建筑热工测试-专题3

建筑热工测试建筑城规学院管振忠主要内容围护结构热工性能测试保温材料及建筑构件传热性能测试室内热环境测试室外热环境测试太阳能测试太阳房的测试太阳能热水装置测试太阳能空气集热装置测试

专题3室内热环境测试一、主要内容测试目的——测量建筑室内热环境，对热环境和舒适度进行评估。主要测量参数——影响人体热舒适的三大因素空气温度空气湿度黑球温度室内风速二、测试方法快速测量长期监测三、主要参数的测量方法1、空气温度多使用接触式温度计液体温度计热电偶温度计（数字式）热电阻温度计2、空气湿度

绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米。绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度。绝对湿度只有与温度一起才有意义，因为空气中能够含有的湿度的量随温度而变化，在不同的高度中绝对湿度也不同，因为随着高度的变化空气的体积变化。但绝对湿度越靠近最高湿度，它随高度的变化就越小。

相对湿度(RH)

一台湿度计正在纪录相对湿度相对湿度(RH)是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。相对湿度为100%的空气是饱和的空气。相对湿度是50%的空气含有达到同温度的空气的饱和点的一半的水蒸气。相对湿度超过100%的空气中的水蒸气一般凝结出来。随着温度的增高空气中可以含的水就越多，也就是说，在同样多的水蒸气的情况下温度升高相对湿度就会降低。因此在提供相对湿度的同时也必须提供温度的数据。通过相对湿度和温度也可以计算出露点。

湿度意义——在建筑物理中露点是一个非常重要的量。假如一座建筑内的温度不一样的话，那么从高温部分流入低温部分的潮湿的空气中的水就可能凝结。在这些地方可能会发霉，在建筑设计时必须考虑到这样的现象。此外相对湿度是衡量建筑室内热环境的一个重要指标，建筑物理把在人体的主观热感觉处于中性时，风速适中，相对湿度为50%定为最舒适的热环境，这也是室内热环境设计的一个基准。

湿度测量方法——较难测准湿度测量方法简介双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理（pV=nRT

），平衡时间较长。分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达±2%RH以上。静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6~8小时。干湿球法，这是18世纪就发明的测湿方法。历史悠久，使用最普遍。干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5~7%RH,干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业,近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。干湿球湿度计的特点：早在18世纪人类就发明了干湿球湿度计，干湿球湿度计的准确度还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度；湿度计必须处于通风状态：只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时，才能达到规定的准确度。干湿球湿度计的准确度只有5％一7％RH。干湿球测湿法采用间接测量方法，通过测量干球、湿球的温度经过计算得到湿度值，因此对使用温度没有严格限制，在高温环境下测湿不会对传感器造成损坏。干湿球测湿法的维护相当简单，在实际使用中，只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可。与电子式湿度传感器相比，干湿球测湿法不会产生老化，精度下降等问题。所以干湿球测湿方法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用。电子式湿度传感器的特点电子式湿度传感器是近几十年，特别是近20年才迅速发展起来的。湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到2％一3％RH。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。电子式湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，电子式湿度传感器的长期稳定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器。湿度传感器是采用半导体技术，因此对使用的环境温度有要求，超过其规定的使用温度将对传感器造成损坏。所以电子式湿度传感器测湿方法更适合于在洁净及常温的场合使用。湿度传感器选择的注意事项选择测量范围——和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100％RH)测量。选择测量精度测量精度是湿度传感器最重要的指标，每提高—个百分点，对湿度传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。如在不同温度下使用湿度传感器，其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5％RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5％RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3％RH以上精度的湿度传感器。而精度高于±2％RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。相对湿度测量仪表，即使在20—25℃下，要达到2％RH的准确度仍是很困难的。通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。考虑时漂和温漂在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，电子式湿度传器会产生老化，精度下降，电子式湿度传器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。其它注意事项湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度。或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。3、黑球温度黑球温度包括了周围的气温、热幅射等综合因素，其温度的高低，间接地表示了人体对周围环境所感受幅射热的状况。它是一个体感温度，在相同的体感之下可比空气温度高2~3℃。WBGT指数wetbulbglobetemperatureindexWBGT指湿球黑球温度，是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量，单位为度。用以评价人体的平均热负荷。它采用自然湿球温度(tnw)和黑球温度(tg)，露天情况下加测空气干球温度(ta)，WBGT指数按式(1)和式(2)计算；——室内外无太阳辐射：WBGT＝0.7tnw+0.3tg——室外有太阳辐射：WBGT＝0.7tnw+0.2tg+0.1ta平均能量代谢率等级WBGT指数，℃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黑球温度计原理——环境中的辐射热被表面涂黑的铜球吸收，使铜球内气温升高，用温度计测量铜球内的气温，同时测量空气温度、风速。由于铜球内气温与环境空气温度、风速和环境中辐射热的强度有关，可以根据铜球内的气温、空气温度、风速计算出环境的平均辐射温度。4、空气流速（1）机械方法测量流速原理——根据置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体的流速成正比的原理进行测量。翼式风速计——灵敏度较高，适宜测低速；杯式风速计——机械强度高，测速上限大；早期测风精度不高，且不能测脉冲风速。新式产品可测到0.25～30m/s，可测脉冲风的最大最小值以及平均值。注意：使用时一定要对准风向。（2）散热率法原理——将发热的测速传感器置于被测流体中，利用发热的测速传感器的散热率与流体流速成比例的特点，通过测定传感器的散热率来获得流速。一般用于低速测量，可测至0.05m/s以下。