熱流計法在建筑節(jié)能檢測中的應(yīng)用

孫 濤 王 偉

（煙臺市建工檢測服務(wù)中心有限公司，山東 煙臺 264003）

在目前的現(xiàn)場建筑能效測試中，一般使用熱箱法、熱流計法兩種主要的檢測方式，使用熱箱法，無法計算建筑工程中熱橋的比例，因此在參觀施工現(xiàn)場時不應(yīng)使用該技術(shù)。熱流計法成為了目前使用的最常用檢測技術(shù)。因此，為滿足節(jié)能試驗(yàn)的要求，應(yīng)分析建筑技術(shù)中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，特別是建筑的傳熱結(jié)構(gòu)，這對于保證建筑工程的節(jié)能性能具有重要的作用。

1 建筑節(jié)能常用檢測分析

常見的檢測內(nèi)容包括導(dǎo)熱系數(shù)檢測、密度檢測、抗壓強(qiáng)度檢測、黏結(jié)強(qiáng)度檢測、腐蝕性能檢測、力學(xué)性能檢測等。本文針對建筑保溫材料樣品調(diào)節(jié)狀態(tài)、導(dǎo)熱系數(shù)、材料密度檢測方法進(jìn)行研究。

1.1 樣品調(diào)節(jié)狀態(tài)檢測

進(jìn)行保溫材料樣品調(diào)節(jié)狀態(tài)檢測時，應(yīng)采用適宜的操作技術(shù)，保障其樣品濕度、溫度達(dá)標(biāo)，將樣品放在適宜的環(huán)境下，能夠使溫度、濕度保持平衡。完成保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)測定工作后，應(yīng)將保溫材料樣品放在烤箱中進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持通風(fēng)和干燥，確保材料樣品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 導(dǎo)熱系數(shù)檢測

導(dǎo)熱系數(shù)是影響建筑保溫材料性能的重要因素之一。兩側(cè)溫度有所相差時單位面積內(nèi)所傳遞的熱量。常見的保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)檢測設(shè)備是雙試件平板導(dǎo)熱系數(shù)測定儀。保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)越來越高時，保溫功能便會越來越低，兩者之間成反比。實(shí)施保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)測定工作時，需要進(jìn)行重復(fù)性檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，從溫度、密度、化學(xué)成分等方面對保溫材料進(jìn)行分析，以判斷其保溫功能是否滿足于施工需求，保障熱工計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 材料密度檢測

材料密度檢測是建筑節(jié)能保溫材料檢測工作中的重要組成部分，其需要根據(jù)不同保溫材料的類型，實(shí)施有效的密度檢測工作。一般情況下，建筑保溫材料中存在加大氣孔，實(shí)施密度檢測時需要了解保溫材料加大氣孔密度是否達(dá)標(biāo)。與固相導(dǎo)熱系數(shù)相比，氣相導(dǎo)熱系數(shù)更小，保溫材料的氣孔率較大，密度較小。為了降低保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，可采取兩種方式，即增大材料氣孔率和降低材料表觀密度。絕熱材料在導(dǎo)熱過程中受輻射的影響形成輻射換熱，絕熱材料密度小于一定數(shù)值后，導(dǎo)熱系數(shù)減小，但最終的減小值小于輻射換熱的增大值，難以起到良好的保溫效果。

2 熱流計法概念分析

2.1 建筑節(jié)能測試

在建筑行業(yè)，建筑節(jié)能測試主要是基于對整個建筑周期能耗的合理規(guī)劃，建筑節(jié)能工程主要是通過大量使用節(jié)能技術(shù)、設(shè)備和建筑材料來降低能耗，并通過建筑節(jié)能記錄技術(shù)的使用來達(dá)到施工效果。

2.2 熱流計法

2.2.1 熱流計法概述

熱流計法主要是利用熱流計、熱敏電阻等裝置在施工現(xiàn)場測量熱流和相關(guān)測量部位的內(nèi)外溫差，再通過專用軟件計算傳熱系數(shù)。根據(jù)這個過程，分析建筑在節(jié)能方面是否能夠滿足設(shè)計與施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 熱流計法原理

在熱流計法中，檢測熱流進(jìn)入的部分，并根據(jù)現(xiàn)象降低熱流后的溫度，但由于存在內(nèi)外出現(xiàn)的溫差問題，會出現(xiàn)因?qū)嵯禂?shù)有些偏差計算即可完成。在正常情況下，熱流計測得的熱量可以用來測量結(jié)構(gòu)的總熱流[1]。

3 熱流計法在建筑節(jié)能檢測中存在的問題

3.1 熱慣性對試驗(yàn)結(jié)果的影響

通過分析建筑工程的施工狀況，在測試結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)時可以科學(xué)地分析熱慣性，通過外界溫度和熱流的變化來改善結(jié)構(gòu)的影響。此外，審計人員在分析不同的包絡(luò)和不同的熱慣性時，應(yīng)了解熱慣性與待測時間的關(guān)系，可以改進(jìn)周期性變化，應(yīng)考慮熱慣性對試驗(yàn)結(jié)果的影響。具體效果如下：（1）為實(shí)現(xiàn)熱流計法在箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)表面安裝中的有效應(yīng)用，試驗(yàn)方法的確定可避免壁式蓄熱器的影響關(guān)于測試結(jié)果；（2）試驗(yàn)中，當(dāng)熱慣性較大時，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)循環(huán)穩(wěn)定性試驗(yàn)，減少發(fā)生熱慣性誤差；（3）在熱流中采用計算方法時，應(yīng)選擇外界溫差波動小的環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)對建筑物的有效檢測[2]。

3.2 熱量表熱阻對測試結(jié)果的影響

檢測外結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)率時，應(yīng)在墻面安裝雙面熱流計，如果接觸面積大于實(shí)際接觸面積，接觸熱阻會逐漸增加。應(yīng)根據(jù)實(shí)際熱阻計算壁面、接觸面積和雙面熱流計的熱阻，否則會造成測試結(jié)果的誤差。因此，在測試建筑物的能源性能時，為避免出現(xiàn)此問題，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）采用直列法固定，并確保與房屋結(jié)構(gòu)平行；（2）在熱流計中的性能在外貼的情況下，要減少外界影響的因素，并在雙面熱流計周圍用石膏涂抹一個輕微的坡度。

3.3 引起測量誤差的問題

對于結(jié)構(gòu)測量，部分結(jié)構(gòu)測量存在誤差。（1）制造的探頭精度較差。選擇熱電偶和電堆時，生產(chǎn)不規(guī)范，使用不當(dāng)，增加了測量誤差；（2）熱電偶大批量生產(chǎn)時，將熱電偶一一放置在壁內(nèi)外兩側(cè)；（3）在使用單樣品熱流計熱導(dǎo)儀時，在使用該類設(shè)備出現(xiàn)附近誤差等現(xiàn)象時，需要確定單樣品熱流儀的熱導(dǎo)儀內(nèi)部和內(nèi)結(jié)構(gòu)（4）熱流計電阻的使用影響熱流測量。（5）測量過程中，當(dāng)外界溫度和陽光發(fā)生變化時。因此，在檢測誤差時，熱流量計的程序設(shè)置應(yīng)使其自身的熱阻減小，并應(yīng)選擇更薄、更大的導(dǎo)熱材料，以避免測量誤差[3]。

4 熱流計法在建筑節(jié)能檢測中的應(yīng)用

4.1 明確選房標(biāo)準(zhǔn)

在使用熱流計法時，通過現(xiàn)場記錄概念的選擇，應(yīng)在被測墻體或主體結(jié)構(gòu)干燥后完成現(xiàn)場檢查。測試墻的長度和寬度應(yīng)盡可能大，以提高房屋測試的有效性。但需要注意的是，在較大的房間里，房間的溫度不容易調(diào)節(jié)，所以在記錄房墻的寬度和長度時，厚度應(yīng)設(shè)置為墻厚的8 倍[4]。

4.2 建筑權(quán)限部分的選擇

通過分析建筑物的熱耗指標(biāo)，分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)、傳熱系數(shù)和傳熱面積，按建筑屋面、外墻、地下室傳熱計算要求，進(jìn)行現(xiàn)場建筑能效校核的測量可以提高非熱橋或地下室屋頂?shù)臋z查效率，實(shí)現(xiàn)建筑物檢查零件的科學(xué)選擇。

4.3 測點(diǎn)位置的選擇

在選擇測點(diǎn)位置時，盡可能選擇檢測的中心部位，例如檢測復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)不同部位設(shè)置檢測系數(shù)，然后計算加權(quán)平均，盡量避免陽光直射。

4.4 熱量表和溫度傳感器的安裝

結(jié)合建筑節(jié)能測試的特性，熱流量計應(yīng)直接安裝在被測房屋建筑的內(nèi)表面。可采用導(dǎo)熱硅樹脂貼法，避開熱流層和壁縫。此外，應(yīng)安裝在被測外結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。測量室內(nèi)溫度時，溫度傳感器應(yīng)安裝在距離房間中心1.60m 處，以保證室內(nèi)溫度的準(zhǔn)確性。

4.5 房間邊界的檢測

在建筑物的熱力試驗(yàn)中，如果墻體的蓄熱系數(shù)大，則建筑物結(jié)構(gòu)表面的溫度響應(yīng)慢。室內(nèi)密閉性測試時，室內(nèi)溫度隨著室外冷暖空氣穿透室內(nèi)，熱表與墻體兩側(cè)的溫差逐漸增大，測量值也隨之增大。為避免試驗(yàn)過程中室內(nèi)與外界空氣發(fā)生熱交換，室內(nèi)應(yīng)保持密閉。而在目前的房屋建設(shè)中，檢查房屋時并沒有內(nèi)置門，可以保證房間的完全密封。房間氣密性測試還應(yīng)確保室內(nèi)空調(diào)出風(fēng)口和室外窗戶是關(guān)閉的，如果發(fā)現(xiàn)泄漏，可用膠帶密封房間，以提高房間密封的整體效率。

4.6 電源安全選擇

應(yīng)用熱流計法應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注電源安全選擇，以提高電力線路檢測和安裝的整體效率。電源安全檢測應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

（1）選擇電源時，應(yīng)接上臨時電線，以保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，如果電壓不穩(wěn)定，對設(shè)備和人員存在隱患。（2）使用穩(wěn)壓器時，應(yīng)將溫度傳感器值設(shè)置為常溫值，若裝置有漏電現(xiàn)象，需接上溫度傳感器線，并附上屋頂防雷帶。（3）試驗(yàn)和檢驗(yàn)時，應(yīng)連接屋頂和墻壁溫度傳感器，打開檢測儀的開關(guān)后，應(yīng)調(diào)整溫度和熱流參數(shù)使其有效。傳感器數(shù)據(jù)測試[5]。

4.7 合理確定測量時間

建筑能效測試應(yīng)在墻體蓄熱穩(wěn)定后進(jìn)行正式測試，測試需要采用累積測試方法，即每15 分鐘自動記錄一次數(shù)據(jù)。另外，檢查輕型維修結(jié)構(gòu)時，單位面積比熱容應(yīng)小于20kJ/（kg?K），連續(xù)4 次夜間試驗(yàn)后，必須檢查相鄰計算結(jié)果的差異≤5%，方可以確保檢測的準(zhǔn)確性。重維護(hù)結(jié)構(gòu)檢查時，單位面積比熱容應(yīng)控制在≥20kJ/（kg?K）范圍內(nèi)。需要注意的是，在檢查測量時間時，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：（1）計算特定熱阻R 值時，計算值與前24 小時之差必須在≤5的范圍內(nèi)控制；（2）測試周期第一天和最后一天的R 值誤差一般控制在≤5%的范圍內(nèi)，最終讓試驗(yàn)結(jié)果能夠滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場建筑節(jié)能的準(zhǔn)確性，應(yīng)以建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)為重點(diǎn)，積極推動熱流計法建筑節(jié)能指南和標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，以促進(jìn)建筑節(jié)能，確保建筑施工的經(jīng)濟(jì)效益。在檢測建筑物的能效時，利用熱流計法可以結(jié)合建設(shè)工程的特點(diǎn)，設(shè)計建筑檢測方案，提高結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)測量和結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測的準(zhǔn)確性，現(xiàn)行建筑節(jié)能試驗(yàn)中的結(jié)構(gòu)作為參考。