TCECS 857-2021 建筑墙体热阻现场快速测试方法标准.pdf

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TCECS 857-2021 建筑墙体热阻现场快速测试方法标准.pdf

1.1测试装置应由电源、温控仪、数据传输线、加热板、冷侧 助板、温度热流传感器、数据采集存储系统组成(图3.1.1)

图3.1.1测试装置示意图 温度热流传感器(热侧);2一金属板;3一保温材料;4一数据传输线; 5一温控仪及电源;6冷侧辅助板;7一温度热流传感器(冷侧)

3.1.3电源宜符合下列规定: 电源宜采用220V市电; 2 电源最大输出功率宜与加热板最大加热功率匹配。 3.1.4 温控仪应符合下列规定: 1 温控仪应采用反馈调节实现加热板表面温度恒定; 2 温控仪控制加热板温度的误差宜为士0.1℃; 3 温控仪的温度调控范围宜为10℃~80℃; 4 温控仪应具有过流过载保护功能。 3.1.5 加热板应符合下列规定: 1 加热板表面中心应集成温度和热流传感器: 2加热板应采用导热好的平整金属板制作,形状可为正方 形或圆形; 3加热板背部保温材料的厚度不应小于15cm,应能完全覆 盖加热板,且其边长和金属板边长的差值不应小于5cm; 4加热板大小应保证冷侧的热流传感器整体位于一维传热 区内部,加热板尺寸应符合表3.1.5的规定

第四章 主要施工工艺及质量通病的防治表3.1.5加热板尺寸(m)

3.1.6冷侧辅助板应安装在墙体冷侧表面,冷侧辅助板尺寸应 符合表3.1.6的规定。

表3.1.6冷侧辅助板尺寸(m)

3.2.1温度传感器应采用热电偶、铂电阻、半导体等接触式温 度传感器

3.3.1热流传感器应符合现行行业标准《建筑用热流计》J 519的有关规定。

3.2热流传感器量程范围不应小于土200W/m²,示值允许偏 应为士5%

3.3.2热流传感器量程范围不应小于土200W/m²,示值

3.4数据采集存储系统

3.4.1采集存储系统应具有即时显示和查询数据的功能

3.4.1采集存储系统应具有即时显示和查询数据的功能,

3.4.1采集存储系统应具有即时显示和查询数据的功能。 3.4.2测试期间应定时采集并存储墙体两侧表面温度、热没

4.1采集存储系统应具有即时显示和查询数据的功能。 4.2测试期间应定时采集并存储墙体两侧表面温度、热流值 据,采样间隔不宜大于1min,存储容量应满足全部测试数据 储要求,对应的数据时长不应小于8h。

数据,采样间隔不宜大于1min,存储容量应满足全部 存储要求,对应的数据时长不应小于8h。

4.1.1测试应在墙体测试区域两侧营造传热温差,墙体

4.1.3墙体测试区域应符

1测试区域应代表被测墙体的材质和构成,宜在测试前使 用热成像仪对被测墙体进行扫描: 2应选择没有太阳直射的区域: 3测试区域不应在窗、金属结构、梁柱的附近;不应靠近 有裂纹和有空气渗透的结构缺陷部位;不应受暖气片、空调、风 扇等加热制冷装置的直接影响,

4.1.4对加热区域壁面应采用砂纸进行打磨、清洁,并应采用。

4.2.1安装加热板前,应检查加热板是否能正常工作,并应符 合下列规定: 1加热板应完整无损环,表面平整无其他痕迹; 2加热板应进行均温性检验,开启恒温加热,边角温度与 加热板中心点温度偏差不应大于0.5℃; 3,加热板背面及四周覆盖保温材料应完好无损,没有脱落、 裂缝、受潮

4.2.2测试装置安装应符合下列规定

4.2.2测试装置安装应符合下列规定: 1选择测试的加热区域,表面集成温度热流测点的加热板 应紧密贴合被测墙体室内侧壁面安装; 2应在加热板中心点对应的冷侧位置紧贴壁面安装温度热 流传感器,热电偶等温度传感器应将测头及其引出的80mm~ 100mm长导线埋入或贴附于被测表面; 3安装冷侧辅助板应使其空心通道对准传感器。 4.2.3 测试步骤应符合下列规定: 1 接通电源,开启加热装置; 2应采用两阶段加热法,第一阶段持续时间不宜少于 0.5h,第二阶段持续时间不宜少于7.5h,两阶段温度应满足下

1接通电源,开启加热装置; 2应采用两阶段加热法,第一阶段持续时间不宜少于 0.5h,第二阶段持续时间不宜少于7.5h,两阶段温度应满足下 列公式的要求:

式中:T。 墙体冷侧表面温度(℃); Th 第一阶段加热温度(℃); Th2 第二阶段加热温度(℃)。

2.4两侧的温度与热流值应同步记录,读取冷热侧的温度热 充传感器的读数,并绘制测试结果曲线图(图4.2.4)。

图4.2.4测试结果曲线示意图

Th一热侧温度(℃);T。一冷侧温度(℃);qh一热侧热流(W/m);qe一冷侧热 流(W/m²);t)一第一阶段用时(h);t2一近似稳态用时(h);t3一测试总时长(h)

式中:q t时刻墙体热侧热流密度(W/m); qi4r (t一△t)时刻墙体热侧热流密度(W/m): q 一t时刻墙体冷侧热流密度(W/m²); q4r 一(t一△t)时刻墙体冷侧热流密度(W/m²)。 5.0.2当量热阻应在传热过程进入近似稳态,且以进入近似稳 态后1h的数据进行计算

式中:Th t时刻墙体热侧表面温度(℃); T t时刻墙体冷侧表面温度(℃); i t时刻墙体热侧热流密度(W/m²)

q一t时刻墙体冷侧热流密度(W/m); R被测墙体当量热阻(m²·K/W); 一1h内数据记录条数。

6.0.1测试报告应包含下列内

测试报告应包含下列内容: 被测墙体基本信息: 1)建筑物的工程信息等相关情况; 2)墙体在建筑物中的位置、朝向; 3)墙体照片: 4)墙体的类型(外墙、内墙等); 5)墙体的构造材料、保温情况。 测试数据: 1)温度热流传感器类型; 2)用于固定传感器的方法; 3)传感器的精确位置; 4)测试开始和结束的日期、时间; 5)记录的时间间隔和每条记录的平均测量次数; 6)记录的温度和热流与时间的关系曲线。 测试结果: 1)墙体的当量热阻; 2)误差分析(如果需要); 3)根据测试目的进行的任何补充测量(如热成像活 等)。

1为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度 不同的用词说明如下: 1)表示很严格,非这样做不可的: 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用 “可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符 合的规定”或“应按执行”

1为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度 不同的用词说明如下: 1)表示很严格,非这样做不可的: 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用 “可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符 合·的规定”或“应按·执行”

《温度传感器系列型谱》JB/T7486 《建筑用热流计》JG/T519

《温度传感器系列型谱》JB/T7486 《建筑用热流计》JG/T519

中国工程建设标准化协会标准

目次1总则(18)2术语和符号(19)2.1术语(19)3测试装置(21)3.1测试装置(21)4测试(22)4.1一般规定(22)4.2安装与测试(23)5数据处理(25)6测试报告(29)17

1.0.2本标准不适用于空心墙体、变热物性材料墙体和含湿量

校大墙体的热阻测试。 本标准不适用于变热物性材料墙体以及通风墙体,例如由在 加热温度下热物性显著改变的材料制造的墙体、含有相变蓄热材 料的墙体等。 本标准不适用于长时间加热含水率过高的潮湿墙体,否则会 导致水分从墙体析出,造成墙体热物性改变,测试结果有较大 误差。

2.1.5以加热板中心为原点建立坐标系,传热过程存在

2.1.5以加热板中心为原点建立坐标系,传热过程存在上下对 称性,如图1所示。随着墙体厚度方向上传热过程的进行(坐 标增天),三维传热效应明显,四周传热边界扩天。在传热方向 上的某一纵截面上(此时工坐标为确定值),加热板中心点 (y坐标为0)的热流值最大且为qxm;y方向上随着y坐标增大, 热流值不断减小。

图1墙体传热过程侧视图

以传热方向中心线上的最大热流值的95%作为y方向一维 专热区域边界判据。在墙体厚度方向上随着传热进行,一维传热 区域不断减小,在冷侧表面形成距加热板中心投影点最大距离为 的一维传热区。 加热过程中,墙体冷侧表面受到加热的三维效应影响,且位 于一维传热区外的表面区域称为非一维传热区。墙体冷侧表面不 受到加热装置影响的区域称为不受影响区

3.1.6在冷侧温度热流测点的周围区域覆盖保温材米

3.1.6在冷侧温度热流测点的周围区域覆盖保温材料,热流集 中通过热阻小的空心部分,减小传热过程中向四周的热流散失 有利于快速构建墙体一维传热(图2);同时可以遮挡太阳辐射

图2有无辅助板时的墙体导热热流示意图 一无辅助板时的热流:2一有辅助板时的热流

此外,风速变化引起外表面对流换热系数在一定范围内的变 动,不会对墙体传热达到近似稳态的时间造成较大影响,但空气 流速会对壁面与外界的对流换热产生较大影响,通过安装冷侧辅 助板,避免对结果造成较大偏差。

4.1.1测试结果不涉及墙体两侧表面与室内外环境综合换

热阻。保温层对一维传热区的影响是保温材料的导热系数一般小 于墙体主体材料,三维传热效应在保温层内部影响不及墙体主体 材料层内部影响显著,故无论是外保温系统还是内保温系统,保 温墙体相对于等厚度的无保温均质墙体,三维传热效应更弱,有 利于测试进行。

4.1.2若室外空气温度短时间波动较大,冷侧壁面温度在

期间随之产生较大波动,造成两侧温差不稳定,对现场测试所得 数据的可用性造成影响。

期间随之产生较大波动,造成两侧温差不稳定,对现场测试

4.1.3一次测试只能在冷侧布置一个测点,否则将难以保

中心以外的其他测点位于一维传热区,故测试区域的选择应该具 有代表性。例如,被测墙体有小部分表面有装饰处理,导致其材 质和厚度与其他区域明显不同,则测点的布置应当避免这 区域。 墙体外表面受到的太阳辐射包括太阳直接辐射、天空散射和 地面反射辐射。室外空气温度对围护结构各部分的作用相同,随 时间而变化;太阳辐射不仅随时间变化,还与太阳方位角、高度 角,建筑物所处的地理位置、朝向等有关。若不加以适当处理: 太阳辐射会造成被检测墙体外界空气综合温度的不规则变化,甚 至出现反向热流,给现场检测带来误差。 在没有大面积可测外墙的情况下,测点应满足距离窗口1.5 倍墙厚的长度以上,距离墙角要在1倍墙厚的长度以上。

4.1.4热流计和温度传感器直接附在构件表面,要避

和构件表面间形成空气流。若墙体表面粗糙,直接安装测试装置 会在壁面和加热板面间形成过厚的空气层,考虑空气层与否的结 果误差为:

若要求相对误差不大于15%,则

式中:a 空气层厚度(m); w 被测墙体厚度(m); 入a 空气导热系数[W/(m·K)]; 入W 被测墙体材料导热系数W/(m·K)

= 1+2 Ow入a

4.2.2可用胶布、支架等稳定地固定加热装置,确保测

不会发生位移,保证加热效果。 粘贴传感器可以用胶粘剂包括黄油、石膏、凡士林、水泥 乳胶以及其他有机、无机胶粘剂,将热流计粘贴于墙体表面。 安装仪器时需要定点画线、量好尺寸,保证热侧加热板中心 点和冷侧温度热流传感器的位置对应。

要更多时间使传热进入稳态,不利于现场测试,因此加热板设 温度不宜过低或过高。图3显示两种典型材料在三种大小热流 分别为5W/m、25W/m²、50W/m²)下,不同冷热温差与线 果误差的关系。当温差大于27℃后继续增大温差对改进结果

度意义不大,此时温差引起的结果误差小于仪器误差的10%。

图3测试结果误差与温差的关系

4.2.4测试数据需要存储和读取,记录时长和记录间隔一般与 构件的性质(轻质或重质,内保温或外保温)、室内外温度(测 量前和测量期间的平均温度和温度变动)等有关。

5.0.1测试初始时段墙体存在吸蓄热量的过程,该时段数据不适 合用于结果计算。经过一段时间加热,冷侧热流逐渐升高、热侧 热流逐渐降低,两侧热流向一个中间值接近。近似稳态状态下, 构件内储存热量的变化与通过该构件的热量相比可忽略不计。 5.0.2将通过墙体的热流g表示为:

5.0.1测试初始时段墙体存在吸蓄热量的过程,该时段数据不适

式中:qh 墙体热侧热流密度(W/m) 墙体冷侧热流密度(W/m²); kh一热侧热流密度系数; k。一冷侧热流密度系数。 模拟研究表明k=0.5,k。=0.5为误差小于15%的条件下 始终成立的一组解,即可以将两侧热流的平均值作为通过墙体的 热流值(图4)。

图4热流系数取值拟合结果

对墙体测试过程建立传热模型:

式中:a 墙体材料的热扩散系数(m²/s); 被测墙体的测试区域内任一点至热侧测试区域中心 的距离(m); T。一一初始时刻未加加热片时墙体内壁的温度(℃)。 可得到测试结果相对误差:

BD-05--氧化锌避雷器、抗雷圈--新建瓮安至马场坪铁路甲供物资设备(电力、牵引变电)采购招标文件-盖章版本--ZG(二次)AR A 3q qe R d 3 qc qe △T AT 2 △T 3g+TsoC 1

武中: 墙体材料的密度(kg/m); T 墙体冷侧表面温度的变化率(℃/s); Cp 墙体材料的比热容[J/(kg·℃); Aq 热流测量的不确定度(W/m²); △T 温度测量的不确定度(℃); A 墙体厚度测量的不确定度(m)。 误差来源可包括下列内容: 1 温度传感器和热流计的校准误差: 2测试时间过短,温度和热流变化引起的误差 3传感器安装时和构件表面之间空气层的热阻 4数据测试和记录装置的准确度。 测试过程中应避免出现下列情况: 1冷侧温度波动值与构件两侧温差的比值较大;

2构件受到太阳辐射或其他强热的影响; 3冷侧表面受到强风影响。 为使导热系数测试结果误差小于15%,绘制温差和热流的 取值线图,适用于三种典型材料和两种典型厚度的墙体(图5)。 则试过程的热流和温差分别为横纵坐标值,两个坐标值组成的点 应位于相应曲线的右方

图5温差热流取值线图

若有被测墙体的设计传热性能指标,或者进行了内窥法或其 也方法测试,其参考值或测试值与符合本标准条件的现场测试结 果之间相差很大(大于20%),可能是下列因素综合作用的 结果: 1 墙体存在诸如水或水汽冻结、融化、凝结或蒸发等变化 2墙体在使用过程中产生裂缝,构件中有对流的气流; 3墙体材料热稳定性较差,其传热性能随温度和环境条件 变化明显; 4计算时材料导热率不是真实的数值,这可能源于对材料 的辨识有误,或材料的实际性质与标称值之间的差异; 5对构件的检查和测试不是在非均质构件的同一位置进行 测试影响因素分析如表1所示。表中,“十”号表示两者呈

正相关关系,“二”号表示两者呈负相关关系,“”号表示两者 不相关。

GB/T 1029-2021标准下载表1测试影响因素分析汇总

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