1. 引言

隨著能源和環(huán)境形勢日益嚴(yán)峻，建筑節(jié)能將是我國的一項長期國策。傳熱系數(shù)是建筑熱工節(jié)能設(shè)計中的重要參數(shù)。建筑構(gòu)件（如門、窗等）的傳熱系數(shù)，可在實(shí)驗室條件下對其進(jìn)行測試。而建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是在建造過程中形成的，其傳熱系數(shù)需要現(xiàn)場檢測才能確定。通過檢測建筑的實(shí)際傳熱性能，來判定建筑保溫隔熱系統(tǒng)的產(chǎn)品、技術(shù)是否符合節(jié)能設(shè)計要求，以此來鑒定新系統(tǒng)的產(chǎn)品、技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)等，同時對分析建筑物實(shí)際運(yùn)行中的能耗狀況和施工過程的偏差也起著非常重要的作用。本文對傳熱系數(shù)現(xiàn)場檢測方法進(jìn)行綜述，注重對熱流計法研究總結(jié)。

2. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)現(xiàn)場檢測方法

目前對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)現(xiàn)場檢測的方法主要有四種，即熱流計法、熱箱法、控溫箱——熱流計法和常功率平面熱源法。

2.1熱流計法

（1） 熱流計法原理

熱流計法是利用溫差和熱流量之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行傳熱系數(shù)的測定。通常的做法是用熱流計、熱電偶在現(xiàn)場檢測出被測圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱流密度以及內(nèi)、外表面溫度，通過數(shù)據(jù)處理計算得出建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)。

（2） 熱流計法特點(diǎn)

熱流計法的核心是測量通過被測對象的熱流，并假定傳熱為一維。否則，熱流有分量，計算出的被測物的熱阻偏小，傳熱系數(shù)就偏大。該方法是國家檢測標(biāo)準(zhǔn)方法，在上也是*的方法，但是這種方法用在現(xiàn)場測試有嚴(yán)重的局限性。因為使用該方法的前提條件是必須在采暖期才能進(jìn)行測試，我國的現(xiàn)實(shí)情況是有些地區(qū)基本不采暖、采暖地區(qū)的有些工程又在非采暖期竣工等，這樣就限制了它的使用。在計算時所用到的內(nèi)外墻表面換熱系數(shù)受環(huán)境（溫度、風(fēng)速、輻射等）的影響顯著。

（3） 雙面熱流計法

它是改進(jìn)的熱流計法，一般的熱流計法是在墻體內(nèi)表面（環(huán)境相對較穩(wěn)定）測定熱流值，而雙面熱流計法是同時測定墻體內(nèi)外兩表面的熱流。由于墻體的傳熱屬于非穩(wěn)定傳熱，在同一時刻所測得的溫度值和熱流值實(shí)際上由于溫度波的時間延遲兩者在時間上不吻合；另一方面，由于墻體的蓄熱作用，由外表面進(jìn)入墻體內(nèi)部的熱流值，與同一時刻由墻體內(nèi)部流過內(nèi)表面的熱流不一致。采用雙面熱流計法測量墻體的熱阻就可以消除這兩個影響。但這必須在環(huán)境較為穩(wěn)定的情況下進(jìn)行，不然外墻測得熱流因受環(huán)境的影響太大而失去意義。

2.2熱箱法

（1）熱箱法的基本原理是用人工制造一個一維傳熱環(huán)境，被測部位的內(nèi)側(cè)用熱箱模擬采暖建筑室內(nèi)條件，并使熱箱內(nèi)的空氣溫度和室內(nèi)的空氣溫度保持一致，另一側(cè)為室外自然條件，維持熱箱內(nèi)溫度高于室外溫度 8℃以上，這樣被測部位的熱流總是從室內(nèi)向室外傳遞；當(dāng)熱箱內(nèi)的加熱量與通過被測部位的傳遞熱量達(dá)到平衡時，通過測量熱箱內(nèi)的加熱量得到被測部位的傳熱量，進(jìn)而計算出被測部位的傳熱系數(shù)。

（2）熱箱法作為實(shí)驗室檢測建筑構(gòu)件熱工性能的方法使用由來已久，發(fā)展較為成熟，并頒布有、國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，但用來進(jìn)行現(xiàn)場檢測建筑物熱阻或傳熱系數(shù)的熱箱法還處于研究當(dāng)中。它的特點(diǎn)是不受季節(jié)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(nèi)溫度大于室外較高溫度8℃以上就可以測試。該方法在國內(nèi)尚屬研究階段，其局限性在于熱橋部位無法測試，因設(shè)備較多而不利于現(xiàn)場測試，且尚未有關(guān)熱箱法的標(biāo)準(zhǔn)或國內(nèi)機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，于實(shí)驗室測定與研究。

2.3控溫箱——熱流計法

控溫箱——熱流計法的基本原理與熱流計法相同，它利用控溫箱控制溫度，模擬采暖期建筑物的熱工狀況，用熱流計法測定被測對象的傳熱系數(shù)?？販叵?mdash;—熱流計法綜合了熱流計法和熱箱法兩種方法的特點(diǎn)。用熱流計法作為基本的檢測方法，同時用熱箱來人工制造一個模擬采暖期的熱工環(huán)境，這樣既避免了熱流計法受季節(jié)限制的問題，又不用校準(zhǔn)熱箱的誤差，因為此熱箱僅是溫度控制裝置，不計算輸入熱箱和熱箱向各個方向傳遞的功率。因此不用龐大的防護(hù)箱在現(xiàn)場消除邊界熱損失，也不用標(biāo)定其邊界熱損失?，F(xiàn)今廣泛應(yīng)用的材料導(dǎo)熱系數(shù)平板測試法也是這個原理，從熱量傳遞的物理過程來看，材料導(dǎo)熱系數(shù)的測試過程和建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)檢測過程是相同的。這種方法問世時間較短，還需要嚴(yán)密的理論推導(dǎo)和實(shí)踐檢驗。

2.4常功率平面熱源法

常功率平面熱源法是非穩(wěn)態(tài)法中一種比較常用的方法，適用于建筑材料和其它隔熱材料熱物理性能的測試。其現(xiàn)場檢測的方法是在墻體內(nèi)表面人為地加上一個合適的平面恒定熱源，對墻體進(jìn)行一定時間的加熱，通過測定墻體內(nèi)外表面的溫度響應(yīng)來辨識出墻體的傳熱系數(shù)。該系統(tǒng)一般用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法仿真求解。此方法是非穩(wěn)態(tài)法檢測物體熱性能的一種方法，可大大縮短實(shí)際檢測時間，且能減小室外空氣溫度變化給傳熱過程帶來的影響。在實(shí)驗室，用非穩(wěn)態(tài)法檢測材料的熱性能較廣泛，但是用來進(jìn)行現(xiàn)場檢測還需做大量的工作才行，包括設(shè)備開發(fā)、系統(tǒng)編程、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和訓(xùn)練效果評定等工作技術(shù)性要求很高，測試結(jié)果的穩(wěn)定性、重復(fù)性都需大量的、可靠的數(shù)據(jù)來支撐。

3. 現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)處理常用的是穩(wěn)態(tài)算法，這種方法把傳熱過程簡化為一維穩(wěn)態(tài)傳熱，在兩側(cè)溫差為△t時，根據(jù)傅立葉定律來計算墻體的導(dǎo)熱熱阻。這種方法所要求的條件苛刻，需要穩(wěn)定的時間較長，所以在現(xiàn)場測試中運(yùn)用時，一般得到不是很的結(jié)果。同時由于墻體的儲熱和側(cè)向傳熱作用始終存在，其計算誤差較大。因此有人提出了導(dǎo)熱損失和不同保溫圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)的修正。另外，在有限元法基礎(chǔ)上提出了動態(tài)分析法，在溫度和熱流變化較大的情況下，采用動態(tài)分析方法可從對熱流計測量數(shù)據(jù)的分析，求得建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)熱性能。目前圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱非穩(wěn)態(tài)的算法主要有反應(yīng)系數(shù)法、Z傳遞函數(shù)法、拉普拉斯變換函數(shù)法，以及國內(nèi)頻域回歸方法（FDR方法）。針對非穩(wěn)態(tài)傳熱設(shè)計了測試系統(tǒng)，并編制了非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的程序，辨識了傳熱系數(shù)。但是這些方法都存在一些困擾和問題，如計算結(jié)果易出現(xiàn)差錯、計算收斂性、計算結(jié)果難以驗證、實(shí)現(xiàn)難度大等。

4. 結(jié)論

建筑節(jié)能現(xiàn)場檢測技術(shù)是推行建筑節(jié)能政策、標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容，因為我國地域廣闊，各地氣候條件和建筑特色各異，且傳熱復(fù)雜，容易受環(huán)境影響，各地都針對地方特點(diǎn)展開了積極而深入地研究，從測試到數(shù)據(jù)處理均逐步得到改進(jìn)，測試條件也由穩(wěn)態(tài)向非穩(wěn)態(tài)，由復(fù)雜限制條件到適合現(xiàn)場測試的簡單條件，由忽略環(huán)境影響到研究環(huán)境影響發(fā)展。雖然目前還沒有一種受到大家廣泛認(rèn)可、簡便易行、設(shè)備投資小、適合現(xiàn)場檢測的方法，但是也取得了一定的成果，這些成果必將對落實(shí)建筑節(jié)能起到一定的促進(jìn)作用。