專利名稱：圍護結構整體隔熱性能的檢測方法
技術領域：
本發明是一種針對于圍護結構整體隔熱性能檢測的方法和裝置，涉及建筑圍護結構隔熱性能檢測的建筑熱工技術領域。
背景技術：
在建筑熱工領域，對建筑圍護整體隔熱性能的測試和評價是建筑節能效果檢測亟需解決的難題之一。
關于建筑圍護結構的隔熱性能檢測一般是指兩個方面的問題，其一是對建筑圍護結構中某些構件(如墻體、門、窗)的隔熱性能進行檢測，其二是對建筑中的圍護結構的整體隔熱性能進行檢測。
建筑圍護結構中構件的隔熱性能測試可以在實驗室進行。根據傳熱理論，按照標準的實驗方法，在穩態的人工環境下可以獲得準確的構件隔熱性能指標(如熱阻)。
對于實際建筑，由于無法提可控的測試環境，實驗室中采用的測試方法不能應用于圍護結構的整體隔熱性能測試。以往經常用于建筑能耗的方法都存在著各自的缺陷。例如熱流計法中熱流傳感器在較小的溫差下會有很大的誤差，并且還受到貼片位置等不確定因素的干擾；而紅外熱像法僅能夠獲得局部圍護結構表面瞬間的溫度分布，并不能獲得實際的能耗指標和隔熱性能指標。
另外，由于環境、建設和安裝等方面的因素使建筑構件在實際使用中的條件與實驗室中有很大的不同，因此根據每個構件的隔熱性能推算出來的圍護結構的整體隔熱性能指標與實際情況往往有很大的差距。
目前還沒有公認的成熟方法能夠用于實際建筑圍護結構整體隔熱性能檢測的方法和裝置或系統。
發明內容
技術問題本發明的目的在于提供一種根據室內、外溫度時間序列關聯性的圍護結構整體隔熱性能的檢測方法。
技術方案用溫度傳感器和數據采集處理裝置獲得一段時間內室內、外溫度的動態數據，通過統計分析的方法來計算出室內、外溫度數據的相關系數，用相關系數的數值來表征圍護結構的隔熱性能。
本發明的理論依據是傳熱學理論和數理統計學理論。根據傳熱學理論可知，在排除了室內人為干擾的條件下，建筑圍護結構內、外的溫度時間序列的相關性僅與圍護結構本身的隔熱性能有關。理論上存在兩種極限的情況。如果圍護結構是完全隔熱的，即熱阻為無限大，則室內溫度與室外溫度的變化是獨立，根據統計學理論，二者的相關系數為0；而如果圍護結構是完全不隔熱的，即熱阻為0，則室內溫度將完全隨室外溫度變化，根據統計學理論，二者的相關系數為1。因為實際建筑圍護結構的隔熱性能一定介于兩者之間，所以其室內、外溫度時間序列的相關系數的數值恰好表征了它的整體隔熱性能。
本發明的圍護結構整體隔熱性能的檢測方法是采用室內外溫度動態數據關聯性的方法來檢測和評價建筑圍護結構的隔熱性能或監測建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個測量室內溫度的室內溫度傳感器和測量室外溫度的室外溫度傳感器與數據采集和處理器相連接，2.)由鍵盤輸入采樣間隔、總采樣時間和啟動指令，3.)由數據采集和處理器內置的室內外溫度相關系數的計算程序進行比較和分析，具體方法如下假設在某個測試周期內測得的室內外溫度的時間序列分別為{t1，t2，…，tn}和{T1，T2，…，Tn}，則可計算出其平均值分別為E(t)=Σi=1nti/n]]>和E(T)=Σi=1nTi/n,]]>方差分別為D(t)=Σi=1n[ti-E(t)]2/n]]>和D(T)=Σi=1n[Ti-E(T)]2/n,]]>二者的協方差為Cov(t,T)=Σi=1n[ti-E(t)][Ti-E(T)]/n,]]>相關系數ρt,T=Cov(t,T)/D(t)D(T),]]>該相關系數介于0與1之間，其數值就表征了圍護結構整體的隔熱性能。
其工作過程為將至少一個溫度傳感器置于室外通風陰涼處或百葉箱中，至少一個溫度傳感置于被測房間內，將溫度傳感器與數據采集處理器連接，通過鍵盤設定采樣時間間隔和總采樣時間并發出啟動測試指令，數據采集處理器開始按照設定的采樣間隔工作，記錄來自于室外溫度傳感器和室內溫度傳感器上的溫度數據，并在顯示屏顯示得到的數據。當采樣時間超過總采樣時間后數據采集處理器停止采樣，按照相關系數的算法計算出所測得的室內、外溫度時間序列的相關系數并在顯示器上顯示結果。
本發明可用于建筑節能效果的檢測和評價、建筑實際能耗的動態監測以及建筑圍護結構熱動態特性的分析等。
有益效果本發明提出的建筑圍護結構隔熱性能的檢測方法可靠、算法簡單，測試結果能直觀反映建筑圍護結構的整體隔熱性能；裝置制造成本低廉，所采用硬件均屬于市場上常見的器件，極易獲得。
根據本發明提出的方法和裝置在實用中無需對室內提供熱源，因而沒有附加能耗，測試成本低；完全實現了建筑圍護結構能耗檢測的自動化，在傳感器安裝和裝置參數設定后就無需人工干預。
根據本項發明提出的方法所制造的測試裝置具有數據量小、占用資源少、算法簡單、計算快捷的優點，極便于制成實現小型化、微型化的便攜式儀器；可以在擴充了總線通信功能后實現遠程分布式系統，可以用于同時檢測多個房間圍護結構的隔熱性能；在擴充了網絡通訊功能后還可以實現網絡化分布式檢測和監測。
圖1是本發明的系統示意圖。
以上的圖中有室外溫度傳感器1、室內溫度傳感器2、數據采集和處理器3、鍵盤4、顯示屏5、打印機6。
具體實施例方式
本發明的圍護結構整體隔熱性能的檢測方法采用室內外溫度動態數據關聯性的方法來檢測和評價建筑圍護結構的隔熱性能或監測建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個測量室內溫度的室內溫度傳感器2和測量室外溫度的室外溫度傳感器1與數據采集和處理器3相連接，2.)由鍵盤4輸入采樣間隔、總采樣時間和啟動指令，3.)由數據采集和處理器3內置的室內外溫度相關系數的計算程序進行比較和分析，具體方法如下假設在某個測試周期內測得的室內外溫度的時間序列分別為{t1，t2，…，tn}和{T1，T2，…，Tn}，則可計算出其平均值分別為E(t)=Σi=1nti/n]]>和E(T)=Σi=1nTi/n,]]>方差分別為D(t)=Σi=1n[ti-E(t)]2/n]]>和D(T)=Σi=1n[Ti-E(T)]2/n,]]>二者的協方差為Cov(t,T)=Σi=1n[ti-E(t)][Ti-E(T)]/n,]]>相關系數ρt,T=Cov(t,T)/D(t)D(T),]]>該相關系數介于0與1之間，其數值就表征了圍護結構整體的隔熱性能。
典型的實施方案之一如圖1所示。用數字式半導體感溫芯片作為室外溫度傳感器1，室內溫度傳感器2(如Dallas公司的DS18B20)分別安裝在室外和室內，采用基于單片計算機(如Intel公司的8051系列，Microchip公司的PIC16F877)構成的數據采集和處理器3與室外溫度傳感器1、室內溫度傳感器2通信，通過鍵盤4設定采樣間隔和總采樣時間和發出指令，連續監測室內外溫度數據，測試周期結束時在數據采集和處理器3內計算出相關系數，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來亦可通過微型打印機6打印出來。本方案特別適用于制造檢測建筑圍護結構隔熱性能的便攜式設備。
典型的實施方案之二如圖1所示。用數字式半導體感溫芯片作為室外溫度傳感器1，室內溫度傳感器2(如Dallas公司的DS18B20)分別安裝在室外和室內，采用基于數字信號處理器(DSP，如Microchip公司的dsPIC30F6014)構成的數據采集和處理器3與室外溫度傳感器1，室內溫度傳感器2通信，通過鍵盤4設定采樣間隔和總采樣時間和發出指令，連續監測室內外溫度數據，測試周期結束時在DSP內計算出相關系數，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來亦可通過微型打印機6打印出來。本方案特別適用于制造檢測建筑圍護結構隔熱性能的便攜式設備。
典型的實施方案之三如圖1所示。用熱敏電阻作為室外溫度傳感器1、室內溫度傳感器2分別安裝在室內和室外，采用基于單片計算機(Microchip公司的PIC16F877，內置A/D轉換功能)構成的數據采集和處理器3采集室外溫度傳感器1，室內溫度傳感器2上的電壓信號并轉換成溫度數據，通過鍵盤4設定采樣間隔和總采樣時間和發出指令，連續監測室內外溫度數據，測試周期結束時在單片機內計算出相關系數，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來亦可通過微型打印機6打印出來。本方案特別適用于制造檢測建筑圍護結構隔熱性能的廉價便攜式設備。
典型的實施方案之四如圖1所示。用熱敏電阻作為室外溫度傳感器1、室內溫度傳感器2分別安裝在室內和室外，采用基于數字信號處理器(DSP，如Microchip公司的dsPIC30F6014)構成的數據采集和處理器3采集熱敏電阻即室外溫度傳感器1，室內溫度傳感器2上的電壓信號并轉換成溫度數據，通過鍵盤4設定采樣間隔和總采樣時間和發出指令，連續監測室內外溫度數據，測試周期結束時在DSP內計算出相關系數，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來亦可通過微型打印機6打印出來。本方案特別適用于制造檢測建筑圍護結構隔熱性能的廉價便攜式設備。
權利要求
1.一種圍護結構整體隔熱性能的檢測方法，其特征在于采用室內外溫度動態數據關聯性的方法來檢測和評價建筑圍護結構的隔熱性能或監測建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個測量室內溫度的室內溫度傳感器(2)和測量室外溫度的室外溫度傳感器(1)與數據采集和處理器(3)相連接，2.)由鍵盤(4)輸入采樣間隔、總采樣時間和啟動指令，3.)由數據采集和處理器(3)內置的室內外溫度相關系數的計算程序進行比較和分析，具體方法如下假設在某個測試周期內測得的室內外溫度的時間序列分別為{t1，t2，…，tn}和{T1，T2，…，Tn}，則可計算出其平均值分別為E(t)=Σi=1nti/n]]>和E(T)=Σi=1nTi/n,]]>方差分別為D(t)=Σi=1n[ti-E(t)]2/n]]>和D(T)=Σi=1n[Ti-E(T)]2/n,]]>二者的協方差為Cov(t,T)=Σi=1n[ti-E(t)][Ti-E(T)]/n,]]>相關系數ρt,T=Cov(t,T)/D(t)D(T),]]>該相關系數介于0與1之間，其數值就表征了圍護結構整體的隔熱性能。
全文摘要
圍護結構整體隔熱性能的檢測方法是一種針對于圍護結構整體隔熱性能檢測的方法和裝置，涉及建筑圍護結構隔熱性能檢測的建筑熱工技術，該方法采用室內外溫度動態數據關聯性的方法來檢測和評價建筑圍護結構的隔熱性能或監測建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個測量室內溫度的室內溫度傳感器(2)和測量室外溫度的室外溫度傳感器(1)與數據采集和處理器(3)相連接，2.)由鍵盤(4)輸入采樣間隔、總采樣時間和啟動指令，3.)由數據采集和處理器(3)內置的室內外溫度相關系數的計算程序進行比較和分析，所得的相關系數介于0與1之間，其室內、外溫度時間序列的相關系數的數值就表征了圍護結構整體的隔熱性能。
文檔編號G06F19/00GK101078699SQ200710024650
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月26日 優先權日2007年6月26日
發明者張輝, 陳岳天, 沈來宏, 沈慰峰, 肖兵 申請人:東南大學, 中國人民解放軍南京軍區南京總醫院