專利名稱：一種熱反射屋面熱性能的測(cè)試方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)熱反射屋面熱性能的檢測(cè)，具體涉及一種利用氙燈、風(fēng)機(jī)、計(jì)量箱等 模擬實(shí)際工況下熱反射屋面熱性能的測(cè)定方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前對(duì)與熱反射屋面的節(jié)能效果評(píng)估主要有兩種方法表面光學(xué)參數(shù)測(cè)定-熱工 計(jì)算法和制品內(nèi)表面隔熱溫差測(cè)試法。表面光學(xué)參數(shù)測(cè)定-熱工計(jì)算法是通過測(cè)定屋面制品表面的太陽光反射比和半 球發(fā)射率，然后通過一系列數(shù)學(xué)建模進(jìn)行熱工計(jì)算。此方法的主要問題是對(duì)于不同坡度、不 同表面形貌的屋面和不同氣候條件對(duì)其熱性能的影響難以評(píng)估，而且計(jì)算復(fù)雜，缺乏直觀 的檢測(cè)數(shù)據(jù)，難以被建筑師接受。制品內(nèi)表面隔熱溫差測(cè)試法為JG/T 235-2008《建筑反射隔熱涂料》中的方法，通 過在統(tǒng)一規(guī)格的硅鈣基板涂布反射隔熱涂料，然后用紅外燈照射，測(cè)試涂刷涂料后基本內(nèi) 表板溫度比之前溫度降低度數(shù)，以此判斷涂料的反射隔熱性能。此方法簡(jiǎn)便易行，但紅外燈 與太陽光譜差別較大，且只是針對(duì)涂料，對(duì)于不同坡度、不同表面形貌的屋面和不同氣候條 件對(duì)其隔熱性能的影響同樣難以評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用氙燈、風(fēng)機(jī)、計(jì)量箱等模擬實(shí)際工況下熱反 射屋面熱性能的測(cè)定設(shè)備。本發(fā)明的熱反射屋面熱性能的測(cè)定設(shè)備，至少包括底座、計(jì)量箱、光源系統(tǒng)、風(fēng)機(jī) 和信號(hào)采集單元，所述計(jì)量箱安裝在底座上，試件裝于計(jì)量箱朝上開放的箱口，光源系統(tǒng)位 于計(jì)量箱上端空間并使光照對(duì)著試件，風(fēng)機(jī)位于計(jì)量箱一側(cè)并使送風(fēng)抵達(dá)試件，信號(hào)采集 單元包括空氣溫度傳感器和平板熱流密度計(jì)，空氣溫度傳感器采集點(diǎn)在計(jì)量箱的內(nèi)部空 間，平板熱流密度計(jì)裝在試件內(nèi)表面。其中，所述計(jì)量箱裝設(shè)一軸承并對(duì)應(yīng)設(shè)手搖曲柄，通過手搖曲柄和軸承在-45° 45°范圍內(nèi)調(diào)整傾斜度。所述試件安裝在一與計(jì)量箱箱口尺寸匹配的試件框內(nèi)，并通過一夾具安裝在計(jì)量 箱箱口并使計(jì)量箱密封。所述計(jì)量箱壁用導(dǎo)熱系數(shù)不大于0. 030W/ (m -K)，厚度不小于IOOmm的絕熱材料制成。所述光源系統(tǒng)包括氙燈和燈罩，氙燈距離試件框的距離可調(diào)。還包括與光源系統(tǒng) 連接的一提升系統(tǒng)，由提升系統(tǒng)控制氙燈與試件框的距離。所述提升系統(tǒng)包括一懸梁臂、固 定在懸梁臂上的定滑輪、拉線和控制拉線的卷盤，拉線端頭連接光源系統(tǒng)。所述測(cè)定設(shè)備還包括一熱電偶，裝在試件內(nèi)表面；所述空氣溫度傳感器測(cè)溫點(diǎn)位 于計(jì)量箱內(nèi)部空間的幾何中心。
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本發(fā)明另一目的在于提供一種利用氙燈、風(fēng)機(jī)、計(jì)量箱等模擬實(shí)際工況下熱反射 屋面熱性能的測(cè)定方法。該熱反射屋面熱性能的檢測(cè)方法，使用前述熱反射屋面熱性能的測(cè)定設(shè)備，將試 件裝設(shè)在計(jì)量箱上后，用光源系統(tǒng)的氙燈模擬太陽光對(duì)試件實(shí)施照射，同時(shí)用風(fēng)機(jī)模擬自 然風(fēng)速對(duì)試件送風(fēng)，持續(xù)一段時(shí)間后，按計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度和對(duì)應(yīng)試件內(nèi)表面熱流密度，通 過待測(cè)試件與同樣測(cè)試條件下標(biāo)定試件的數(shù)值比較得到對(duì)試件熱性能的評(píng)價(jià)結(jié)果。具體包括以下步驟1)、設(shè)備的標(biāo)定試件的安裝以外表面涂黑的不銹鋼板作為標(biāo)定試件，放在試件框上并密封，將熱 電偶和平板熱流密度計(jì)固定在試件內(nèi)表面上，用夾具把試件框固定在已安裝了空氣溫度傳 感器的計(jì)量箱的箱口；試件表面輻照度的調(diào)節(jié)通過氙燈提升系統(tǒng)和卷盤調(diào)整氙燈距離試件框的距離， 打開氙燈，通過一放在試件上的輻照度傳感器調(diào)節(jié)試件表面的輻照強(qiáng)度到檢測(cè)所需值，移 走輻照度傳感器，關(guān)閉氙燈，同時(shí)固定氙燈的高度；模擬工況按檢測(cè)所模擬角度通過手搖曲柄和軸承調(diào)整計(jì)量箱的角度，打開風(fēng)機(jī) 調(diào)節(jié)風(fēng)速到檢測(cè)所模擬值，打開氙燈，開始模擬工況；數(shù)值記錄與處理模擬工況過程中，通過空氣溫度傳感器、平板熱流密度計(jì)在線監(jiān) 測(cè)記錄計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度試件內(nèi)表面熱流密度；以計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度為^rc 士o. 5°c時(shí)間 段對(duì)應(yīng)的標(biāo)定試件內(nèi)表面的熱流密度的平均值即平均熱流密度作為參比值qss ；2)、待測(cè)試件的測(cè)試用待測(cè)試件替換標(biāo)定試件，重復(fù)步驟1)，得到待測(cè)試件內(nèi)表面的平均熱流密度 Qs ；3)、待測(cè)試件的熱性能評(píng)價(jià)以節(jié)能因子EC來評(píng)價(jià)待測(cè)試件的熱性能，按式⑴計(jì)算，EC = (l-qs/qss) X 100%.................................................
................................(1)節(jié)能因子EC數(shù)值越高，待測(cè)試件熱性能越好；并以下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試件熱性能分 級(jí)評(píng)價(jià)EC彡75%為1級(jí)，EC彡50%為2級(jí)，50%> EC彡25%為3級(jí)，EC < 25%為4級(jí)。本發(fā)明使用與太陽光譜最為接近的長(zhǎng)弧氙燈作為光源，并且可以調(diào)節(jié)輻照強(qiáng)度； 利用變頻軸流風(fēng)機(jī)模擬自然風(fēng)速；計(jì)量箱可以從0 45°調(diào)整角度，模擬屋面的實(shí)際坡度； 在線采集試件內(nèi)表板溫度、內(nèi)表板熱流密度和計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度等熱力學(xué)數(shù)據(jù)，綜合分析 評(píng)價(jià)熱反射屋面的熱性能。本發(fā)明科學(xué)、合理，能夠模擬實(shí)際工況下熱反射屋面的使用情 況；本發(fā)明方法可操作性強(qiáng)，所得數(shù)據(jù)全面直觀，易被建筑師接受。


圖1為本發(fā)明檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要研究建筑熱反射屋面在模擬實(shí)際工況下熱性能的測(cè)定方法和相關(guān)設(shè)
為盡可能貼近實(shí)際工況，本發(fā)明針對(duì)試件使用與太陽光譜最為接近的長(zhǎng)弧氙燈作 為光源，并且可以調(diào)節(jié)輻照強(qiáng)度；利用變頻軸流風(fēng)機(jī)模擬自然風(fēng)速；用于裝載試件的計(jì)量 箱可以從-45° 45°調(diào)整角度，模擬屋面的實(shí)際坡度；在線采集試件內(nèi)表面溫度、內(nèi)表面 熱流密度和計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度等熱力學(xué)數(shù)據(jù)，綜合分析評(píng)價(jià)熱反射屋面制品(試件)的隔 熱性能。本發(fā)明中使用的檢測(cè)設(shè)備，參見圖1所示，包括底座1、計(jì)量箱2、光源系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)10 和信號(hào)采集單元等，其中底座1為一架體，用于安放計(jì)量箱2 ；計(jì)量箱2為一中空的箱體，計(jì)量箱通過軸承16與底座1連接，計(jì)量箱壁采用導(dǎo) 熱系數(shù)不大于0. 030W/(m· ，厚度不小于IOOmm的絕熱材料制成，計(jì)量箱2內(nèi)空間為 400mmX400mmX400mm，計(jì)量箱的角度可以通過手搖曲柄15和軸承16在-45° 45°范圍 內(nèi)調(diào)整角度傾斜；一空氣溫度傳感器3穿過計(jì)量箱壁伸入其內(nèi)部空間，測(cè)溫點(diǎn)最好位于計(jì) 量箱2的幾何中心，用以測(cè)量計(jì)量箱2內(nèi)空氣溫度；試件S安裝在與計(jì)量箱2上方洞口尺 寸匹配的一試件框5上，并通過快速夾具4安裝在計(jì)量箱2的上方洞口，將計(jì)量箱2上端封 閉，以此使計(jì)量箱2內(nèi)部形成一個(gè)封閉的環(huán)境；氙燈6和燈罩7構(gòu)成光源系統(tǒng)，位于計(jì)量箱2的上方對(duì)裝設(shè)在計(jì)量箱2上端的試 件S實(shí)施照射。光源系統(tǒng)通過氙燈提升系統(tǒng)8和卷盤12調(diào)整氙燈6距離試件框5的距離， 以此在GOO 1200)W/m2的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)試件表面的輻照強(qiáng)度；提升系統(tǒng)8可以為常用的升 降裝置，比如通過固定在一懸梁臂上的定滑輪、鋼索和卷盤12的方式，用鋼索拉動(dòng)氙燈6和 燈罩7上下移動(dòng)。為保持設(shè)備的整體性，提升系統(tǒng)8和卷盤12可以與底座1固定；風(fēng)機(jī)(帶導(dǎo)流罩)10通過一支架11連接在底座1上，風(fēng)口朝向試件S的上表面， 一風(fēng)速傳感器9安裝在支架11上位于風(fēng)機(jī)10和試件S之間以測(cè)量風(fēng)機(jī)(帶導(dǎo)流罩)10所 產(chǎn)生風(fēng)速，風(fēng)速可在0 lOm/s范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；信號(hào)采集單元包括前述的空氣溫度傳感器3，還包括平板熱流密度計(jì)14，貼在試 件內(nèi)表面以測(cè)量試件內(nèi)表面熱流密度；還可以設(shè)一熱電偶13，貼在試件S內(nèi)表面以測(cè)其內(nèi) 表面溫度；還有，設(shè)備試驗(yàn)過程中還需另配輻照度傳感器(圖上未標(biāo)出)，在正式開始測(cè)試 前使用，使用時(shí)放在試件S上表面用于指示氙燈6對(duì)試件的輻照度以調(diào)節(jié)到試驗(yàn)所需強(qiáng)度。 這些信號(hào)采集單元將信號(hào)傳輸給外接顯示和記錄設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)各自信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、記錄 禾口顯不。按以上組合，形成本發(fā)明中使用的測(cè)試設(shè)備。利用該測(cè)試設(shè)備進(jìn)行建筑熱反射屋面熱性能的測(cè)定，包括以下步驟1、設(shè)備的標(biāo)定及參考值的測(cè)定1)試件的安裝以400mmX 400mmX 1. 5mm的外表面涂黑(黑色涂層的太陽光反射 比<0.1，半球發(fā)生率<0. 1)的鋁板作為標(biāo)定試件(標(biāo)準(zhǔn)黑板)SS，放在試件框5上，試件 四周與試件框的縫隙用耐候膠密封。待耐候膠凝固后把面熱電偶13和平板熱流密度計(jì)14 用鋁箔膠帶固定在試件內(nèi)表面上，然后用快速夾具4將把試件框5固定在計(jì)量箱2 (已安裝 了空氣溫度傳感器3)的箱口 ；2)試件表面輻照度的調(diào)節(jié)試驗(yàn)開始前需調(diào)節(jié)試件表面的輻照度符合試驗(yàn)要求。把輻照度傳感器放在試件上，打開氙燈6，通過氙燈提升系統(tǒng)8和卷盤12調(diào)整氙燈6距離試 件框5的距離，以此在GOO 1200)W/m2的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)試件表面的輻照強(qiáng)度，當(dāng)輻照強(qiáng)度 達(dá)到試驗(yàn)所需值時(shí)(宜為800W/m2)，移走輻照度傳感器，關(guān)閉氙燈6，同時(shí)固定氙燈6的高 度；3)按試驗(yàn)所需角度通過手搖曲柄15和軸承16調(diào)整計(jì)量箱2的角度，打開風(fēng)機(jī) 10，調(diào)節(jié)風(fēng)速到試驗(yàn)所需值(宜為1 2m/s)，打開氙燈6，模擬實(shí)際工況開始試驗(yàn)。試驗(yàn)過 程中，通過空氣溫度傳感器3、熱電偶13、平板熱流密度計(jì)14在線監(jiān)測(cè)記錄計(jì)量箱2內(nèi)空 氣溫度、試件內(nèi)表面溫度和試件內(nèi)表面熱流密度，直至空氣溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定的溫度(如 30°C )，關(guān)閉氙燈6和風(fēng)機(jī)10 ；4)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，宜以計(jì)量箱2內(nèi)空氣溫度(空氣溫度傳感器3記錄的溫度) 為士0. 5°C時(shí)間段對(duì)應(yīng)的標(biāo)定試件SS內(nèi)表面的熱流密度(平板熱流密度計(jì)14記錄的 數(shù)值)的平均值即平均熱流密度作為參比值qss。2、待測(cè)試件S測(cè)試用待測(cè)試件S替換標(biāo)定試件SS，重復(fù)上述步驟，測(cè)試待測(cè)試件S內(nèi)表面的平均熱流 jS、度 Qso3、待測(cè)試件S的熱性能評(píng)價(jià)以節(jié)能因子EC來評(píng)價(jià)熱反射屋面的熱性能，按式(1)計(jì)算，EC = (l-qs/qss) X 100%.................................................
................................(1)并以計(jì)算所得試件S的節(jié)能因子EC按照表1進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，節(jié)能因子EC數(shù)值越 高，熱性能越好。表1熱性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.一種熱反射屋面熱性能的測(cè)定設(shè)備，其特征在于，至少包括底座、計(jì)量箱、光源系統(tǒng)、 風(fēng)機(jī)和信號(hào)采集單元，所述計(jì)量箱安裝在底座上，試件裝于計(jì)量箱朝上開放的箱口，光源系 統(tǒng)位于計(jì)量箱上端空間并使光照對(duì)著試件，風(fēng)機(jī)位于計(jì)量箱一側(cè)并使送風(fēng)抵達(dá)試件，信號(hào) 采集單元包括空氣溫度傳感器和平板熱流密度計(jì)，空氣溫度傳感器采集點(diǎn)在計(jì)量箱的內(nèi)部 空間，平板熱流密度計(jì)裝在試件內(nèi)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)定設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)量箱裝設(shè)一軸承并對(duì)應(yīng)設(shè)手搖 曲柄，通過手搖曲柄和軸承在-45° 45°范圍內(nèi)調(diào)整傾斜度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述測(cè)定設(shè)備，其特征在于，所述試件安裝在一與計(jì)量箱箱口尺 寸匹配的試件框內(nèi)，并通過一夾具安裝在計(jì)量箱箱口并使計(jì)量箱密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述測(cè)定設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)量箱壁用導(dǎo)熱系數(shù)不大 于0. 030W/ (m · K)，厚度不小于100_的絕熱材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述測(cè)定設(shè)備，其特征在于，所述光源系統(tǒng)包括氙燈和燈 罩，氙燈距離試件框的距離可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述測(cè)定設(shè)備，其特征在于，還包括與光源系統(tǒng)連接的一提 升系統(tǒng)，由提升系統(tǒng)控制氙燈與試件框的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述測(cè)定設(shè)備，其特征在于，所述提升系統(tǒng)包括一懸梁臂、 固定在懸梁臂上的定滑輪、拉線和控制拉線的卷盤，拉線端頭連接光源系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述測(cè)定設(shè)備，其特征在于，還包括一熱電偶，裝在試件內(nèi) 表面；所述空氣溫度傳感器測(cè)溫點(diǎn)位于計(jì)量箱內(nèi)部空間的幾何中心。
9.一種熱反射屋面熱性能的檢測(cè)方法，使用權(quán)利要求1至8任一所述熱反射屋面熱性 能的測(cè)定設(shè)備，將試件裝設(shè)在計(jì)量箱上后，用光源系統(tǒng)的氙燈模擬太陽光對(duì)試件實(shí)施照射， 同時(shí)用風(fēng)機(jī)模擬自然風(fēng)速對(duì)試件送風(fēng)，持續(xù)一段時(shí)間后，按計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度和對(duì)應(yīng)試件 內(nèi)表面熱流密度，通過待測(cè)試件與同樣測(cè)試條件下標(biāo)定試件的數(shù)值比較得到對(duì)試件熱性能 的評(píng)價(jià)結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟1)、設(shè)備的標(biāo)定試件的安裝以外表面涂黑的不銹鋼板作為標(biāo)定試件，放在試件框上并密封，將熱電偶 和平板熱流密度計(jì)固定在試件內(nèi)表面上，用夾具把試件框固定在已安裝了空氣溫度傳感器 的計(jì)量箱的箱口；試件表面輻照度的調(diào)節(jié)通過氙燈提升系統(tǒng)和卷盤調(diào)整氙燈距離試件框的距離，打開 氙燈，通過一放在試件上的輻照度傳感器調(diào)節(jié)試件表面的輻照強(qiáng)度到檢測(cè)所需值，移走輻 照度傳感器，關(guān)閉氙燈，同時(shí)固定氙燈的高度；模擬工況按檢測(cè)所模擬角度通過手搖曲柄和軸承調(diào)整計(jì)量箱的角度，打開風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié) 風(fēng)速到檢測(cè)所模擬值，打開氙燈，開始模擬工況；數(shù)值記錄與處理模擬工況過程中，通過空氣溫度傳感器、平板熱流密度計(jì)在線監(jiān)測(cè)記 錄計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度試件內(nèi)表面熱流密度；以計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度為26°C 士0. 5°C時(shí)間段對(duì) 應(yīng)的標(biāo)定試件內(nèi)表面的熱流密度的平均值即平均熱流密度作為參比值qss ；2)、待測(cè)試件的測(cè)試用待測(cè)試件替換標(biāo)定試件，重復(fù)步驟1)，得到待測(cè)試件內(nèi)表面的平均熱流密度qs ；3)、待測(cè)試件的熱性能評(píng)價(jià)以節(jié)能因子EC來評(píng)價(jià)待測(cè)試件的熱性能，按式(1)計(jì)算，EC= (l-qs/qss) X100%.................................................................................(1)節(jié)能因子EC數(shù)值越高，待測(cè)試件熱性能越好；并以下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試件熱性能分級(jí)評(píng) 價(jià)EC彡75%為1級(jí)，EC彡50%為2級(jí)，50%> EC彡25%為3級(jí)，EC < 25%為4級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明一種熱反射屋面熱性能的測(cè)定設(shè)備及測(cè)定方法，該檢測(cè)設(shè)備包括底座、計(jì)量箱、光源系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和信號(hào)采集單元，使用與太陽光譜最為接近的長(zhǎng)弧氙燈作為光源，并且可以調(diào)節(jié)輻照強(qiáng)度；利用變頻軸流風(fēng)機(jī)模擬自然風(fēng)速；計(jì)量箱可以從0～45°調(diào)整角度，模擬屋面的實(shí)際坡度；在線采集試件內(nèi)表板溫度、內(nèi)表板熱流密度和計(jì)量箱內(nèi)空氣溫度等熱力學(xué)數(shù)據(jù)，綜合分析評(píng)價(jià)熱反射屋面的熱性能。本發(fā)明能夠模擬實(shí)際工況下熱反射屋面的使用情況，可操作性強(qiáng)，所得數(shù)據(jù)全面直觀，易被建筑師接受，為熱反射屋面節(jié)能效果的評(píng)估提供了可行檢測(cè)方案。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102128854SQ20101057814
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉婷婷, 劉玉軍, 劉翼, 劉順利, 戚建強(qiáng), 朱生高, 蔣荃, 趙春芝, 馬麗萍 申請(qǐng)人:中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心有限公司