热箱标定热流计方法的研究

论文摘要

为了提高建筑中能源使用效率,国家在新兴节能产品方面加大投入,取得了重大进展,空心砌块及其保温技术就在此背景下发展起来。它与均质材料不同,需要新的围护结构节能检测技术与之相适应。本文分析了围护结构节能检测各种技术的特点及问题,提出采用热箱法标定的热流计对空心砌块墙体进行检测。在对空心砌块墙体及其保温状况建立物理和数学模型的基础上,结合DO热辐射模型、太阳辐射模型、流固耦合模型等,利用数值分析手段对其温度以及热流密度进行了分析。空心砌块内、外表面温度和热流密度与热桥有关,各处数值并不相同。仅以某一处数值做为计算传热系数的依据,必然导致结果较大差异。因此,采用热流计对空心砌块墙体进行检测,需通过热箱实验对数值准确度及所相关修正因子进行进一步标定。空心砌块稳态传热实验表明,采用热箱法中功率表得出的平均热流量作为计算传热系数的依据,结果比较准确,可作为热流计计算结果的标定基准。标定结果显示,对于同一空心砌块试件,未保温时的修正因子都小于保温后。各热流计由于生产工艺及放置位置不同,修正因子也不相同。现场非稳态检测过程,检测结果受多方面条件影响。热流计紧密黏贴在被测试件上,从而保证接触热阻最小化,增加了测量精度。检测空心砌块外保温墙体,在给定典型日气象参数下,室外其他条件相同,以内墙面热流密度作为计算依据并结合算术平均法进行计算,结果表明,风速并不影响传热系数结果。太阳辐射分析结果表明,南向墙和北向墙在白天时计算结果差别非常大,夜晚差别很小。按照全时刻算术平均结果,南墙误差值为28%,而北墙误差值为18%,则检测时应选择受太阳辐射较小的北向墙体进行,且表征墙体特性值应以无太阳辐射时的数据为准。本文假设室外温度简谐波动,考察温度波动幅度对检测的影响。结论表明当室外温度波动大时,所得结果会越偏离稳态值。以所得的在工程误差允许范围内热阻占所有时刻计算热阻的面积比例为考察依据,当波动幅度分别为分别为73.3%、9%和4%,因此要尽量避免在温度过度波动的气象条件下进行墙体传热系数检测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 国内外建筑节能检测现状
• 1.2.1 国外建筑节能检测现状
• 1.2.2 国内建筑节能检测现状
• 1.3 建筑围护结构检测方法
• 1.3.1 热流计法
• 1.3.2 标定热箱法
• 1.3.3 红外热像法
• 1.4 本文研究目的与主要内容
• 1.4.1 目的
• 1.4.2 主要内容
• 第2章 空心砌块墙体传热分析
• 2.1 空心砌块墙体传热方式
• 2.2 空心砌块热阻理论计算方法
• 2.2.1 计算方法简述
• 2.2.2 计算方法的局限性
• 2.3 数值模拟平台简介
• 2.4 模型的建立
• 2.4.1 物理模型与结构
• 2.4.2 控制方程
• 2.4.3 耦合模型
• 2.4.4 热辐射模型
• 2.4.5 太阳辐射模型
• 2.4.6 UDF 边界条件模型
• 2.4.7 固壁边界条件
• 2.5 空心砌块温度及热流分布结果
• 2.6 本章小结
• 第3章 热箱标定热流计的实验测试
• 3.1 平板法标定热流计
• 3.2 热箱法标定热流计
• 3.3 实验简介
• 3.3.1 实验装置
• 3.3.2 测定方法
• 3.3.3 需要测量的参数
• 3.3.4 测温系统
• 3.3.5 实验结果及数据处理过程
• 3.4 实验误差分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 现场检测时的影响因素
• 4.1 热流计传感器对墙体检测的影响
• 4.2 环境扰量对现场测量影响
• 4.2.1 室外风速对检测的影响
• 4.2.2 太阳辐射对墙体检测的影响
• 4.2.3 室外温度波动幅度对检测的影响
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢