墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，在恒溫調(diào)控、室內(nèi)空調(diào)送回風(fēng)氣流均勻、空調(diào)送風(fēng)量與送風(fēng)溫度可調(diào)的矩形房間內(nèi)進(jìn)行；其中一面墻作為被測(cè)墻面，其表面溫度高于其他墻面溫度，利用熱流密度計(jì)和凈輻射儀分別測(cè)得該被測(cè)墻面?zhèn)鳠崃亢驮摫粶y(cè)墻面與其它墻面的凈熱輻射量，根據(jù)墻面熱平衡原理，將熱流密度計(jì)測(cè)得的傳熱量減去凈輻射儀測(cè)得的凈熱輻射量，獲得被測(cè)墻面的對(duì)流熱量，從而分離出該被測(cè)墻面的對(duì)流熱量和輻射熱量。本發(fā)明方法墻體負(fù)荷通過(guò)測(cè)量墻體傳熱量和凈輻射量直接獲得，方法簡(jiǎn)便，物理意義明確，避免了采用理論計(jì)算的反應(yīng)系數(shù)來(lái)計(jì)算獲得墻體負(fù)荷所引起的理論與實(shí)際不吻的誤差。
【專(zhuān)利說(shuō)明】墻面對(duì)流熱量與福射熱量分離的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，用于墻體傳熱與墻體負(fù)荷機(jī)理及計(jì)算方法的研究。利用本發(fā)明方法還可以方便計(jì)算室內(nèi)表面對(duì)流放熱系數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于室外氣象參數(shù)的周期性作用以及墻體的蓄熱作用，墻體外表面受到室外周期性擾量作用時(shí)，墻體通過(guò)內(nèi)墻表面向室內(nèi)傳遞的熱量有向室內(nèi)空氣傳遞的對(duì)流傳熱量以及與室內(nèi)其他表面之間的長(zhǎng)波輻射換熱量，對(duì)于全空氣空調(diào)系統(tǒng)的房間，空調(diào)負(fù)荷僅僅是進(jìn)入空氣中的熱量，也就是墻體內(nèi)表面進(jìn)入空氣的對(duì)流換熱量，而內(nèi)表面與其他表面之間的長(zhǎng)波輻射換熱量，由于墻體的蓄熱作用，先儲(chǔ)存于墻體之中，提高墻體溫度以及墻體表面溫度，而后逐步以對(duì)流的方式向室內(nèi)和室外空氣傳遞熱量。為此，如何從墻體傳熱量中分離出對(duì)流換熱量，這是空調(diào)圍護(hù)結(jié)構(gòu)中墻體負(fù)荷計(jì)算的關(guān)鍵。目前墻體負(fù)荷通常由下述幾種方法獲得:1)采用墻體瞬時(shí)傳熱量與該時(shí)刻反應(yīng)系數(shù)的乘積獲得，反應(yīng)系數(shù)的定義即為墻體傳熱得熱中的對(duì)流換熱量的比例，所使用的反應(yīng)系數(shù)是利用空氣調(diào)節(jié)負(fù)荷計(jì)算方法理論計(jì)算得到，并非實(shí)驗(yàn)獲得；2)首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量計(jì)算或理論計(jì)算得到對(duì)流放熱系數(shù)，而后通過(guò)測(cè)得空氣溫度與墻體壁面溫度之差，通過(guò)計(jì)算獲得對(duì)流傳熱量，即墻體負(fù)荷獲得的方法取決于對(duì)流放熱系數(shù)的準(zhǔn)確獲得。該測(cè)量方法是采用理論計(jì)算的反應(yīng)系數(shù)來(lái)計(jì)算獲得墻體負(fù)荷，由于對(duì)流放熱系數(shù)的誤差，導(dǎo)致理論計(jì)算的誤差加大，使理論與實(shí)際不吻合。
[0003]本發(fā)明是一種新的墻體負(fù)荷實(shí)驗(yàn)確定方法，它直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得而不需理論計(jì)算，也不需要測(cè)量空氣溫度與壁面溫度，減少了理論計(jì)算引起的誤差，這種測(cè)量方法在測(cè)定得到室內(nèi)空氣溫度與測(cè)面壁面溫度時(shí)，還可獲得該側(cè)面的對(duì)流放熱系數(shù)。
[0004]從實(shí)驗(yàn)角度直接獲得墻體傳熱量中的對(duì)流換熱量，這對(duì)于空調(diào)負(fù)荷計(jì)算理論以及墻體的傳熱機(jī)理分析具有很重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開(kāi)了一種墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，它可使墻體負(fù)荷直接從實(shí)驗(yàn)中獲得，而不需理論計(jì)算，也不需要測(cè)量空氣溫度與壁面溫度，減少了理論計(jì)算引起的誤差，物理意義更明確，這種測(cè)量方法可以有效克服采用理論計(jì)算的反應(yīng)系數(shù)來(lái)計(jì)算獲得墻體負(fù)荷所引起的理論與實(shí)際不吻的誤差；獲得墻體負(fù)荷更簡(jiǎn)單明了，同時(shí)也避免了由此產(chǎn)生的對(duì)流放熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)誤差或理論計(jì)算的誤差。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，是在恒溫調(diào)控、室內(nèi)空調(diào)送回風(fēng)氣流均勻、空調(diào)送風(fēng)量與送風(fēng)溫度可調(diào)的矩形房間內(nèi)進(jìn)行；其特點(diǎn)是:其中一面墻作為被測(cè)墻面，其表面溫度高于其他墻面溫度，利用熱流密度計(jì)和凈輻射儀分別測(cè)得該被測(cè)墻面?zhèn)鳠崃亢驮摫粶y(cè)墻面與其它墻面的凈熱輻射量，根據(jù)墻面熱平衡原理，將熱流密度計(jì)測(cè)得的傳熱量減去凈輻射儀測(cè)得的凈熱輻射量獲得被測(cè)墻面的對(duì)流熱量，從而分離出該被測(cè)墻面的對(duì)流熱量和輻射熱量；
[0008]具體步驟如下:
[0009]A)在被測(cè)墻面上鋪設(shè)電熱膜，用于提高被測(cè)墻面溫度，并均勻布置熱流密度測(cè)點(diǎn)，每個(gè)熱流密度測(cè)點(diǎn)處安裝熱流密度計(jì)；在不影響測(cè)點(diǎn)、與熱流密度測(cè)點(diǎn)相距1-2厘米的距離內(nèi)布置壁面溫度測(cè)點(diǎn)，用于測(cè)量墻面溫度；在室內(nèi)空間布置空氣溫度測(cè)點(diǎn)，每個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)上設(shè)置溫度探頭，用于測(cè)量室內(nèi)空氣溫度；在被測(cè)墻面中間位置離墻面l-2cm處布置凈輻射計(jì)，凈輻射儀其探頭與被測(cè)墻面平行放置，但不與被測(cè)測(cè)面接觸，用于測(cè)量?jī)魺彷椛淞浚辉谖蓓數(shù)囊贿叞惭b回風(fēng)口，屋頂?shù)牧硪贿叞惭b送風(fēng)口 ；
[0010]B)開(kāi)啟電熱膜電流開(kāi)關(guān)，使電熱膜均勻發(fā)熱，以提高被測(cè)墻面溫度；
[0011]C)打開(kāi)空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)定回風(fēng)溫度，開(kāi)啟房間空調(diào)送風(fēng)，室內(nèi)送風(fēng)方式應(yīng)能保證室內(nèi)氣流均勻穩(wěn)定；
[0012]D)待室內(nèi)空氣溫度和各墻面溫度穩(wěn)定，記錄下穩(wěn)定的時(shí)刻，及熱流密度和溫度，并讀取凈熱輻射量值；
[0013]E)獲取數(shù)據(jù)后，利用熱流密度計(jì)與凈輻射儀測(cè)定所得熱量，計(jì)算熱流密度計(jì)與凈輻射儀測(cè)得的熱量之差，求得墻面對(duì)流熱量，從而完成墻面?zhèn)鳠崃恐袑?duì)流熱量與輻射熱量的分離；
[0014]F)利用測(cè)定得到的墻面溫度、空氣溫度，以及計(jì)算所得對(duì)流熱量，經(jīng)計(jì)算獲得對(duì)流換熱系數(shù)。
[0015]所述被測(cè)墻面鋪設(shè)電熱膜，電熱膜緊密敷貼于墻面，且滿墻布置，并使整面墻有相同的長(zhǎng)波輻射發(fā)射率，電熱膜中發(fā)熱區(qū)面積占被測(cè)墻面面積的90%以上，電熱膜中電熱絲均勻布置，電熱膜通電后被測(cè)墻面均勻產(chǎn)生熱量。
[0016]所述被測(cè)墻面測(cè)量傳熱量的熱流密度計(jì)均勻布置4?5個(gè)，取平均值作為被測(cè)墻面的傳熱量。
[0017]所述被測(cè)墻面溫度測(cè)量布置4?5個(gè)測(cè)點(diǎn)，取其平均壁溫表征被測(cè)墻面溫度。
[0018]所述室內(nèi)空氣溫度測(cè)量，是通過(guò)在測(cè)試房間內(nèi)均勻布置4?5個(gè)測(cè)點(diǎn)，取其平均測(cè)定值獲得室內(nèi)空氣溫度的。
[0019]所述室內(nèi)空氣溫度探頭上設(shè)置有防輻射罩。
[0020]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)分離了墻體傳熱量中的對(duì)流熱量與輻射熱量，使得墻體負(fù)荷通過(guò)測(cè)量墻體傳熱量和凈輻射量直接獲得，方法簡(jiǎn)便，物理意義明確，避免了采用理論計(jì)算的反應(yīng)系數(shù)來(lái)計(jì)算獲得墻體負(fù)荷所引起的理論與實(shí)際不吻的誤差；比通過(guò)實(shí)驗(yàn)或理論計(jì)算對(duì)流放熱系數(shù)，再通過(guò)測(cè)量壁面溫度與空氣溫度之差計(jì)算獲得墻體負(fù)荷更簡(jiǎn)單明了，同時(shí)也避免了由此產(chǎn)生的對(duì)流放熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)誤差或理論計(jì)算的誤差。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]1.空氣溫度測(cè)點(diǎn)，2.回風(fēng)口，3.凈輻射計(jì)，4.溫度測(cè)線，5.壁面溫度測(cè)點(diǎn)，6.熱流密度計(jì)，7.電熱膜，8.送風(fēng)口，9.被測(cè)墻面。
【具體實(shí)施方式】[0023]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)、方法及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]一種墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在被測(cè)墻面上鋪設(shè)電熱膜，用于提高被測(cè)墻面溫度，所述被測(cè)墻面鋪設(shè)電熱膜緊密敷貼于墻面，且滿墻布置，并使整面墻有相同的長(zhǎng)波輻射發(fā)射率，電熱膜中發(fā)熱區(qū)面積占90%以上，電熱膜中電熱絲均勻布置，電熱膜通電后被測(cè)墻面均勻產(chǎn)生熱量。
[0025]房間中被測(cè)墻面上設(shè)置熱流密度測(cè)點(diǎn)為4個(gè)，各熱流密度測(cè)點(diǎn)安裝熱流密度計(jì)，取測(cè)量的平均值作為被測(cè)墻面的傳熱量；墻面溫度測(cè)點(diǎn)距熱流密度測(cè)點(diǎn)1-2厘米的距離，取溫度測(cè)量的平均值作為被測(cè)墻面溫度；空氣溫度測(cè)點(diǎn)4個(gè)，其中空氣溫度測(cè)點(diǎn)是在屋頂?shù)闹胁績(jī)蛇吀鲬覓鞙囟葴y(cè)線，每根溫度測(cè)線上設(shè)置兩個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，各溫度測(cè)點(diǎn)設(shè)置帶有防輻射罩的溫度探頭，取測(cè)量的平均值作為室內(nèi)空氣溫度。在被測(cè)墻面中間位置靠近墻面布置凈輻射計(jì)，用于測(cè)量?jī)魺彷椛淞浚辉谖蓓數(shù)囊贿叞惭b回風(fēng)口，屋頂?shù)牧硪贿叞惭b送風(fēng)口。
[0026]墻面對(duì)流熱量與輻射熱量測(cè)量、分離過(guò)程如下:
[0027]①開(kāi)啟電熱膜電流開(kāi)關(guān)，使電熱膜均勻發(fā)熱，以提高被測(cè)墻面溫度；
[0028]②打開(kāi)空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)定回風(fēng)溫度，開(kāi)啟房間空調(diào)送風(fēng)，室內(nèi)送風(fēng)方式應(yīng)能保證室內(nèi)氣流均勻穩(wěn)定；
[0029]③待室內(nèi)空氣溫度和各墻面溫度穩(wěn)定，記錄下穩(wěn)定的時(shí)刻，及熱流密度和溫度，并讀取凈熱輻射量值；
[0030]④獲取數(shù)據(jù)后，利用熱流密度計(jì)與凈輻射儀測(cè)定所得熱量，計(jì)算熱流密度計(jì)與凈輻射儀測(cè)得的熱量之差，求得墻面對(duì)流熱量，從而完成墻面?zhèn)鳠崃恐袑?duì)流熱量與輻射熱量的分離；
[0031]⑤利用所測(cè)得的該墻面溫度、空氣溫度，以及計(jì)算所得對(duì)流熱量，經(jīng)計(jì)算獲得對(duì)流換熱系數(shù)。
[0032]上述實(shí)施例中，被測(cè)墻面上熱流密度測(cè)點(diǎn)、溫度測(cè)點(diǎn)可設(shè)置為4個(gè)或5個(gè)，空氣溫度測(cè)點(diǎn)也可設(shè)置為4個(gè)或5個(gè)，并均帶有防輻射罩。
【權(quán)利要求】
1.一種墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，是在恒溫調(diào)控、室內(nèi)空調(diào)送回風(fēng)氣流均勻、空調(diào)送風(fēng)量與送風(fēng)溫度可調(diào)的矩形房間內(nèi)進(jìn)行；其特征在于:其中一面墻作為被測(cè)墻面，其表面溫度高于其他墻面溫度，利用熱流密度計(jì)和凈輻射儀分別測(cè)得該被測(cè)墻面?zhèn)鳠崃亢驮摫粶y(cè)墻面與其它墻面的凈熱輻射量，根據(jù)墻面熱平衡原理，將熱流密度計(jì)測(cè)得的傳熱量減去凈輻射儀測(cè)得的凈熱輻射量，獲得被測(cè)墻面的對(duì)流熱量，從而分離出該被測(cè)墻面的對(duì)流熱量和輻射熱量； 具體步驟如下: A)在被測(cè)墻面上鋪設(shè)電熱膜，用于提高被測(cè)墻面溫度，并均勻布置熱流密度測(cè)點(diǎn)，每個(gè)熱流密度測(cè)點(diǎn)處安裝熱流密度計(jì)；在不影響測(cè)點(diǎn)、與熱流密度測(cè)點(diǎn)相距1-2厘米的距離內(nèi)布置壁面溫度測(cè)點(diǎn)，用于測(cè)量墻面溫度；在室內(nèi)空間布置空氣溫度測(cè)點(diǎn)，每個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)上設(shè)置溫度探頭，用于測(cè)量室內(nèi)空氣溫度；在被測(cè)墻面中間位置離墻面l-2cm處布置凈輻射計(jì)，凈輻射儀其探頭與被測(cè)墻面平行放置，但不與被測(cè)測(cè)面接觸，用于測(cè)量?jī)魺彷椛淞?；在屋頂?shù)囊贿叞惭b回風(fēng)口，屋頂?shù)牧硪贿叞惭b送風(fēng)口 ； B)開(kāi)啟電熱膜電流開(kāi)關(guān)，使電熱膜均勻發(fā)熱，以提高被測(cè)墻面溫度； C)打開(kāi)空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)定回風(fēng)溫度，開(kāi)啟房間空調(diào)送風(fēng)，室內(nèi)送風(fēng)方式應(yīng)能保證室內(nèi)氣流均勻穩(wěn)定； D)待室內(nèi)空氣溫度和各墻面溫度穩(wěn)定，記錄下穩(wěn)定的時(shí)刻，及熱流密度和溫度，并讀取凈熱福射量值； E)獲取數(shù)據(jù)后，利用熱流密度計(jì)與凈輻射儀測(cè)定所得熱量，計(jì)算熱流密度計(jì)與凈輻射儀測(cè)得的熱量之差，求得墻面對(duì)流熱量，從而完成墻面?zhèn)鳠崃恐袑?duì)流熱量與輻射熱量的分離； F)利用測(cè)定得到的墻面溫度、空氣溫度，以及計(jì)算所得對(duì)流熱量，經(jīng)計(jì)算獲得對(duì)流換熱系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，其特征在于:所述被測(cè)墻面鋪設(shè)電熱膜，電熱膜緊密敷貼于墻面，且滿墻布置，并使整面墻有相同的長(zhǎng)波輻射發(fā)射率，電熱膜中發(fā)熱區(qū)面積占被測(cè)墻面面積的90%以上，電熱膜中電熱絲均勻布置，電熱膜通電后被測(cè)墻面均勻產(chǎn)生熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，其特征在于:所述被測(cè)墻面測(cè)量傳熱量的熱流密度計(jì)均勻布置4?5個(gè)，取平均值作為被測(cè)墻面的傳熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，其特征在于:所述被測(cè)墻面溫度測(cè)量布置4?5個(gè)測(cè)點(diǎn)，取其平均壁溫表征被測(cè)墻面溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，其特征在于:所述室內(nèi)空氣溫度測(cè)量，是通過(guò)在測(cè)試房間內(nèi)均勻布置4?5個(gè)測(cè)點(diǎn)，取其平均測(cè)定值獲得室內(nèi)空氣溫度的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻面對(duì)流熱量與輻射熱量分離的測(cè)量方法，其特征在于:所述室內(nèi)空氣溫度探頭上設(shè)置有防輻射罩。
【文檔編號(hào)】G01N25/20GK103760189SQ201410011009
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】黃晨, 陳劍昌, 呂留根, 鄒志軍, 王昕 , 王歡, 秦俊, 張倩茹 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)