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现场检测

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目前,现场检测墙体热阻传热系数的方法主要有以下几种：热流计法和功率（行业内称为热箱法,为了保持统一方便交流,以下仍称为热箱法）、非稳态法，下面分别阐述。

热流计法

热流计法的基本思路是用热流计测得通过被测墙体的热流量,同时测得墙体两侧的温度,就可以计算出被测墙体的热阻和传热系数。

热流计的测头是根据热电效应和温度梯度的原理制成的。测头内埋设有热电堆，当有一定的热流q垂直流过热流计测头时，在其基板两面就有一定的温差△T，这个温度差使装在基板内的热电堆产生一定的电动势。由于基板的厚度公和导热系数一定,在稳定导热的条件下,其热流密度与测头两侧的温差△T成正比，也与产生的电动势成正比。热流计法根本的要求是通过热流计的热流既是通过被测对象的热流,并且这个热流平行于温度梯度方向,即通过热流计的热流为稳态一维传导,不考虑向四周的扩散。这样同时测出热流计冷端温度和热端温度,即可根据公式计算出被测对象的热阻和传热系数

R=(T2-T1)/(E*C)

K=1/(Ri+R+Re)

式中K为传热系数[W/(m2.K)]；

E为热流计读数(mv)；

C为热流计测头系数[W/(m2.mv)]，热流计出厂时已标定；

R为被测物的热阻（m2.K/W）；

T1为被测物冷端表面温度（℃）；

T2为被测物热端表面温度（℃）；

Ri为内表面换热阻（m2.K/W）；

Re为外表面换热阻（m2.K/W）。

如果受到现场条件限制如采用页岩颗粒的防水卷材的屋顶不光滑,如果不进行处理就不能够精确测得外表面温度。有的用石膏、快硬水泥等先抹出一块光滑的表面再贴温度传感器测量温度,这样又会带来附加热阻,并且由其引起的误差无法精确消除。在内外表面温度不易测定时,可以利用百叶箱测得内外环境温度、几以及通过热流计的热流,可以根据公式计算出被测对象的传热阻和传热系数：

R0=(Ta-Tb)/(E*C)

K=1/R0

式中为R0被测物的传热阻（m2.K/W）；

式中其它符号同上。

热箱法

现场检测用的热箱法一般是防护热箱法。是将计量箱放置在一个温度受到控制的空间内,控制计量箱内部温度和室内空气温度保持*,使得计量箱与外部环境之间没有热量交换，另一侧为室外自然条件。维持热箱内温度高于室外温度以上。这样被测部位的热流总是从室内向室外传递,形成了一维热流。当热箱内的加热量与通过被测部位传递的热量达到平衡时,计量箱的功率就是被测部位的传热量。记录计量箱的发热量和热箱内、室外温度,利用公式一计算就能得到被测部位的传热系数。

也有的采取双箱体的方法,即在计量箱外再套一个防护箱,测试时保持计量箱和防护箱内温度*即可。

操作条件与方法：

1. 根据被测建筑物的施工图选取检测部位，不应靠近梁、板、柱等热桥处，被测房间门窗完好无损；

2. 将热箱体与被测墙体部位紧密接触，为达到密闭，通常在热箱背面用撑竿顶牢；

3. 粘贴固定温度传感器。固定室外墙表温度传感器，使其位于对应面热箱的中心位置，紧贴墙表，用锡纸遮挡，避免日光直射。固定室外环境温度传感器，使其位于对应面热箱的中心位置，离开墙表10一20厘米的阴影下，并安装防辐射罩，避免日光直射。固定室内空气温度传感器，使其位于被测房间*，距墙面1.5米处，并安装防辐射罩；

4. 将温度传感器和热箱连接到功率温度检测仪进行测量；

5. 放置热箱的房间采用电暖气加热，使热箱内与室内温度差小于0.4℃，室内外温度差应控制在℃以上，热箱内温度大于室外温度10℃以上，若室外平均空气温度在8℃以上，则应使用冷箱；

6. 室外空气相对湿度必须在60%以下，风力小于三级；

7. 宜在外墙保温施工完工后，墙体达到干燥状态进行现场测试；

8. 用计算机设定控制温度、采集数据的形式,设置记录间隔时间及采集时间。采集仪自动记录热箱的耗电量、热箱内温度、室内温度、室外温度、墙体测试部位内外表面温度、室外湿度等参数；

9. 检测周期为72-96小时，温度测量范围-20-50℃，采集该周期内稳定以后不小于24小时的所有数据。

测量结束后由仪器自动计算出传热系数,也可由人工用EXCEL或金山电子表

格进行数据处理计算出被测部位的传热系数。

非稳态法

常功率平面热源法是非稳态法中一种比较常用的方法,适用于建筑材料和其它隔热材料热物理性的测试。其现场检测的方法是在墙体内表面人为地加上一个合适的平面恒定热源，对墙体进行一定时间的加热,通过测定墙体内外表面的温度响应辨识出墙体的传热系数,原理如图所示。绝热盖板和墙体之间的加热部分由5层材料组成,加热板C1、C2和金属板E1、E2对称地各布置两块，控制绝热层两侧温度相等，以保证加热板C1发出的热量都流向墙体，E1板对墙体表面均匀加热的作用。墙体内表面测温热电偶A和墙体外表面测温热电偶D记录逐时温度值。

1. 该系统用人工神经网络方法(Artificial Neural Network，简称ANN）仿真求解过程。分为以下几个步骤

2. 该系统设计的墙体传热过程是非稳态的三维传热过程，这一过程受到墙体内侧平面热源的作用和室内外空气温度变化的影响，有针对性地编制非稳态导热墙体的传热程序。建立墙体传热的求解模型，输入多种边界条件和初始条件，利用已编制的三维非稳态导热墙体的传热程序进行求解，可以得到加热后墙体的温度场数据。

3. 将得到的温度场数据和对应的边界条件、初始条件共同构成样本集对网络进行训练。在该研究中由于实验能测得的墙体温度场数据只是墙体内外表面的温度，因此将测试时间中的以下5个参数作为神经网络的输入样本：室内平均温度、室外平均温度、热流密度、墙体内外表面温度：将墙体的传热系数作为输出样本进行训练。

4. 网络经过一定时间的训练达到稳定状态，将各温度值和热流密度值输入，由网络即可映射出墙体的传热系数。 [4] 

影响因素

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传热系数是一个过程量，其大小取决于壁面两侧流体的物性、流速，固体表面的形状、材料的导热 系数等因素。在建筑物热损失计算中，是表征外围护结构总传热性能的参数，其值取决于围护结构所采用的材料、构造及其两侧的环境因素。传热系数愈大的围护结构保温效果愈差，如一般单层3mm厚玻璃的金属窗传热系数为 6.4W/(mK)，370mm厚两面抹灰的 砖墙传热系数为1.59W/(mK)。 [5] 

K值愈大，传热过程进行得愈为强烈。传热系数不仅主要取决于热、冷 流体的物理性质和各自的平均流 速，还与固体壁面的厚度及其材料 的导热系数等许多因素有关，一般 都借助于具体实验并按传热方程式 计算确定，或通过计算传热过程的 单位面积总热阻Rt而得到。下表 列出几种常见传热过程K的大致 数值范围：

科学术语

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定义

从字意上理解就是指有一种物质由于密度比它所在的溶剂或溶液大且又不溶于它们从而沉了下去。

事实上沉淀多为难溶物（20°C时每100克水中溶解的克数小于0.01克）。

原理

从液相中产生一个可分离的固相的过程，或是从过饱和溶液中析出的难溶物质。沉淀作用表示一个新的凝结相的形成过程，或由于加入沉淀剂使某些离子成为难溶化合物而沉积的过程。产生沉淀的化学反应称为沉淀反应。物质的沉淀和溶解是一个平衡过程，通常用溶度积常数Ksp来判断难溶盐是沉淀还是溶解。溶度积常数是指在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，组成沉淀的各离子浓度的乘积为一常数。分析化学中经常利用这一关系，借加入同离子而使沉淀溶解度降低，使残留在溶液中的被测组分小到可以忽略的程度。 [1] 

分类

沉淀可分为晶形沉淀和非晶形沉淀两大类型。*是典型的晶形沉淀，Fe2O3·nH2O是典型的非晶形沉淀。晶形沉淀内部排列较规则，结构紧密，颗粒较大，易于沉降和过滤；非晶形沉淀颗粒很小，没有明显的晶格，排列杂乱，结构疏松，体积庞大，易吸附杂质，难以过滤，也难以洗干净。

制取

实验证明，沉淀类型和颗粒大小，既取决于物质的本性，又取决于沉淀的条件。在实际工作中，须根据不同的沉淀类型选择不同的沉淀条件，以获得合乎要求的沉淀。对晶形沉淀，要在热的稀溶液中，在搅拌下慢慢加入稀沉淀剂进行沉淀。沉淀以后，将沉淀与母液一起放置，使其“陈化”，以使不完整的晶粒转化变得较完整，小晶粒转化为大晶粒。而对非晶形沉淀，则在热的浓溶液中进行沉淀，同时加入大量电解质以加速沉淀微粒凝聚，防止形成胶体溶液。沉淀完毕，立即过滤，不必陈化。

作用

在经典的定性分析中，几乎一半以上的检出反应是沉淀反应。在定量分析中，它是重量法和沉淀滴定法的基础。沉淀反应也是常用的分离方法，既可将欲测组分分离出来，也可将其它共存的干扰组分沉淀除去。 [1] 

种类

氯化银沉淀

Cu(OH)2蓝色絮状沉淀

BaSO4白色沉淀

Mg(OH)2白色沉淀

Al(OH)3白色沉淀

BaCO3白色沉淀

CuO黑色沉淀

Cu2O红色沉淀

Cu2(OH)2CO3暗绿色沉淀

CaCO3白色沉淀

Fe(OH)3红褐色沉淀

Fe(OH)2为白色絮状沉淀（在空气中很快变成灰绿色，再变成Fe(OH)3红褐色沉淀）

Fe2O3 红棕色沉淀

FeO 黑色沉淀

FeCO3 灰色沉淀

FeS2 黄色沉淀

AgBr淡黄色沉淀

Ag2CO3 黄色沉淀

AgBr 浅黄色沉淀

AgCl 白色沉淀

Ag3PO4黄色沉淀

PbS黑色沉淀 [2] 

条件

反应

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CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2↓+Na2SO4 蓝色沉淀生成、上部为澄清溶液质量守恒定律实验

Ca(OH)2+CO2 = CaCO3↓+ H2O澄清石灰水变浑浊 应用CO2检验和石灰浆粉刷墙壁

Ca(HCO3)2 = CaCO3↓+H2O+CO2↑ 白色沉淀、产生使澄清石灰水变浑浊的气体水垢形成。钟乳石、石笋的形成

HCl+AgNO3 = AgCl↓+HNO3 生成白色沉淀、不溶解于稀检验Cl-的原理

Ba(OH)2+ H2SO4 = BaSO4↓+2H2O 生成白色沉淀、不溶解于稀检验SO42-的原理

BaCl2+ H2SO4 = BaSO4↓+2HCl 生成白色沉淀、不溶解于稀检验SO42-的原理

Ba(NO3)2+H2SO4 = BaSO4↓+2HNO3 生成白色沉淀、不溶解于稀检验SO42-的原理

FeCl3+3NaOH = Fe(OH)3↓+3NaCl 溶液黄色褪去、有红褐色沉淀生成

AlCl3+3NaOH = Al(OH)3↓+3NaCl 有白色沉淀生成

MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+2NaCl有白色沉淀产生

CuCl2+2NaOH = Cu(OH)2↓+2NaCl 溶液蓝色褪去、有蓝色沉淀生成

CaO+ H2O = Ca(OH)2 白色块状固体变为粉末、生石灰制备石灰浆

Ca(OH)2+SO2 = CaSO3↓+ H2O 有白色沉淀生成 初中一般不用

Ca(OH)2+Na2CO3 = CaCO3↓+2NaOH 有白色沉淀生成 工业制取烧碱、实验室制少量烧碱

Ba(OH)2+Na2CO3 = BaCO3↓+2NaOH 有白色沉淀生成

Ca(OH)2+K2CO3 = CaCO3↓ +2KOH 有白色沉淀生成

AgNO3+NaCl = AgCl↓+NaNO3 白色不溶解于稀的沉淀（其他氯化物类似反应） 应用于检验溶液中的氯离子

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl 白色不溶解于稀的沉淀（其他硫酸盐类似反应） 应用于检验硫酸根离子

CaCl2+Na2CO3 = CaCO3↓+2NaCl 有白色沉淀生成

MgCl2+Ba(OH)2 = BaCl2+Mg(OH)2↓ 有白色沉淀生成 [3] 

类型

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按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀可分为以下几种类型。

饮料瓶中的沉淀物

1.自由沉淀。悬浮颗粒的浓度低，在沉淀过程中呈离散状态，互不粘合，不改变颗粒的形状、尺寸及密度，各自完成独立的沉淀过程。这种类型多表现在沉砂池、初沉池初期。

2.絮凝沉淀。悬浮颗粒的浓度比较高（50~500mg/L），在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用，使悬浮颗粒互相碰撞凝结，颗粒质量逐渐增加，沉降速度逐渐加快。经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝沉淀。

3.拥挤沉淀。悬浮颗粒的浓度很高（大于500mg/L），在沉降过程中，产生颗粒互相干扰的现象，在清水与浑水之间形成明显的交界面（混液面），并逐渐向下移动，因此又称成层沉淀。活性污泥法二沉池的后期、浓缩池上部等均属这种沉淀类型。

4.压缩沉淀。悬浮颗粒浓度特高（以至于不再称水中颗粒物浓度，而称固体中的含水率），在沉降过程中，颗粒相互接触，靠重力压缩下层颗粒，使下层颗粒间隙中的液体被挤出界面上流，固体颗粒群被浓缩。活性污泥法二沉池污泥斗中、浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型。 [3] 

滤过和干燥

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（一）沉淀的滤过

滤过是使沉淀和母液分开，与过量沉淀剂、共存组分或其他杂质分离，从而得到纯净的沉淀。

若后续处理需要灼烧的沉淀，用定量滤纸过滤，这种滤纸已用HCl和HF处理，大部分无机物已被除去，每张滤纸灼烧后残留灰分小于0.2mg。根据沉淀的性质，选择疏密程度不同的定量滤纸。①一般无定形沉淀，应选用疏松的快速滤纸；②粗粒的晶形沉淀，可选用较紧密的中速滤纸；③较细粒的晶形沉淀，应选用紧密的慢速滤纸。若只需烘干即可得到称量形式的沉淀，常用玻璃砂芯坩埚或玻璃砂芯漏斗减压抽滤，根据沉淀的性状选择不同型号滤器。

过滤时均采用“倾泻法”。若沉淀的溶解度随温度变化不大，采用趁热过滤更好。

（二）沉淀的洗涤

沉淀的洗涤是为了洗去沉淀表面吸附的杂质和混杂在沉淀中的母液。洗涤时选择合适的洗液，可减少沉淀的溶解损失和避免形成胶体。选择洗液的原则是：①溶解度小而不易形成胶体的沉淀可采用蒸馏水洗涤；②溶解度大的晶形沉淀可用稀沉淀剂（干燥或灼烧可除去）溶液或沉淀的饱和溶液洗涤；③对于易胶溶的无定形沉淀，应选用易挥发的电解质稀溶液洗涤；④沉淀的溶解度随温度变化不大时，可用热溶液洗涤。采用倾泻法洗涤沉淀，洗涤过程遵循少量多次原则，洗涤干净与否可采用*反应进行检查。

（三）沉淀的干燥或灼烧和恒重

为了除去沉淀中的水分和挥发性物质，以及使沉淀分解为组分恒定的称量形式，沉淀需要干燥或灼烧。干燥是在110～120℃烘40～60分钟，除去沉淀中的水分和挥发性物质得到沉淀的称量形式。灼烧是在800℃以上，*去除水分和挥发性物质，并使沉淀分解为组成恒定的称量形式