建筑墙体热特性动态检测技术研究

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建筑墙体的热工性能是影响建筑能耗的主要因素之一,越来越多地被人们所关注。由于,建筑墙体在施工过程中受到各种因素的影响,其实际的传热系数需要现场检测。建筑节能工程施工验收规范提出了墙体现场检测的要求。本文使用系统辨识的方法研究适用于建筑墙体传热系数的现场动态检测方法。   根据系统辨识理论和建筑围护结构现场检测特点的介绍,建立了建筑围护结构动态热模型(时间离散模型)。介绍了辨识模型的方法:使用增广最小二乘方法求解模型的参数;使用模型结构辨识方法自动辨识模型的结构;使用Householder变换解决病态矩阵求解问题。综合以上辨识模型的方法,推导了辨识模型的具体过程;编制了围护结构动态热模型以及传热系数的计算软件;并介绍了软件的设计和软件的使用方法。   其次,根据模型特点设计了墙体壁面温度和热流采集的试验方法。试验因素主要包括试验设备、输入输出信号的确定(温度和热流量)、信号采集时间间隔和辨识时间(或数据长度)等。现场试验检测了两种墙体,共六次试验。通过对试验数据的分析,主要研究了墙体蓄热对传热系数的影响、计算数据量对传热系数的影响、建筑墙体热模型的特点、数据时间间隔的选取和传热系数的平均求解方法五个问题。测试结果与理论计算结果的对比表明,节能墙体传热系数的检测结果精度达到5%以内。   通过对试验数据和计算结果的分析,得出了系统辨识方法求解传热系数的基本结论。认为:1)建筑围护结构动态热模型结构不是固定不变的,通过自动辨识模型结构的方法可以求解模型的最佳阶数;2)节能墙体需三天的时间消除蓄热对墙体的影响;3)建筑围护结构动态热模型中的噪声为白噪声;4)计算传热系数所需要的数据时间长度为三天。
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