1. 引言

隨著能源和環境形勢日益嚴峻，建筑節能將是我國的一項長期國策。傳熱系數是建筑熱工節能設計中的重要參數。建筑構件（如門、窗等）的傳熱系數，可在實驗室條件下對其進行測試。而建筑圍護結構是在建造過程中形成的，其傳熱系數需要現場檢測才能確定。通過檢測建筑的實際傳熱性能，來判定建筑保溫隔熱系統的產品、技術是否符合節能設計要求，以此來鑒定新系統的產品、技術的優缺點等，同時對分析建筑物實際運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。本文對傳熱系數現場檢測方法進行綜述，注重對熱流計法研究總結。

2. 圍護結構傳熱系數現場檢測方法

目前對圍護結構的傳熱系數現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關系進行傳熱系數的測定。通常的做法是用熱流計、熱電偶在現場檢測出被測圍護結構的熱流密度以及內、外表面溫度，通過數據處理計算得出建筑物圍護結構各部分的傳熱系數。

（2） 熱流計法特點

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，傳熱系數就偏大。該方法是國家檢測標準方法，在上也是*的方法，但是這種方法用在現場測試有嚴重的局限性。因為使用該方法的前提條件是必須在采暖期才能進行測試，我國的現實情況是有些地區基本不采暖、采暖地區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外墻表面換熱系數受環境（溫度、風速、輻射等）的影響顯著。

（3） 雙面熱流計法

它是改進的熱流計法，一般的熱流計法是在墻體內表面（環境相對較穩定）測定熱流值，而雙面熱流計法是同時測定墻體內外兩表面的熱流。由于墻體的傳熱屬于非穩定傳熱，在同一時刻所測得的溫度值和熱流值實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，由外表面進入墻體內部的熱流值，與同一時刻由墻體內部流過內表面的熱流不一致。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。但這必須在環境較為穩定的情況下進行，不然外墻測得熱流因受環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境，被測部位的內側用熱箱模擬采暖建筑室內條件，并使熱箱內的空氣溫度和室內的空氣溫度保持一致，另一側為室外自然條件，維持熱箱內溫度高于室外溫度 8℃以上，這樣被測部位的熱流總是從室內向室外傳遞；當熱箱內的加熱量與通過被測部位的傳遞熱量達到平衡時，通過測量熱箱內的加熱量得到被測部位的傳熱量，進而計算出被測部位的傳熱系數。

（2）熱箱法作為實驗室檢測建筑構件熱工性能的方法使用由來已久，發展較為成熟，并頒布有、國內的標準，但用來進行現場檢測建筑物熱阻或傳熱系數的熱箱法還處于研究當中。它的特點是不受季節限制，只要室外平均空氣溫度在25℃以下，相對濕度在60%以下，熱箱內溫度大于室外較高溫度8℃以上就可以測試。該方法在國內尚屬研究階段，其局限性在于熱橋部位無法測試，因設備較多而不利于現場測試，且尚未有關熱箱法的標準或國內機構的標準，于實驗室測定與研究。

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。控溫箱——熱流計法綜合了熱流計法和熱箱法兩種方法的特點。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境，這樣既避免了熱流計法受季節限制的問題，又不用校準熱箱的誤差，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箱在現場消除邊界熱損失，也不用標定其邊界熱損失。現今廣泛應用的材料導熱系數平板測試法也是這個原理，從熱量傳遞的物理過程來看，材料導熱系數的測試過程和建筑物圍護結構傳熱系數檢測過程是相同的。這種方法問世時間較短，還需要嚴密的理論推導和實踐檢驗。

2.4常功率平面熱源法

常功率平面熱源法是非穩態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。其現場檢測的方法是在墻體內表面人為地加上一個合適的平面恒定熱源，對墻體進行一定時間的加熱，通過測定墻體內外表面的溫度響應來辨識出墻體的傳熱系數。該系統一般用人工神經網絡方法仿真求解。此方法是非穩態法檢測物體熱性能的一種方法，可大大縮短實際檢測時間，且能減小室外空氣溫度變化給傳熱過程帶來的影響。在實驗室，用非穩態法檢測材料的熱性能較廣泛，但是用來進行現場檢測還需做大量的工作才行，包括設備開發、系統編程、神經網絡訓練和訓練效果評定等工作技術性要求很高，測試結果的穩定性、重復性都需大量的、可靠的數據來支撐。

3. 現場測試的數據處理

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

4. 結論

建筑節能現場檢測技術是推行建筑節能政策、標準的重要內容，因為我國地域廣闊，各地氣候條件和建筑特色各異，且傳熱復雜，容易受環境影響，各地都針對地方特點展開了積極而深入地研究，從測試到數據處理均逐步得到改進，測試條件也由穩態向非穩態，由復雜限制條件到適合現場測試的簡單條件，由忽略環境影響到研究環境影響發展。雖然目前還沒有一種受到大家廣泛認可、簡便易行、設備投資小、適合現場檢測的方法，但是也取得了一定的成果，這些成果必將對落實建筑節能起到一定的促進作用。