建筑構件熱阻的測試儀器及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測量建筑構件熱阻的儀器及方法，主要用于測試建筑構件的熱阻，特別適合測試保溫效果好的建筑構件。
【背景技術】
[0002]建筑節能中墻體節能是其中重要的一環，針對墻體節能技術領域所涉及的各項工作在我國的普及也非常廣泛，包括產品研發，節能設計，保溫材料及輔材選購，墻體系統施工，墻體節能驗收和檢測。在墻體節能驗收和檢測環節，就不可或缺地需要對墻體的整體熱阻性能進行檢測，因此可以說建筑構件的熱阻檢測是保證建筑節能性的一個有效手段之
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[0003]隨著我國建筑節能工作的深入，建筑節能指標越提越高，目前正在從節能65%到節能75%的階段跨越，建筑節能目標的提高，也直接給建筑墻體的高熱阻性帶來要求，而目前國內大量的普通建筑構件熱阻測試設備是不具有精確測試高熱阻建筑構件能力的，因此迫切需要研發能夠精確測試高熱阻建筑構件的方法和設備。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種建筑構件熱阻的測試儀器及方法，可以用相對簡單的結構和方法來測定高熱阻型的建筑構件，并保持較高的測試精度。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供了一種建筑構件熱阻的測試儀器，包括熱環境箱、試件框組、冷環境箱，熱環境箱主要由保溫箱體和加熱裝置組成，冷環境箱主要由保溫箱體、制冷裝置、導流風扇組成，熱環境箱、冷環境箱分別設置于試件框的兩側；熱環境箱中的加熱裝置為面加熱器；試件框組由一系列寬度不同的試件框組成，測試時根據被測試件的厚度，選擇用來安裝試件的試件框。其中，熱環境箱部分中的加熱系統以及試件框組的方案是本項發明的核心。
[0006]本發明提供了一種建筑構件熱阻的測試方法，包括以下步驟:首先，根據被測試件的厚度，選擇厚度與其最接近的試件框，并完成被測試件的安裝；其次，將熱環境箱和冷環境箱安裝配合在試件框兩側，并檢查確認配合緊密，沒有明顯空隙，固定冷、熱環境箱和試件框的鎖定件；再次，將設備開啟，設定實驗所需的溫度場參數并同時開啟數據采集系統；最后，待測試溫度場6個小時內溫度變化非單一升溫或降溫，而是呈波動變化，而且溫度上、下波動小于土 I %時，可以判定實驗達到穩定傳熱，然后采集和記錄穩定測試數據，并根據測試數據，計算被測試件熱阻。
[0007]作為上述建筑構件熱阻的測試儀器的一種優選，熱環境箱、冷環境箱以及試件框框體中的保溫材料為10mm以上厚的硬泡聚氨酯保溫材料組成。
[0008]作為建筑構件熱阻的測試儀器的另一種優選，熱環境箱中的面加熱器的面積不小于 Im20
[0009]作為建筑構件熱阻的測試儀器的另一種優選，面加熱器布置于熱環境箱的偏下部和底部。
[0010]作為建筑構件熱阻的測試儀器的另一種優選，針對不同厚度的試件，選用厚度相同或相近的試件框來安裝試件。
[0011]作為建筑構件熱阻的測試儀器的另一種優選，最薄的試件框50_，最厚的試件框600mm，期間一般按照在50mm厚的基礎上，厚度每增加50mm設id個試件框。
[0012]由于面加熱器的發熱面積大，具有很好的勻溫作用，因此該儀器省略了傳統設備熱環境箱中的勻熱風扇。儀器中的試件框由采用了多種厚度的試件框組合設計方案，該方案可以針對不同厚度的試件選用一個厚度相同或相近的試件框，減少了由于試件厚度和試件框厚度不一致造成的側向熱損失，有助于提高設備測試精度。
【附圖說明】
[0013]圖1為建筑構件熱阻的測試儀器結構原理示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0015]如圖1所示，建筑構件熱阻測試儀器的硬件主要由熱環境箱1、試件框組中的試件框2和冷環境箱3組成，其中熱環境箱I也稱為“計量箱”，因為所有的溫度測試點和功率測試點都放置在熱環境箱I 一側，相對冷環境箱3來說，熱環境箱I除了具有形成溫度場的功能外，還需要完成整個測試過程的計量作用；除此以外，儀器的軟件主要由控制系統和數據采集系統組成。圖1中，Q1為通過被測試件的傳熱量，Q2為通過試件框的傳熱量，Q3為通過熱環境箱箱體的傳熱量，Qp為總加熱熱量。
[0016](I)熱環境箱
[0017]熱環境箱I的箱體采用高密度木質板材圍起，內部填充10mm硬泡聚氨酯保溫材料，使得箱體自身的熱阻大于4m2.K/W。作為一種創新，熱環境箱內的加熱器采用發熱面積大，具有較好勻溫作用的面加熱器(電加熱膜)，面加熱器面積為lm2，分布在熱環境箱I內部的下側。這種面加熱器相比過去的加熱方式，能夠把定量功率的發熱量均勻地分布在面加熱器中，使得發熱器的溫度遠遠低于原有加熱方式的加熱器，大大減弱了溫度場加熱的不均勻性問題。這種設計方案能夠實現在沒有攪拌風扇的情況下使得熱環境箱內的溫度場比較均勻，溫度均勻性滿足國家相關標準要求。熱環境箱I內外表面，各均勻布置12支熱電偶，用于測試熱環境箱內外表面的溫差。
[0018]⑵試件框組
[0019]試件框2是用來安裝被測試件4的，試件框2的框體采用高密度木質板材圍起，內部填充10mm硬泡聚氨酯保溫材料，使得框體自身的熱阻大于4m2.K/W。作為一種創新，本儀器采用了多個不同厚度的試件框2組合。由于被測試件的厚度變化千差萬別，而不同厚度在原有固定試件框的方法中具有不同的側向熱流損失，而這種損失隨著厚度的不同而不同，為了消除這一變量參數，提高測量精度，本方法提出了試件框組的方案。
[0020](3)冷環境箱
[0021]冷環境箱3的箱體同樣采用高密度木質板材圍起，內部填充10mm硬泡聚氨酯保溫材料，使得箱體自身的熱阻大于4m2.K/W。冷環境箱3是為了模擬形成實驗所需的室外環境，含有一套制冷設備以及箱內空間的導流風扇，導流風扇為了實現標準中規定的冷環境要求。冷環境箱3不需要計量各種熱量。
[0022]測試過程
[0023]首先，根據被測試件4的厚度，選擇厚度與其最接近的試件框2，并將試件4安裝在試件框2中，試件4和框的接縫處用保溫材料填塞嚴密，不得出現通孔。其次，將熱環境箱I和冷環境箱3安裝配合在試件框2兩側，使所有硬件箱體對應整齊，并檢查確認配合緊密，沒有明顯空隙，并固定冷、熱環境箱和試件框的鎖定件。再次，將設備開啟，設定實驗所需的溫度場參數并同時開啟數據采集系統。最后，待溫度場達到平衡后再持續測定3個小時，采集和記錄穩定測試數據，完成全部測試過程，并根據測試數據，計算被測試件熱阻。一般來說溫度場的平衡判定條件需要滿足:溫度場在6個小時內的溫度變化非單一升溫或降溫，而是呈溫度上下波動變化，并且同時溫度上下波動小于± I %時，可以判定實驗達到穩定傳熱。
[0024]可以理解，在不背離本發明的實質特征的前提下，本發明還可具有多種變形，并不僅限于上述實施方式的具體結構，而應該在權利要求限定的范圍內作廣義的理解。總之，本發明應包括那些對于本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代。
【主權項】
1.一種建筑構件熱阻的測試儀器，其特征在于:包括熱環境箱、試件框組、冷環境箱，熱環境箱主要由保溫箱體和加熱裝置組成，冷環境箱主要由保溫箱體、制冷裝置、導流風扇組成，所述的熱環境箱、冷環境箱分別設置于試件框的兩側；熱環境箱中的加熱裝置為面加熱器；試件框組由一系列寬度不同的試件框組成。
2.如權利要求1所述的建筑構件熱阻的測試儀器，其特征在于，其熱環境箱、冷環境箱以及試件框框體中的保溫材料為10mm以上厚的硬泡聚氨酯保溫材料組成。
3.如權利要求1所述的建筑構件熱阻的測試儀器，其特征在于，熱環境箱中的面加熱器的面積不小于lm2。
4.如權利要求1或3所述的建筑構件熱阻的測試儀器，其特征在于，面加熱器布置于熱環境箱的偏下部和底部。
5.如權利要求1所述的建筑構件熱阻的測試儀器，其特征在于，針對不同厚度的試件，選用厚度相同或相近的試件框來安裝試件。
6.如權利要求1或5所述的建筑構件熱阻的測試儀器，其特征在于，最薄的試件框50mm，最厚的試件框600mm，期間一般按照在50mm厚的基礎上，厚度每增加50mm設id個試件框。
7.一種利用權利要求1所述的建筑構件熱阻的測試儀器的測試方法，其特征在于包括以下步驟:首先，根據被測試件的厚度，選擇厚度與其最接近的試件框，并完成被測試件的安裝；其次，將熱環境箱和冷環境箱安裝配合在試件框兩側，并檢查確認配合緊密，沒有明顯空隙，固定冷、熱環境箱和試件框的鎖定件；再次，將設備開啟，設定實驗所需的溫度場參數并同時開啟數據采集系統；最后，待測試溫度場6個小時內溫度變化非單一升溫或降溫，而是呈波動變化，而且溫度上、下波動小于土 I %時，可以判定實驗達到穩定傳熱，然后采集和記錄穩定測試數據，并根據測試數據，計算被測試件熱阻。
【專利摘要】本發明提供了一種建筑構件熱阻的測試儀器及方法，主要部件包括：熱環境箱、試件框組、冷環境箱。熱環境箱主要由保溫箱體和加熱裝置組成，冷環境箱主要由保溫箱體、制冷裝置、導流風扇組成；試件框組由一系列寬度不同的試件框組成，測試時根據被測試件的厚度，選擇用來安裝試件的試件框，熱環境箱、冷環境箱分別設置于試件框的兩側。由于采用了發熱面積大的面加熱器，使得本發明具有很好的勻溫作用；由于試件框組采用了多種厚度的試件框組合設計方案，減少了由于試件厚度和試件框厚度不一致造成的側向熱損失，有助于提高設備測試精度，可以用相對簡單的結構和方法來測定高熱阻型的建筑構件，并保持較高的測試精度。
【IPC分類】G01N25-20
【公開號】CN104865288
【申請號】CN201510263870
【發明人】楊玉忠
【申請人】中國建筑科學研究院
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月22日