围护结构K值的快速测定方法

围护结构K值的快速测定方法

穆小丽

内蒙古建筑职业技术学院内蒙古呼和浩特010070

摘要：对目前测定围护结构K值的方法进行比较，指出了快速测定方法的优点和研究意义，并对快速测定方法进行了描述，应对现场测试装置进行改进，并检测更多的热工参数，为建筑物的运行能耗分析提供依据。

关键词：围护结构；K值；快速测定；建筑节能

前言

传热系数K是围护结构的一个重要热工性能参数，它既是衡量围护结构隔热性能好坏的重要指标，也是计算围护结构漏热量的主要依据。所以建筑围护结构传热系数K值检测成为建筑节能检测的重要部分，其检测结果的准确与否对建筑节能效果的评价起决定性作用。而其准确度和所采用的检测方法及对检测数据处理的方法又密切相关。

目前所颁发的检测规范只限于对居住建筑采暖节能进行检测，其检测期一般为采暖季节，该标准对非采暖地区及不是在采暖季节竣工的建筑节能检测带来了极大的不便，为配合建筑工程竣工验收的及时进行，研究出一种快速的，运用地域广泛且检测数据准确的节能方法十分重要。

1国内外研究动态

目前，建筑围护结构材料热工性能检测主要在稳定状态下测试材料的热工性能，很多研究人员运用冷热相法和热流计法来进行建筑物维护结构的现场测定。国外建筑物围护结构热工性能的现场检测研究见诸文献报道的较少，大多在实验室完成建筑材料的热工性能检测，其检测的性能参数也是在稳态的条件下完成的。

2K值的快速测定方法

2.1：提出问题

由于墙体的本身就是一个具有大热容量、大时滞的系统，墙体的传热过程是一个非稳态的过程，其内部存在着蓄热和放热，所以怎么样应用相对准确方法检测成为了主要的问题。

2.2：解决方法

进行测定的建筑物是一个实体，在被测房间内放置具有一定功率的发热装置，并在检测房间的内外围护结构和室内分别布置热电偶，我们应用自动控制装置，使房间在某一段时间基本达到近稳态，则在这期间测出的K值和完全进入稳定状态时测得的K值虽有出入，但如果能把误差控制在5%之内，那么这种方法是满足要求的。

2.3：理论模型

室外环境变化是不规律的，对于室内的环境我们可以人为的创造相对稳定的环境，在实验房间中可以看做被测墙体的传热和邻室的传热，在一个相对长的时间段里，在室内放置一定发热量的装置，这样足够长的时间后，室内外到达热平衡，墙体传热过程就可以达到稳定，这样的条件下就可以应用快速测定的方法。

考虑到实验模型的各种条件直接或间接影响到实验数据的准确性，所以建立模型中的各种条件均按特殊性考虑。

选择一间座北朝南的空房间，不受太阳辐射等条件的干扰，被测房间内放置有一定功率的发热装置，在被测房间的内外墙和室内均匀的布置热电偶，并无人员灯光等外扰的前提下经过足够长时间的测得数据。我们还需要应用自动控制装置和计算机系统来控制发热装置和读取数据。

而实验房间加热某一瞬时，其热平衡微分方程为：

（1-1）

其中K-墙体传热系数，

F-被测墙体面积，

t、-室内外温度

-测试时间，

Q-为室内加热功率，

-被测墙体隔热材料热容量

-被测墙体隔热材料的平均温度，

-被测墙体上玻璃窗热容量

-被测墙体上玻璃窗的平均温度，

-室内空气的热容量

-邻室墙体的热容量，

-邻室墙体的平均温度

通过系数的引进和公式的简化得到下式：

（1-2）

其中系统条件热容量

-墙体-空气系统的条件热惰性系数

即

随变化而变化，故随变化。

加热装置功率基本恒定后，在室外温度变化的影响下实验房间在不同室内外温差下达到不同个近似稳定状态，我们以24小时为一个周期，周期中某一时段会出现室内外温差波动很小的情况，此时围护结构的传热也达到近似稳定状态，这样的温差波动可以忽略不计的情况下简化公式（1-2）为

（1-3）

式中Q-室内加热量（w）

F-围护结构平均传热面积（㎡）

△t-室内外温差（℃）

由于围护结构各个部分不同构造，所以各个部分的K值也是不尽相同的。这样的情况下我们不用传统整体测定的方式，而是应用“化整为零”的方法，分别在窗部分、加柱的墙体部分、普通墙体部分、外墙与隔墙的交接部分和墙体与楼板的交接部分等不同测定安置热电偶进行测定，得到的数据分开分析，把整个墙体分化成数个模块来进行数据的处理，处理后得到的各个部分的围护结构传热系数K值利用加权平均的方法计算出围护结构的平均传热系数。

实验得到的数据经过处理后就可以与现有的围护结构的传热系数K值进行误差的比较分析，如果误差控制在5%之内，那么就在实验的基础上证明了这样的快速测定围护结构传热系数的方法是可行的。

2.4：具体步骤

开始用大功率加热，使室内温度迅速达到规定温度，然后应用自动控制装置来控制加热功率的变化，以确保室内温度的恒定。

整个测试过程分为三个阶段：

一：第一个阶段：大功率加热，使室内加热上升至稳定温度以上2-8℃并保持此温度一段时间，由于室内加热是直接加热空气，空气温度上升较快，但维护结构温度上升要慢得多，维护结构的延迟时间各不相同，因此，室内温度到达规定值后保持此温度一定时间，让围护结构的温度也得到提高，但这个保持时间究竟为多少适合得由试验确定。

二：第二阶段：减少加热功率，将室内温度调整到稳定状态时的极限温度附近，并用自动控制装置自动改变加热功率使室内温度恒定到一定极限温度。

三：第三阶段：当加热功率波动小于3%时，可以认为基本达到稳定状态测室内外温度和加热功率，并根据公式（1-3）计算出K值。

3总结

以上所介绍的围护结构K值的快速测定方法，利用了自然气候条件下室内外温差在周期中某个时段保持基本不变的情况下进行测定，这种测定方法具有相对稳态测定方法和非稳态测定方法较准确和快速，可以快速准确的对建筑物围护结构K值进行现场测定。快速测定方法的难点在于如何准确寻找到室内外温差波动不大的时段。

当然从理论上的可行性需要实验的证明，所以本人还将进行后期的实验证明，以支持这种方法的准确性，本文给实验的证明提供了有力的理论基础和理论依据。结合本文的理论基础和后期的实验验证，围护结构K值的快速测定方法在以后的现场检测中可以得到广泛的推广和应用。

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