围护结构传热系数现场检测设备技改

摘 要：本文依据JGJ/T 132-2009《居住建筑节能检测标准》围护结构主体部位传热系数检测方法以及GB/T 23483-2009《建筑物围护结构传热系数及采暖供热量检测方法》关于围护结构传热系数现场检测的要求，通过对建筑围护结构墙体传热系数现场检测方法、检测设备部分装置影响分析，并通过调研部分供应商相关设备、同类检测设备现状和使用经验，找出解决的部分设备关键技术重点。对我司在用检测设备基础上，提出进行技改建议，并在技改过程中实施，取得预期效果，满足标准对相关指标现场检测要求。

关键词：建筑围护结构；传热系数；检测装置；环境模拟箱；热流计

1 围护结构传热系数现场检测装置改造必要性

建筑围护结构直接与大气环境接触，围护结构能耗是建筑使用能耗的重要组成部分。建筑物外墙传热面占整个建筑物外围护结构总面积的55%～65%，通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑外围护结构总能耗损失的45%～55%，外墙的传热性能是决定其保温隔热性能的重要因素。通过对国家实验室以及广州、深圳、东莞、清远、中山、肇庆等建筑围护结构传热系数现场检测相关检测设备考察及技术资料研究，发现有相当部分现场检测手段、技术设备、精度指标仍未达到相关技术要求，因此需进行工艺更新和设备提升，以确保满足现场检测需要。

2拟进行技改检测工艺设备重点介绍

目前，围护结构传热系数现场检测技术主要是热流计法，其原理是通过测量围护结构墙体的热流密度和内外表面温度差来计算传热系数。本次技改以标准相关内容、机电设备的国家、行业标准为依据参照同类检测设备的技术考察及使用经验进行。主要围绕建筑围护结构传热系数现场检测，从检测工艺原理、检测设备、试件安装要求及具体检测方法等方面进行。技改主要涉及设备部分：环境模拟箱箱体、热流计、温度传感器。检测设备由室内环境模拟箱、室外环境模拟箱、制冷设备、便携式加热风机、墙体构件、室内侧空气循环系统、室外侧空气循环系统、温度控制传感器及热流计、温度传感器组成。设备利用空气循环系统进行强迫对流，保证模拟箱内空气温湿度均匀，应设计合理的气流组织，气流方向宜与试件表面平行。环境模拟试验装置可参考图1。

（说明：1—室内环境模拟箱；2—室外环境模拟箱；3—制冷设备；4—便携式加热风机；5—墙体构件；6—室内侧空气循环系统；7—室外侧空气循环系统；8—温度控制传感器；9—冷凝水排水口）

热流计应直接安装在受检墙体的内表面（即低温侧表面）上，且应与墙体表面完全接触。每个试验部位应至少布置4个热流计。温度传感器应在受检墙体两侧表面安装。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。热流计和温度传感器的布点可参考图2、图3。

3拟解决的关键技术问题技改内容

本项目根据相关检测规范的要求，在调研各省市检测单位围护结构传热系数现场检测的基础上，结合我司在用检测设备日常使用的基础上，提出进行技改建议研究设计出新型的围护结构传热系数现场检测装置，主要研究内容有三个方面。

3.1移动平台的设计研究

根据标准DB44/T 1700-2015《建筑墙体传热系数试验规程》中条款6.3仪器设备要求，热流计法用环境模拟箱的开口面积不应小于1.44 m2，环境箱进深不应小于220 mm，应能覆盖全部的试验热流计。鉴于目前我司检测设备均采用整体设计的方式，环境模拟箱尺寸长度为1300 mm，宽度为1300 mm，高度为500 mm，箱体外壁采用不透气的保温材料，内表面采用不吸水、耐腐蚀的材料加上相关配件，箱体自重40Kg，设备体积大、质量重，现场操作不方便，需要多个人力将检测设备搬运到检测点，费时费力，且环境模拟箱不能按现场环境调整，对于无法满足设备安装要求的场所，不能进行检测，例如楼梯间高低梯级、内墙面与外墙面存在高低差、地面存在高低差等现场复杂情况。

针对以上问题，本项目拟采用可移动式平台的方式对装置进行装载。采用带四组可带锁扣万向轮的移动支撑架，将环境模拟箱、可伸缩支撑架、采集系统集合在可移动支撑架之上，增加试验装置的灵活性，实现检测装置的便捷性，便于外出检测携带。移动可伸缩支撑架可以支撑环境模拟箱的重量，也可以安装在箱体上长期使用，方便拆卸，框架的底部安装可调节的支撑脚，可伸展长度1.0 m，以便在不同的地面条件下调整环境箱的水平度，针对不同种类地面都可以安装使用。

3.2环境模拟箱密封部分设计研究

在进行建筑围护结构墙体传热系数现场检测时，应在受检墙体冷热两侧或其中一侧采用环境模拟箱，环境模拟箱具有较好的保温隔热性能而且能与墙体表面紧密吻合，采用加热或制冷达到温度平衡的方式建立室内外温度差。居住建筑冷热温差不宜小于10 K，公共建筑冷热温差不宜小于15K，且在检测过程中的任何时刻，试件高温侧表面温度均不得等于或低于试件低温侧表面温度，试件高温侧表面温度宜高于低温侧10/U（U为墙体传热系数值）以上，试验持续时间不应少于96小时，受检墙体内外表面温度应保持稳定。现我司检测设备安装方式，需要在受检墙体打四组膨胀螺丝固定悬挂环境模拟箱，利用螺帽拉紧增加环境模拟箱与墙体的密封性，保证环境箱内温度均匀稳定，减少设备边缘热损失及箱体热损失对检测数据产生的重大影响。但这样的安装方式必定会破坏检测墙体，试验完成后需要客户后期修补。通过调研市场上部分供应商相关设备，一部分使用了支撑杆和真空吸附板，真空吸附板吸附地面利用真空泵通过地面外力推压方式让环境模拟箱紧贴墙体，虽然这种方式不用破坏受检墙体，但利用支撑杆支撑使用真空吸盘只能应用在平整光滑的地面，对于粗糙表面无法牢靠吸附地面，随着时间推移，设备容易移位，箱体不能有效紧贴墙面，产生间隙，增加设备边缘热损失及箱体热损失，箱体内温度无法均匀稳定。

本项目拟采用箱体配重、移动平台支撑架自重装置的方式来解决不破坏受检墙体和增加密封性的问题。在箱体两侧分别安装轴承，移动支撑架上部设计有向下45°滑动轨道，滑动轨道与支撑架构成一个自重装置，箱体安装在本装置滑动轨道上，利用环境模拟箱体自重重力，产生一个箱体向墙体的推压力，紧密贴合墙体表面，增加密封性以保证环境模拟箱内空气温度均匀，减少设备边缘热损失及箱体热损失对数据的影响。环境模拟箱箱口需要安装密封条，

3.3传感器固定系统研究

围护结构传热系数现场检测技术主要是热流计法，检测时间需要至少96小时，热流计应直接安装在受检墙体的表面上，且应与墙体表面完全接触。每个试验部位应至少布置4个热流计。目前热流计、温度传感器安装在围护结构的表面上，通常做法是用胶带将其粘贴在表面上，而在粗糙表面上，检测时间长会导致粘贴不牢靠，传感器与围护结构表面留有空气间隙，影响测试结果，传感器在测试过程中甚至会脱落，影响测试进度，胶带也可能污染围护结构表面，甚至造成表面装饰层脱落。因此，本项目利用气动固定系统，根据传感器与受检墙面贴紧度来输送恒定压力，以期保障其检测期间不从墙面脱落。气动固定系统由空压机、减压阀、节流阀、手动换向阀、气缸组等组成。需要压缩空气源分别提供压力及流量，热流计固定气缸组需足够的恒定10 N±5 N压紧力，在检测时让热流计稳定贴紧墙面，且不超过它使用压力。所需压缩空气系统按下面原理图制作提供（图4）。

（说明：1—压缩机；2—贮气罐；3—压力表；4—手动球阀；5—过滤器；6—减压阀；7—油雾器 ；8—节流阀；9—手动换向阀；10—压紧气缸组）

3.3.1设计结构

关于安装支架部分，设计一个安装支架，其形状和尺寸应与环境模拟箱和热流计相匹配。在支架上设置安装孔，用于固定气缸。气缸部分，选择一个合适规格的气缸，其推力和拉力应能够满足固定热流计的要求。气缸的行程应根据热流计与墙体之间的距离进行选择。将气缸安装在安装支架上，通过螺栓或焊接固定。气缸的活塞杆应朝向墙体方向。

关于电磁阀部分，选择一个控制方式可以是手动电磁阀。电磁阀应能够控制气缸的进气和排气，实现气缸的伸缩动作。将电磁阀安装在附近的合适位置，通过气体管路与气缸连接。打开气源，使气缸的活塞杆伸出，推动安装支架向墙体方向移动，从而将热流计紧密地压在墙体表面上。当需要拆卸热流计时，通过电磁阀控制气缸的排气，使气缸的活塞杆缩回，解除对安装支架的推力，从而可以轻松地将热流计从墙体表面上拆卸下来。

4结论

随着建筑节能相关法规政策的发布和推行，节能型建筑正日益成为建筑行业的关注重点，也将是未来长期的发展趋势。建筑外墙结构在整个建筑能耗中占据着重要的比例。作为建筑外围结构的关键组成部分，墙体的节能是建筑设计中最重要的环节之一。本项目研究开发的围护结构传热系数现场检测装置，可实现检测过程不破坏现场墙体，适应各种不同环境安装要求，减少设备边缘热损失及箱体热损失对检测数据产生重大影响。这就可确保检测数据的准确性及可靠性，在用围护结构传热系数现场检测设备可通过相应系统技改提高检测精度使检测获取的数据更加可信准确，能达到标准检测精度要求，确保检验结论的准确性。今后希望与其他检测机构同行探讨交流，共同进步，达到更好地理解和应用执行相关标准目的。

参考文献

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