CN103760189B - 墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法 - Google Patents

墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，在恒温调控、室内空调送回风气流均匀、空调送风量与送风温度可调的矩形房间内进行；其中一面墙作为被测墙面，其表面温度高于其他墙面温度，利用热流密度计和净辐射仪分别测得该被测墙面传热量和该被测墙面与其它墙面的净热辐射量，根据墙面热平衡原理，将热流密度计测得的传热量减去净辐射仪测得的净热辐射量，获得被测墙面的对流热量，从而分离出该被测墙面的对流热量和辐射热量。本发明方法墙体负荷通过测量墙体传热量和净辐射量直接获得，方法简便，物理意义明确，避免了采用理论计算的反应系数来计算获得墙体负荷所引起的理论与实际不吻的误差。

Description

墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法
技术领域
本发明涉及一种墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，用于墙体传热与墙体负荷机理及计算方法的研究。利用本发明方法还可以方便计算室内表面对流放热系数。
背景技术
由于室外气象参数的周期性作用以及墙体的蓄热作用，墙体外表面受到室外周期性扰量作用时，墙体通过内墙表面向室内传递的热量有向室内空气传递的对流传热量以及与室内其他表面之间的长波辐射换热量，对于全空气空调***的房间，空调负荷仅仅是进入空气中的热量，也就是墙体内表面进入空气的对流换热量，而内表面与其他表面之间的长波辐射换热量，由于墙体的蓄热作用，先储存于墙体之中，提高墙体温度以及墙体表面温度，而后逐步以对流的方式向室内和室外空气传递热量。为此，如何从墙体传热量中分离出对流换热量，这是空调围护结构中墙体负荷计算的关键。目前墙体负荷通常由下述几种方法获得：1)采用墙体瞬时传热量与该时刻反应系数的乘积获得，反应系数的定义即为墙体传热得热中的对流换热量的比例，所使用的反应系数是利用空气调节负荷计算方法理论计算得到，并非实验获得；2)首先通过实验测量计算或理论计算得到对流放热系数，而后通过测得空气温度与墙体壁面温度之差，通过计算获得对流传热量，即墙体负荷获得的方法取决于对流放热系数的准确获得。该测量方法是采用理论计算的反应系数来计算获得墙体负荷，由于对流放热系数的误差，导致理论计算的误差加大，使理论与实际不吻合。
本发明是一种新的墙体负荷实验确定方法，它直接通过实验获得而不需理论计算，也不需要测量空气温度与壁面温度，减少了理论计算引起的误差，这种测量方法在测定得到室内空气温度与测面壁面温度时，还可获得该侧面的对流放热系数。
从实验角度直接获得墙体传热量中的对流换热量，这对于空调负荷计算理论以及墙体的传热机理分析具有很重要的意义。
发明内容
本发明公开了一种墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，它可使墙体负荷直接从实验中获得，而不需理论计算，也不需要测量空气温度与壁面温度，减少了理论计算引起的误差，物理意义更明确，这种测量方法可以有效克服采用理论计算的反应系数来计算获得墙体负荷所引起的理论与实际不吻的误差；获得墙体负荷更简单明了，同时也避免了由此产生的对流放热系数实验误差或理论计算的误差。
本发明技术方案是这样实现的：
一种墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，是在恒温调控、室内空调送回风气流均匀、空调送风量与送风温度可调的矩形房间内进行；其特点是：其中一面墙作为被测墙面，其表面温度高于其他墙面温度，利用热流密度计和净辐射仪分别测得该被测墙面传热量和该被测墙面与其它墙面的净热辐射量，根据墙面热平衡原理，将热流密度计测得的传热量减去净辐射仪测得的净热辐射量获得被测墙面的对流热量，从而分离出该被测墙面的对流热量和辐射热量；
具体步骤如下：
A)在被测墙面上铺设电热膜，用于提高被测墙面温度，并均匀布置热流密度测点,每个热流密度测点处安装热流密度计；在不影响测点、与热流密度测点相距1-2厘米的距离内布置壁面温度测点，用于测量墙面温度；在室内空间布置空气温度测点,每个温度测点上设置温度探头,用于测量室内空气温度；在被测墙面中间位置离墙面1-2cm处布置净辐射仪，净辐射仪其探头与被测墙面平行放置，但不与被测测面接触，用于测量净热辐射量；在屋顶的一边安装回风口，屋顶的另一边安装送风口；
B)开启电热膜电流开关，使电热膜均匀发热，以提高被测墙面温度；
C)打开空调***，设定回风温度，开启房间空调送风，室内送风方式应能保证室内气流均匀稳定；
D)待室内空气温度和各墙面温度稳定，记录下稳定的时刻，及热流密度和温度，并读取净热辐射量值；
E)获取数据后，利用热流密度计与净辐射仪测定所得热量，计算热流密度计与净辐射仪测得的热量之差，求得墙面对流热量，从而完成墙面传热量中对流热量与辐射热量的分离；
F)利用测定得到的墙面温度、空气温度，以及计算所得对流热量，经计算获得对流换热系数。
所述被测墙面铺设电热膜，电热膜紧密敷贴于墙面，且满墙布置，并使整面墙有相同的长波辐射发射率，电热膜中发热区面积占被测墙面面积的90％以上，电热膜中电热丝均匀布置，电热膜通电后被测墙面均匀产生热量。
所述被测墙面测量传热量的热流密度计均匀布置4～5个，取平均值作为被测墙面的传热量。
所述被测墙面温度测量布置4～5个测点，取其平均壁温表征被测墙面温度。
所述室内空气温度测量，是通过在测试房间内均匀布置4～5个测点，取其平均测定值获得室内空气温度的。
所述室内空气温度探头上设置有防辐射罩。
本发明优点是通过实验分离了墙体传热量中的对流热量与辐射热量，使得墙体负荷通过测量墙体传热量和净辐射量直接获得，方法简便，物理意义明确，避免了采用理论计算的反应系数来计算获得墙体负荷所引起的理论与实际不吻的误差；比通过实验或理论计算对流放热系数，再通过测量壁面温度与空气温度之差计算获得墙体负荷更简单明了，同时也避免了由此产生的对流放热系数实验误差或理论计算的误差。
附图说明
图1为本发明墙面对流热量与辐射热量分离的实验结构示意图。
1.空气温度测点，2.回风口，3.净辐射仪，4.温度测线，5.壁面温度测点，6.热流密度计，7.电热膜，8.送风口，9.被测墙面。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构、方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
一种墙面对流热量与辐射热量分离的实验结构如图1所示。在被测墙面上铺设电热膜，用于提高被测墙面温度，所述被测墙面铺设电热膜紧密敷贴于墙面，且满墙布置，并使整面墙有相同的长波辐射发射率，电热膜中发热区面积占90％以上，电热膜中电热丝均匀布置，电热膜通电后被测墙面均匀产生热量。
房间中被测墙面上设置热流密度测点为4个，各热流密度测点安装热流密度计，取测量的平均值作为被测墙面的传热量；墙面温度测点距热流密度测点1-2厘米的距离，取温度测量的平均值作为被测墙面温度；空气温度测点4个，其中空气温度测点是在屋顶的中部两边各悬挂温度测线，每根温度测线上设置两个温度测点，各温度测点设置带有防辐射罩的温度探头，取测量的平均值作为室内空气温度。在被测墙面中间位置靠近墙面布置净辐射仪，用于测量净热辐射量；在屋顶的一边安装回风口，屋顶的另一边安装送风口。
墙面对流热量与辐射热量测量、分离过程如下：
①开启电热膜电流开关，使电热膜均匀发热，以提高被测墙面温度；
②打开空调***，设定回风温度，开启房间空调送风，室内送风方式应能保证室内气流均匀稳定；
③待室内空气温度和各墙面温度稳定，记录下稳定的时刻，及热流密度和温度，并读取净热辐射量值；
④获取数据后，利用热流密度计与净辐射仪测定所得热量，计算热流密度计与净辐射仪测得的热量之差，求得墙面对流热量，从而完成墙面传热量中对流热量与辐射热量的分离；
⑤利用所测得的该墙面温度、空气温度，以及计算所得对流热量，经计算获得对流换热系数。
上述实施例中，被测墙面上热流密度测点、温度测点可设置为4个或5个，空气温度测点也可设置为4个或5个，并均带有防辐射罩。

Claims (6)

1.一种墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，是在恒温调控、室内空调送回风气流均匀、空调送风量与送风温度可调的矩形房间内进行；其特征在于：其中一面墙作为被测墙面，其表面温度高于其他墙面温度，利用热流密度计和净辐射仪分别测得该被测墙面传热量和该被测墙面与其它墙面的净热辐射量，根据墙面热平衡原理，将热流密度计测得的传热量减去净辐射仪测得的净热辐射量，获得被测墙面的对流热量，从而分离出该被测墙面的对流热量和辐射热量；
具体步骤如下：
A)在被测墙面上铺设电热膜，用于提高被测墙面温度，并均匀布置热流密度测点,每个热流密度测点处安装热流密度计；在不影响测点、与热流密度测点相距1-2厘米的距离内布置壁面温度测点，用于测量墙面温度；在室内空间布置空气温度测点,每个温度测点上设置温度探头,用于测量室内空气温度；在被测墙面中间位置离墙面1-2cm处布置净辐射仪，净辐射仪其探头与被测墙面平行放置，但不与被测测面接触，用于测量净热辐射量；在屋顶的一边安装回风口，屋顶的另一边安装送风口；
B)开启电热膜电流开关，使电热膜均匀发热，以提高被测墙面温度；
C)打开空调***，设定回风温度，开启房间空调送风，室内送风方式应能保证室内气流均匀稳定；
D)待室内空气温度和各墙面温度稳定，记录下稳定的时刻，及热流密度和温度，并读取净热辐射量值；
E)获取数据后，利用热流密度计与净辐射仪测定所得热量，计算热流密度计与净辐射仪测得的热量之差，求得墙面对流热量，从而完成墙面传热量中对流热量与辐射热量的分离；
F)利用测定得到的墙面温度、空气温度，以及计算所得对流热量，经计算获得对流换热系数。
2.根据权利要求1所述的墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，其特征在于：所述被测墙面铺设电热膜，电热膜紧密敷贴于墙面，且满墙布置，并使整面墙有相同的长波辐射发射率，电热膜中发热区面积占被测墙面面积的90％以上，电热膜中电热丝均匀布置，电热膜通电后被测墙面均匀产生热量。
3.根据权利要求1所述的墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，其特征在于：所述被测墙面测量传热量的热流密度计均匀布置4～5个，取平均值作为被测墙面的传热量。
4.根据权利要求1所述的墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，其特征在于：所述被测墙面温度测量布置4～5个测点，取其平均壁温表征被测墙面温度。
5.根据权利要求1所述的墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，其特征在于：所述室内空气温度测量，是通过在测试房间内均匀布置4～5个测点，取其平均测定值获得室内空气温度的。
6.根据权利要求1所述的墙面对流热量与辐射热量分离的测量方法，其特征在于：所述室内空气温度探头上设置有防辐射罩。
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