民用建筑节能工程现场建筑围护结构传热系数检测

【摘 要】为改善居住建筑室内热环境质量,提高人民居住水平,提高采暖、空调能源利用效率,贯彻执行国家可持续发展战略,2001年《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》颁布实施.该标准在提出节能50%的同时,对建筑物围护结构的热工性能也进行了相应规定.建筑的施工质量非常关键,因此《节能标准》在设计阶段保证了建筑物围护结构的热工性能达到目标要求,建造完后的节能要求也应考虑在内.而国内外评价建筑节能是否达标,大多采用建筑热工法现场测量.

【关 键 词】围护结构；传热系数；传热阻；试验方法及误差分析；样本抽样及判定

(一)专业名词

1、围护结构：建筑物及房间各面的围挡物.分透明和不透明两部分：不透明围护结构有墙、屋顶和楼板等；透明围护结构有窗户、天窗和阳台门等.按是否同室外空气直接接触,又可分护结构（如外墙、屋面、外门、外窗等）和内围护结构（如隔墙、楼板、内门、内窗等）.

2、围护结构传热系数是表征围护结构传热量大小的一个物理量,是围护结构保温性能的评

价指标,也是隔热性能的指标之一,因此围护结构传热系数的现场检测技术显得尤为重要.

3.围护结构传热阻

围护结构的传热阻是指围护结构传热过程中热流沿途所受到的热阻之和（热阻是指在稳定状态下,与热流方向垂直的物体两表面温度差除以热流密度）,它主要包括两部分内容：一部分是表面换热阻,另一部分是围护结构的热阻.表面换热阻分为内表面换热阻和外表面换热阻.围护结构传热阻按下式计算：RoRiRRe式中：Ri――内表面换热阻,取0.11（m2K/W）；Re――外表面换热阻,取0.04（m2K/W）；R――围护结构热阻（m2K/W）.围护结构热阻的计算：

单层结构热阻：R等于δ/λ式中：δ――材料厚度（m）；λ――材料导热系数（W/mK）.

多层结构热阻：R等于R1+R2+等.+Rn等于δ1/λ1+δ2/λ2+等+δn/λn

式中R1、R2¨¨¨Rn――各层材料的热阻（m2K/W）；

δ1、δ2¨¨¨δn――各层材料的厚度（m）；

λ1、λ2¨¨¨λn――各层材料的导热系数（W/mK）.

4、围护结构传热系数表示：K01/R式中：R0――围护结构传热阻（m2K/W）.

(二)试验方法

a、热流计法

指用热流计进行热阻测量并计算传热阻或传热系数的测量方法.热流计是建筑能耗测定中常用仪表,该方法是按稳态传热原理设计的测试方法,采用热流计及温度传感器测量通过构件的热量和表面温度,通过计算即可求得建筑物围护结构的热阻和传热系数.当热流通过建筑物围护结构时,由于其热阻存在,在围护结构厚度方向的温度梯度为衰减过程,使该围护结构内外表面具有温差,利用温差与热流量之间的对应关系进行热流量测定.

b、热箱法

指用标定防护箱对构件进行热阻和传热系数的测量方法.该方法是测定热箱内电加热器所发出的全部通过围护结构的热量及围护结构冷热表面温度.其检测原理为：用人工制造一个一维传热环境,被测部位的内侧用热箱模拟采暖建筑室内条件,并使热箱内和室内空气温度保持一致,另一侧为室外自然条件,这样被测部位的热流总是从室内向室外传递；当热箱内加热量与被测部位的传递热量达平衡时,通过测量热箱的加热量得到被测部位的传热量,经计算得到被测部位的传热系数.

该方法的主要特点：基本不受温度的限制,只要室外平均空气温度在25℃以下,相对湿度在60%以下,热箱内温度大于室外最高温度8℃以上就可以测试.该方法目前尚属研究阶段.

c、红外热像仪法

红外热像图像法可精确计算出建筑热工检测中所需要的重要数据,通过摄像仪可远距离测定建筑物围护结构的热工缺陷,测得的各种热像图可表征有热工缺陷和无热工缺陷的各种建筑物构造.该方法在分析检测结果时可用作对比参考,目前仍在完善中.

d、动态测试方法

动态测试方法是采用热流计法,通过热力学方程考虑测试期间温度及热流的较大变化幅度,对测试结果进行分析计算的方法.

以上几种检测方法中,热流计法具有稳定、易操作、精度高、重复性好等优点,是目前国内外常用的现场测试方法,国际标准ISO9869《建筑构件热阻和传热系数的现场测量》、美国标准ASTMC1046《建筑围护结构构件热流和温度的现场测量》和ASTMC1155《由现场数据确定建筑围护结构构件热阻》都对热流计法做了详细规定,被各界各国所接受；热箱法在国内尚属研究阶段,其局限性主要是无法测试热桥部位；而红外热像仪法只能定性分析,难于量化.

(三)试验步骤

检测时间宜选在最冷月且应避开气温剧烈变化的天气.在设置集中采暖或分散采暖系统的地区,冬季检测应在采暖系统正常运行后进行；在无采暖系统的地区,冬季应采用电暖气人为提高室内温度后进行检测.其他季节可采取人工加热或制冷的方式建立室内外温差.围护结构高温侧表面温度宜高于低温侧10/K℃（K为围护结构传热系数的数值）以上并且不低于10℃；在检测过程中的任何时刻均不得等于或低于低温侧表面温度.检测持续时间不应少于96h.检测期间,室内空气温度应保持基本稳定,被测区域外表面宜避免雨雪侵袭和阳光直射.《民用建筑节能工程现场热工性能检测标准》DGJ32/J23-2006中对热流计法作出了以下规定.

屋顶、墙体、楼板内外表面温度测点各不得少于3个；表面温度测点应选在构件有代表性的位置.测点位置不应靠近热桥、裂缝和有空气渗漏的部位,不应受加热、制冷装置和风扇的直接影响.温度传感器应在被测围护结构两侧表面安装.内表面温度传感器应靠近热流计安装,外表面温度传感器宜在与热流计相对应的位置安装.表面温度传感器连同0.1m长引线应与被测表面紧密接触,应采取有效措施使传感器表面的辐射系数与被测构件表面的辐射系数基本相同.2、热流计及安装

热流计及其标定应符合现行行业标准《建筑用热流计》JG/T3016）的规定.屋顶、墙体、楼板热流测点各不得少于3个；测点应选在构件代表性的位置.热流计应直接安装在被测围护结构的内表面上,且应与表面完全接触；测点位置不应靠近热桥、裂缝和有空气渗漏的部位,不应受加热、制冷装置和风扇的直接影响.热流计表面的辐射系数应与被测构件表面的辐射系数基本相同.

检测应在系统正常运行后进行.自然通风状态检测,持续检测时间应不小于2d,其中天气晴好日不少于1d,逐时记录各点温度、热流数据.采暖（空调）均匀升（降）温过程不小于1d,恒温过程应不小于5d,降（升）温过程不小于1d,逐时记录各点温度、热流数据.

4.热阻采用动态分析法计算,当测试条件符合《采暖居住建筑节能检验标准》（JGJ132）时,也可采用算术平均法计算.

1）采用动态分析法进行数据分析时：采用恒温期5d的测试数据按表1的方法计算热阻；当计算结果满足以下一种状态时,其热阻计算值即为实测值.

2）采用算术平均法进行数据分析时：按下式计算热阻：R等于（θi-θe）/Q

3）当有确切数据,可以考虑围护结构材料含水率的影响,并对热阻进行修正.

(四)样本抽样

同一居住小区,围护结构保温措施及建筑平面布局基本相同的建筑物,作为一个样本随机抽样.抽样比例不低于样本比数的10%,至少1幢；不同结构体系建筑、不同保温措施的建筑物应分别抽样检测.公共建筑应逐幢抽样检测.抽样建筑应在顶层与标准层进行至少2处墙体、屋面的热阻检测,至少1组窗气密性检测.

(五)判定规则

1.检测结果满足设计要求或有关标准时,判断合格.

2.当其中有一项或若干项目检测结果不满足设计要求或有关标准时,且差距不大于5%,

允许对这些项目进行加倍抽样复检；当加倍抽样复检结果均满足设计要求或有关标准时,判

定合格,否则判为不合格.当其中一项或若干项目检测结果不满足设计要求或有关标准时,

且差距大于5%时,判定这些项目不合格.

[3]GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》

[4]DBJ50-102-2010《重庆居住建筑节能设计标准》

[5]JGJ134-2010《夏热冬冷地区建筑节能设计标准》