民用建筑節能工程現場建筑圍護結構傳熱系數檢測

【摘 要】為改善居住建筑室內熱環境質量，提高人民居住水平，提高采暖、空調能源利用效率，貫徹執行國家可持續發展戰略，2001年《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》頒布實施。該標準在提出節能50%的同時，對建筑物圍護結構的熱工性能也進行了相應規定。建筑的施工質量非常關鍵，因此《節能標準》在設計階段保證了建筑物圍護結構的熱工性能達到目標要求，建造完后的節能要求也應考慮在內。而國內外評價建筑節能是否達標，大多采用建筑熱工法現場測量。

【關鍵詞】圍護結構；傳熱系數；傳熱阻；試驗方法及誤差分析；樣本抽樣及判定

（一）專業名詞

1、圍護結構： 建筑物及房間各面的圍擋物。分透明和不透明兩部分：不透明圍護結構有墻、屋頂和樓板等；透明圍護結構有窗戶、天窗和陽臺門等。按是否同室外空氣直接接觸，又可分外圍護結構（如外墻、屋面、外門、外窗等）和內圍護結構（如隔墻、樓板、內門、內窗等）。

2、圍護結構傳熱系數是表征圍護結構傳熱量大小的一個物理量，是圍護結構保溫性能的評

價指標，也是隔熱性能的指標之一，因此圍護結構傳熱系數的現場檢測技術顯得尤為重要。

3、圍護結構傳熱阻

圍護結構的傳熱阻是指圍護結構傳熱過程中熱流沿途所受到的熱阻之和（熱阻是指在穩定狀態下，與熱流方向垂直的物體兩表面溫度差除以熱流密度），它主要包括兩部分內容：一部分是表面換熱阻，另一部分是圍護結構的熱阻。表面換熱阻分為內表面換熱阻和外表面換熱阻。圍護結構傳熱阻按下式計算：Ro Ri R Re 式中：Ri——內表面換熱阻，取0.11（m2?K/W）；Re ——外表面換熱阻，取0.04 （m2?K/W）；R ——圍護結構熱阻（m2?K/W）。圍護結構熱阻的計算：

單層結構熱阻：R = δ/λ 式中：δ——材料厚度（m）；λ——材料導熱系數（W/m?K）。

多層結構熱阻：R = R1 + R2 +….+ Rn = δ1/λ1+ δ2/λ2+ …… + δn/λn

式中 R1、R2¨¨¨Rn——各層材料的熱阻（m2?K/W）；

δ1、δ2¨¨¨ δn——各層材料的厚度（m）；

λ1、λ2¨¨¨λn——各層材料的導熱系數（W/m?K）。

4、圍護結構傳熱系數表示：K0 1/ R 式中：R0 ——圍護結構傳熱阻（m2?K/W）。

（二）試驗方法

a、熱流計法

指用熱流計進行熱阻測量并計算傳熱阻或傳熱系數的測量方法。熱流計是建筑能耗測定中常用儀表，該方法是按穩態傳熱原理設計的測試方法，采用熱流計及溫度傳感器測量通過構件的熱量和表面溫度，通過計算即可求得建筑物圍護結構的熱阻和傳熱系數。當熱流通過建筑物圍護結構時，由于其熱阻存在，在圍護結構厚度方向的溫度梯度為衰減過程，使該圍護結構內外表面具有溫差，利用溫差與熱流量之間的對應關系進行熱流量測定。

b、熱箱法

指用標定防護箱對構件進行熱阻和傳熱系數的測量方法。該方法是測定熱箱內電加熱器所發出的全部通過圍護結構的熱量及圍護結構冷熱表面溫度。其檢測原理為：用人工制造一個一維傳熱環境，被測部位的內側用熱箱模擬采暖建筑室內條件，并使熱箱內和室內空氣溫度保持一致，另一側為室外自然條件，這樣被測部位的熱流總是從室內向室外傳遞；當熱箱內加熱量與被測部位的傳遞熱量達平衡時，通過測量熱箱的加熱量得到被測部位的傳熱量，經計算得到被測部位的傳熱系數。

該方法的主要特點：基本不受溫度的限制，只要室外平均空氣溫度在25℃以下，相對濕度在60%以下，熱箱內溫度大于室外最高溫度8℃以上就可以測試。該方法目前尚屬研究階段。

c、紅外熱像儀法

紅外熱像圖像法可精確計算出建筑熱工檢測中所需要的重要數據，通過攝像儀可遠距離測定建筑物圍護結構的熱工缺陷，測得的各種熱像圖可表征有熱工缺陷和無熱工缺陷的各種建筑物構造。該方法在分析檢測結果時可用作對比參考，目前仍在完善中。

d、動態測試方法

動態測試方法是采用熱流計法，通過熱力學方程考慮測試期間溫度及熱流的較大變化幅度，對測試結果進行分析計算的方法。

以上幾種檢測方法中，熱流計法具有穩定、易操作、精度高、重復性好等優點，是目前國內外常用的現場測試方法，國際標準ISO 9869《建筑構件熱阻和傳熱系數的現場測量》、美國標準ASTM C 1046 《建筑圍護結構構件熱流和溫度的現場測量》和ASTM C 1155 《由現場數據確定建筑圍護結構構件熱阻》都對熱流計法做了詳細規定，被各界各國所接受；熱箱法在國內尚屬研究階段，其局限性主要是無法測試熱橋部位；而紅外熱像儀法只能定性分析，難于量化。

（三）試驗步驟

檢測時間宜選在最冷月且應避開氣溫劇烈變化的天氣。在設置集中采暖或分散采暖系統的地區，冬季檢測應在采暖系統正常運行后進行；在無采暖系統的地區，冬季應采用電暖氣人為提高室內溫度后進行檢測。其他季節可采取人工加熱或制冷的方式建立室內外溫差。圍護結構高溫側表面溫度宜高于低溫側10/K℃（K為圍護結構傳熱系數的數值）以上并且不低于10℃；在檢測過程中的任何時刻均不得等于或低于低溫側表面溫度。檢測持續時間不應少于96h。檢測期間，室內空氣溫度應保持基本穩定，被測區域外表面宜避免雨雪侵襲和陽光直射。《民用建筑節能工程現場熱工性能檢測標準》DGJ32/J 23-2006中對熱流計法作出了以下規定。

1、構件表面溫度傳感器及安裝

屋頂、墻體、樓板內外表面溫度測點各不得少于3個；表面溫度測點應選在構件有代表性的位置。測點位置不應靠近熱橋、裂縫和有空氣滲漏的部位，不應受加熱、制冷裝置和風扇的直接影響。溫度傳感器應在被測圍護結構兩側表面安裝。內表面溫度傳感器應靠近熱流計安裝，外表面溫度傳感器宜在與熱流計相對應的位置安裝。表面溫度傳感器連同0.1m長引線應與被測表面緊密接觸，應采取有效措施使傳感器表面的輻射系數與被測構件表面的輻射系數基本相同。

2、熱流計及安裝

熱流計及其標定應符合現行行業標準《建筑用熱流計》JG/T3016）的規定。屋頂、墻體、樓板熱流測點各不得少于3個；測點應選在構件代表性的位置。熱流計應直接安裝在被測圍護結構的內表面上，且應與表面完全接觸；測點位置不應靠近熱橋、裂縫和有空氣滲漏的部位，不應受加熱、制冷裝置和風扇的直接影響。熱流計表面的輻射系數應與被測構件表面的輻射系數基本相同。

3、測試

檢測應在系統正常運行后進行。自然通風狀態檢測，持續檢測時間應不小于2d，其中天氣晴好日不少于1d，逐時記錄各點溫度、熱流數據。采暖（空調）均勻升（降）溫過程不小于1d，恒溫過程應不小于5d，降（升）溫過程不小于1d，逐時記錄各點溫度、熱流數據。

4. 熱阻采用動態分析法計算，當測試條件符合《采暖居住建筑節能檢驗標準》（JGJ132）時，也可采用算術平均法計算。

1）采用動態分析法進行數據分析時：采用恒溫期5d的測試數據按表1的方法計算熱阻；當計算結果滿足以下一種狀態時，其熱阻計算值即為實測值。

2）采用算術平均法進行數據分析時：按下式計算熱阻：R=（θi-θe）/Q

3）當有確切數據，可以考慮圍護結構材料含水率的影響，并對熱阻進行修正。

（四）樣本抽樣

同一居住小區，圍護結構保溫措施及建筑平面布局基本相同的建筑物，作為一個樣本隨機抽樣。抽樣比例不低于樣本比數的10%，至少1幢；不同結構體系建筑、不同保溫措施的建筑物應分別抽樣檢測。公共建筑應逐幢抽樣檢測。抽樣建筑應在頂層與標準層進行至少2處墻體、屋面的熱阻檢測，至少1組窗氣密性檢測。

（五）判定規則

1. 檢測結果滿足設計要求或有關標準時，判斷合格。

2. 當其中有一項或若干項目檢測結果不滿足設計要求或有關標準時，且差距不大于5%，

允許對這些項目進行加倍抽樣復檢；當加倍抽樣復檢結果均滿足設計要求或有關標準時，判

定合格，否則判為不合格。當其中一項或若干項目檢測結果不滿足設計要求或有關標準時，

且差距大于5%時，判定這些項目不合格。

參考文獻：

[1]李繼業主編：《建筑節能工程檢測》，化學工業出版社2012年10月出版

[2]DGJ32/J19-2006《民用建筑節能工程施工質量驗收規程》

[3]GB 50411-2007《建筑節能工程施工質量驗收規范》

[4]DBJ50-102-2010《重慶居住建筑節能設計標準》

[5]JGJ134-2010《夏熱冬冷地區建筑節能設計標準》