專利名稱：圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種針對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能檢測(cè)的方法和裝置，涉及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能檢測(cè)的建筑熱工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在建筑熱工領(lǐng)域，對(duì)建筑圍護(hù)整體隔熱性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)是建筑節(jié)能效果檢測(cè)亟需解決的難題之一。
關(guān)于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能檢測(cè)一般是指兩個(gè)方面的問題，其一是對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件(如墻體、門、窗)的隔熱性能進(jìn)行檢測(cè)，其二是對(duì)建筑中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體隔熱性能進(jìn)行檢測(cè)。
建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的隔熱性能測(cè)試可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。根據(jù)傳熱理論，按照標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法，在穩(wěn)態(tài)的人工環(huán)境下可以獲得準(zhǔn)確的構(gòu)件隔熱性能指標(biāo)(如熱阻)。
對(duì)于實(shí)際建筑，由于無(wú)法提可控的測(cè)試環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室中采用的測(cè)試方法不能應(yīng)用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體隔熱性能測(cè)試。以往經(jīng)常用于建筑能耗的方法都存在著各自的缺陷。例如熱流計(jì)法中熱流傳感器在較小的溫差下會(huì)有很大的誤差，并且還受到貼片位置等不確定因素的干擾；而紅外熱像法僅能夠獲得局部圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面瞬間的溫度分布，并不能獲得實(shí)際的能耗指標(biāo)和隔熱性能指標(biāo)。
另外，由于環(huán)境、建設(shè)和安裝等方面的因素使建筑構(gòu)件在實(shí)際使用中的條件與實(shí)驗(yàn)室中有很大的不同，因此根據(jù)每個(gè)構(gòu)件的隔熱性能推算出來(lái)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體隔熱性能指標(biāo)與實(shí)際情況往往有很大的差距。
目前還沒有公認(rèn)的成熟方法能夠用于實(shí)際建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能檢測(cè)的方法和裝置或系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)室內(nèi)、外溫度時(shí)間序列關(guān)聯(lián)性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能的檢測(cè)方法。
技術(shù)方案用溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集處理裝置獲得一段時(shí)間內(nèi)室內(nèi)、外溫度的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)計(jì)算出室內(nèi)、外溫度數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)，用相關(guān)系數(shù)的數(shù)值來(lái)表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能。
本發(fā)明的理論依據(jù)是傳熱學(xué)理論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)理論。根據(jù)傳熱學(xué)理論可知，在排除了室內(nèi)人為干擾的條件下，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外的溫度時(shí)間序列的相關(guān)性僅與圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的隔熱性能有關(guān)。理論上存在兩種極限的情況。如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)是完全隔熱的，即熱阻為無(wú)限大，則室內(nèi)溫度與室外溫度的變化是獨(dú)立，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，二者的相關(guān)系數(shù)為0；而如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)是完全不隔熱的，即熱阻為0，則室內(nèi)溫度將完全隨室外溫度變化，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，二者的相關(guān)系數(shù)為1。因?yàn)閷?shí)際建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能一定介于兩者之間，所以其室內(nèi)、外溫度時(shí)間序列的相關(guān)系數(shù)的數(shù)值恰好表征了它的整體隔熱性能。
本發(fā)明的圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能的檢測(cè)方法是采用室內(nèi)外溫度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的方法來(lái)檢測(cè)和評(píng)價(jià)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能或監(jiān)測(cè)建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個(gè)測(cè)量室內(nèi)溫度的室內(nèi)溫度傳感器和測(cè)量室外溫度的室外溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集和處理器相連接，2.)由鍵盤輸入采樣間隔、總采樣時(shí)間和啟動(dòng)指令，3.)由數(shù)據(jù)采集和處理器內(nèi)置的室內(nèi)外溫度相關(guān)系數(shù)的計(jì)算程序進(jìn)行比較和分析，具體方法如下假設(shè)在某個(gè)測(cè)試周期內(nèi)測(cè)得的室內(nèi)外溫度的時(shí)間序列分別為{t1，t2，…，tn}和{T1，T2，…，Tn}，則可計(jì)算出其平均值分別為E(t)=Σi=1nti/n]]>和E(T)=Σi=1nTi/n,]]>方差分別為D(t)=Σi=1n[ti-E(t)]2/n]]>和D(T)=Σi=1n[Ti-E(T)]2/n,]]>二者的協(xié)方差為Cov(t,T)=Σi=1n[ti-E(t)][Ti-E(T)]/n,]]>相關(guān)系數(shù)ρt,T=Cov(t,T)/D(t)D(T),]]>該相關(guān)系數(shù)介于0與1之間，其數(shù)值就表征了圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的隔熱性能。
其工作過程為將至少一個(gè)溫度傳感器置于室外通風(fēng)陰涼處或百葉箱中，至少一個(gè)溫度傳感置于被測(cè)房間內(nèi)，將溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集處理器連接，通過鍵盤設(shè)定采樣時(shí)間間隔和總采樣時(shí)間并發(fā)出啟動(dòng)測(cè)試指令，數(shù)據(jù)采集處理器開始按照設(shè)定的采樣間隔工作，記錄來(lái)自于室外溫度傳感器和室內(nèi)溫度傳感器上的溫度數(shù)據(jù)，并在顯示屏顯示得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)采樣時(shí)間超過總采樣時(shí)間后數(shù)據(jù)采集處理器停止采樣，按照相關(guān)系數(shù)的算法計(jì)算出所測(cè)得的室內(nèi)、外溫度時(shí)間序列的相關(guān)系數(shù)并在顯示器上顯示結(jié)果。
本發(fā)明可用于建筑節(jié)能效果的檢測(cè)和評(píng)價(jià)、建筑實(shí)際能耗的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱動(dòng)態(tài)特性的分析等。
有益效果本發(fā)明提出的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能的檢測(cè)方法可靠、算法簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果能直觀反映建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體隔熱性能；裝置制造成本低廉，所采用硬件均屬于市場(chǎng)上常見的器件，極易獲得。
根據(jù)本發(fā)明提出的方法和裝置在實(shí)用中無(wú)需對(duì)室內(nèi)提供熱源，因而沒有附加能耗，測(cè)試成本低；完全實(shí)現(xiàn)了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗檢測(cè)的自動(dòng)化，在傳感器安裝和裝置參數(shù)設(shè)定后就無(wú)需人工干預(yù)。
根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明提出的方法所制造的測(cè)試裝置具有數(shù)據(jù)量小、占用資源少、算法簡(jiǎn)單、計(jì)算快捷的優(yōu)點(diǎn)，極便于制成實(shí)現(xiàn)小型化、微型化的便攜式儀器；可以在擴(kuò)充了總線通信功能后實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式系統(tǒng)，可以用于同時(shí)檢測(cè)多個(gè)房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能；在擴(kuò)充了網(wǎng)絡(luò)通訊功能后還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化分布式檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
以上的圖中有室外溫度傳感器1、室內(nèi)溫度傳感器2、數(shù)據(jù)采集和處理器3、鍵盤4、顯示屏5、打印機(jī)6。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能的檢測(cè)方法采用室內(nèi)外溫度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的方法來(lái)檢測(cè)和評(píng)價(jià)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能或監(jiān)測(cè)建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個(gè)測(cè)量室內(nèi)溫度的室內(nèi)溫度傳感器2和測(cè)量室外溫度的室外溫度傳感器1與數(shù)據(jù)采集和處理器3相連接，2.)由鍵盤4輸入采樣間隔、總采樣時(shí)間和啟動(dòng)指令，3.)由數(shù)據(jù)采集和處理器3內(nèi)置的室內(nèi)外溫度相關(guān)系數(shù)的計(jì)算程序進(jìn)行比較和分析，具體方法如下假設(shè)在某個(gè)測(cè)試周期內(nèi)測(cè)得的室內(nèi)外溫度的時(shí)間序列分別為{t1，t2，…，tn}和{T1，T2，…，Tn}，則可計(jì)算出其平均值分別為E(t)=Σi=1nti/n]]>和E(T)=Σi=1nTi/n,]]>方差分別為D(t)=Σi=1n[ti-E(t)]2/n]]>和D(T)=Σi=1n[Ti-E(T)]2/n,]]>二者的協(xié)方差為Cov(t,T)=Σi=1n[ti-E(t)][Ti-E(T)]/n,]]>相關(guān)系數(shù)ρt,T=Cov(t,T)/D(t)D(T),]]>該相關(guān)系數(shù)介于0與1之間，其數(shù)值就表征了圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的隔熱性能。
典型的實(shí)施方案之一如圖1所示。用數(shù)字式半導(dǎo)體感溫芯片作為室外溫度傳感器1，室內(nèi)溫度傳感器2(如Dallas公司的DS18B20)分別安裝在室外和室內(nèi)，采用基于單片計(jì)算機(jī)(如Intel公司的8051系列，Microchip公司的PIC16F877)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集和處理器3與室外溫度傳感器1、室內(nèi)溫度傳感器2通信，通過鍵盤4設(shè)定采樣間隔和總采樣時(shí)間和發(fā)出指令，連續(xù)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)，測(cè)試周期結(jié)束時(shí)在數(shù)據(jù)采集和處理器3內(nèi)計(jì)算出相關(guān)系數(shù)，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來(lái)亦可通過微型打印機(jī)6打印出來(lái)。本方案特別適用于制造檢測(cè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能的便攜式設(shè)備。
典型的實(shí)施方案之二如圖1所示。用數(shù)字式半導(dǎo)體感溫芯片作為室外溫度傳感器1，室內(nèi)溫度傳感器2(如Dallas公司的DS18B20)分別安裝在室外和室內(nèi)，采用基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP，如Microchip公司的dsPIC30F6014)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集和處理器3與室外溫度傳感器1，室內(nèi)溫度傳感器2通信，通過鍵盤4設(shè)定采樣間隔和總采樣時(shí)間和發(fā)出指令，連續(xù)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)，測(cè)試周期結(jié)束時(shí)在DSP內(nèi)計(jì)算出相關(guān)系數(shù)，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來(lái)亦可通過微型打印機(jī)6打印出來(lái)。本方案特別適用于制造檢測(cè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能的便攜式設(shè)備。
典型的實(shí)施方案之三如圖1所示。用熱敏電阻作為室外溫度傳感器1、室內(nèi)溫度傳感器2分別安裝在室內(nèi)和室外，采用基于單片計(jì)算機(jī)(Microchip公司的PIC16F877，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換功能)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集和處理器3采集室外溫度傳感器1，室內(nèi)溫度傳感器2上的電壓信號(hào)并轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)，通過鍵盤4設(shè)定采樣間隔和總采樣時(shí)間和發(fā)出指令，連續(xù)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)，測(cè)試周期結(jié)束時(shí)在單片機(jī)內(nèi)計(jì)算出相關(guān)系數(shù)，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來(lái)亦可通過微型打印機(jī)6打印出來(lái)。本方案特別適用于制造檢測(cè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能的廉價(jià)便攜式設(shè)備。
典型的實(shí)施方案之四如圖1所示。用熱敏電阻作為室外溫度傳感器1、室內(nèi)溫度傳感器2分別安裝在室內(nèi)和室外，采用基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP，如Microchip公司的dsPIC30F6014)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集和處理器3采集熱敏電阻即室外溫度傳感器1，室內(nèi)溫度傳感器2上的電壓信號(hào)并轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)，通過鍵盤4設(shè)定采樣間隔和總采樣時(shí)間和發(fā)出指令，連續(xù)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)，測(cè)試周期結(jié)束時(shí)在DSP內(nèi)計(jì)算出相關(guān)系數(shù)，通過液晶顯示屏5(如12864漢字液晶模塊)顯示出來(lái)亦可通過微型打印機(jī)6打印出來(lái)。本方案特別適用于制造檢測(cè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能的廉價(jià)便攜式設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能的檢測(cè)方法，其特征在于采用室內(nèi)外溫度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的方法來(lái)檢測(cè)和評(píng)價(jià)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能或監(jiān)測(cè)建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個(gè)測(cè)量室內(nèi)溫度的室內(nèi)溫度傳感器(2)和測(cè)量室外溫度的室外溫度傳感器(1)與數(shù)據(jù)采集和處理器(3)相連接，2.)由鍵盤(4)輸入采樣間隔、總采樣時(shí)間和啟動(dòng)指令，3.)由數(shù)據(jù)采集和處理器(3)內(nèi)置的室內(nèi)外溫度相關(guān)系數(shù)的計(jì)算程序進(jìn)行比較和分析，具體方法如下假設(shè)在某個(gè)測(cè)試周期內(nèi)測(cè)得的室內(nèi)外溫度的時(shí)間序列分別為{t1，t2，…，tn}和{T1，T2，…，Tn}，則可計(jì)算出其平均值分別為E(t)=Σi=1nti/n]]>和E(T)=Σi=1nTi/n,]]>方差分別為D(t)=Σi=1n[ti-E(t)]2/n]]>和D(T)=Σi=1n[Ti-E(T)]2/n,]]>二者的協(xié)方差為Cov(t,T)=Σi=1n[ti-E(t)][Ti-E(T)]/n,]]>相關(guān)系數(shù)ρt,T=Cov(t,T)/D(t)D(T),]]>該相關(guān)系數(shù)介于0與1之間，其數(shù)值就表征了圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的隔熱性能。
全文摘要
圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能的檢測(cè)方法是一種針對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體隔熱性能檢測(cè)的方法和裝置，涉及建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能檢測(cè)的建筑熱工技術(shù)，該方法采用室內(nèi)外溫度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的方法來(lái)檢測(cè)和評(píng)價(jià)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能或監(jiān)測(cè)建筑物的能耗水平，具體的方法為1.)分別將若干個(gè)測(cè)量室內(nèi)溫度的室內(nèi)溫度傳感器(2)和測(cè)量室外溫度的室外溫度傳感器(1)與數(shù)據(jù)采集和處理器(3)相連接，2.)由鍵盤(4)輸入采樣間隔、總采樣時(shí)間和啟動(dòng)指令，3.)由數(shù)據(jù)采集和處理器(3)內(nèi)置的室內(nèi)外溫度相關(guān)系數(shù)的計(jì)算程序進(jìn)行比較和分析，所得的相關(guān)系數(shù)介于0與1之間，其室內(nèi)、外溫度時(shí)間序列的相關(guān)系數(shù)的數(shù)值就表征了圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的隔熱性能。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101078699SQ200710024650
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者張輝, 陳岳天, 沈來(lái)宏, 沈慰峰, 肖兵 申請(qǐng)人:東南大學(xué), 中國(guó)人民解放軍南京軍區(qū)南京總醫(yī)院