建筑熱工測試-專題3

建筑熱工測試建筑城規(guī)學院管振忠主要內容圍護結構熱工性能測試保溫材料及建筑構件傳熱性能測試室內熱環(huán)境測試室外熱環(huán)境測試太陽能測試太陽房的測試太陽能熱水裝置測試太陽能空氣集熱裝置測試

專題3室內熱環(huán)境測試一、主要內容測試目的——測量建筑室內熱環(huán)境，對熱環(huán)境和舒適度進行評估。主要測量參數——影響人體熱舒適的三大因素空氣溫度空氣濕度黑球溫度室內風速二、測試方法快速測量長期監(jiān)測三、主要參數的測量方法1、空氣溫度多使用接觸式溫度計液體溫度計熱電偶溫度計（數字式）熱電阻溫度計2、空氣濕度

絕對濕度是一定體積的空氣中含有的水蒸氣的質量，一般其單位是克/立方米。絕對濕度的最大限度是飽和狀態(tài)下的最高濕度。絕對濕度只有與溫度一起才有意義，因為空氣中能夠含有的濕度的量隨溫度而變化，在不同的高度中絕對濕度也不同，因為隨著高度的變化空氣的體積變化。但絕對濕度越靠近最高濕度，它隨高度的變化就越小。

相對濕度(RH)

一臺濕度計正在紀錄相對濕度相對濕度(RH)是絕對濕度與最高濕度之間的比，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。相對濕度為100%的空氣是飽和的空氣。相對濕度是50%的空氣含有達到同溫度的空氣的飽和點的一半的水蒸氣。相對濕度超過100%的空氣中的水蒸氣一般凝結出來。隨著溫度的增高空氣中可以含的水就越多，也就是說，在同樣多的水蒸氣的情況下溫度升高相對濕度就會降低。因此在提供相對濕度的同時也必須提供溫度的數據。通過相對濕度和溫度也可以計算出露點。

濕度意義——在建筑物理中露點是一個非常重要的量。假如一座建筑內的溫度不一樣的話，那么從高溫部分流入低溫部分的潮濕的空氣中的水就可能凝結。在這些地方可能會發(fā)霉，在建筑設計時必須考慮到這樣的現(xiàn)象。此外相對濕度是衡量建筑室內熱環(huán)境的一個重要指標，建筑物理把在人體的主觀熱感覺處于中性時，風速適中，相對濕度為50%定為最舒適的熱環(huán)境，這也是室內熱環(huán)境設計的一個基準。

濕度測量方法——較難測準濕度測量方法簡介雙壓法、雙溫法是基于熱力學P、V、T平衡原理（pV=nRT

），平衡時間較長。分流法是基于絕對濕氣和絕對干空氣的精確混合。由于采用了現(xiàn)代測控手段，這些設備可以做得相當精密，卻因設備復雜，昂貴，運作費時費工，主要作為標準計量之用，其測量精度可達±2%RH以上。靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測量中最常見的方法，簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴，對環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡，低濕點要求更長。特別在室內濕度和瓶內濕度差值較大時，每次開啟都需要平衡6~8小時。干濕球法，這是18世紀就發(fā)明的測濕方法。歷史悠久，使用最普遍。干濕球法是一種間接方法，它用干濕球方程換算出濕度值，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風速必需達到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計將此條件簡化了，所以其準確度只有5~7%RH,干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡單地認為只要提高兩支溫度計的測量精度就等于提高了濕度計的測量精度。電子式濕度傳感器產品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè),近年來，國內外在濕度傳感器研發(fā)領域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術提高到新的水平。干濕球濕度計的特點：早在18世紀人類就發(fā)明了干濕球濕度計，干濕球濕度計的準確度還取決于干球、濕球兩支溫度計本身的精度；濕度計必須處于通風狀態(tài)：只有紗布水套、水質、風速都滿足一定要求時，才能達到規(guī)定的準確度。干濕球濕度計的準確度只有5％一7％RH。干濕球測濕法采用間接測量方法，通過測量干球、濕球的溫度經過計算得到濕度值，因此對使用溫度沒有嚴格限制，在高溫環(huán)境下測濕不會對傳感器造成損壞。干濕球測濕法的維護相當簡單，在實際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比，干濕球測濕法不會產生老化，精度下降等問題。所以干濕球測濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場合使用。電子式濕度傳感器的特點電子式濕度傳感器是近幾十年，特別是近20年才迅速發(fā)展起來的。濕度傳感器生產廠在產品出廠前都要采用標準濕度發(fā)生器來逐支標定，電子式濕度傳感器的準確度可以達到2％一3％RH。在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，會產生老化，精度下降，濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標定。電子式濕度傳感器的精度水平要結合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，電子式濕度傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。濕度傳感器是采用半導體技術，因此對使用的環(huán)境溫度有要求，超過其規(guī)定的使用溫度將對傳感器造成損壞。所以電子式濕度傳感器測濕方法更適合于在潔凈及常溫的場合使用。濕度傳感器選擇的注意事項選擇測量范圍——和測量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100％RH)測量。選擇測量精度測量精度是濕度傳感器最重要的指標，每提高—個百分點，對濕度傳感器來說就是上一個臺階，甚至是上一個檔次。因為要達到不同的精度，其制造成本相差很大，售價也相差甚遠。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對濕度是溫度的函數，溫度嚴重地影響著指定空間內的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產生0.5％RH的濕度變化(誤差)。使用場合如果難以做到恒溫，則提出過高的測濕精度是不合適的。多數情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5％RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用±3％RH以上精度的濕度傳感器。而精度高于±2％RH的要求恐怕連校準傳感器的標準濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。相對濕度測量儀表，即使在20—25℃下，要達到2％RH的準確度仍是很困難的。通常產品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測量的。考慮時漂和溫漂在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，電子式濕度傳器會產生老化，精度下降，電子式濕度傳器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標定。其它注意事項濕度傳感器是非密封性的，為保護測量的準確度和穩(wěn)定性，應盡量避免在酸性、堿性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測空間的濕度，還應避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大，就應放置多個傳感器。有的濕度傳感器對供電電源要求比較高，否則將影響測量精度?；蛘邆鞲衅髦g相互干擾，甚至無法工作。使用時應按照技術要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。傳感器需要進行遠距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題。當傳輸距離超過200m以上時，建議選用頻率輸出信號的濕度傳感器。3、黑球溫度黑球溫度包括了周圍的氣溫、熱幅射等綜合因素，其溫度的高低，間接地表示了人體對周圍環(huán)境所感受幅射熱的狀況。它是一個體感溫度，在相同的體感之下可比空氣溫度高2~3℃。WBGT指數wetbulbglobetemperatureindexWBGT指濕球黑球溫度，是綜合評價人體接觸作業(yè)環(huán)境熱負荷的一個基本參量，單位為度。用以評價人體的平均熱負荷。它采用自然濕球溫度(tnw)和黑球溫度(tg)，露天情況下加測空氣干球溫度(ta)，WBGT指數按式(1)和式(2)計算；——室內外無太陽輻射：WBGT＝0.7tnw+0.3tg——室外有太陽輻射：WBGT＝0.7tnw+0.2tg+0.1ta平均能量代謝率等級WBGT指數，℃好中差很差0≤33≤34≤35>351≤30≤31≤32>322≤28≤29≤30>303≤26≤27≤28>284≤25≤26≤27>27黑球溫度計原理——環(huán)境中的輻射熱被表面涂黑的銅球吸收，使銅球內氣溫升高，用溫度計測量銅球內的氣溫，同時測量空氣溫度、風速。由于銅球內氣溫與環(huán)境空氣溫度、風速和環(huán)境中輻射熱的強度有關，可以根據銅球內的氣溫、空氣溫度、風速計算出環(huán)境的平均輻射溫度。4、空氣流速（1）機械方法測量流速原理——根據置于流體中的葉輪的旋轉角速度與流體的流速成正比的原理進行測量。翼式風速計——靈敏度較高，適宜測低速；杯式風速計——機械強度高，測速上限大；早期測風精度不高，且不能測脈沖風速。新式產品可測到0.25～30m/s，可測脈沖風的最大最小值以及平均值。注意：使用時一定要對準風向。（2）散熱率法原理——將發(fā)熱的測速傳感器置于被測流體中，利用發(fā)熱的測速傳感器的散熱率與流體流速成比例的特點，通過測定傳感器的散熱率來獲得流速。一般用于低速測量，可測至0.05m/s以下。