圍護結構傳熱系數現場檢測設備技改

摘 要：本文依據JGJ/T 132-2009《居住建筑節能檢測標準》圍護結構主體部位傳熱系數檢測方法以及GB/T 23483-2009《建筑物圍護結構傳熱系數及采暖供熱量檢測方法》關于圍護結構傳熱系數現場檢測的要求，通過對建筑圍護結構墻體傳熱系數現場檢測方法、檢測設備部分裝置影響分析，并通過調研部分供應商相關設備、同類檢測設備現狀和使用經驗，找出解決的部分設備關鍵技術重點。對我司在用檢測設備基礎上，提出進行技改建議，并在技改過程中實施，取得預期效果，滿足標準對相關指標現場檢測要求。

關鍵詞：建筑圍護結構；傳熱系數；檢測裝置；環境模擬箱；熱流計

1 圍護結構傳熱系數現場檢測裝置改造必要性

建筑圍護結構直接與大氣環境接觸，圍護結構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建筑物外圍護結構總面積的55%～65%，通過外墻傳熱所造成的能耗損失約占建筑外圍護結構總能耗損失的45%～55%，外墻的傳熱性能是決定其保溫隔熱性能的重要因素。通過對國家實驗室以及廣州、深圳、東莞、清遠、中山、肇慶等建筑圍護結構傳熱系數現場檢測相關檢測設備考察及技術資料研究，發現有相當部分現場檢測手段、技術設備、精度指標仍未達到相關技術要求，因此需進行工藝更新和設備提升，以確保滿足現場檢測需要。

2擬進行技改檢測工藝設備重點介紹

目前，圍護結構傳熱系數現場檢測技術主要是熱流計法，其原理是通過測量圍護結構墻體的熱流密度和內外表面溫度差來計算傳熱系數。本次技改以標準相關內容、機電設備的國家、行業標準為依據參照同類檢測設備的技術考察及使用經驗進行。主要圍繞建筑圍護結構傳熱系數現場檢測，從檢測工藝原理、檢測設備、試件安裝要求及具體檢測方法等方面進行。技改主要涉及設備部分：環境模擬箱箱體、熱流計、溫度傳感器。檢測設備由室內環境模擬箱、室外環境模擬箱、制冷設備、便攜式加熱風機、墻體構件、室內側空氣循環系統、室外側空氣循環系統、溫度控制傳感器及熱流計、溫度傳感器組成。設備利用空氣循環系統進行強迫對流，保證模擬箱內空氣溫濕度均勻，應設計合理的氣流組織，氣流方向宜與試件表面平行。環境模擬試驗裝置可參考圖1。

（說明：1—室內環境模擬箱；2—室外環境模擬箱；3—制冷設備；4—便攜式加熱風機；5—墻體構件；6—室內側空氣循環系統；7—室外側空氣循環系統；8—溫度控制傳感器；9—冷凝水排水口）

熱流計應直接安裝在受檢墻體的內表面（即低溫側表面）上，且應與墻體表面完全接觸。每個試驗部位應至少布置4個熱流計。溫度傳感器應在受檢墻體兩側表面安裝。內表面溫度傳感器應靠近熱流計安裝，外表面溫度傳感器宜在與熱流計相對應的位置安裝。熱流計和溫度傳感器的布點可參考圖2、圖3。

3擬解決的關鍵技術問題技改內容

本項目根據相關檢測規范的要求，在調研各省市檢測單位圍護結構傳熱系數現場檢測的基礎上，結合我司在用檢測設備日常使用的基礎上，提出進行技改建議研究設計出新型的圍護結構傳熱系數現場檢測裝置，主要研究內容有三個方面。

3.1移動平臺的設計研究

根據標準DB44/T 1700-2015《建筑墻體傳熱系數試驗規程》中條款6.3儀器設備要求，熱流計法用環境模擬箱的開口面積不應小于1.44 m2，環境箱進深不應小于220 mm，應能覆蓋全部的試驗熱流計。鑒于目前我司檢測設備均采用整體設計的方式，環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，內表面采用不吸水、耐腐蝕的材料加上相關配件，箱體自重40Kg，設備體積大、質量重，現場操作不方便，需要多個人力將檢測設備搬運到檢測點，費時費力，且環境模擬箱不能按現場環境調整，對于無法滿足設備安裝要求的場所，不能進行檢測，例如樓梯間高低梯級、內墻面與外墻面存在高低差、地面存在高低差等現場復雜情況。

針對以上問題，本項目擬采用可移動式平臺的方式對裝置進行裝載。采用帶四組可帶鎖扣萬向輪的移動支撐架，將環境模擬箱、可伸縮支撐架、采集系統集合在可移動支撐架之上，增加試驗裝置的靈活性，實現檢測裝置的便捷性，便于外出檢測攜帶。移動可伸縮支撐架可以支撐環境模擬箱的重量，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節的支撐腳，可伸展長度1.0 m，以便在不同的地面條件下調整環境箱的水平度，針對不同種類地面都可以安裝使用。

3.2環境模擬箱密封部分設計研究

在進行建筑圍護結構墻體傳熱系數現場檢測時，應在受檢墻體冷熱兩側或其中一側采用環境模擬箱，環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，采用加熱或制冷達到溫度平衡的方式建立室內外溫度差。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，且在檢測過程中的任何時刻，試件高溫側表面溫度均不得等于或低于試件低溫側表面溫度，試件高溫側表面溫度宜高于低溫側10/U（U為墻體傳熱系數值）以上，試驗持續時間不應少于96小時，受檢墻體內外表面溫度應保持穩定。現我司檢測設備安裝方式，需要在受檢墻體打四組膨脹螺絲固定懸掛環境模擬箱，利用螺帽拉緊增加環境模擬箱與墻體的密封性，保證環境箱內溫度均勻穩定，減少設備邊緣熱損失及箱體熱損失對檢測數據產生的重大影響。但這樣的安裝方式必定會破壞檢測墻體，試驗完成后需要客戶后期修補。通過調研市場上部分供應商相關設備，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用在平整光滑的地面，對于粗糙表面無法牢靠吸附地面，隨著時間推移，設備容易移位，箱體不能有效緊貼墻面，產生間隙，增加設備邊緣熱損失及箱體熱損失，箱體內溫度無法均勻穩定。

本項目擬采用箱體配重、移動平臺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。在箱體兩側分別安裝軸承，移動支撐架上部設計有向下45°滑動軌道，滑動軌道與支撐架構成一個自重裝置，箱體安裝在本裝置滑動軌道上，利用環境模擬箱體自重重力，產生一個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境模擬箱內空氣溫度均勻，減少設備邊緣熱損失及箱體熱損失對數據的影響。環境模擬箱箱口需要安裝密封條，

3.3傳感器固定系統研究

圍護結構傳熱系數現場檢測技術主要是熱流計法，檢測時間需要至少96小時，熱流計應直接安裝在受檢墻體的表面上，且應與墻體表面完全接觸。每個試驗部位應至少布置4個熱流計。目前熱流計、溫度傳感器安裝在圍護結構的表面上，通常做法是用膠帶將其粘貼在表面上，而在粗糙表面上，檢測時間長會導致粘貼不牢靠，傳感器與圍護結構表面留有空氣間隙，影響測試結果，傳感器在測試過程中甚至會脫落，影響測試進度，膠帶也可能污染圍護結構表面，甚至造成表面裝飾層脫落。因此，本項目利用氣動固定系統，根據傳感器與受檢墻面貼緊度來輸送恒定壓力，以期保障其檢測期間不從墻面脫落。氣動固定系統由空壓機、減壓閥、節流閥、手動換向閥、氣缸組等組成。需要壓縮空氣源分別提供壓力及流量，熱流計固定氣缸組需足夠的恒定10 N±5 N壓緊力，在檢測時讓熱流計穩定貼緊墻面，且不超過它使用壓力。所需壓縮空氣系統按下面原理圖制作提供（圖4）。

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

3.3.1設計結構

關于安裝支架部分，設計一個安裝支架，其形狀和尺寸應與環境模擬箱和熱流計相匹配。在支架上設置安裝孔，用于固定氣缸。氣缸部分，選擇一個合適規格的氣缸，其推力和拉力應能夠滿足固定熱流計的要求。氣缸的行程應根據熱流計與墻體之間的距離進行選擇。將氣缸安裝在安裝支架上，通過螺栓或焊接固定。氣缸的活塞桿應朝向墻體方向。

關于電磁閥部分，選擇一個控制方式可以是手動電磁閥。電磁閥應能夠控制氣缸的進氣和排氣，實現氣缸的伸縮動作。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，推動安裝支架向墻體方向移動，從而將熱流計緊密地壓在墻體表面上。當需要拆卸熱流計時，通過電磁閥控制氣缸的排氣，使氣缸的活塞桿縮回，解除對安裝支架的推力，從而可以輕松地將熱流計從墻體表面上拆卸下來。

4結論

隨著建筑節能相關法規政策的發布和推行，節能型建筑正日益成為建筑行業的關注重點，也將是未來長期的發展趨勢。建筑外墻結構在整個建筑能耗中占據著重要的比例。作為建筑外圍結構的關鍵組成部分，墻體的節能是建筑設計中最重要的環節之一。本項目研究開發的圍護結構傳熱系數現場檢測裝置，可實現檢測過程不破壞現場墻體，適應各種不同環境安裝要求，減少設備邊緣熱損失及箱體熱損失對檢測數據產生重大影響。這就可確保檢測數據的準確性及可靠性，在用圍護結構傳熱系數現場檢測設備可通過相應系統技改提高檢測精度使檢測獲取的數據更加可信準確，能達到標準檢測精度要求，確保檢驗結論的準確性。今后希望與其他檢測機構同行探討交流，共同進步，達到更好地理解和應用執行相關標準目的。

參考文獻

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