建筑节能现场传热系数间接检测法及其影响因素分析.docx

文章编号 :1000 - 1638 (2010) 0220235204建筑节能现场传热系数间接检测法及其3影响因素分析郭聪睿(内蒙古农业大学职业技术学院 ,内蒙古 ,包头 014100)摘要 :现场对建筑物进行耗热测试时 , 直接法测试受到必须在采暖期进行的限制 , 间接法测试虽不受此限制 , 但外界因素的不确定性也一定程度影响了其使用 。经过实验提出了在我区使 用间接法进行测试的条件 , 其精度达到了规定之要求 , 证明它是建筑物耗热测试的一种简便 、 快捷 、可行的方法 .关键词 :建筑节能检测 ; 直接法 ; 间接法 ; 耗热量中图分类号 : tu111 . 4 + 1文献标志码 : a当今飞速发展的国民经济活动必然导致前所未有的资源能源消耗速度加快 . 而许多资源能源是不可再生的 ,为了人类的可持续发展 ,节约能源刻不容缓 . 据报道 ,我国目前单位建筑面积采暖能耗相 当于气候条件相近的发达国家的 223 倍 ,而建筑能耗也占全国能耗总量的 27 . 5 %. 随着人民生活水平 的不断提高 、城市化进程的加快以及住房体制改革的深化 ,建筑能耗在我国增长趋势很大 ,很可能是 我国今后能耗的一个主要增长点 .建筑节能工作从流程上可分为设计审查 、现场检测 、竣工验收三个大的阶段 . 对节能建筑的评价 , 从建设前期的对施工图纸审查计算阶段向现场检测和竣工验收转移是大势所趋 . 建筑节能现场检测 也是落实建筑节能政策的重要保证手段. 目前 ,全国范围内建筑节能检测都执行 j gj 132 - 2001采暖 居住建筑节能检验标准,它是最具权威性的检测方法 ,它的发布实施 ,为建筑节能政策的执行提供了 一个科学的依据 ,使得建筑节能由传统的间接计算 、目测定性评判到现在的直接测量. 从此这项工作 进入了由定性到定量 、由间接到直接 、由感性判断到科学检测的新阶段 .1现场检验方法目前对住宅建筑现场节能检验有两种方法可以采用 : 直接法 ,即在采暖期 ,实测建筑物耗热量 ,计算建筑物单位耗热量 ; 间接法 ,即通过测试围护结构传热系数和房间气密性 ,计算建筑物单位耗热量. 两种测试方法的最终结果均需要与设计标准值 (耗热量指标) 对比 ,判断其节能与否1.直接法2直接法测试是采用热源法 ,即在建筑物的采暖入户管道上安装温度仪表和流量仪表 ,测量建筑物 测试期消耗的总热量 ,计算建筑物单位耗热量. 被测建筑物应处在正常采暖条件下 ,测试所采用的仪 器以超声波热量计为宜 ,安装在建筑物采暖的入户管道上 ,待供热稳定后 ,测试室内 、外空气温度 ,供 、1 . 1收稿日期 :2010201218作者简介 :郭聪睿 (19702) ,男 ,河北易县人 ,实验师 .3236内蒙古大学学报 ( 自然科学版)2010 年回水热流量 . 有效连续观测不少于 7 天 . 根据被测采暖建筑的面积 、室内外温差和测得的消耗总热量 ,计算标准规定的温差条件下建筑物单位耗热量 .间接法31 . 21 . 2 . 1 围护结构传热系数测定可用热箱法或热流计法测试 ,这里介绍热箱法 . 热箱法测试原理是人工制造一个一维传热环境 , 被测部位的内侧用热箱测试 ,热箱和室内模拟采暖条件 ,另一侧为室外 ( 自然条件) . 通过测量热箱的 发热量得到被测部位的传热量 ,计算得到该被测部位的传热系数 . 热箱法测试宜在室外平均空气温度 在 25 以下 (最好在无风或微风的阴天) 实测 223 天 ; 室内外平均温差控制在 10 以上 , 最低温差8 . 测试所采用的主要仪器有小型热箱仪 、加热器 、红外温度计等 . 测试方法如下 :用红外温度计测试 被测围护结构内表面温度场分布情况 ,分析 、选择能代表被测围护结构的构造部位 ;选择测点位置 ,不 靠近热桥 、裂缝和有空气渗透的部位 ,尽可能选择太阳辐射影响小的部位 ; 测试室内外空气和内外表 面温度 、热箱内空气温度 、热量和热箱开口面积 ,计算被测部位传热系数4.1 . 2 . 2 房间气密性测定5房间气密性可采用示踪气体法或气压法测得. 测试条件均应在室外风力小于 3 级 ,测试时堵上被 测房间风道通风口. 一般情况下宜采用气压法. 气压法测试原理是在人工制造一定压差的条件下 ,测 定空气通过被测房间缝隙的渗透性能. 测试仪器可采用鼓风门气密性测定仪 . 测试方法如下 : 将鼓风 门气密性测定仪安装在被测户门上 ; 对室内加压 ( 减压) ,使室内外形成正 ( 负) 压差达到 60 pa 稳定 后 ,停止加压 (减压) ,使其自然下降 ,当压差每递减 5 pa 时 ,从表上读出压力和热量 ;计算压差为 50 pa 时的换气次数 ,再换算成自然条件下的房间换气次数 .1 . 2 . 3 计算建筑物单位耗热量通过围护结构各部位的传热系数和房间的气密性 ,按照 j gj 26 - 95民用建筑节能设计标准 ( 采 居住建筑部分) ,计算标准规定的温差条件下建筑物单位耗热量 .1 . 3 评定方法无论直接法还是间接法测得的标准规定温差条件下建筑物单位耗热量 ( 无人居住的条件下测得 值需减去建筑物内部得热) 符合建筑节能设计要求时 ,评定该建筑物符合建筑节能设计标准 ,反之 ,不 符合建筑节能设计标准 .2 热箱法测试传热系数的误差分析2 . 1实测传热系数值与设计传热系数值比较用热箱法对建筑物围护结构的墙面 、屋面 、楼间隔墙 、外窗等部位进行了测试 ,实测传热系数与设 计传热系数比较 ,最小绝对误差为 2 % ,最大绝对误为 13 . 4 % ,平均绝对误差为 7 . 7 %.2 . 2实测传热系数值与计算传热系数值比较用热箱法对建筑物不同结构的墙面进行测试 ,实测传热系数与计算传热系数比较 ,最小绝对误为0 . 8 % ,最大绝对误差为 9 . 8 % ,平均绝对误差 5 . 3 %.2 . 3实测耗热量与间接计算建筑物耗热量比较直接法测试建筑物耗热量必须在采暖期 ,为了适应建筑施工验收需要 ,可以在非采暖期采用间接 法测试围护结构传热系数和房间气密性 ,计算建筑物耗热量 . 其结果如表 1 所示 ,实测所得建筑物单 位耗热量与用热箱法测试围护结构传热系数和测试房间气密性来计算建筑物单位耗热量是基本一致第 2 期郭聪睿 建筑节能现场传热系数间接检测法及其影响因素分析237的 ,最小误差为 2 . 3 % ,最大误差为 12 . 5 % ,平均误差为 7 . 4 %. 其最大误差和平均误差均小于 13 % ,满足有关规定之要求 .表 1 实测与间接计算建筑物单位耗热量比较ta ble 1 comparison of unit building heat consumption bet ween meansurement and indirect calculation标准值间接计算值实测单位耗热量( w/ m2 )耗热量指标( w/ m2 )换气次数(1/ h)单位耗热量( w/ m2 )与实测值误差( %)实测传热系数( w/ m2 k)实测换气次数(1/ h)序号 检测部位传热系数( w/ m2 k)西向墙北向窗 屋面20 . 620 . 620 . 60 . 824 . 000 . 600 . 50 . 50 . 514 . 614 . 614 . 615 . 015 . 015 . 02 . 62 . 62 . 60 . 803 . 310 . 600 . 20 . 20 . 21地下室顶板北向墙 西向墙 屋面 南向窗20 . 620 . 620 . 620 . 620 . 60 . 550 . 820 . 820 . 604 . 000 . 50 . 50 . 50 . 50 . 516 . 316 . 316 . 316 . 316 . 316 . 916 . 916 . 916 . 916 . 93 . 63 . 63 . 63 . 63 . 60 . 680 . 780 . 760 . 543 . 220 . 40 . 40 . 40 . 40 . 42南向窗楼梯间墙 西向墙 东向墙 屋面20 . 620 . 620 . 620 . 620 . 64 . 001 . 830 . 820 . 820 . 600 . 50 . 50 . 50 . 50 . 519 . 519 . 519 . 519 . 519 . 519 . 119 . 119 . 119 . 119 . 12 . 32 . 32 . 32 . 32 . 33 . 170 . 970 . 790 . 760 . 580 . 40 . 40 . 40 . 40 . 43屋面地下室顶板 外窗20 . 620 . 620 . 60 . 600 . 554 . 000 . 50 . 50 . 512 . 112 . 112 . 113 . 613 . 613 . 612 . 512 . 512 . 50 . 310 . 544 . 700 . 30 . 30 . 34注 :表 1 中的建筑物体形系数均小于 0 . 3 .从以上热箱法测试结果与设计值和计算值的比较 ,说明此方法在实际工程检测中是可行的 .3 影响建筑节能检测结果的外界因素影响检测结果的外界因素很多 ,在此着重分析室内外温差和太阳辐射对测试结果的影响.3 . 1太阳辐射对墙体传热系数测试结果的影响表 2 太阳辐射对墙体传热系数测试结果的影响ta ble 2eff ect of solar radiation on the test results of the wall heat transf er coeff icient平均温度/ 传热系数序号室内n - 1室外n - 1tn - 1k 值n - 1xc134 . 60 . 01318 . 81 . 52415 . 81 . 2271 . 560 . 032 xc2 35 . 4 0 . 025 20 . 7 2 . 103 14 . 7 2 . 203 2 . 21 0 . 115 表 2 中所示 , xc1 为用热箱法对有遮挡墙体 ,在 7 月 16 日 20 : 0029 月 23 日 07 : 00 ( 晴天) 的测试结果. xc2 为用热箱法对无遮挡墙体 ,在 7 月 17 日 20 :0029 月 30 日 07 :00 (晴天) 的测试结果 . 从表 2 可以看出 , xc2 墙体由于受太阳辐射的影响 ,室内外温差的标准差为 2 . 203 ,使得测试结果 k 值的标 准差为 0 . 115 . 而 xc1 墙体由于室内外温差的标准差为 1 . 227 ,测试结果 k 值的标准差仅为 0 . 032 . 由此可见 ,受太阳辐射一组测试 k 值的标准差是不受太阳辐射一组测试 k 值的标准差的 3 . 6 倍 . 说238内蒙古大学学报 ( 自然科学版)2010 年明太阳辐射直接影响测试结果的准确性 ,因此在测试时应采取遮挡措施 ,以尽可能减少太阳辐射的影响 .3 . 2 室内外温差对测试结果的影响对同一试验墙 ,在室内外温差不同条件下测试 ,分析温差对测试结果 k 值的影响. 该墙的构造为240 mm 砖墙 + 40 mm eps + 25 mm 水泥砂浆 ,室内外温差为 3 . 9216 . 5 . 从测试结果看 ,室内外温差 小于 3 . 9 时 ,数据不稳定 ,误差较大为 25 . 7 % ,其标准差分别是温差为 7 . 6 和大于 10 . 3 时的 3 . 2 倍和 7 . 9 倍 ;室内外温差等于 9 . 9 时 ,误差为 10 . 3 % ,其标准差是温差大于 9 . 7 时的 1 . 8 倍 ;室内 外温差大于 9 . 9 时数据趋于稳定 ,误差在 5 . 4 %和 3 . 8 %之间 ,其标准差小 ,为 0 . 005 . 可见 ,测试期室内外温差越小 ,多维传热越明显 ,热损失相对增大 , k 值测试误差也越大 ,反之 , k 值测试误差越小 .所以室内外温差宜控制在 15225 .从以上结果来看 ,用热箱法测试围护结构传热系数时室内外温差宜控制在 15 以上 . 当最小温 差大于 9 的条件下 ,只要测试人员严格按照测试方法操作 ,是可以将外界影响因素降到最低 ,使测 试结果有可比性 ,更接近真值 .4结论从以上检测方法中可看出 :直接法实测建筑耗热量必须在供热采暖稳定期进行 ,所以受季节的影响较大. 间接法的最大特点是主体结构完工后即可进行测试 ,围护结构传热系数测定基本不受采暖期限制 ,房间气密性测定受室外风力限制而不受季节限制 ,其测试结果也符合规定之精度要求. 因此我 们认为间接法是一种适用于节能工程的质量控制和节能工程竣工验收的快速测试方法 ,对建筑工程现场进行节能检验具有现实意义 .参考文献 : 1 2 3 4 王珍吾 ,孟庆林 ,张百庆 . 双面热流计法现场测墙体构造热阻 j . 墙材革新与建筑节能 ,2004 (9) :46248 .田斌守 . 建筑围护结构传热系数现场检测方法研究 j . 建筑节能 ,2006 (3) :24228 .黄峥 ,朱彤 ,赵鸿 . 非稳态法检测建筑围护结构传热系数 j . 墙材革新与建筑节能 ,2005 (8) :12217 .杨红 ,刘加平 ,黄振利 ,杨西伟 . 墙体传热系数现场检测及热工缺陷红外热像检测技术研究 j . 新型建筑材料 ,2004 (5) :31235 .j gj 132 - 2001 ,采暖居住建筑节能检测标准 s . 5 o n - sit e indi rect te sti ng met ho d fo r heat tra n sf e r co efficie nt fo rb uil di ngene r gy - sa vi ng a nd a nal y si s of it s inf l ue nci ng facto r sgu o co ng2r uit ec h ni c a l col l e g e , i n ne r m on g ol i a a g ri c u l t u r al u ni v e rs i t y , b aot ou , 014100)( v oc at i on a l a n dabstract :fo r t he o n - sit e t e st of heat co n su mp tio n of b uil di ngs , t he di rect met ho d ca n be u se do nl y duri ng t he heati ng supp l y p e r