CN114216929A - 一种建筑材料保温隔热性能监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种建筑材料保温隔热性能监测系统及监测方法。监测系统包括主控设备和围护结构；墙体结构设有一对温度传感器，用于监测墙体结构内外表面温度；屋顶结构设有一对温度传感器，用于监测屋顶结构内外表面温度；室内外设有至少一对温度传感器，用于监测围护结构的室内外空气温度；主控设备集成有可视化模块、计算模块、远程控制模块和存储模块；可视化模块用于显示各温度传感器所采集的温度数据，计算模块用于根据各温度传感器所采集的温度数据计算获取围护结构的传热系数及所传输的热量，远程控制模块用于远程控制各温度传感器的开闭，存储模块用于存储各温度传感器所采集的温度数据及计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

Description

一种建筑材料保温隔热性能监测系统及监测方法

技术领域

本申请属于建筑监测技术领域，更具体地说，是涉及一种建筑材料保温隔热性能监测系统及监测方法。

背景技术

随着现代化城市建筑的不断发展，以及人类生活水平的不断提高，现代生活对建筑的室内湿热环境的舒适性要求越来越高，对于建筑材料及其保温隔热性能和材料能耗的要求同步提高，与之对应的数据监测水平被驱动而不断提高。

其中，建筑材料的保温隔热性能和材料能耗水平受多种因素的制约。例如，热传导系数是评价保温隔热性能和材料能耗水平的重要参数，而热传导系数的数值与热交换过程中流体的物理性质、热交换表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及流体的流速等因素密切相关。基于建筑结构现场的温度监测，以及理论回归的材料热传导系数，能够大致地体现出材料真实的服役状态。然而，由于监测过程耦合有较多的制约因素，例如热辐射和室外气候条件，建筑室外气候条件参数因区域性和时变性太强而难以精确计算，使得基于实测数据回归的热传导系数，其可靠度和普适性难以保证。

基于包括上述所提及的多种制约因素，现有技术中，较为普遍的建筑材料保温隔热性能监测方案是在建筑物的关键能耗设备的相关部位布置相应传感器，以通过获取相应参数，并通过分析获取更贴近于实际的保温隔热性能的判断。然而，现有技术所采用的方案，仅是针对各关键耗能设备进行监测，缺乏一种立足全局且系统化数据处理和监测的解决方案，难以实现通过监测获取对建筑材料保温隔热性能的高准确度的判断，进而难以得知材料真实的服役状态，从而难以获取对制冷/供暖等需求的高准确性计算和判断。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种建筑材料保温隔热性能监测系统及监测方法，以解决现有技术中存在的难以得知材料真实的服役状态从而难以获取对制冷/供暖等需求的高准确性计算和判断的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种建筑材料保温隔热性能监测系统，所述的建筑材料保温隔热性能监测系统包括可视化主控设备和被测建筑房，所述被测建筑房包括围护结构；

所述围护结构包括墙体结构、屋顶结构和地板结构，所述墙体结构围设于所述地板结构的外围，所述屋顶结构盖设于所述墙体结构的顶部；

其中，所述墙体结构设有至少一对温度传感器，该至少一对温度传感器相对设于所述墙体结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述墙体结构的内表面温度和外表面温度；

所述屋顶结构设有至少一对温度传感器，该至少一对温度传感器相对设于所述屋顶结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述屋顶结构的内表面温度和外表面温度；

所述围护结构的室内外分别设有至少一对温度传感器，分别用于实时监测所述围护结构的室内空气温度和室外空气温度；

所述可视化主控设备至少集成有可视化模块、计算模块、远程控制模块和存储模块，所述可视化主控设备信号连接于各所述温度传感器；

其中，所述可视化模块用于显示各所述温度传感器所采集的温度数据，所述计算模块用于根据各所述温度传感器所采集的温度数据计算获取所述围护结构的传热系数及所传输的热量，所述远程控制模块用于远程控制各所述温度传感器的开闭，所述存储模块用于存储各所述温度传感器所采集的温度数据及所述计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

一实施例中，所述墙体结构设有至少一对热流传感器，该至少一对热流传感器相对设于所述墙体结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述墙体结构的内表面热流和外表面热流；

所述屋顶结构设有至少一对热流传感器，该至少一对热流传感器相对设于所述屋顶结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述屋顶结构的内表面热流和外表面热流；

其中，所述可视化模块用于显示各所述温度传感器所采集的温度数据和各所述热流传感器所采集的热流数据，所述计算模块用于根据各所述温度传感器所采集的温度数据和各所述热流传感器所采集的热流数据计算获取所述围护结构的传热系数和所传输的热量，所述远程控制模块用于远程控制各所述温度传感器和各所述热流传感器的开闭，所述存储模块用于存储各所述温度传感器所采集的温度数据、各所述热流传感器所采集的热流数据及所述计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

一实施例中，所述墙体结构、所述屋顶结构和所述地板结构均为规则结构；

其中，所述墙体结构的几何中心处布置有所述的至少一对温度传感器和至少一对热流传感器；所述屋顶结构的几何中心处布置有所述的至少一对温度传感器和至少一对热流传感器；所述地板结构的几何中心处布置有至少一个温度传感器和至少一个热流传感器；

一实施例中，所述围护结构具有若干个冷热桥，若干个所述冷热桥所在的位置分别设有至少一个温度传感器，分别用于实时监测若干个所述冷热桥所在位置的温度数据。

一实施例中，若干个所述冷热桥所在的位置分别设有至少一个热流传感器，分别用于实时监测若干个所述冷热桥所在位置的热流数据。

一实施例中，所述冷热桥所在的位置包括以下各类位置中的至少两种：

-墙体结构和屋顶结构所相接的各角位置；

-墙体结构和地板结构所相接的各角位置；

-墙体结构和屋顶结构所相接的各边的中点位置；

-墙体结构和地板结构所相接的各边的中点位置；

-墙体结构中的各管道空洞位置。

一实施例中，所述墙体结构至少包括外墙结构和内墙结构，所述外墙结构和内墙结构层叠设置；所述冷热桥所在的位置包括以下各类位置中的至少两种：

-外墙结构和屋顶结构所相接的各角位置；

-外墙结构和地板结构所相接的各角位置；

-外墙结构和屋顶结构所相接的各边的中点位置；

-外墙结构和地板结构所相接的各边的中点位置；

-外墙结构中的各管道空洞位置；以及，

-内墙结构和屋顶结构所相接的各角位置；

-内墙结构和地板结构所相接的各角位置；

-内墙结构和屋顶结构所相接的各边的中点位置；

-内墙结构和地板结构所相接的各边的中点位置；

-内墙结构中的各管道空洞位置。

一实施例中，所述监测系统还包括设于所述围护结构内的新风空机和空调机；

所述新风空机和所述空调机上分别设有至少一个温度传感器，分别用于实时监测所述新风空机的新风口的温度数据和所述空调机的回风口的温度数据。

一实施例中，所述地板结构的上方设有至少两组温度传感器，该至少两组温度传感器中的每一组温度传感器均包括至少一个温度传感器，该至少两组温度传感器的其中一组设于第一高度上，所述第一高度为第5百分位中国女性脚踝高度，该至少两组温度传感器的另一组设于第二高度上，所述第二高度为第95百分位中国男性坐姿额头高度。

一实施例中，所述地板结构的上方设有至少两组湿度传感器，该至少两组湿度传感器中的每一组湿度传感器均包括至少一个湿度传感器，该至少两组湿度传感器的其中一组设于第一高度上，所述第一高度为第5百分位中国女性脚踝高度，该至少两组湿度传感器的另一组设于第二高度上，所述第二高度为第95百分位中国男性坐姿额头高度。

一实施例中，所述地板结构具有沿其长度方向延伸的中轴线或沿其宽度方向延伸的中轴线，所述地板结构的表面设有沿其中轴线依次排布的至少一个温度传感器，用于实时监测所述地板结构表面的温度数据。

一实施例中，所述地板结构的表面设有沿其中轴线依次排布的至少一个温度传感器，该至少一个温度传感器的布置满足以下条件：

当所述围护结构的室内面积小于等于16m²时，所述地板结构上设有1个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于16m²且小于等于30m²时，所述地板结构上设有2个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于30m²且小于等于60m²时，所述地板结构上设有3个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于60m²且小于等于100m²时，所述地板结构上设有5个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于100m²时，所述地板结构上设有6个以上的温度传感器。

本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测系统的有益效果在于：

与现有技术相比，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测系统，其围护结构的墙体结构设有至少一对温度传感器，该至少一对温度传感器相对设于墙体结构的内表面和外表面上，用于实时监测墙体结构的内表面温度和外表面温度；其围护结构的屋顶结构设有至少一对温度传感器，该至少一对温度传感器相对设于屋顶结构的内表面和外表面上，用于实时监测屋顶结构的内表面温度和外表面温度；围护结构的室内外分别设有至少一对温度传感器，分别用于实时监测围护结构的室内温度和室外温度。

本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测系统，从构成围护结构的墙体结构和屋顶结构，以及围护结构的室内外三者出发，全方位地于围护结构的不同构成处布置多对温度传感器，立足于围护结构总成及其室内外，而不局限于围护结构的局部构成，通过不同方位上的多对温度传感器，以获取不同方位上的相应温度数据，进而获得立足全局的系列数据，再通过对这些系列数据进行系统化的数据处理和监测，获取对建筑材料保温隔热性能的高准确度的判断，从而获得建筑材料真实的服役状态，最终取得围护结构对制冷/供暖等需求的高准确性计算和判断。

且，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测系统的可视化主控设备至少集成有可视化模块、计算模块、远程控制模块和存储模块，可视化主控设备信号连接于各温度传感器；其中，可视化模块用于显示各温度传感器所采集的温度数据，计算模块用于根据各温度传感器所采集的温度数据计算获取围护结构的传热系数及所传输的热量，远程控制模块用于远程控制各温度传感器的开闭，存储模块用于存储各温度传感器所采集的温度数据及计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

通过提供的可视化平台获取和处理多对温度传感器所采集的大量数据，通过可视化平台计算和分析，以利于分析建筑材料的保温隔热性能的薄弱之处，且通过可视化平台可存储温度数据和计算分析结果，以便于实现连续追踪，通过远程控制模块可实现远程控制，使得建筑材料保温隔热性能的监测实现一体化、集成化，其操作实现便捷化、可视化，利于提高建筑材料的保温隔热性能的检测准确度及降低监测成本。

本申请的另一目的还在于提供一种如上所述的建筑材料保温隔热性能监测系统的监测方法，所述监测方法包括：

获取所述围护结构的内表面温度和外表面温度；

获取所述围护结构的内表面热流和外表面热流；

获取所述围护结构的室内空气温度和室外空气温度；

通过可视化设备的计算模块获取所述内表面温度、所述外表面温度、所述内表面热流、所述外表面热流、所述室内空气温度、所述室外空气温度，并根据所述内表面温度、所述外表面温度、所述内表面热流、所述外表面热流、所述室内空气温度、所述室外空气温度计算获得所述围护结构的传热系数；

根据所述围护结构的传热系数评价所述围护结构保温隔热性能制，并根据所述传热系数计算所述围护结构所能够传输的热量数据，并根据所述热量数据获取所述围护结构的制冷/供暖需求。

一实施例中，设定所述内表面热流为q_i；

设定所述外表面热流为q_e；

设定所述内表面温度为T_i；

设定所述外表面温度为T_e；

设定所述室内空气温度为T_{i_air}；

设定所述室外空气温度为T_{e_air}；

设定所述围护结构的内表面对流热换系统为h_i；

设定所述围护结构的外表面对流热换系统为h_e；

则：h_i＝q_i/(T_i-T_{i_air})；

h_e＝q_e/(T_{e_air}-T_e)；

设定所述围护结构的内表面对流传热热阻为R_i；

设定所述围护结构的外表面对流传热热阻为R_e；

则：R_i＝1/h_i；

R_e＝1/h_e；

设定所述围护结构的第i层建筑材料的厚度为d_i；

设定所述围护结构的第i层建筑材料的导热系数为λ_i；

设定所述围护结构的热传导热阻为R；

则：R＝d₁/λ₁+d₂/λ₂+…+d_i/λ_i；

设定所述围护结构的传热系数为U；

则：U＝1/(R_i+R+R_e)。

一实施例中，设定所述围护结构所能够传输的热量为Q；

设定所述围护结构的面积为A；

设定温度校正系数为f_t；

设定度时数为G_t；

则：Q＝A×U×f_t×G_t。

本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测方法的有益效果在于：

与现有技术相比，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测方法，其通过获取围护结构的内表面温度和外表面温度和获取围护结构的内表面热流和外表面热流为基础。例如，从构成围护结构的墙体结构、屋顶结构出发，全方位地于围护结构的不同构成处布置多对温度传感器，立足于围护结构总成及其室内外环境，而不局限于围护结构的局部构成，通过不同方位上的多对温度传感器，以获取不同方位上的相应温度数据，进而获得立足全局的系列数据，再通过对这些系列数据进行系统化的数据处理和监测，获取对建筑材料保温隔热性能的高准确度的判断，从而获得建筑材料真实的服役状态，最终取得围护结构对制冷/供暖等需求的高准确性计算和判断。

且，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测方法，通过可视化设备的计算模块获取围护结构内表面温度、外表面温度、内表面热流、外表面热流、室内空气温度、室外空气温度，并根据内表面温度、外表面温度、内表面热流、外表面热流、室内空气温度、室外空气温度计算获得围护结构的传热系数；根据围护结构的传热系数评价围护结构保温隔热性能制，并根据传热系数计算围护结构所能够传输的热量数据，并根据热量数据获取围护结构的制冷/供暖需求。

通过提供的可视化平台获取和处理多对温度传感器所采集的大量数据，通过可视化平台计算和分析，以利于分析建筑材料的保温隔热性能的薄弱之处，且通过可视化平台可存储温度数据和计算分析结果，以便于实现连续追踪，通过远程控制模块可实现远程控制，使得建筑材料保温隔热性能的监测实现一体化、集成化，其操作实现便捷化、可视化，利于提高建筑材料的保温隔热性能的检测准确度及降低监测成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的外墙结构的示意图；

图2为本申请实施例提供的内墙结构的示意图；

图3为本申请实施例提供的室内空间的示意图；

图4为本申请实施例提供的地板结构的示意图；

图5为本申请实施例提供的可视化平台的示意图；

图6为本申请实施例提供的监测方法的流程图。

其中，图中各附图标记：

10、外墙结构；20、内墙结构；30、地板结构；40、屋顶结构；100、温度传感器；200、热流传感器；300、管道空洞；400、温湿度传感器；500、风速传感器。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本申请实施例提供的建筑材料保温隔热性能监测系统及监测方法进行说明。

请参阅图1至图5，本申请实施例提供的建筑材料保温隔热性能监测系统包括可视化主控设备和被测建筑房，被测建筑房包括围护结构。其中，围护结构包括墙体结构、屋顶结构40和地板结构30，墙体结构围设于地板结构30的外围，屋顶结构40盖设于墙体结构的顶部。围护结构合围有被测建筑房的室内空间，位于被测建筑房的外部空间为室外空间。

其中，墙体结构设有至少一对温度传感器100，该至少一对温度传感器100相对设于墙体结构的内表面和外表面上，用于实时监测墙体结构的内表面温度和外表面温度；屋顶结构40设有至少一对温度传感器100，该至少一对温度传感器100相对设于屋顶结构40的内表面和外表面上，用于实时监测屋顶结构40的内表面温度和外表面温度；围护结构的室内外分别设有至少一对温度传感器100，分别用于实时监测围护结构的室内空气温度和室外空气温度。

可视化主控设备至少集成有可视化模块、计算模块、远程控制模块和存储模块，可视化主控设备信号连接于各温度传感器100；其中，可视化模块用于显示各温度传感器100所采集的温度数据，计算模块用于根据各温度传感器100所采集的温度数据计算获取围护结构的传热系数及所传输的热量，远程控制模块用于远程控制各温度传感器100的开闭，存储模块用于存储各温度传感器100所采集的温度数据及计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

与现有技术相比，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测系统，从构成围护结构的墙体结构、屋顶结构40和地板结构30三者出发，全方位地于围护结构的不同构成处布置多对温度传感器100，立足于围护结构总成，而不局限于围护结构的局部构成，通过不同方位上的多对温度传感器100，以获取不同方位上的相应温度数据，进而获得立足全局的系列数据，再通过对这些系列数据进行系统化的数据处理和监测，获取对建筑材料保温隔热性能的高准确度的判断，从而获得建筑材料真实的服役状态，最终取得围护结构对制冷/供暖等需求的高准确性计算和判断。

且，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测系统，通过提供的可视化平台获取和处理多对温度传感器100所采集的大量数据，通过可视化平台计算和分析，以利于分析建筑材料的保温隔热性能的薄弱之处，且通过可视化平台可存储温度数据和计算分析结果，以便于实现连续追踪，通过远程控制模块可实现远程控制，使得建筑材料保温隔热性能的监测实现一体化、集成化，其操作实现便捷化、可视化，利于提高建筑材料的保温隔热性能的检测准确度及降低监测成本。

本申请实施例中，墙体结构设有至少一对温度传感器100，该至少一对温度传感器100相对贴片于墙体结构的内表面和外表面上。屋顶结构40设有至少一对温度传感器100，该至少一对温度传感器100相对贴片于屋顶结构40的内表面和外表面上。围护结构的室内外分别设有至少一对温度传感器100，其中位于围护结构室内的温度传感器100可设于地板结构30的内表面上，而位于围护结构室外的温度传感器100，可设于屋顶结构40上的小型气象站上，或者由屋顶结构40伸出一悬挑杆，将室外的温度传感器100设于悬挑杆的末端上。

优选实施例中，墙体结构设有至少一对热流传感器200，该至少一对热流传感器200相对设于墙体结构的内表面和外表面上，用于实时监测墙体结构的内表面热流和外表面热流；屋顶结构40设有至少一对热流传感器200，该至少一对热流传感器200相对设于屋顶结构40的内表面和外表面上，用于实时监测屋顶结构40的内表面热流和外表面热流。

其中，可视化模块用于显示各温度传感器100所采集的温度数据和各热流传感器200所采集的热流数据，计算模块用于根据各温度传感器100所采集的温度数据和各热流传感器200所采集的热流数据计算获取围护结构的传热系数和所传输的热量，远程控制模块用于远程控制各温度传感器100和各热流传感器200的开闭，存储模块用于存储各温度传感器100所采集的温度数据、各热流传感器200所采集的热流数据及计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

如此，结合温度传感器100所采集的温度数据和热流传感器200所采集的热流数据，可用于更加准确地评价建筑材料的气密性能，同时可用于更加精确地计算经由建筑围护结构的得/失热量，以及评价建筑围护结构的隔热保温性能。

优选实施例中，墙体结构、屋顶结构40和地板结构30均为规则结构；其中，墙体结构的几何中心处布置有的至少一对温度传感器100和至少一对热流传感器200；屋顶结构40的几何中心处布置有的至少一对温度传感器100和至少一对热流传感器200；地板结构30的几何中心处布置有的至少一个温度传感器100和至少一个热流传感器200。通过在墙体结构、屋顶结构40和地板结构30均设置温度传感器100和热流传感器200，使所采集的原始数据更加丰富和全面，以利于进一步提高建筑围护结构的隔热保温性能的判断准确度。

进一步地，本申请实施例中，增加对围护结构的冷热桥进行监测。围护结构具有若干个冷热桥，若干个冷热桥所在的位置分别设有至少一个温度传感器100，分别用于实时监测若干个冷热桥所在位置的温度数据。若干个冷热桥所在的位置分别设有至少一个热流传感器200，分别用于实时监测若干个冷热桥所在位置的热流数据。

通过在墙体结构、屋顶结构40、地板结构30和多个冷热桥所在的位置处，均设置温度传感器100和热流传感器200，使所采集的原始数据更加丰富和全面，结合多种类位置和多数量位置的温度传感器100所采集的温度数据和多种类位置和多数量位置的热流传感器200所采集的热流数据，可用于更加准确地评价建筑材料的气密性能，同时可用于更加精确地计算经由建筑围护结构的得/失热量，以及评价建筑围护结构的隔热保温性能。

一优选实施例中，冷热桥所在的位置包括以下各类位置中的至少两种：

-墙体结构和屋顶结构40所相接的各角位置；

-墙体结构和地板结构30所相接的各角位置；

-墙体结构和屋顶结构40所相接的各边的中点位置；

-墙体结构和地板结构30所相接的各边的中点位置；

-墙体结构中的各管道空洞300位置。

进一步优选实施例中，墙体结构至少包括外墙结构10和内墙结构20，外墙结构10和内墙结构20层叠设置；冷热桥所在的位置包括以下各类位置中的至少两种：

-外墙结构10和屋顶结构40所相接的各角位置；

-外墙结构10和地板结构30所相接的各角位置；

-外墙结构10和屋顶结构40所相接的各边的中点位置；

-外墙结构10和地板结构30所相接的各边的中点位置；

-外墙结构10中的各管道空洞300位置；以及，

-内墙结构20和屋顶结构40所相接的各角位置；

-内墙结构20和地板结构30所相接的各角位置；

-内墙结构20和屋顶结构40所相接的各边的中点位置；

-内墙结构20和地板结构30所相接的各边的中点位置；

-内墙结构20中的各管道空洞300位置。

建筑物冷/热负荷的主要散失途径之一为流过建筑的围护结构的热量。为评价建筑围护结构的隔热保温性能，有必要在墙体结构的内外表面、屋顶结构40的内外表面、地板结构30的内表面进行温度和热流测量。对于矩形或其它具有规则形状的建筑围护结构，测点可布置于其各构成结构的内外表面的形心处。而建筑热冷桥处易产生霉菌，同时相较于其它部位，冷热桥部位具有更明显的冷/热负荷散失。建筑的围护结构中，墙体结构与屋顶结构40、墙体结构和地板结构30所相接的各角最易于出现冷热桥，相接各边的中点较易于出现冷热桥，建筑围护结构中的各管道孔洞处，通常因气密性及管道温度差等因素，亦容易造成该位置出现较大的温度梯度(即热冷桥)。因此，针对上述的多种类位置和多数量位置，本申请实施例采用在多种类位置和多数量位置均布置温度传感器100和热流传感器200，以进一步高精确度地评价建筑的冷热桥效果及气密性性能，同时进一步地精确计算经由建筑围护结构的得/失热量，以及评价建筑围护结构的隔热保温性能。

进一步优选实施例中，增加对室内湿热环境进行监测。监测系统还包括设于围护结构内的新风空机和空调机；新风空机和空调机上分别设有至少一个温度传感器100，分别用于实时监测新风空机的新风口的温度数据和空调机的回风口的温度数据。本实施例中，优选新风空机的新风口采用温湿度传感器400，并设有风速传感器500，优选空调机的回风口采用温湿度传感器400，并设有风速传感器500。

进一步地，地板结构30的上方设有至少两组温度传感器100，该至少两组温度传感器100中的每一组温度传感器100均包括至少一个温度传感器100，该至少两组温度传感器100的其中一组设于第一高度上，第一高度为第5百分位中国女性脚踝高度，该至少两组温度传感器100的另一组设于第二高度上，第二高度为第95百分位中国男性坐姿额头高度。

进一步地，地板结构30的上方设有至少两组湿度传感器，该至少两组湿度传感器中的每一组湿度传感器均包括至少一个湿度传感器，该至少两组湿度传感器的其中一组设于第一高度上，第一高度为第5百分位中国女性脚踝高度，该至少两组湿度传感器的另一组设于第二高度上，第二高度为第95百分位中国男性坐姿额头高度。本实施例中，优选第一高度和第二高度上均设有温湿度传感器400，并设有风速传感器500。

进一步地，地板结构30具有沿其长度方向延伸的中轴线或沿其宽度方向延伸的中轴线，地板结构30的表面设有沿其中轴线依次排布的至少一个温度传感器100，用于实时监测地板结构30表面的温度数据。

一方面，室内环境数据用于计算流过建筑围护结构的热量；另一方面，室内环境数据用于评价室内环境热舒适度。具体而言，为求得流过建筑围护结构的热量，需采集新风空机的新风口的温度数据，以及空调机的回风口的温度数据，二者均属于围护结构的室内空气温度。另一方面，为求得室内人体热舒适环境参数指标，在距地面垂直距离0.10m和0.90m处，搭设支架，在支架上装设温度传感器100和湿度传感器。其中，0.10m是第5百分位中国女性脚踝高度，0.90m是第95百分位中国男性坐姿额头高度。另一方面，在地板结构30的表面设有沿其中轴线依次排布的至少一个温度传感器100，优选为奇数个，其属于围护结构的室内空气温度。

一实施例中，地板结构30的表面设有沿其中轴线依次排布的至少一个温度传感器100，该至少一个温度传感器100的布置满足以下条件：

当围护结构的室内面积小于等于16m²时，地板结构30上设有1个温度传感器100；

当围护结构的室内面积大于16m²且小于等于30m²时，地板结构30上设有2个温度传感器100；

当围护结构的室内面积大于30m²且小于等于60m²时，地板结构30上设有3个温度传感器100；

当围护结构的室内面积大于60m²且小于等于100m²时，地板结构30上设有5个温度传感器100；

当围护结构的室内面积大于100m²时，地板结构30上设有6个以上的温度传感器100。

参照图5和图6所示，本申请的另一目的还在于提供一种如上的建筑材料保温隔热性能监测系统的监测方法，监测方法包括：

101.获取围护结构的内表面温度和外表面温度；

102.获取围护结构的内表面热流和外表面热流；

103.获取围护结构的室内空气温度和室外空气温度；

104.通过可视化设备的计算模块获取内表面温度、外表面温度、内表面热流、外表面热流、室内空气温度、室外空气温度，并根据内表面温度、外表面温度、内表面热流、外表面热流、室内空气温度、室外空气温度计算获得围护结构的传热系数；

105.根据围护结构的传热系数评价围护结构保温隔热性能制，并根据传热系数计算围护结构所能够传输的热量数据，并根据热量数据获取围护结构的制冷/供暖需求。

其中，步骤101、102和103无先后关系。

其中，室内空气温度可由位于围护结构室内的温度传感器100采集，可设于地板结构30的内表面上、新风空机的新风口上或空调机的回风口上。而室外空气温度可由位于围护结构室外的温度传感器100采集，可设于屋顶结构40上的小型气象站上，或者由屋顶结构40伸出一悬挑杆，将室外的温度传感器100设于悬挑杆的末端上。

围护结构的内表面温度可包括墙体结构内表面温度、屋顶结构40内表面温度、冷热桥位置处的内表面温度，或者多个位置的内表面温度的平均数。围护结构的内表面温度可包括墙体结构外表面温度、屋顶结构40外表面温度、冷热桥位置处的外表面温度，或者多个位置的外表面温度的平均数。

一实施例中，设定内表面热流为q_i；

设定外表面热流为q_e；

设定内表面温度为T_i；

设定外表面温度为T_e；

设定室内空气温度为T_{i_air}；

设定室外空气温度为T_{e_air}；

设定围护结构的内表面对流热换系统为h_i；

设定围护结构的外表面对流热换系统为h_e；

则：h_i＝q_i/(T_i-T_{i_air})；

h_e＝q_e/(T_{e_air}-T_e)；

设定围护结构的内表面对流传热热阻为R_i；

设定围护结构的外表面对流传热热阻为R_e；

则：R_i＝1/h_i；

R_e＝1/h_e；

设定围护结构的第i层建筑材料的厚度为d_i；

设定围护结构的第i层建筑材料的导热系数为λ_i；

设定围护结构的热传导热阻为R；

则：R＝d₁/λ₁+d₂/λ₂+…+d_i/λ_i；

设定围护结构的传热系数为U；

则：U＝1/(R_i+R+R_e)。

一实施例中，设定围护结构所能够传输的热量为Q；

设定围护结构的面积为A；

设定温度校正系数为f_t；

设定度时数为G_t；

则：Q＝A×U×f_t×G_t。

本申请实施例提供的可视化平台，将各温度传感器100和热流传感器200所采集的数据通过串行接口传输到电脑主机，采用VB或VC编程，把串口数据采集并显示到可视化屏幕，通过可视化屏幕可实现远程关断、调节空调温度等远程控制功能。其中，寸触摸亏啊可保存一年或一年以上数据量，方便数据查询。且，本申请实施例提供的可视化平台，可通过windows操作系统下的软件或手机APP可远程查看数据。

与现有技术相比，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测方法，其通过获取围护结构的内表面温度和外表面温度和获取围护结构的内表面热流和外表面热流为基础。例如，从构成围护结构的墙体结构、屋顶结构40和地板结构30三者出发，全方位地于围护结构的不同构成处布置多对温度传感器100，立足于围护结构总成，而不局限于围护结构的局部构成，通过不同方位上的多对温度传感器100，以获取不同方位上的相应温度数据，进而获得立足全局的系列数据，再通过对这些系列数据进行系统化的数据处理和监测，获取对建筑材料保温隔热性能的高准确度的判断，从而获得建筑材料真实的服役状态，最终取得围护结构对制冷/供暖等需求的高准确性计算和判断。

且，本申请提供的建筑材料保温隔热性能监测方法，通过提供的可视化平台获取和处理多对温度传感器100所采集的大量数据，通过可视化平台计算和分析，以利于分析建筑材料的保温隔热性能的薄弱之处，且通过可视化平台可存储温度数据和计算分析结果，以便于实现连续追踪，通过远程控制模块可实现远程控制，使得建筑材料保温隔热性能的监测实现一体化、集成化，其操作实现便捷化、可视化，利于提高建筑材料的保温隔热性能的检测准确度及降低监测成本。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

包括可视化主控设备和被测建筑房，所述被测建筑房包括围护结构；

所述围护结构包括墙体结构、屋顶结构和地板结构，所述墙体结构围设于所述地板结构的外围，所述屋顶结构盖设于所述墙体结构的顶部；

其中，所述墙体结构设有至少一对温度传感器，该至少一对温度传感器相对设于所述墙体结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述墙体结构的内表面温度和外表面温度；

所述屋顶结构设有至少一对温度传感器，该至少一对温度传感器相对设于所述屋顶结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述屋顶结构的内表面温度和外表面温度；

所述围护结构的室内外分别设有至少一对温度传感器，分别用于实时监测所述围护结构的室内空气温度和室外空气温度；

所述可视化主控设备至少集成有可视化模块、计算模块、远程控制模块和存储模块，所述可视化主控设备信号连接于各所述温度传感器；

其中，所述可视化模块用于显示各所述温度传感器所采集的温度数据，所述计算模块用于根据各所述温度传感器所采集的温度数据计算获取所述围护结构的传热系数及所传输的热量，所述远程控制模块用于远程控制各所述温度传感器的开闭，所述存储模块用于存储各所述温度传感器所采集的温度数据及所述计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

2.如权利要求1所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

所述墙体结构设有至少一对热流传感器，该至少一对热流传感器相对设于所述墙体结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述墙体结构的内表面热流和外表面热流；

所述屋顶结构设有至少一对热流传感器，该至少一对热流传感器相对设于所述屋顶结构的内表面和外表面上，用于实时监测所述屋顶结构的内表面热流和外表面热流；

其中，所述可视化模块用于显示各所述温度传感器所采集的温度数据和各所述热流传感器所采集的热流数据，所述计算模块用于根据各所述温度传感器所采集的温度数据和各所述热流传感器所采集的热流数据计算获取所述围护结构的传热系数和所传输的热量，所述远程控制模块用于远程控制各所述温度传感器和各所述热流传感器的开闭，所述存储模块用于存储各所述温度传感器所采集的温度数据、各所述热流传感器所采集的热流数据及所述计算模块所计算获取的传热系数和所传输的热量数据。

3.如权利要求2所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

所述墙体结构、所述屋顶结构和所述地板结构均为规则结构；

其中，所述墙体结构的几何中心处布置有所述的至少一对温度传感器和至少一对热流传感器；所述屋顶结构的几何中心处布置有所述的至少一对温度传感器和至少一对热流传感器；所述地板结构的几何中心处布置有至少一个温度传感器和至少一个热流传感器。

4.如权利要求1所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

所述围护结构具有若干个冷热桥，若干个所述冷热桥所在的位置分别设有至少一个温度传感器，分别用于实时监测若干个所述冷热桥所在位置的温度数据。

5.如权利要求4所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

若干个所述冷热桥所在的位置分别设有至少一个热流传感器，分别用于实时监测若干个所述冷热桥所在位置的热流数据。

6.如权利要求4或5所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：所述冷热桥所在的位置包括以下各类位置中的至少两种：

-墙体结构和屋顶结构所相接的各角位置；

-墙体结构和地板结构所相接的各角位置；

-墙体结构和屋顶结构所相接的各边的中点位置；

-墙体结构和地板结构所相接的各边的中点位置；

-墙体结构中的各管道空洞位置。

7.如权利要求6所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

所述墙体结构至少包括外墙结构和内墙结构，所述外墙结构和内墙结构层叠设置；所述冷热桥所在的位置包括以下各类位置中的至少两种：

-外墙结构和屋顶结构所相接的各角位置；

-外墙结构和地板结构所相接的各角位置；

-外墙结构和屋顶结构所相接的各边的中点位置；

-外墙结构和地板结构所相接的各边的中点位置；

-外墙结构中的各管道空洞位置；以及，

-内墙结构和屋顶结构所相接的各角位置；

-内墙结构和地板结构所相接的各角位置；

-内墙结构和屋顶结构所相接的各边的中点位置；

-内墙结构和地板结构所相接的各边的中点位置；

-内墙结构中的各管道空洞位置。

8.如权利要求1所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

所述监测系统还包括设于所述围护结构内的新风空机和空调机；

所述新风空机和所述空调机上分别设有至少一个温度传感器，分别用于实时监测所述新风空机的新风口的温度数据和所述空调机的回风口的温度数据。

9.如权利要求8所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

所述地板结构的上方设有至少两组温度传感器，该至少两组温度传感器中的每一组温度传感器均包括至少一个温度传感器，该至少两组温度传感器的其中一组设于第一高度上，所述第一高度为第5百分位中国女性脚踝高度，该至少两组温度传感器的另一组设于第二高度上，所述第二高度为第95百分位中国男性坐姿额头高度。

10.如权利要求8所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：

所述地板结构的上方设有至少两组湿度传感器，该至少两组湿度传感器中的每一组湿度传感器均包括至少一个湿度传感器，该至少两组湿度传感器的其中一组设于第一高度上，所述第一高度为第5百分位中国女性脚踝高度，该至少两组湿度传感器的另一组设于第二高度上，所述第二高度为第95百分位中国男性坐姿额头高度。

11.如权利要求9或10所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：所述地板结构具有沿其长度方向延伸的中轴线或沿其宽度方向延伸的中轴线，所述地板结构的表面设有沿其中轴线依次排布的至少一个温度传感器，用于实时监测所述地板结构表面的温度数据。

12.如权利要求11所述的建筑材料保温隔热性能监测系统，其特征在于：所述地板结构的表面设有沿其中轴线依次排布的至少一个温度传感器，该至少一个温度传感器的布置满足以下条件：

当所述围护结构的室内面积小于等于16m²时，所述地板结构上设有1个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于16m²且小于等于30m²时，所述地板结构上设有2个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于30m²且小于等于60m²时，所述地板结构上设有3个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于60m²且小于等于100m²时，所述地板结构上设有5个温度传感器；

当所述围护结构的室内面积大于100m²时，所述地板结构上设有6个以上的温度传感器。

13.一种如权利要求1-12所述的建筑材料保温隔热性能监测系统的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：

获取所述围护结构的内表面温度和外表面温度；

获取所述围护结构的内表面热流和外表面热流；

获取所述围护结构的室内空气温度和室外空气温度；

通过可视化设备的计算模块获取所述内表面温度、所述外表面温度、所述内表面热流、所述外表面热流、所述室内空气温度、所述室外空气温度，并根据所述内表面温度、所述外表面温度、所述内表面热流、所述外表面热流、所述室内空气温度、所述室外空气温度计算获得所述围护结构的传热系数；

根据所述围护结构的传热系数评价所述围护结构保温隔热性能制，并根据所述传热系数计算所述围护结构所能够传输的热量数据，并根据所述热量数据获取所述围护结构的制冷/供暖需求。

14.如权利要求13所述的建筑材料保温隔热性能监测方法，其特征在于：设定所述内表面热流为q_i；

设定所述外表面热流为q_e；

设定所述内表面温度为T_i；

设定所述外表面温度为T_e；

设定所述室内空气温度为T_{i_air}；

设定所述室外空气温度为T_{e_air}；

设定所述围护结构的内表面对流热换系统为h_i；

设定所述围护结构的外表面对流热换系统为h_e；

则：h_i＝q_i/(T_i-T_{i_air})；

h_e＝q_e/(T_{e_air}-T_e)；

设定所述围护结构的内表面对流传热热阻为R_i；

设定所述围护结构的外表面对流传热热阻为R_e；

则：R_i＝1/h_i；

R_e＝1/h_e；

设定所述围护结构的第i层建筑材料的厚度为d_i；

设定所述围护结构的第i层建筑材料的导热系数为λ_i；

设定所述围护结构的热传导热阻为R；

则：R＝d₁/λ₁+d₂/λ₂+…+d_i/λ_i；

设定所述围护结构的传热系数为U；

则：U＝1/(R_i+R+R_e)。

15.如权利要求14所述的建筑材料保温隔热性能监测方法，其特征在于：设定所述围护结构所能够传输的热量为Q；

设定所述围护结构的面积为A；

设定温度校正系数为f_t；

设定度时数为G_t；

则：Q＝A×U×f_t×G_t。

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