生态屋面蒸发隔热模块防护热箱标定实验的研究.docx

生态屋面蒸发隔热模块防护热箱标定实验的研究【摘要】本文采用标定实验系统对研制出的防护热箱进行标定分析。获得了不同实验测试工况下箱体四周传热量、箱体其他传热量、标定板传热量与总热流量的标定公式同时获得了不同热流量下箱内温度的变化范围并指出了标定公式的适用范围和条件为利用防护热箱测试蒸发隔热模块提供了实验基础。【关键词】蒸发屋面；隔热膜快；热箱；标定1引言生态屋面蒸发隔热技术的研究主要集中于轻质植被隔热屋面、多孔材料蒸发隔热屋面、蓄淋水隔热屋面等方面国内在此方面的研究大多偏重于工程应用重点对其施工工艺、构造模式、施工方法及布置等进行研究对其隔热机理的研究开展不多。华南理工大学孟庆林等人[1]则通过热气候风洞模拟真实典型气候环境对种植屋面材料热过程进行仿真测试研究提出种植屋面的当量热阻为0.41～0.63（m2.K）/W；其他不同学者[2-4]也分别对不同材料的蒸发隔热模块进行了实验测试研究获得了相关材料的蒸发隔热特性。但是基于多孔材料的蒸发隔热技术涉及多孔介质的热湿耦合传递仅通过实际气候条件下的实验测试难以准确获得其水力传导系数、湿扩散系数及表观当量热阻等物性参数和热湿耦合传递规律。因此本课题组设计并研制出用于测试生态屋面蒸发隔热模块的实验室防护热箱以期通过调节实验测试模块上下表面环境参数从而得到其热湿耦合传递特性和蒸发隔热规律。2实验测试装置及流程2.1实验测试装置生态蒸发隔热模块的热湿耦合传递特性和蒸发隔热规律采用防护热箱法进行测试防护热箱由内外箱两部分组成其构造从里到外依次为：镀锌板、聚苯乙烯泡沫填充物、镀锌板。里外均用黑漆喷镀。实验测试标定环境工况为：室内温度27.3℃～27.7℃环境相对湿度在60.5%～73.6%。标定板采用挤缩聚苯乙烯板：尺寸长×宽×厚为660mm×660mm×50mm；主要热工性能导热系数为0.0493W/（m.K）。2.2实验测试流程为了获得实验室防护热箱的标定特性规律本文于广州的夏天（9月28日―10月3日）对实验室防护热箱的四周散热量、其它散热量、内箱箱内温度进行了测试。温度测试分别选取内箱各个壁面中心、内外箱悬空中心、标定板上下表面、内箱中心悬空。实验连续测试7个小时每隔5分钟记录一次数据。实验测试标定流程：通过所设置的高精度交流稳压器获得稳定的输出电压并通过调压器调节加热器电压从而调节防护热箱内加热器的加热量获得不同的加热工况。利用温控装置控制外箱加热器的开启与关闭从而使内外箱温度基本保持一致。防护热箱内外表面的温度分别由设置在箱内外表面温度传感器进行测试并通过温度采集仪进行采集；利用电力采集仪记录轴流风机的功率、功率因数。3实验测试结果及分析3.1实验测试工况防护热箱内箱内外壁面温度、标定板内外表面温度和内外箱箱内温度是标定计算的重要参数。其中保证内外箱箱内温度相等是其它计算的前提不同工况下内外箱箱内温度、加热时间以及温差如表1所示。3.2准稳态传热状态的判定当箱体处于相对稳定传热平衡状态时意味着加热器加热量、箱体传热量、箱体蓄热量和标定板传热量处于相对稳定传热状态亦即箱体标定处于稳定状态时段。判定箱体处于相对稳定传热状态是确定防护热箱内箱传热量、蓄热量的重要指标。一般情况下可以通过标定板内外两侧的温差变化、内箱箱体壁面内外两侧的温差变化、内外箱箱内温度差值等参数变化来进行判定。本文通过内外箱箱内温度的变化来判定箱体是否进入相对稳定传热状态。从图2可以得出：不同标定工况下内外箱箱内温度温差随时间的变化规律大致相同在开始加热的3个小时内温差随时间逐渐缩小；3至5个小时内曲线趋于平缓；5至7个小时内曲线基本水平温差随时间的增加而不变。与此同时不同加热工况进入相对稳定传热状态的时间大致相同。不同工况下加热时间、准稳态阶段的选取如表1所示。3.3传热量的标定分析不同标定工况下内箱箱体的四周散热量、其它散热量与箱体总热流量的关系标定板传热量与箱体总热流量的关系。箱体的其它散热量占总热流量的35.0%～40.4%平均占35.6%；箱体的四周散热量占总热流量的11.8%～14.9%平均占12.9%；标定板传热量占总热流量的47.7%～53.4%平均占51.5%。从上述数据可以看出当防护热箱内外箱温度相对恒定时内箱的四周散热量很小说明本实验设计的防护热箱合理准确。不同实验工况下随着总热流量的不断增加内箱的箱体散热量、其它散热量呈线性随之增加；与此同时通过标定板的传热量也随总热流量的增加而增大从回归公式看相关系数的平方可以达到0.9959说明此线性回归公式的应用准确