[发明专利]一种建筑墙体动态传热过程测试方法

摘要

本发明公开一种建筑墙体动态传热过程测试方法，包括箱体系统、计算机及仪表监控系统等。箱体系统，用于根据用户输入的测试工况，同时实现墙体的动态及稳态传热过程测试；计算机及仪表监控系统，用于测试工况的设置，并实现墙体传热过程的控制调节，实时采集传热过程中温度、热流、电加热功率等数据，按照预设的计算准则对墙体传热过程及热工性能进行智能分析，自动生成传热过程分析报表。不仅可以实现稳态传热过程中墙体传热系数的检测功能，还可以模拟测试不同城市、不同类型建筑环境下的墙体动态传热过程，智能分析墙体热工性能及其热过程，为不同室内环境调控需求提供不同的墙体构造，为相关标准的制定提供理论依据。

主权项

1.一种建筑墙体动态传热过程测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)测试前准备：制作墙体试件(2)，将其固定在试件框(1)中，拼装好防护热箱(3)、计量热箱(4)和冷箱(5)；2)“动态”传热测试或传热过程测试：用户设定冷箱(5)温度动态设定数据集隔一个Δτ设一个温度值，每两个设定值之间逐渐升温或降温，这些温度值的集合构成计量热箱(4)和防护热箱(3)温度动态设定数据集隔一个Δτ设一个温度值，每两个设定值之间逐渐升温或降温，这些温度值的集合构成设定工况变化时间间隔为Δτ，测试时间为τ，测试过程被平均分成n＝τ/Δτ个时间段；数据集和的表达式如下：式中，为iΔτ时间点的冷箱空气温度平均值；为iΔτ时间点的计量热箱和防护热箱空气温度平均值；传热测试过程中，设置若干个温度或热流测点层，各温度或热流测点层均为9个测点，每个测点设置一个温度传感器或热流传感器；假设墙体试件(2)材料层数为m层，设置m+3个温度测点层，其中m‑1个测点层分别位于每层墙体材料之间，2个测点层分别位于墙体试件(2)的两侧表面，2个测点层分别位于计量热箱(4)和冷箱(5)靠近墙体试件(2)表面，所述温度传感器用于各温度测点层的实时计量；A_C代表冷箱空气温度、A₁代表墙体冷侧表面温度、{A_j}代表墙体各材料接触层温度、A_m+1代表墙体热侧表面温度、A_H代表计量热箱空气温度；j＝2，…，m，m≥2在墙体试件(2)的两侧表面设置热流测点层，所述热流传感器用于各热流测点层的实时计量；高精度电能表用于计量热箱(4)电加热功率Q_P的实时计量；B_C、B_H分别代表墙体冷侧表面热流、墙体热侧表面热流；3)数据监测传输：温度或热流测点的采集时间间隔为Δτ，即每个测点在测试时间τ内采集n＝τ/Δτ个数据，温度测点分布层A_C、A₁、A_j、A_m+1、A_H监测到的数据分别用温度矩阵T_C、T₁、T_j、T_m+1、T_H来表示；热流测点分布层B_C、B_H监测到的数据分别用热流矩阵Q_C、Q_H来表示，各矩阵表达式如下：各式中，T_C、T₁、T_j、T_m+1、T_H、Q_C、Q_H均是9行n列的矩阵；t_C,ki、t_1,ki、t_j,ki、t_m+1,ki、t_H,ki、q_C,ki、q_H,ki，计量热箱分别代表第k行i列的温度或热流值，即第k个测点iΔτ时间点的温度或热流值；4)数据分析：①动态传热温度及热流分布：温度测点分布层A_C监测到的温度矩阵T_C，对其每一列上的9个测点温度值求算数平均得到即iΔτ时间点的冷箱空气温度平均值，表达式如下：冷箱空气温度分布数据集表达式如下：类似地，墙体冷侧表面温度、墙体各材料接触层温度、墙体热侧表面温度、计量热箱空气温度、墙体冷侧表面热流、墙体热侧表面热流的分布数据集分别为表达式如下：各式中，分别为iΔτ时间点的冷箱空气温度平均值、墙体冷侧表面温度平均值、墙体各材料接触层温度平均值、墙体热侧表面温度平均值、计量热箱空气温度平均值、墙体冷侧表面热流平均值、墙体热侧表面热流平均值；②墙体传热量分析；墙体动态传热过程中，通过墙体冷侧表面传递的热量为W_C，墙体表面，通过墙体热侧表面传递的热量为W_H，计量热箱，表达式如下：式中，F为计量面积；Δτ为热流采集时间间隔；为iΔτ时间点的墙体冷侧表面热流平均值；为iΔτ时间点的墙体热侧表面热流平均值；③墙体蓄热量分析；整个测试过程中，墙体试件蓄热量W_X就是通过墙体两侧表面传热量的差值，表达式如下：W_X＝W_H‑W_C④温度波衰减倍数及延迟时间；温度波在墙体的传播过程中，会受到墙体材料对温度波的阻尼作用，因此随着传热过程的进行，温度波的波峰存在衰减和延迟现象；衰减倍数v计算公式：式中，为计量热箱空气温度平均值的最大时刻值，为墙体冷侧表面温度平均值的最大时刻值；延迟时间ξ为计量热箱空气温度平均值的最大时刻和墙体冷侧表面温度平均值的最大时刻的差值。