建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù) 熱量測(cè)量

建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)熱量測(cè)量第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一重點(diǎn)和難點(diǎn):重點(diǎn)：熱量測(cè)量在建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)的意義，各類熱量測(cè)量?jī)x表的測(cè)量原理，工程設(shè)計(jì)中熱量測(cè)量?jī)x表選擇、應(yīng)用和安裝。難點(diǎn)：各類熱量測(cè)量?jī)x表的測(cè)量原理，工程設(shè)計(jì)中熱量測(cè)量?jī)x表選擇、應(yīng)用和安裝。第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一主要章節(jié)8.1熱阻式熱流計(jì)8.2熱量及冷量的測(cè)量第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一概述

采用熱阻式或輻射式熱流計(jì)：測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量（熱流密度），然后求得通過一定面積的熱量；采用熱量表：

測(cè)量在一段時(shí)間內(nèi)通過設(shè)備（用戶）的流體輸送的熱量。第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

1.熱阻式熱流傳感器的工作原理當(dāng)壁體上有傳熱存在時(shí)，緊貼在壁面上的薄板傳感器上形成一維導(dǎo)熱，傳感器兩側(cè)表面上產(chǎn)生溫度梯度，通過將這一溫度梯度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并根據(jù)傳感器的導(dǎo)熱特性，利用傅立葉定律可計(jì)算出通過傳感器的導(dǎo)熱量。當(dāng)傳感器很相對(duì)與傳熱壁體很薄時(shí)，通過傳感器的導(dǎo)熱量可以認(rèn)為等于被測(cè)表面的熱量。+測(cè)頭系數(shù)（C）：當(dāng)傳感器有單位熱電勢(shì)輸出時(shí)，垂直通過它的熱流密度8.1熱阻式熱流計(jì)第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一按熱阻值：

高熱阻型：精度高，附加熱阻和時(shí)間延遲大，適用厚壁穩(wěn)態(tài)熱流測(cè)量；低熱阻型：反應(yīng)靈敏，測(cè)溫誤差相對(duì)誤差大，適合于動(dòng)態(tài)熱流測(cè)量。按測(cè)溫方式：熱電偶（熱電堆）和熱電阻（或熱敏電阻）。按力學(xué)性能：硬平板式和可撓式。2.熱阻式流傳傳感器類型：第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.1熱流傳感器的結(jié)構(gòu)圖(a)平板熱流傳感器(b)可撓式熱流傳感器1-骨架2-熱電堆片3-引線柱第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.2熱電堆片示意圖1-芯板2-熱電偶接點(diǎn)3-熱電極材料A4-熱電極材料B第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一1-熱阻層；2-薄膜熱電阻；3、4-熱電極連線熱電阻熱流傳感器1-熱阻層；2-薄膜熱電阻熱電阻熱流傳感器第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

硬平板式可撓式1-埋入式；2-表面粘貼式；3-空間輻射式第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一3.熱阻式流傳熱流傳感器的校準(zhǔn)

1）平板直接法在熱板和冷板之間建立起一個(gè)垂直于冷、熱板面（也垂直于熱流計(jì)）的穩(wěn)定的、可調(diào)的一維熱流場(chǎng)。計(jì)算熱流密度為：根據(jù)計(jì)算熱流密度和熱流計(jì)的輸出電勢(shì)標(biāo)定測(cè)頭系數(shù)。第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.3平板直接法原理圖(a)雙試件(b)單試件A-中心計(jì)量板B-保護(hù)板C-冷板D-熱流傳感器E-傳感器保護(hù)圈F-背保護(hù)板H-熱板表面熱電偶（t1、t2）I-熱流傳感器表面熱電偶（t3、t4）J-冷板表面熱電偶（t5、t6）K-熱板與背保護(hù)板表面溫差熱電偶M-保溫材料第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一標(biāo)定過程

應(yīng)保證冷、熱板之間溫差大于10℃；傳熱穩(wěn)定后，每30min連續(xù)4次測(cè)量熱流計(jì)和熱電偶輸出電勢(shì)及熱流密度；4次測(cè)量結(jié)果的偏差小于1%，且不是單方向變化時(shí)，一次標(biāo)定結(jié)束；在相同溫度下，兩塊熱流傳感器的位置應(yīng)互換后再次標(biāo)定，取兩次平均值作為該溫度下熱流傳感器標(biāo)定系數(shù)。第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2）平板比較法原理及構(gòu)成標(biāo)定裝置包括熱板、冷板和測(cè)量系統(tǒng)。除了使中心計(jì)量熱板A和保護(hù)熱板B的溫度相等，而且還要使A底部的溫度和背保護(hù)板下的溫度相等，因此中心計(jì)量熱板的熱量不能向周圍及底部損失，惟一可傳遞的方向是通過熱流傳感器，保證了一維穩(wěn)定熱流的條件。標(biāo)定過程：同平板直接法

D1、D2、D3—熱流傳感器；G—橡皮板；其余同平板直接法第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.4平板比較法原理圖A-熱板B-待標(biāo)熱流傳感器C-冷板E-傳感器保護(hù)圈H-熱緩沖板T—表面溫度第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2）平板比較法標(biāo)定裝置包括熱板、冷板和測(cè)量系統(tǒng)。把待標(biāo)定的感器與標(biāo)準(zhǔn)的熱流傳感器以及絕熱材料做成的緩沖塊一起放在表面溫度保持穩(wěn)定均勻的熱板和冷板之間，熱板和冷板溫度可控。利用標(biāo)準(zhǔn)熱流傳感器測(cè)定的系數(shù)C1、C2和輸出電勢(shì)E1、E2，就可以求出熱流密度q，從而可確定被標(biāo)定的熱流傳感器的系數(shù)CB。

標(biāo)定過程：同平板直接法A—熱板；B—待標(biāo)熱流傳感器；C—冷板；E—傳感器保護(hù)圈；H—熱緩沖板；T—表面溫度

第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一3.熱阻式熱流計(jì)的安裝熱流傳感器的安裝方法：埋入式、表面粘貼式和空間輻射式。圖8.1.5熱流傳感器的安裝方法圖8.1.6圓形截面管道保溫層的表面放熱狀況1-埋入式2-表面粘帖式3-空間輻射式第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.7熱流傳感器在壁面和管道上的安裝方法1-平板熱流傳感器2-被測(cè)物體表面3-可撓型熱流傳感器4-保溫層5-管道第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一8.2熱量及冷量的測(cè)量1.熱水熱量測(cè)量原理熱水吸收或放出的熱量，與熱水流量和供回水焓差有關(guān)，它們之間的關(guān)系式可用式

2.熱量表的工作原理W

第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一干式熱水表的葉輪和表頭之間有一層隔離板，將熱水和外界分隔開。葉輪上下有一對(duì)耦合磁鐵，當(dāng)熱水流過熱水表時(shí)，葉輪上的耦合磁鐵A隨水表的葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。通過磁耦合作用，帶動(dòng)耦合磁鐵B同步轉(zhuǎn)動(dòng)。耦合磁鐵B的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了齒輪組的轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪組上帶有10L或1L指針的齒輪上裝有一小塊磁鐵C。該磁鐵通過齒輪組的轉(zhuǎn)動(dòng)與耦合磁鐵B一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在磁鐵C的上下部安裝一個(gè)干簧管。當(dāng)磁鐵C通過時(shí)，干簧管吸合；當(dāng)磁鐵C離開時(shí)，干簧管打開。這樣輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，就代表10L（1L）熱水流量。輸出的脈沖信號(hào)送至計(jì)算器，測(cè)得的給回水溫度信號(hào)也送至計(jì)算器。計(jì)算器按照式（8-17）進(jìn)行熱量計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2.熱量表的構(gòu)造

葉輪一對(duì)耦合磁鐵隔離板齒輪磁鐵干簧管流量表輸出脈沖信號(hào)線路供、回溫度計(jì)計(jì)算器存儲(chǔ)器顯示器第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.2.1熱量表工作原理1-葉輪2-耦合磁鐵A3-隔離板4-耦合磁鐵B5-磁鐵C6-干簧管第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一3.熱量表的標(biāo)定及應(yīng)用熱量表的安裝要分別滿足流量和溫度傳感器的安裝要求，積分儀要安裝在通風(fēng)良好，便于觀察的位置。熱量測(cè)量?jī)x表的周期維護(hù)時(shí)間一般為5~6年，即在使用5~6年后，需將儀表拆下來進(jìn)行標(biāo)定。如果需要，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)以保證儀表的精度。第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一