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1.半導體數字式溫度傳感器的選型與制作

一般情況下，建筑物測溫范圍在-40℃~100℃之間。采用的測溫傳感器為半導體數字式溫度傳感器，選用型號ds18b20。DS18b20由以上兩種封裝形式（見圖1），現采用PR-35式封裝。制作方法：用300mm三芯屏蔽線焊接各引腳，用一側扁平的準6不銹鋼保護管封裝，導熱硅脂填充鋼管中縫隙，鋼管開口出線端用密封膠密封，膠水固化后待用。

2.熱流測量傳感器

對建筑物外圍結構絕熱性能進行測量的一個重要工具是建筑用熱流計。建筑用熱流計可以精確地測量出單位面積、單位時間、圍護結構兩側空氣單位溫差下的熱量。熱流計傳感器主要是由幾百對熱電偶所組成。傳感器的形狀可采用各種不同的尺寸。目前熱流計傳感器廣泛采用的尺寸為100mm×100mm，其厚度一般是在2mm~3mm之間，見圖2。當熱流計制作完成之后，需要對其進行標定，并確定熱流計的系統C，熱流密度q=C•mV。

3.熱流計系數的標定

熱流計經過一段時間的使用之后，往往會出現變形或者損壞問題，這會導致熱流系數出現變化，因此對熱流計進行使用之前，需要對其進行標定。一般情況下，每年至少需要標定一次。通常情況下，半導體數字式溫度傳感器需要送往相關的計量部門進行檢定，熱流計的標定則需要采用自校的方法。當進行熱流計的標定時，可以電流計式導熱或者平板導熱儀。以下將以100mm×100mm的熱流計為例。熱流計系數的標定方法如下：首先制作一塊與熱流計片同材質的圍護板，圍護板的尺寸以300mm×300mm為例，接著將圍護板、被標熱流計安裝在熱板與標準件之間。在標準件的熱側需要布置兩個半導體數字式溫度傳感器，在冷側對應位置同樣需要布置兩個半導體數字式溫度傳感器，接著將試件夾緊。以熱流計式導熱儀的標定為例。在這種方法的標定中，只需要將被標定的熱流計的兩端線與該儀器的熱流計表面接線端連接在一起，將熱側的兩個半導體數字式溫度傳感器與熱面半導體數字式溫度傳感器接線端連接在一起，而冷側的兩個半導體數字式溫度傳感器則應與冷面半導體數字式溫度傳感器接線端連接在一起如圖3。連接完成之后，即可開啟設備，測量形式選定單熱流計單試件方法。當熱板控溫在35℃，冷板控溫在5℃時，標準件有一個已知的導熱系數λ1，當待測的導熱系數λ2穩定之后即可將其與導熱系數λ1進行對比，如表2所示為兩個導熱系數的比較結果。

4.節能檢測工程實例

2013年9月3日，友邦保險在當天宣布位于廣東南海的友邦金融中心隆重開幕。友邦金融中心乃世界級水平辦公樓，具備環保設計概念。佛山市市長劉悅倫、友邦保險（和訊放心保）集團首席執行官兼總裁杜嘉祺出席開幕儀式。友邦金融中心是佛山市首座榮獲LEED節能環保金級國際認證的商務寫字樓，這是一項享譽全球的殊榮。以下將介紹熱流測量傳感器在本工程外墻和屋頂的保溫節能檢測中的應用。（1）夏季現場隔熱試驗對其中的某一房間夏季隔熱性進行現場檢測。在檢測的時候，需要將所有的門窗關閉，接著采用溫度熱流巡回檢測儀和半導體數字式溫度傳感器進行檢測。1）選擇熱流計安裝的位置墻體傳熱系數的測量，選擇熱流計安裝的位置非常重要。主要注意以下幾點：安裝高度和間隔：以外墻為例，應該安裝在離地面1.2m的位置，一面墻體安裝2~4個，最后取同一時間段的平均值。互相之間間隔1m~2m。安裝部位離開窗戶以及墻角線、梁柱、拐角等不規則處1m以上。具體測量點應該沒有任何建筑缺陷，沒有縫隙。不受外面風或其他方面的影響。墻面測點位置必須平整、光滑，經過刮大白處理。如果是水泥面，必須用大白或石膏刮平整、光滑，并用細砂紙打磨。2）熱流計安裝方法熱流計的貼墻安裝面可以用兩種方法處理：①用很薄的雙面膠貼在墻面一層；②用導熱硅脂很薄很均勻地涂抹一層，注意不要留任何縫隙，然后緊貼墻面，要反復壓實，平整，不要留氣泡、縫隙。最后用鋁箔膠帶（毛面）/透明膠帶（光面）粘貼四個外面邊線到墻上，膠帶粘貼熱流計邊線里面不超過10mm，如圖4。3）內表面溫度傳感器的安裝方法取熱流計的中心線，距離熱流計兩邊線20mm左右，按照要求的地址號，粘帖兩個平面測溫傳感器。4）外表面溫度傳感器的安裝方法對照外墻外表面，取熱流計的中心點，按照要求的地址號，粘帖一個平面測溫傳感器（見圖5）。每間隔10min進行一次檢測，檢測期間連續記錄外墻、屋頂內外表面的溫度和室內外空氣溫度，用太陽輻射計在屋頂上檢測太陽的輻射強度。建筑外墻的傳熱系數測試保溫箱（內含制冷及加熱裝置）安裝方法如下：在熱流計外面卡裝保溫箱。以立面安裝為例，底下用600mm凳子支撐，四角用長的木梁對面頂住。如果沒有保溫箱，采用封閉整個房間，使用一臺或多臺空調制冷，也可以達到同樣效果。根據本工程的檢測結果，東西外墻外表面的最高溫度達到48.88℃、根據相關的規范要求按以下公式計算可以知道。為了避免外界氣溫變化干擾，在夜間溫度變化不大的時段進行采集，用保溫箱人工模擬夏季室內外溫差，所采集數據如表3：依據表3可知，本工程的夏季隔熱性滿足要求。對于其他房間的檢測，屋頂和東西外墻內表面的最高溫度均能夠滿足相關的規范要求，因此可以認為本工程在建筑材料節能環保方面取得了良好的效果。（2）冬季保溫性能測試選取其中的一層房間的冬季保溫性能測試為例（傳感器和熱流計的安裝方法與計算過程與夏季現場隔熱試驗類同），首先采用空調機對室內進行加熱，檢測持續時間控制在9d。冬季保溫性能測試的主要內容為外墻和屋頂的傳熱系數、內外表面溫度、空氣溫度以及墻角部分的溫度。室內的溫度保持在22℃。接著采用溫度熱流巡回檢測儀和半導體數字式溫度傳感器，每間隔30min進行一次檢測，檢測期間連續記錄外墻、屋頂內外表面的溫度和室內外空氣溫度以及熱流。如表4所示為檢測結果。根據檢測結果可以知道，外墻和屋，屋頂的傳熱系數、室內空氣與外墻內表面之間的溫差、室內空氣與屋頂內表面之間的溫差、外墻角內表面溫度均滿足相關規范要求。表5為截取的部分試驗數據。對于其他房間的檢測，以上這些參數也均滿足相關的規范要求，這表明本工程的冬季保溫性測試能夠滿足要求，因此可以認為本工程在建筑材料節能環保方面取得了良好的效果。

5.結束語

為了檢驗建筑節能材料的節能效果，必須對建筑材料進行節能檢測。文章針對當前部分節能檢測結果存在著較多的問題，比如說檢測設備種類較少，特別是當熱流計使用過久會出現變形問題，從而導致熱流系數發生改變，這樣會影響到測量結果的準確性。結合工程實施經驗，提出采用半導體數字式溫度傳感器和熱流測量傳感器進行建筑節能檢測。文章對四種測溫傳感器采取對比分析，提出最適合用于建筑熱工作性能的測量，系統地探討了半導體數字式溫度傳感器的選型與制作，結合友邦金融中心工程實例，針對該工程是佛山市首座榮獲LEED節能環保金級國際認證的商務寫字樓，對該工程外墻和屋頂的保溫采用熱流測量傳感器檢測。檢測結果表明，本工程的夏季隔熱和冬季保溫性測試能夠滿足要求，因此可以認為本工程在建筑材料節能環保方面取得了良好的效果，檢測結果具有可靠性。

作者：潘淵 單位：佛山市南海區正昇建筑工程質量檢測有限公司