基于防护热箱法的围护结构传热系数检测系统校准试验研究.pdf
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1、新型建筑材料圆园23援09收稿日期:2023-08-02作者简介:刘月莉,女,1949 年生,研究员,E-mail:。0引言近年来,随着建筑业的不断发展,建筑能耗的总量不断攀升,建筑建造与运行阶段能耗约占全社会总能耗的 33%1,随着人民生活水平提高,建筑领域的能耗占比仍将进一步上升2。围护结构热工性能的优劣对建筑能耗影响较大,其中传热系数是衡量围护结构节能水平的一项重要指标,传热系数越大,表明围护结构的节能水平越低,能耗损失越大。反之,则围护结构的节能水平越高,能耗损失越小。如何准确检测围护结构的传热系数 K 对实现建筑节能具有极其重要的意义。目前国内检测围护结构传热系数通常采用标定热箱法、
2、防护热箱法、热流计法和红外热成像仪法等,按照检测场所不同又分为现场检测和实验室检测,实验室检测主要采用防护热箱法和标定热箱法3。防护热箱法检测透光围护结构传热系数具有测试精度高、重复性好等特点,然而,在实际检测中也存在一定误差和不确定性。因此,开展透光围护结构传热系数校准试验研究,对于提高透光围护结构传热系数的准确度和可靠性具有重要意义。1试验原理及系统构成1.1试验原理摘要:防护热箱法具有精确度高、重复性好等特点,适用于建筑透光围护结构传热系数的实验室测试。但在实际测试时仍存在误差,因此开展防护热箱法的校准试验研究具有重要意义。系统介绍了防护热箱法的检测原理、试验系统构成,详细说明了校准试验
3、方法及测试流程,并给出了不同厚度标准试件的热量校准曲线。在实际测试中,可通过校准热量进行热计量箱投入热量的修正,进而准确计算得到试件的传热系数。关键词:透光围护结构;防护热箱法;校准试验;传热系数中图分类号:TU111.2文献标识码:A文章编号:1001-702X(2023)09-0102-04Discussion on calibration test of heat transfer coefficient detection system of enclosure structurebased on protective hot box methodLIU Yueli1,YUAN Tao
4、1,NIU Pu2,WANG Ying1,GU Yaping3,SHI Shuihua4,ZHANG Zhongwei4(1.China Academy of Building Research,Beijing 100013,China;2.Zhejiang Building Science Design and Research Institute Co.Ltd.,Hangzhou 310000,China;3.Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China;4.Zhejiang Baoye Construction Industry Re
5、search Institute Co.Ltd.,Shaoxing 312030,China)Abstract:The protective hot box method has the characteristics of high accuracy and good repeatability,and is suitable forlaboratory testing of heat transfer coefficient of building light transmission envelope.However,there are still certain errors in t
6、heactual test,so it is of great significance to carry out the calibration test study of the protective hot box method.This papersystematically introduces the detection principle and test system composition of the protective hot box method,describes thecalibration test method and test process in deta
7、il,and finally gives the thermal calibration curve under different standard specimenthicknesses.In the actual test,the heat input into the heat chamber can be corrected by calibrating the heat,and the heat transfercoefficient of the specimen can be accurately calculated.Key words:light-transmitting
8、enclosure,protective hot box method,calibration test,heat transfer coefficient基于防护热箱法的围护结构传热系数检测系统校准试验研究刘月莉1,袁涛1,牛璞2,王营1,古亚萍3,施水华4,张忠伟4(1.中国建筑科学研究院有限公司,北京100013;2.浙江省建筑科学设计研究院有限公司,浙江 杭州310000;3.河南理工大学,河南 焦作454003;4.浙江宝业建设产业研究院有限公司,浙江 绍兴312030)中国科技核心期刊102晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂防护
9、热箱法是一种基于稳态传热原理的试验方法,通过人工制造一个一维传热环境,将待测试件安装在检测系统的热计量箱与冷箱之间,并对试件周围缝隙进行密封处理,试件两侧分别模拟建筑物冬季室内、外的空气温度和气流速度(即热计量箱内模拟室内采暖条件,冷箱模拟室外冬季自然条件)4。在稳定传热状态下测量温度、投入热量等参数,通过计算得到被测试件的传热系数 K。热计量箱被防护箱围绕,通过控制防护热箱内的环境温度,使试件内不平衡热流量和流过热计量箱壁的热流量减至最小。在校准试验时,通过在装置内安装一个均质的标准板,在计算机控制系统上设定热计量箱内、防护箱内和冷箱内温度。传热稳定后,热计量箱内、外空气温度平衡,试件表面上
10、温度平衡,通过试件的传热量、试件内的不平衡热流量与通过热计量箱的热量将等于输入热计量箱的热量。然而,在试验过程中,即使是均质绝热材料试件,靠近热计量箱边界的局部表面换热系数也是不均匀的,标准板的非均匀性将增加局部表面换热系数和试件表面温度的不均匀,因此,有必要对试件内部不平衡热流量和通过热计量箱壁的热流量进行修正。本文通过校准试验得出校准曲线进而对检测系统的热量损失进行修正。1.2检测系统采用防护热箱法的透光围护结构传热系数检测系统,依据日本工业标准 JIS A14201999 进行搭建,主要由冷箱、试件框、防护箱、热计量箱等组成5。透光围护结构传热系数检测系统示意见图 1。图 1透光围护结构
11、传热系数检测系统示意冷箱在试件另一侧形成一个较热计量箱内温度低的环境,以便在试件冷、热侧形成恒定的传热温差。它是由箱内制冷装置、导流屏、电加热器、冷风气流通道、温湿度传感器组成;试件框的功能主要是用来安装待测试件;防护箱保证热计量箱壁面不受实验室环境的影响,提高测量精度;热计量箱在试件的热侧模拟并维持箱内热环境,由箱体 5 个壁面、导流屏、电加热器、循环风机、热风气流通道、表面温度传感器、空气温度传感器、鼻锥、夹具组成,热计量箱采用移动结构,其整体设计结构确保热计量箱与试件框洞口密封;温度控制系统主要依靠稳压电源,箱内温度采用 PID 调节,具有稳定性好的特点。2校准方法当透光围护结构传热系数
12、检测系统校准试验处于稳定状态时,热计量箱内供给热量(QH+QF)与通过标准板试件的传热量 Qs、流经热计量箱壁面的热量 Q3、非鼻锥结构的边缘热损失 Q追和试件内不平衡热量 Q2的代数和相等。其中,Qs通过测量标准板冷热两侧表面温度、导热系数和厚度计算得出;热计量箱壁与试件框接触部位为非鼻锥结构(见图 2),其边缘热损失 Q追会对校准热量产生影响。传热系数检测系统校准试验原理见图 2。图 2传热系数检测系统校准原理当采用防护热箱法进行传热系数检测系统校准试验时,Q2、Q3和 Q追均会对测试结果产生影响,因此需要评估校准热量 QL(包含 Q2、Q3以及 Q追)6的大小。校准热量 QL为检测系统内
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