大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置及测试方法

专利检索2025-06-11  7


本发明涉及建筑热工研究,尤其是涉及大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置及测试方法。


背景技术:

1、建筑围护结构用来抵御环境外扰,保障室内热环境处于人体舒适区,尤其对严寒寒冷地区的冬季,室内外温差大,墙体的热工性能就显得尤为重要,良好的热工性能可以在既保证室内舒适度的前提下,又节约供暖能耗,是构建供暖地区近零能耗的基础。

2、目前针对墙体的热工性能,更多关注于墙体的传热系数,已有研究提出了诸多测量装置与测试方法。但随着建筑材料和墙体构造的多样化,单一传热系数的评价指标已不满足对新型复合墙体的评价,因此其他热工参数如:蓄热系数,衰减倍数和延迟相位等逐步成为研究者关注的重点,但目前针对蓄热系数,衰减倍数和延迟相位的测试装置只能对单一参数进行测量,并且往往采用现场实测,在准确度和便捷性方面欠佳。因此,构建一个可营造大温差室内外环境,并且可通过一次实验完成多个热工参数集成测试的测试装置,对于完善复合墙体评价指标,促进新型墙体发展具有重要意义。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置及测试方法,通过营造被测构件两侧大温差测试微环境,实现严寒寒冷地区复合墙体热工参数的测试环境与其实际应用环境相符;通过集成测试平台,可以简单快捷的一次性准确测量出复合墙体的多个热物性参数。

2、为实现上述目的,本发明提供了大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,包括恒温水浴一和恒温水浴二,恒温水浴一通过温控仪一分别与低温温控室和室外环境模拟箱连接,恒温水浴二通过温控仪二分别与室内环境模拟箱和高温温控室连接,室外环境模拟箱和室内环境模拟箱之间设置有测试构件,测试构件分别与多路温度记录仪和热流计连接。

3、优选的,低温温控室包括低功率电加热片、制冷盘管一和均流风扇一,低功率电加热片与温控仪一连接,制冷盘管一通过电动控制阀一与恒温水浴一连接。

4、低温温控室通过回风风管一上的出风口一与室外环境模拟箱中的导流风扇二连接。

5、低温温控室通过送风风管一上的导流风扇一与室外环境模拟箱中的出风口二连接。

6、优选的,室外环境模拟箱包括横流风机一、导流风道一、控温热电偶一和测温热电偶一。

7、横流风机一位于室外环境模拟箱内底部中央处,用于将处理好的空气送入导流风道一中。

8、导流风道一,用于使气流均匀掠过测试构件外表面。

9、控温热电偶一位于室外环境模拟箱内部中央处且与温控仪一连接。

10、测温热电偶一与多路温度记录仪连接,用于获取室外环境模拟箱内导流风道一中的空气温度波动。

11、优选的,测试构件与室外环境模拟箱连接的一侧分别设置有测温热电偶二和热流传感器。

12、测温热电偶二与多路温度记录仪连接,用于获取测试构件外表面温度波动。

13、热流传感器,用于获取测试构件外表面热流密度波动。

14、优选的,测试构件与室内环境模拟箱连接的一侧设置有测温热电偶三,用于获取测试构件内表面温度波动。

15、优选的,室内环境模拟箱包括横流风机二、导流风道二和控温热电偶二。

16、横流风机二位于室内环境模拟箱内底部中央处,用于将处理好的空气送入导流风道二中。

17、导流风道二,用于使气流均匀掠过测试构件内表面。

18、控温热电偶二位于室内环境模拟箱内部中央处且与温控仪二连接。

19、室内环境模拟箱通过回风风管二上的导流风扇三与高温温控室内的出风口四连接。

20、室内环境模拟箱通过送风风管二上的出风口三与高温温控室内的导流风扇四连接。

21、优选的,高温温控室包括高功率电加热片、制冷盘管二和均流风扇二,高功率电加热片与温控仪二连接,制冷盘管二通过电动控制阀二与恒温水浴二连接,均流风扇二用于使高温温控室内部温度均匀。

22、优选的,温控仪一还与电动控制阀一连接,温控仪二还与电动控制阀二连接。

23、大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置的测试方法,包括以下步骤:

24、s1、被测墙体构件安装阶段:将被测墙体构件放置于测试装置内,复合墙体室外侧朝向室外环境模型箱。

25、s2、环境营造阶段:将温控仪二设定在正常室温t1下,温控仪一设定在t2-t3冬季室外日较差温度范围内,开启高、低温温控室所连接的恒温水浴二和恒温水浴一,开启高、低功率电加热片,开启均流风扇二和均流风扇一,使高、低温温控室内部温度均匀,开启导流风扇一与导流风扇四,将温控室内的空气通过风管送入环境模拟箱,开启导流风扇二与导流风扇三使环境模拟箱内通过导流风道的空气,重新送入温控室内,保障环境模拟箱设定温度均匀且与温控室温度一致,通过监测控温热电偶二和控温热电偶一,判定室内、外环境模拟箱内部空气温度是否达到设定要求,当满足要求后进行实验。

26、s3、实验阶段:开启多路温度控制仪和热流计,开启横流风机一和横流风机二,使空气从下风道送入,掠过测试构件表面,空气从上风道送出,空气与构件完成对流换热。

27、待测温热电偶一、测温热电偶二、测温热电偶三的温度和热流传感器的热流密度成稳定周期性变化后,用多路温度记录仪和热流计记录一个周期测温热电偶一、测温热电偶二、测温热电偶三的温度及热流传感器的热流密度。

28、优选的,在步骤s3中,经多路温度记录仪和热流计记录得到一个周期内测温热电偶一温度的最大值tmax1和最小值tmin1,测温热电偶二温度的最大值tmax2和最小值tmin2,测温热电偶三温度的最大值tmax3和最小值tmin3,热流密度的最大值qmax和最小值qmin。

29、测温热电偶一温度波的波幅,测温热电偶二温度波的波幅,测温热电偶三温度波的波幅和热流传感器热流波的波幅,通过对比测温热电偶一温度到达波峰的时间和测温热电偶三温度到达波峰的时间,得出延迟时间h,室外环境模拟箱温度波周期t为24h。

30、其中,测温热电偶一温度波的波幅为:

31、;

32、测温热电偶二温度波的波幅为:

33、;

34、测温热电偶三温度波的波幅为:

35、;

36、热流传感器热流波的波幅为:

37、;

38、构件的蓄热系数为:

39、;

40、构件的延迟相位为:

41、;

42、构件的衰减倍数为:

43、;

44、通过该测试装置监测构件温度和热流密度的变化情况,得到蓄热系数,衰减倍数,延迟相位。

45、因此,本发明采用上述结构的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置及测试方法,具备以下有益效果:

46、(1)本发明通过左右两侧温控室,可营造墙体大温差环境,通过对被测墙体构件的温度和热流检查,同时完成蓄热系数,衰减倍数,延迟相位的集成测量。

47、(2)本发明可模拟冬季墙体所处环境,通过一次实验完成多个墙体物性参数的测量,实现便捷,高效,准确的墙体热工参数测试。

48、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


技术特征:

1.大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于,包括恒温水浴一和恒温水浴二,恒温水浴一通过温控仪一分别与低温温控室和室外环境模拟箱连接,恒温水浴二通过温控仪二分别与室内环境模拟箱和高温温控室连接,室外环境模拟箱和室内环境模拟箱之间设置有测试构件,测试构件分别与多路温度记录仪和热流计连接。

2.根据权利要求1所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于:低温温控室包括低功率电加热片、制冷盘管一和均流风扇一,低功率电加热片与温控仪一连接,制冷盘管一通过电动控制阀一与恒温水浴一连接;

3.根据权利要求1所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于:室外环境模拟箱包括横流风机一、导流风道一、控温热电偶一和测温热电偶一;

4.根据权利要求1所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于:测试构件与室外环境模拟箱连接的一侧分别设置有测温热电偶二和热流传感器;

5.根据权利要求1所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于:测试构件与室内环境模拟箱连接的一侧设置有测温热电偶三,用于获取测试构件内表面温度波动。

6.根据权利要求1所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于:室内环境模拟箱包括横流风机二、导流风道二和控温热电偶二;

7.根据权利要求1所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于:高温温控室包括高功率电加热片、制冷盘管二和均流风扇二,高功率电加热片与温控仪二连接,制冷盘管二通过电动控制阀二与恒温水浴二连接,均流风扇二用于使高温温控室内部温度均匀。

8.根据权利要求1所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置,其特征在于:温控仪一还与电动控制阀一连接,温控仪二还与电动控制阀二连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置的测试方法,其特征在于:包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置的测试方法,其特征在于:在步骤s3中,经多路温度记录仪和热流计记录得到一个周期内测温热电偶一温度的最大值tmax1和最小值tmin1,测温热电偶二温度的最大值tmax2和最小值tmin2,测温热电偶三温度的最大值tmax3和最小值tmin3,热流密度的最大值qmax和最小值qmin;


技术总结
本发明公开了一种大温差下复合墙体多个热工参数集成测试装置及测试方法,属于建筑热工研究技术领域。其装置包括恒温水浴一和恒温水浴二,恒温水浴一通过温控仪一分别与低温温控室和室外环境模拟箱连接,恒温水浴二通过温控仪二分别与室内环境模拟箱和高温温控室连接,室外环境模拟箱和室内环境模拟箱之间设置有测试构件,测试构件分别与多路温度记录仪和热流计连接。其方法包括被测墙体构件安装阶段;环境营造阶段;实验阶段。本发明通过左右两侧温控室,可营造墙体大温差环境,通过对被测墙体构件温度和热流的检查,同时完成蓄热系数,衰减倍数,延迟相位的集成测量,实现便捷,高效,准确的墙体热工参数测试。

技术研发人员:白璐,平正浩,王乙晴,荆磊,阿斯哈
受保护的技术使用者:内蒙古工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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