一种固固相变保温材料等效导热系数的测评方法与流程

文档序号:12268004阅读:456来源:国知局

本发明属于建筑科学技术领域,具体讲就是涉及一种固固相变保温材料等效导热系数的测评方法,用于测评固固相变保温材料等效导热系数。



背景技术:

建筑节能标准实施之前建筑的设计和建造不注重外围护结构的保温隔热,导致室内热环境恶劣。而随着人民生活水平的提高,对室内热环境的舒适性提出了越来越高的要求。随着空调的普及,室内热环境得到了改善,但同时带来的却是建筑能耗的急剧增加。如何在保证人员热舒适的前提下尽量减少空调能耗,成为越来越紧迫的问题。

相变材料的投入使用,使建筑外墙的热惰性和蓄热能力显著提高,有效降低建筑能耗,有利于降低室内温度波动,从而满足建筑物内人们对于热舒适性的需求。可以与建筑物的采暖和空调系统结合使用,结合峰谷电价的政策,利用夜间廉价电运行,以提供白天全部或部分采暖或制冷所需的热量或冷量,缓解建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾,起到削峰填谷的作用,达到节能减排的目的。同时减少了外墙厚度,有效减轻建筑物本身重量,从另一方面看,节约了建筑材料,达到了节约资源以及成本的效果,并且相变材料能够循环使用,热性能基本不变。

中国专利201210381729.9公开了一种在建筑物上使用的相变建筑保温材料热工性能的测试方法,将模拟试验箱箱体分为热室和冷室,热室和冷室间用相变储能建筑材料待测试件隔断,热室和冷室内装有发热和制冷装置,热室内待测试件中央位置上粘贴上热流计,热流计上下边各粘贴热电阻,冷室内对应热室内热流计位置粘贴热电阻,热流计和热电阻与无纸记录仪联接,开启发热和制冷装置,待冷室温度降至采暖期室外平均气温,模拟试验箱的热室温度达 到18℃,自动记录处于热室和冷室中的试件两侧温度和热流密度,求出相变储能材料层的热阻后,按热工学规定的传热系数的关系计算。但是该测试方法仅在一个箱体内的冷侧热侧进行传热效果测试,测试得到的参数值过少,且无法准确得到相变材料的各种性能。

中国专利201520976032.5公开了一种相变墙体整体保温隔热效果测试装置包括实验箱体,其特征在于:所述实验箱体为盒装,盒装实验箱体的前后左右四面的箱壁上都设有左测试洞口和右测试洞口,所述左测试洞口装有常规材料测试墙体,所述右测试洞口装有相变材料测试墙体。本发明提供的一种固固相变材料等效导热系数测试装置,能真实的模拟建筑物四个朝向受太阳辐射照射强度和照射时间不同的特点,一次性测出四个朝向上和普通墙体的对比效果。但是该技术方案并没有公开具体的测试方法。



技术实现要素:

本发明的目的就是基于上述中国专利201520976032.5公开的测试装置,利用该测试装置提供一种固固相变保温材料等效导热系数的测评方法,用于测评固固相变保温材料等效导热系数。

技术方案

为了实现上述技术目的,本发明设计了一种固固相变保温材料等效导热系数的测评方法,其特征在于,它包括以下几个步骤:

(1)根据实验工况要求,准备测试箱体,在八个箱体的洞口砌筑基墙及保温材料,调试空调设备;

(2)根据测点布置方案布置测点,连接温度传感器、数据采集仪;

(3)关闭恒温防护热箱、箱体房所有门窗;根据实验工况要求,打开空调或加热器,待箱体房内温度达到设定值,并保持稳定;

(4)打开计算机、测试仪及配套测试软件,设置测试记录时间间隔为15min~30min,开始测试并自动记录,连续测试时间72h以上;

(5)实验测试结束,关闭测试仪、整理实验设备,从数据采集仪导出测试数 据;

(6)按下列公式计算出保温层材料的导热系数

其中:

δ——保温层的厚度(m);

T1w——外覆保温材料的整个四面墙体内表面平均温度(℃);

T2w——外覆保温材料的整个四面墙体外表面平均温度(℃);

Qw——通过外覆保温材料的整个四面墙体的热流量平均值(W/m2);

T1jq——基层墙体四面墙体内表面平均温度(℃);

T2jq——基层墙体四面墙体外表面平均温度(℃);

Qjq——基层墙体四面墙体的热流量平均值(W/m2);

有益效果

本发明提供一种固固相变保温材料等效导热系数的测评方法,用于测评固固相变保温材料等效导热系数。

具体实施方式

下面结合实施例,对本发明做进一步说明。

在进行固固相变保温材料等效导热系数的测评过程中,首先进行基层墙体测试工况:打开空调,保持室内空气温度26℃,测试八个箱体洞口基层墙体内外表面的温度及通过墙体内表面的热流密度;

然后在夏季时,室外天气条件下,打开空调,保持室内空气温度26℃,测试八个箱体洞口填充墙内外表面的温度及通过墙体内表面的热流密度;

在冬季天气条件下,打开加热器,保持室内外空气温差15℃以上,测试八个箱体洞口填充墙内外表面的温度及通过墙体内表面的热流密度。

无论在进行上述那种情况下的测试其步骤包括以下几步:

第一步,准备测试箱体,在八个箱体的洞口砌筑基墙及保温材料,调试空调设备;

第二步,根据测点布置方案布置测点,连接温度传感器、数据采集仪;

第三步,关闭恒温防护热箱、箱体房所有门窗;根据实验工况要求,打开空调或加热器,待箱体房内温度达到设定值,并保持稳定;

第四步,打开计算机、测试仪及配套测试软件,设置测试记录时间间隔为25min,开始测试并自动记录,连续测试时间72h以上;

第五步,实验测试结束,关闭测试仪、整理实验设备,从数据采集仪导出测试数据;

第六步,按下列步骤计算出保温层材料的导热系数

(a)计算墙体的热阻和传热阻,具体计算过程如下:

热阻:R=(T1-T2)/Q (i)

传热阻:R0=Ri+R+Re (ii)

式中:T1──四面墙体内表面平均温度(℃);

T2──四面墙体外表面平均温度(℃);

Q──通过四面墙体的热流量平均值(W/m2);

Ri——实验墙体的内表面换热阻;

Re——实验墙体的外表面换热阻;

(b)根据传热阻计算墙体的传热系数,具体计算过程如下:

传热系数:K=1/R0 (iii)

式中:R0──传热阻

(c)材料层的导热系数可由其热阻推算得到,具体推导过程如下,首先保温层热阻的计算公式为:

式中:Rbw——保温层的热阻(m2·K/W);

δ——保温层的厚度(m);

λ——保温材料的导热系数(W/m·K);

实验墙体中保温层的热阻计算公式为:

Rbw=Rw-Rjq (v)

通过公式(i)得到:

Rw=(T1w-T2w)/Qw

Rjq=(T1jq-T2jq)/Qjq

式中:Rbw——保温层的热阻(m2·K/W);

Rjq——基层墙体的热阻(m2·K/W);

Rw——外覆保温材料的整个墙体的热阻(m2·K/W);

由上推出保温层材料的导热系数计算公式:

其中:

δ——保温层的厚度(m);

T1w——外覆保温材料的整个四面墙体内表面平均温度(℃);

T2w——外覆保温材料的整个四面墙体外表面平均温度(℃);

Qw——通过外覆保温材料的整个四面墙体的热流量平均值(W/m2);

T1jq——基层墙体四面墙体内表面平均温度(℃);

T2jq——基层墙体四面墙体外表面平均温度(℃);

Qjq——基层墙体四面墙体的热流量平均值(W/m2);

经过测试在冬季工况下,非相变保温材料(无机保温砂浆)等效导热系数为0.075W/m·K,相变保温材料等效导热系数为0.028W/m·K。

在夏季工况下,非相变保温材料(无机保温砂浆)等效导热系数为0.084W/m·K,相变保温材料等效导热系数为0.029W/m·K。

通过计算结果可知非相变保温材料(无机保温砂浆)等效导热系数与实验室稳态法测试的导热系数基本一致,故可知该方法可用于测试相变保温材料用于节能计算的导热系数。

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