建筑墻體傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)解析

劉健

黃驊市永興建設(shè)工程檢測(cè)有限公司 河北 黃驊 061100

引言

為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，在建筑領(lǐng)域方面，國家制定了綠色建筑、節(jié)能建筑的一系列政策。對(duì)建筑墻體的檢測(cè)，主要是通過其傳熱系數(shù)分析墻體的保溫性能，進(jìn)而明確其在節(jié)能方面起到的作用，幫助建筑工程選擇節(jié)能效果更好的墻體，推動(dòng)建筑行業(yè)走向“綠色”、“節(jié)能”。

1 檢測(cè)原理和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

第一，受我國檢測(cè)設(shè)備性能的影響，其在運(yùn)行過程中需要在檢測(cè)室中交換熱量，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)上需要保證其空間范圍大，并且通風(fēng)條件良好，提升熱量散發(fā)效率。此外，檢測(cè)方式如果是標(biāo)定熱箱法的話，還需要保證室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)過大的溫度波動(dòng)，保證檢測(cè)質(zhì)量。第二，依托于穩(wěn)定傳熱原理，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)傳熱系數(shù)的方法主要有兩種，分別為標(biāo)定熱箱法、防護(hù)熱箱法，檢測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)為冷箱、熱箱位于兩側(cè)，中間為放置墻體樣品的試件框，其中熱箱是對(duì)室內(nèi)環(huán)境的模擬，包括室內(nèi)風(fēng)速、室內(nèi)溫度等，冷箱則是對(duì)室外環(huán)境的模擬，包括室外風(fēng)速、室外溫度等，在氣流速度、空氣溫度、熱輻射條件穩(wěn)定的前提下，分別測(cè)量各部分的發(fā)熱量和熱流量，計(jì)算得出傳熱系數(shù)[1]。

2 檢測(cè)設(shè)備處理

結(jié)合墻體樣品待測(cè)量部分的大小，選擇合適大小箱體，并保證箱體材料的熱阻值可以在3.5m2·K/W或大于3.5m2·K/W，夾芯板的厚度應(yīng)在150mm以上，并設(shè)置好熱量導(dǎo)流板，保證熱量的均勻有效傳遞，選擇帶有合適感溫元件的檢測(cè)設(shè)備。如感溫元件為半導(dǎo)體溫度傳感器的檢測(cè)設(shè)備，其精度更高，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性，應(yīng)用效果相較于其他感溫元件更好。此外，處理好控制軟件和控制儀表，提升設(shè)備可操作性，需要擁有如下功能：①人機(jī)對(duì)話功能，自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)過程；②異?，F(xiàn)象提示功能，幫助檢測(cè)人員及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)問題；③控溫功能，可以在4小時(shí)之內(nèi)將熱箱和冷箱的溫度控制成檢測(cè)所需的溫度；④采集信息、顯示信息的功能，將檢測(cè)過程進(jìn)行圖表化展示。此外，需要對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定處理，設(shè)定標(biāo)定工況并驗(yàn)證標(biāo)定結(jié)果，在此環(huán)節(jié)中需要采用已經(jīng)經(jīng)過長久存放的XPS板來充當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)樣品，進(jìn)行熱導(dǎo)率等數(shù)據(jù)的測(cè)試，保證檢測(cè)設(shè)備滿足墻體傳熱系數(shù)的檢測(cè)要求。

3 檢測(cè)樣品控制

檢測(cè)墻體樣品控制的重點(diǎn)就是對(duì)檢測(cè)結(jié)果有嚴(yán)重影響的墻體含水率，相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在墻體材料、檢測(cè)條件既定的情況下，26%含水率檢測(cè)得出的傳熱系數(shù)為1.92W/（m2·K），15%含水率的檢測(cè)結(jié)果為1.54W/（m2·K），4%含水率的檢測(cè)結(jié)果為1.12W/（m2·K），也就是說，以理論數(shù)值為依據(jù)，墻體具有越大的含水率其檢測(cè)結(jié)果的偏差值就越大，可見控制其含水率的必要性。對(duì)此，受當(dāng)前自然、技術(shù)、材料等各方面因素的影響，檢測(cè)人員需要采用人工調(diào)節(jié)技術(shù)控制墻體含水率，建立熱室，將已經(jīng)經(jīng)過7天養(yǎng)護(hù)處理墻體放置在其中，結(jié)合具體的墻體材料，調(diào)整熱室內(nèi)溫度，有效蒸發(fā)其水分，直至墻體含水量可以降至5%以下，則可以結(jié)束這項(xiàng)工作。

4 設(shè)定檢測(cè)參數(shù)

以國家標(biāo)準(zhǔn)要求為依據(jù)，檢測(cè)人員需要設(shè)定好檢測(cè)參數(shù)，保持檢測(cè)過程中的平均溫度可以在10到20℃之間，且最小溫度差應(yīng)當(dāng)為20℃，將熱箱、冷箱的空氣流速設(shè)定于檢測(cè)目的相符的數(shù)據(jù)上，基于墻體傳熱系數(shù)，設(shè)定-10.0℃的冷箱氣溫、32℃左右的計(jì)量熱箱氣溫，在防護(hù)熱箱法中防護(hù)熱箱氣溫需要等同于計(jì)量熱箱，形成自然對(duì)流的空氣流速，而冷箱空氣流速則需要和檢測(cè)樣品的冷表面保持50mm的距離，且保持3.0m/s的平均風(fēng)速。同時(shí)，設(shè)定完檢測(cè)參數(shù)之后，檢測(cè)人員需要進(jìn)行整體參數(shù)的檢查工作，將參數(shù)設(shè)定情況進(jìn)行一一記錄，避免由于個(gè)人失誤設(shè)定阻礙檢測(cè)的順利進(jìn)行[2]。

5 安裝檢測(cè)樣品

檢查好檢測(cè)樣品表面的完整度，如果其表面帶有連通空氣孔，需要檢測(cè)人員進(jìn)行填堵處理，避免其對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。一方面，選擇標(biāo)定熱箱法時(shí)，檢測(cè)人員需要將檢測(cè)樣品和試件框之間存在的縫隙進(jìn)行密封處理，密封材料最好選擇發(fā)泡劑（單組分聚氨酯），其既可以保證密封的充分性，且操作方便，絕熱效果良好。另一方面，如果選擇的是防護(hù)熱箱法，檢測(cè)人員需要保證將計(jì)量箱內(nèi)外側(cè)不同的空氣流通情況進(jìn)行隔絕處理，并將檢測(cè)樣品平整放置，試件表面需要和設(shè)備鼻錐帶進(jìn)行均勻且充分的接觸。

6 傳感器和時(shí)間控制

檢測(cè)人員需要合理布置傳感器，最好可以將溫度點(diǎn)進(jìn)行均勻處理，獲取檢測(cè)樣品的準(zhǔn)確表面溫度，不可以在溫度傳感器上覆蓋鋁箔紙，并防止在熱橋處出現(xiàn)大量的溫度測(cè)點(diǎn)。例如，在選擇標(biāo)定熱箱實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)的處理上，檢測(cè)人員需要將處于冷箱和熱箱兩側(cè)的溫度傳感器和試件框、檢測(cè)樣品的接觸處進(jìn)行緊密貼合，從而精確測(cè)量在檢測(cè)樣品兩側(cè)存在的迂回?zé)釗p。此外，在時(shí)間控制上，檢測(cè)人員需要分析好墻體傳熱效果達(dá)到平衡條件下的時(shí)間范圍。從現(xiàn)有墻體種類來看，大部分墻體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)傳熱的時(shí)間都超過24小時(shí)，所以，檢測(cè)人員需要將檢測(cè)時(shí)間控制在2天左右，并做好數(shù)據(jù)的采集工作，明確其傳熱狀態(tài)。例如，在3小時(shí)內(nèi)采集12次數(shù)據(jù)信息，其之間的溫度差、熱功率等數(shù)據(jù)偏差值不超過1%，并且轉(zhuǎn)變單方向變化形式，則表示其傳熱效果接近穩(wěn)定。

7 結(jié)束語

綜上所述，檢測(cè)墻體傳熱系數(shù)的技術(shù)較為復(fù)雜，影響檢測(cè)結(jié)果的因素有很多，需要檢測(cè)人員具備豐富的熱工知識(shí)，處理好檢測(cè)各細(xì)節(jié)，最大程度的減少甚至避免測(cè)量誤差，保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性和精確性，為建筑行業(yè)的墻體選擇與優(yōu)化提供有力支持。