一种分析板材节能规律的方法及装置

摘要

本发明公开了一种分析板材节能规律的方法，包括：1）提供检测室和调温室，检测室内带有密闭的检测腔，检测腔内空间分布有温度传感器阵列，调温室内带有调温装置，调温室与检测腔之间通过缓释口连通，待检样品将缓释口封堵；2）控制调温装置，使调温室内温度尽快达到目标温度T；3）保持调温室内的温度T，周期性记录温度传感器阵列上各个传感器的温度信息，直至检测腔内温度变化达到稳定状态；4）计算得各个空间单位区域内的热量Q（x,y,z）。利用本发明的方法检测由多种材料复合或多种材料层积复合所构成的板材或地采暖地板的散热性能，精度达到99%以上，填补木材科学导热规律研究领域的空白。本发明还公开了一种分析板材节能规律的装置。

权利要求

1.一种分析板材节能规律的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)提供一个检测室和一个调温室，由绝热材料制成的所述检测室内带有密闭的检测腔，所述检测腔内空间分布有温度传感器阵列，所述调温室内带有调温装置，调温室与所述检测腔之间通过缓释口连通，待检样品将所述缓释口封堵；

2)控制所述调温装置，使所述调温室内温度尽快达到目标温度T；

3)保持所述调温室内的温度T，周期性记录所述温度传感器阵列上各个传感器的温度信息，直至检测腔内温度变化达到稳定状态，其中，所述稳定状态是指：按设定时间间隔s采集的2次检测腔内温度的差值≤0.1℃，s取值在1—20分钟之间；

4)将检测腔分割成若干个以所述温度传感器为中心的空间单位，利用下列公式计算得到各个所述空间单位区域内的热量Q(x,y,z)，Q(x,y,z)＝M*c(Ti-Ti-1)

其中，Q(x，y，z)为三维坐标是x，y，z的温度转感器所在的单位空间释放的热量，M为温度传感器周围单位空间内空气的质量，c为空气的比热容，Ti为x，y，z坐标的温度转感器在第i个检测周期的温度值，Ti-1为x，y，z坐标的温度转感器在第i-1个检测周期的温度值，i＝2，3，

4……；

检测室和调温室均为圆筒结构，检测室安装在调温室的上面，检测室内空间分布有温度传感器阵列，温度传感器阵列包括若干个上下连接在检测腔顶壁和底壁的细线，在细线上设置若干温度传感器，由此形成三维空间的测温阵列。

2.一种在权利要求1中使用的分析板材节能规律的装置，其特征在于，该装置包括：检测室和调温室，其中，由绝热材料制成的所述检测室内设置有密闭的检测腔，所述检测腔内空间分布有温度传感器阵列，温度传感器阵列包括若干个上下连接在检测腔顶壁和底壁的细线，在细线上设置若干温度传感器，由此形成三维空间的测温阵列，检测腔与调温室之间通过缓释口连通，待检样品封堵在所述缓释口上，所述调温室内设置有调温装置，所述调温装置用于将调温室内温度迅速调整至温度T；所述检测腔的壁具有三层绝热结构，所述三层绝热结构为：绝热内壁、真空绝热层和绝热外壁；所述检测室和所述调温室均为圆筒结构，利用其周向面的弧度有效对抗抽真空给侧壁带来的压力；所述检测腔与所述调温室之间具有隔壁，所述缓释口开设在该隔壁上，待检样品卡置在缓释口上；所述缓释口为与待检样品形状匹配得圆形口。

说明书

一种分析板材节能规律的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种检测实木质、实木复合及强化地板或由木基所构成板材的节能规律的分析方法与仪器。为建筑、装修装饰材料和木材科学等领域提供鉴定与评价木基复合材料属性的科学方法、量化指标和分析鉴定仪器。

背景技术

[0002] 木质地采暖地板以其节省空间、热力分布均匀、舒适等优点在我国已经得到广泛应用，已普及到住宅、办公和公共等场所。随着我国人民住房条件改善和科学技术发展，地采暖在我国渐受青睐。

[0003] 现代广泛应用的采暖地板或板材是由实木或多层实木复合而成，有其自身的复杂性。在当今世界上生物质资源紧缺的情况下，为高效利用资源，地板厂商将导热地板做成三层甚至更多层，即地板的表面用珍贵树种，中间或下面用廉价的人工林树种。或在强化地板的下表面裱装一层金属薄膜使其提高导热效率，到目前为止，国内外尚未见检测地采暖地板的板材节能规律检测原理、方法和仪器。

[0004] 然而在建筑，装修以及地热住宅行业飞速发展的今天，世界各国相关领域的科学家都急切地想知道由多种材料复合或多种材料层积复合的生物质材料导热性、蓄能性能、缓释性能和节能性能的确切的量化指标与具体而规范的检测方法，进而制定国家或行业采暖地板或板材的标准去规范市场，使得生产厂家有章可循、有法可依。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种分析板材节能规律的方法，以及实施该方法的一种分析板材节能规律的装置。具体技术方案为：

[0006] 一种分析板材节能规律的方法，该方法包括以下步骤：

[0007] 1）提供一个检测室和一个调温室，由绝热材料制成的所述检测室内带有密闭的检测腔，所述检测腔内空间分布有温度传感器阵列，所述调温室内带有调温装置，调温室与所述检测腔之间通过缓释口连通，待检样品将所述缓释口封堵；

[0008] 2）控制所述调温装置，使所述调温室内温度尽快达到目标温度T；

[0009] 3）保持所述调温室内的温度T，周期性记录所述温度传感器阵列上各个传感器的温度信息，直至检测腔内温度变化达到稳定状态，其中，所述稳定状态是指：按设定时间间隔s采集的2次检测腔内温度的差值≤0.1℃，s取值在1—20分钟之间；

[0010] 4）将检测腔分割成若干个以所述温度传感器为中心的空间单位，利用下列公式计算得到各个所述空间单位区域内的热量Q（x,y,z），

[0011] Q（x,y,z）=M*c（Ti-Ti-1）

[0012] 其中，Q（x，y，z）为三维坐标是（x，y，z）的温度转感器所在的单位空间释放的热量，M为温度传感器周围单位空间内空气的质量，c为空气的比热容，Ti为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i个检测周期的温度值，Ti-1为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i-1个检测周期的温度值（i=2，3，4……）。

[0013] 进一步，所示检测腔的侧壁具有三层绝热结构，所述三层绝热结构为：绝热内壁、真空绝热层和绝热外壁。

[0014] 一种在上述方法中使用的分析板材节能规律的装置，该装置包括：检测室和调温室，其中，由绝热材料制成的所述检测室内设置有密闭的检测腔，所述检测腔内空间分布有传感器阵列，检测腔与调温室之间通过缓释口连通，待检样品封堵在所述缓释口上，所述调温室内设置有调温装置，所述调温装置用于将调温室内温度迅速调整至温度T。

[0015] 进一步，所示检测腔的壁具有三层绝热结构，所述三层绝热结构为：绝热内壁、真空绝热层和绝热外壁。

[0016] 进一步，所述检测腔与所述调温室之间具有隔壁，所述缓释口开设在该隔壁上，待检样品卡置在缓释口上。

[0017] 进一步，所述缓释口为与待检样品形状匹配得圆形口。

[0018] 进一步，所述检测室和所述调温室呈圆柱型。

[0019] 本发明研究开发出针对由多种材料复合或多种材料层积复合的板材材料的节能规律的测试方法和分析仪器，解决我国木材科学研究及建筑、装饰材料飞速发展的今天，急需地板材节能规律分析、检测和评价问题。利用本发明的方法检测由多种材料复合或多种材料层积复合所构成的板材或地采暖地板的散热性能，精度达到99%以上，填补木材科学导热规律研究领域的空白，还可以将所采集的温度阵列上传至上位机，进行数据存储，并绘制不同角度的等温面，进行数据分析。

附图说明

[0020] 图1为本发明分析板材节能规律的装置的结构示意图；

[0021] 图2为分析板材节能规律的装置的内部结构示意图；

[0022] 图3为检测室与调温室的结构示意图；

[0023] 图4为检测室的半剖图；

[0024] 图5为调温室外壳结构示意图；

[0025] 图中：1人机交互单元、2盖板、3箱体、3-1前门、3-2脚轮、4上盖、4-1电缆孔、4-2线路板安装柱、5检测室、5-1真空绝热层、6调温室、6-1换热管、6-2调温室外壳、6-2.2管孔、7空压机、8散热风扇。

具体实施方式

[0026] 下面利用实施例对本发明进行更全面的说明。本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。

[0027] 为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

[0028] 图1、图2、图3、图4和图5所示的分析板材节能规律的装置包括：箱体3，箱体3的底部安装有四个脚轮3-2，脚轮3-2便于操作人员移动箱体3，箱体3的前侧壁上设置有前门3-1，箱体3顶部设置有人机交互单元1和盖板2，分析板材节能规律的装置的主要部件设置在箱体3的内部。前门3-1和盖板2均可以打开，便于对操作人员对箱体3内的部件进行维修和保养，人机交互单元1具有显示屏和控制按键，显示屏可以是触屏的，控制按键为虚拟按键，人机交互单元1与箱体3内的通电部件连接，监测其工作状态并控制。箱体3后侧壁上开设有网孔，有利于安装在外壳内部的制冷系统散热。

[0029] 箱体3内设置有：检测室5和调温室6，检测室5和调温室6均为圆筒结构，检测室5安装在调温室6上，调温室外壳6-2的顶壁中心设置有圆形的缓释口，调温室6内腔通过缓释口与检测室5中的检测腔相连通，待检样品卡置在缓释口上，检测腔内空间分布有温度传感器阵列，温度传感器阵列包括若干个上下连接在检测腔顶壁和底壁的细线，在细线上设置若干温度传感器，由此形成三维空间的测温阵列，检测室5的顶部设置有上盖4，上盖4将检测室5的顶部封闭，上盖4上设置有将温度传感器的连线引出检测腔的电缆孔4-1和线路板安装柱4-2。检测室5、调温室外壳6-2和上盖4均是由不锈钢板焊接而成，采用三层绝热结构，三层绝热结构为：绝热内壁、真空绝热层5-1和绝热外壁。提高检测腔和调温室6内腔与外界环境的换热能力，提高测定实验数据的准确性。在检测室5上端面或者上盖4的下端面添加隔热材料制成的密封环，将进一步降低外部环境温度对检测室5内部的空气的影响。检测腔的绝热内壁上和检测腔内空间中均设置有温度传感器。

[0030] 本实施例中的检测室5和调温室6除了圆筒结构外，还可以是多棱柱状，或者立方体，采用圆筒结构，不仅加工简单，还可以利用其周向面的弧度有效对抗抽真空给侧壁带来的压力。

[0031] 检测室5的下端侧壁内侧也设置有台阶面，与调温室外壳6-2上部的台阶面适配用于密封。缓释口的侧壁与双层壁之间密封。缓释口的底面设置有凸出的台阶面，用于托住待检样品；待检样品与缓释口的尺寸适配，样板的边与缓释口的对应边之间的间隙不大于0.5mm。

[0032] 可以在调温室外壳6-2外壁下部焊接有4个固定底脚，在固定底脚上设有通孔，螺栓穿过通孔将调温室外壳6-2固定在底板上。

[0033] 调温室6内还设置有调温装置，通过加热管或者与空压机7连接的制冷管，可以对调温室6内部空气的温度进行调整。其中，加热管的控制器和空压机7、散热风扇8安装在调温室6外，通过侧壁上的密封管孔6-2.2与内部的换热管6-1连接。

[0034] 上盖4的底面向下焊接有线路板安装柱，用于固定焊接有温度传感器的条状线路板；形成检测检测室5内空气温度的传感器。传感器沿条状线路板应尽可能均布。

[0035] 实施例中的密封通孔是通过在两层不锈钢板之间打孔，用无缝不锈钢管穿过孔，通过焊接，在两层不锈钢板之间形成通孔，并保证该通孔与不锈钢板之间的夹层密封。

[0036] 利用上述装置分析板材节能规律时，按以下步骤进行：

[0037] 1）提供一个检测室5和一个调温室6，由绝热材料制成的检测室5内带有密闭的检测腔，检测腔内空间分布有温度传感器阵列，调温室6内带有调温装置，调温室6与检测腔之间通过缓释口连通，待检样品将缓释口封堵；

[0038] 2）控制调温装置，使所述调温室6内温度尽快达到目标温度T；

[0039] 3）保持调温室6内的温度T，周期性记录温度传感器阵列上各个传感器的温度信息，直至检测腔内温度变化达到稳定状态，其中，稳定状态是指：按设定时间间隔s采集的2次检测腔内温度的差值≤0.1℃，s取值在1—20分钟之间；

[0040] 4）将检测腔分割成若干个以所述温度传感器为中心的空间单位，利用下列公式计算得到各个所述空间单位区域内的热量Q（x,y,z），

[0041] Q（x,y,z）=M*c（Ti-Ti-1）

[0042] 其中，Q（x，y，z）为三维坐标是（x，y，z）的温度转感器所在的单位空间释放的热量，M为温度传感器周围单位空间内空气的质量，c为空气的比热容，Ti为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i个检测周期的温度值，Ti-1为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i-1个检测周期的温度值（i=2，3，4……）。

[0043] 可以根据在同一检测周期内热量相等的区域进行连线，在不同检测周期的变化情况获知释放热量的变化情况。

[0044] 实施例1

[0045] 制备一个直径为210mm、厚度15mm的复合板材作为待检样品，将板材样本放在缓释口上，控制调温装置将调温室6内的温度达到预设温度T=70℃，并且对调温室6进行恒温加热，每隔5分钟对检测腔内的温度传感器阵列进行记录，每隔5分钟采集检测腔内的温度（空气温度），当温度变化值≤0.1℃时，即认为检测腔内的温度达到稳定状态，获取此时检测腔内的温度Te为65.3℃，利用下列公式计算得到各空间单位区域内的热量Q（x,y,z），[0046] Q（x,y,z）=M*c（Ti-Ti-1）

[0047] 其中，Q（x，y，z）为三维坐标是（x，y，z）的温度转感器所在的单位空间释放的热量，M为温度传感器周围单位空间内空气的质量，c为空气的比热容，Ti为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i个检测周期的温度值，Ti-1为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i-1个检测周期的温度值（i=2，3，4……）。

[0048] 实施例2

[0049] 制备一个直径为210mm、厚度15mm的复合板材作为待检样品，将板材样本放在缓释口上，控制调温装置将调温室6内的温度达到预设温度T=70℃，并且对调温室6进行恒温加热，每隔2分钟对检测腔内的温度传感器阵列进行记录，每隔2分钟采集检测腔内的温度（空气温度），当温度变化值≤0.1℃时，即认为检测腔内的温度达到稳定状态，获取此时检测腔内的温度Te为64.2℃，利用下列公式计算得到各空间单位区域内的热量Q（x,y,z），[0050] Q（x,y,z）=M*c（Ti-Ti-1）

[0051] 其中，Q（x，y，z）为三维坐标是（x，y，z）的温度转感器所在的单位空间释放的热量，M为温度传感器周围单位空间内空气的质量，c为空气的比热容，Ti为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i个检测周期的温度值，Ti-1为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i-1个检测周期的温度值（i=2，3，4……）。

[0052] 实施例3

[0053] 制备一个直径为210mm、厚度15mm的复合板材作为待检样品，将板材样本放在缓释口上，控制调温装置将调温室6内的温度达到预设温度T=70℃，并且对调温室6进行恒温加热，每隔2分钟对检测腔内的温度传感器阵列进行记录，每隔2分钟采集检测腔内的温度（空气温度），当温度变化值≤0.1℃时，即认为检测腔内的温度达到稳定状态，获取此时检测腔内的温度Te为64.6℃，利用下列公式计算得到各空间单位区域内的热量Q（x,y,z），[0054] Q（x,y,z）=M*c（Ti-Ti-1）

[0055] 其中，Q（x，y，z）为三维坐标是（x，y，z）的温度转感器所在的单位空间释放的热量，M为温度传感器周围单位空间内空气的质量，c为空气的比热容，Ti为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i个检测周期的温度值，Ti-1为（x，y，z）坐标的温度转感器在第i-1个检测周期的温度值（i=2，3，4……）。

[0056] 利用本发明的原理、方法和仪器，可以通过研究板材缓释过程中平衡室5中的温度分布规律，改进板材的结构设计，提高板材节能性能指标，为我国的质量监督检验，木材科学研究和鉴定检验等法定部门提供一种先进的分析方法与仪器。

[0057] 上述示例只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。