对建筑构件稳态热传递性质测定装置的研究

马维

摘要文章对建筑构件稳态热传递性质测定装置进行了研究，指出在研制过程中存在的一系列问题及改进方案，为其它测定装置的研制提供了改进思路和参考意见。

关键词节能建筑构件多点温度采集控制

我国近年来结合节能减排、循环经济等措施推广低碳发展的理念，已经迎来“低碳经济时代”。哥本哈根全球气候峰会之后，国内形成了发展低碳经济的热潮，目前很多城市都提出了建设低碳城市的目标。城市发展低碳战略，建筑方面应首推建筑节能。这样，建筑围护结构热阻的检测就显得很重要，要使建筑围护具有良好的保温性能，就需要围护结构能够保温隔热，也就是通常所说的冬暖夏凉。因此，对门窗、墙体等建筑构件就要进行不断的研发。为了有效地掌握日新月异的新型材料性能，并进行比对，优选，就要对建筑构件进行准确的热工测试，下面就谈谈对测定装置的研制。

1现场测定方法

目前，市场上主要使用的测定方法有热流计法、热箱法、红外热像仪法。其中，热流计装置虽操作简单，但与粘贴表面温度及粘贴面有关，粘贴不牢，热流误差大，同时检测时间长，不能代表整个墙体，一般只适合现场测量；红外热像仪法只能定性分析而不能量化指标；标定热箱法与防护热箱法测试原理一致，但防护热箱法是在计量箱外侧再加上一个防护箱，以减少热损，热桥的影响存在不确定性，因此，选用标定热箱法作为建筑构件测试装置试验方法。

2测定装置设计

箱体选用150mm的EPS夹芯彩钢板，一方面隔热另一方面使表面辐射率大于0.8，其结合面采用聚安脂发泡粘接，箱体与试样架之间采用密封条密封并用玻璃胶密封箱体与外界的孔隙。由于制冷系统的蒸发器风速较大，为了保证较好的温度均匀性，尽早达到稳态环境，在出口处设置电阻加热器。同时，设置两个导流屏分别在距离测试构件两侧面200mm处，并且导流屏高度可调节，以便形成一个稳定均匀的测试环境。制冷系统由低、高温风机、压缩机组、蒸发器压力控制器等组成，保证了冷箱以及套层的冷、热温度的形成。测定装置不仅要有良好的保温措施，与周围环境绝热而且要有良好密闭性能，以防箱体空气泄漏，与外部空气产生热交换。因此活动的热箱、试样架、冷箱之间的接触面都必须严密封闭，以防与外界热交换，选用橡胶密封条，使接触面之间为软接触，可挤压，并且用玻璃胶将孔隙填上。整个装置箱体四周外墙全部采用乳白色EPS夹芯彩钢板，一方面防潮隔热，另一方面美观气派，整体提高实验装置档次。

自动控制系统采用串行总线通信方式，以监控微机为核心，通过微机和采集系统、微机和控制系统的通信，完成对现场多点温度的采集和对现场的控制，并使用PLC完成系统现场的开关量信号的采集和执行机构的动作控制。

监控微机软件选用VB可视化语言，操作界面宜人，功能多样化，实时显示现场检测的92路温度数值及曲线，可以自动进行采集数据平均值计算，打印报表等，同时还可以对所有可调参数进行调整，更加便于试验。结构简图如图1。

3测定装置研制中存在的问题

新产品的研制总是存在一定的问题，在装配、调试阶段过程中，难免会有困难，此次测定装置的机械加工任务全部都由自己完成，出现的问题及处理方案如下：

（1）150mmEPS夹芯彩钢板的切割较为困难，采用两面划线、切割的方法误差依然较大，导致较难放置入底座中，改为底座配箱体制作。（2）对箱体各板间采用聚安脂发泡粘接，由于经验不足不能很好的掌握配比、量等问题，使彩钢板外壳粘有污渍，未能及时发现的较难处理干净。（3）传感器数量较多，线也较长，在安装时较难排布在线盒内，并且在安装完毕后经测量有几个传感器出现问题，后与厂家协商返回重新封装加固。（4）在研制开发过程中，电气控制方面花费了大量时间解决下面两个问题：其一、温度传感器的响应灵敏度的问题，由于温度均匀性要求较高，当热箱、冷箱、环境套层三部分中任何一部分温度控制超差30s以上，试验数据无效，直接导致采集的数据无法进行运算，传感器的灵敏度低，响应时间长，严重地影响了电气控制，分析其原因从机械、电气两方面入手，调整导流屏的高度、改善箱体的密封条件以及对传感器的工艺改进、重新封装，还调整传感器的安装位置，最终达到传感器响应速度快、准确。其二、出现采集数据不稳定，死锁等问题，经过多次试验，发现RS485驱动器驱动能力不够，最后重新对其进行焊接、改进，解决了问题。

建筑节能设计中的重要参数是传热系数，其数值的大小是衡量建筑构件保温性能有效的依据，通过检测建筑构件的实际传热性来判定建筑保温材料的优劣性。测定装置是在对建筑构件的三维传热过程数值模拟的基础上研制的，通过理论分析以及对多点温度采集的研究，使用VB语言编制了可视化程序，达到了微机监控、诊断，并具备自动存储、打印报表的功能，同时经过多次试验，验证了本测定装置的可行性。