圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備技改

摘 要：本文依據(jù)JGJ/T 132-2009《居住建筑節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》圍護(hù)結(jié)構(gòu)主體部位傳熱系數(shù)檢測(cè)方法以及GB/T 23483-2009《建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)及采暖供熱量檢測(cè)方法》關(guān)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的要求，通過對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法、檢測(cè)設(shè)備部分裝置影響分析，并通過調(diào)研部分供應(yīng)商相關(guān)設(shè)備、同類檢測(cè)設(shè)備現(xiàn)狀和使用經(jīng)驗(yàn)，找出解決的部分設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)。對(duì)我司在用檢測(cè)設(shè)備基礎(chǔ)上，提出進(jìn)行技改建議，并在技改過程中實(shí)施，取得預(yù)期效果，滿足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相關(guān)指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)要求。

關(guān)鍵詞：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)；傳熱系數(shù)；檢測(cè)裝置；環(huán)境模擬箱；熱流計(jì)

1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置改造必要性

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接與大氣環(huán)境接觸，圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗是建筑使用能耗的重要組成部分。建筑物外墻傳熱面占整個(gè)建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總面積的55%～65%，通過外墻傳熱所造成的能耗損失約占建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗損失的45%～55%，外墻的傳熱性能是決定其保溫隔熱性能的重要因素。通過對(duì)國家實(shí)驗(yàn)室以及廣州、深圳、東莞、清遠(yuǎn)、中山、肇慶等建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)相關(guān)檢測(cè)設(shè)備考察及技術(shù)資料研究，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)部分現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段、技術(shù)設(shè)備、精度指標(biāo)仍未達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求，因此需進(jìn)行工藝更新和設(shè)備提升，以確保滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要。

2擬進(jìn)行技改檢測(cè)工藝設(shè)備重點(diǎn)介紹

目前，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)主要是熱流計(jì)法，其原理是通過測(cè)量圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體的熱流密度和內(nèi)外表面溫度差來計(jì)算傳熱系數(shù)。本次技改以標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容、機(jī)電設(shè)備的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)參照同類檢測(cè)設(shè)備的技術(shù)考察及使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。主要圍繞建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，從檢測(cè)工藝原理、檢測(cè)設(shè)備、試件安裝要求及具體檢測(cè)方法等方面進(jìn)行。技改主要涉及設(shè)備部分：環(huán)境模擬箱箱體、熱流計(jì)、溫度傳感器。檢測(cè)設(shè)備由室內(nèi)環(huán)境模擬箱、室外環(huán)境模擬箱、制冷設(shè)備、便攜式加熱風(fēng)機(jī)、墻體構(gòu)件、室內(nèi)側(cè)空氣循環(huán)系統(tǒng)、室外側(cè)空氣循環(huán)系統(tǒng)、溫度控制傳感器及熱流計(jì)、溫度傳感器組成。設(shè)備利用空氣循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流，保證模擬箱內(nèi)空氣溫濕度均勻，應(yīng)設(shè)計(jì)合理的氣流組織，氣流方向宜與試件表面平行。環(huán)境模擬試驗(yàn)裝置可參考圖1。

（說明：1—室內(nèi)環(huán)境模擬箱；2—室外環(huán)境模擬箱；3—制冷設(shè)備；4—便攜式加熱風(fēng)機(jī)；5—墻體構(gòu)件；6—室內(nèi)側(cè)空氣循環(huán)系統(tǒng)；7—室外側(cè)空氣循環(huán)系統(tǒng)；8—溫度控制傳感器；9—冷凝水排水口）

熱流計(jì)應(yīng)直接安裝在受檢墻體的內(nèi)表面（即低溫側(cè)表面）上，且應(yīng)與墻體表面完全接觸。每個(gè)試驗(yàn)部位應(yīng)至少布置4個(gè)熱流計(jì)。溫度傳感器應(yīng)在受檢墻體兩側(cè)表面安裝。內(nèi)表面溫度傳感器應(yīng)靠近熱流計(jì)安裝，外表面溫度傳感器宜在與熱流計(jì)相對(duì)應(yīng)的位置安裝。熱流計(jì)和溫度傳感器的布點(diǎn)可參考圖2、圖3。

3擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題技改內(nèi)容

本項(xiàng)目根據(jù)相關(guān)檢測(cè)規(guī)范的要求，在調(diào)研各省市檢測(cè)單位圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我司在用檢測(cè)設(shè)備日常使用的基礎(chǔ)上，提出進(jìn)行技改建議研究設(shè)計(jì)出新型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，主要研究內(nèi)容有三個(gè)方面。

3.1移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DB44/T 1700-2015《建筑墻體傳熱系數(shù)試驗(yàn)規(guī)程》中條款6.3儀器設(shè)備要求，熱流計(jì)法用環(huán)境模擬箱的開口面積不應(yīng)小于1.44 m2，環(huán)境箱進(jìn)深不應(yīng)小于220 mm，應(yīng)能覆蓋全部的試驗(yàn)熱流計(jì)。鑒于目前我司檢測(cè)設(shè)備均采用整體設(shè)計(jì)的方式，環(huán)境模擬箱尺寸長度為1300 mm，寬度為1300 mm，高度為500 mm，箱體外壁采用不透氣的保溫材料，內(nèi)表面采用不吸水、耐腐蝕的材料加上相關(guān)配件，箱體自重40Kg，設(shè)備體積大、質(zhì)量重，現(xiàn)場(chǎng)操作不方便，需要多個(gè)人力將檢測(cè)設(shè)備搬運(yùn)到檢測(cè)點(diǎn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且環(huán)境模擬箱不能按現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境調(diào)整，對(duì)于無法滿足設(shè)備安裝要求的場(chǎng)所，不能進(jìn)行檢測(cè)，例如樓梯間高低梯級(jí)、內(nèi)墻面與外墻面存在高低差、地面存在高低差等現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況。

針對(duì)以上問題，本項(xiàng)目擬采用可移動(dòng)式平臺(tái)的方式對(duì)裝置進(jìn)行裝載。采用帶四組可帶鎖扣萬向輪的移動(dòng)支撐架，將環(huán)境模擬箱、可伸縮支撐架、采集系統(tǒng)集合在可移動(dòng)支撐架之上，增加試驗(yàn)裝置的靈活性，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)裝置的便捷性，便于外出檢測(cè)攜帶。移動(dòng)可伸縮支撐架可以支撐環(huán)境模擬箱的重量，也可以安裝在箱體上長期使用，方便拆卸，框架的底部安裝可調(diào)節(jié)的支撐腳，可伸展長度1.0 m，以便在不同的地面條件下調(diào)整環(huán)境箱的水平度，針對(duì)不同種類地面都可以安裝使用。

3.2環(huán)境模擬箱密封部分設(shè)計(jì)研究

在進(jìn)行建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)在受檢墻體冷熱兩側(cè)或其中一側(cè)采用環(huán)境模擬箱，環(huán)境模擬箱具有較好的保溫隔熱性能而且能與墻體表面緊密吻合，采用加熱或制冷達(dá)到溫度平衡的方式建立室內(nèi)外溫度差。居住建筑冷熱溫差不宜小于10 K，公共建筑冷熱溫差不宜小于15K，且在檢測(cè)過程中的任何時(shí)刻，試件高溫側(cè)表面溫度均不得等于或低于試件低溫側(cè)表面溫度，試件高溫側(cè)表面溫度宜高于低溫側(cè)10/U（U為墻體傳熱系數(shù)值）以上，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于96小時(shí)，受檢墻體內(nèi)外表面溫度應(yīng)保持穩(wěn)定?，F(xiàn)我司檢測(cè)設(shè)備安裝方式，需要在受檢墻體打四組膨脹螺絲固定懸掛環(huán)境模擬箱，利用螺帽拉緊增加環(huán)境模擬箱與墻體的密封性，保證環(huán)境箱內(nèi)溫度均勻穩(wěn)定，減少設(shè)備邊緣熱損失及箱體熱損失對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的重大影響。但這樣的安裝方式必定會(huì)破壞檢測(cè)墻體，試驗(yàn)完成后需要客戶后期修補(bǔ)。通過調(diào)研市場(chǎng)上部分供應(yīng)商相關(guān)設(shè)備，一部分使用了支撐桿和真空吸附板，真空吸附板吸附地面利用真空泵通過地面外力推壓方式讓環(huán)境模擬箱緊貼墻體，雖然這種方式不用破壞受檢墻體，但利用支撐桿支撐使用真空吸盤只能應(yīng)用在平整光滑的地面，對(duì)于粗糙表面無法牢靠吸附地面，隨著時(shí)間推移，設(shè)備容易移位，箱體不能有效緊貼墻面，產(chǎn)生間隙，增加設(shè)備邊緣熱損失及箱體熱損失，箱體內(nèi)溫度無法均勻穩(wěn)定。

本項(xiàng)目擬采用箱體配重、移動(dòng)平臺(tái)支撐架自重裝置的方式來解決不破壞受檢墻體和增加密封性的問題。在箱體兩側(cè)分別安裝軸承，移動(dòng)支撐架上部設(shè)計(jì)有向下45°滑動(dòng)軌道，滑動(dòng)軌道與支撐架構(gòu)成一個(gè)自重裝置，箱體安裝在本裝置滑動(dòng)軌道上，利用環(huán)境模擬箱體自重重力，產(chǎn)生一個(gè)箱體向墻體的推壓力，緊密貼合墻體表面，增加密封性以保證環(huán)境模擬箱內(nèi)空氣溫度均勻，減少設(shè)備邊緣熱損失及箱體熱損失對(duì)數(shù)據(jù)的影響。環(huán)境模擬箱箱口需要安裝密封條，

3.3傳感器固定系統(tǒng)研究

圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)主要是熱流計(jì)法，檢測(cè)時(shí)間需要至少96小時(shí)，熱流計(jì)應(yīng)直接安裝在受檢墻體的表面上，且應(yīng)與墻體表面完全接觸。每個(gè)試驗(yàn)部位應(yīng)至少布置4個(gè)熱流計(jì)。目前熱流計(jì)、溫度傳感器安裝在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面上，通常做法是用膠帶將其粘貼在表面上，而在粗糙表面上，檢測(cè)時(shí)間長會(huì)導(dǎo)致粘貼不牢靠，傳感器與圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面留有空氣間隙，影響測(cè)試結(jié)果，傳感器在測(cè)試過程中甚至?xí)撀洌绊憸y(cè)試進(jìn)度，膠帶也可能污染圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面，甚至造成表面裝飾層脫落。因此，本項(xiàng)目利用氣動(dòng)固定系統(tǒng)，根據(jù)傳感器與受檢墻面貼緊度來輸送恒定壓力，以期保障其檢測(cè)期間不從墻面脫落。氣動(dòng)固定系統(tǒng)由空壓機(jī)、減壓閥、節(jié)流閥、手動(dòng)換向閥、氣缸組等組成。需要壓縮空氣源分別提供壓力及流量，熱流計(jì)固定氣缸組需足夠的恒定10 N±5 N壓緊力，在檢測(cè)時(shí)讓熱流計(jì)穩(wěn)定貼緊墻面，且不超過它使用壓力。所需壓縮空氣系統(tǒng)按下面原理圖制作提供（圖4）。

（說明：1—壓縮機(jī)；2—貯氣罐；3—壓力表；4—手動(dòng)球閥；5—過濾器；6—減壓閥；7—油霧器 ；8—節(jié)流閥；9—手動(dòng)換向閥；10—壓緊氣缸組）

3.3.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

關(guān)于安裝支架部分，設(shè)計(jì)一個(gè)安裝支架，其形狀和尺寸應(yīng)與環(huán)境模擬箱和熱流計(jì)相匹配。在支架上設(shè)置安裝孔，用于固定氣缸。氣缸部分，選擇一個(gè)合適規(guī)格的氣缸，其推力和拉力應(yīng)能夠滿足固定熱流計(jì)的要求。氣缸的行程應(yīng)根據(jù)熱流計(jì)與墻體之間的距離進(jìn)行選擇。將氣缸安裝在安裝支架上，通過螺栓或焊接固定。氣缸的活塞桿應(yīng)朝向墻體方向。

關(guān)于電磁閥部分，選擇一個(gè)控制方式可以是手動(dòng)電磁閥。電磁閥應(yīng)能夠控制氣缸的進(jìn)氣和排氣，實(shí)現(xiàn)氣缸的伸縮動(dòng)作。將電磁閥安裝在附近的合適位置，通過氣體管路與氣缸連接。打開氣源，使氣缸的活塞桿伸出，推動(dòng)安裝支架向墻體方向移動(dòng)，從而將熱流計(jì)緊密地壓在墻體表面上。當(dāng)需要拆卸熱流計(jì)時(shí)，通過電磁閥控制氣缸的排氣，使氣缸的活塞桿縮回，解除對(duì)安裝支架的推力，從而可以輕松地將熱流計(jì)從墻體表面上拆卸下來。

4結(jié)論

隨著建筑節(jié)能相關(guān)法規(guī)政策的發(fā)布和推行，節(jié)能型建筑正日益成為建筑行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)，也將是未來長期的發(fā)展趨勢(shì)。建筑外墻結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑能耗中占據(jù)著重要的比例。作為建筑外圍結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，墻體的節(jié)能是建筑設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一。本項(xiàng)目研究開發(fā)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過程不破壞現(xiàn)場(chǎng)墻體，適應(yīng)各種不同環(huán)境安裝要求，減少設(shè)備邊緣熱損失及箱體熱損失對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生重大影響。這就可確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性，在用圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備可通過相應(yīng)系統(tǒng)技改提高檢測(cè)精度使檢測(cè)獲取的數(shù)據(jù)更加可信準(zhǔn)確，能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)精度要求，確保檢驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性。今后希望與其他檢測(cè)機(jī)構(gòu)同行探討交流，共同進(jìn)步，達(dá)到更好地理解和應(yīng)用執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)目的。

參考文獻(xiàn)

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