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1、建筑通风系统中的测试技术通风是借助换气稀释或通风排除等手段，控制空气污染物的传播与危害，实现室内外空气环境质量保障的一种建筑环境控制技术。通风系统就是实现通风这一功能，包括进风口、排风口、送风管道、风机、降温及采暖、过滤器、控制系统以及其他附属设备在内的一整套装置。通风系统按照通风动力分类为自然通风 、机械通风；按照通风服务范围为全面通风 、局部通风；按气流方向分类为送（进） 、排风（烟） ；按通风目的分类为一般换气通风、热风供暖、排毒与除尘、事故通风、防护式通风、建筑防排烟等；按动力所处的位置分类为动力集中式和动力分布式。为了更好的研究通风系统，住宅的室内环境状况是我们监测整个通风系统的一个
2、重要对象。那什么是室内气候呢？室内气候是指由空气温度、湿度、气流以及壁面的辐射热等综合组成的一种室内环境（亦称室内热环境）状况。室内气候分为舒适的、可以忍受的和不能忍受的三种。而随着国家、社会的不断发展进步，人们的生活水平不断提高，从而引发了人们对生活质量的要求不断提高。其中，室内空气品质越来越受到人们的关注与重视。因此，建筑测量技术就能帮助我们更好的去监测室内通风系统，从温度、湿度、热量、流量以及空气中有害物质等方面去检验一个室内的气候环境，从而达到监测的手段。在此着重介绍温度、湿度和流量的环境测量技术。一、 通风系统中温度的测量温度是表征物体或系统冷热程度的物理量。从微观上讲是物质分子运动
3、平均能动大小的标志，它反映物质内部分子无规则运动的剧烈程度。温标是用来衡量温度高低的标准尺度。它规定温度的读数起点和测量单位。各种测量仪表的刻度数值由温标确定。国际上常用温标有摄氏温标、华氏温标、国际实用温标等。国际实用温标是国际单位制中七个基本单位之一。测量温度主要测温方式有接触式、非接触式两大类。接触测量法是测温敏感元件直接与被测介质接触，被测介质与测温敏感元件进行充分热交换，使两者具有同一温度，达到测量的目的。非接触测量法是利用物质的热辐射原理，测温敏感元件不与被测介质接触，通过辐射和对流实现热交换，达到测温的目的。1. 利用热膨胀效应的温度测量利用液体、气体或固体热胀冷缩的性质，即测温
4、敏感元件在受热后尺寸或体积将发生变化，然后直接测出尺寸或体积发生的变化，由此制成的温度计叫做膨胀式温度计。膨胀式温度计分为液体膨胀式温度计、固体膨胀式温度计和压力式温度计三类。1） 固体膨胀式温度计中的双金属温度计双金属温度计敏感元件是由两种热膨胀系数不同的金属片组合而成。将两片黏贴在一起，一端固定，另一端为自由端，自由端与指示系统相连接。当温度由初始温度 t。开始变化到 t 时，由于两中不同的金属片热膨胀程度不一致而发生弯曲，即双金属片由初始温度时初始位置变化到变化温度的相应位置，最后导致自由端产生一定的角位移 ：=f（t-t。 ）即 大小与温度差成一定的函数关系，通过标定刻度，即可测量温度
5、。2） 压力式温度计压力式温度计主要由感温包、毛细管和压力表（压力敏感元件，如弹簧管、膜盒、波纹管等）组成。感温包、毛细管和弹簧管三者的内腔共同构成一个封闭容器，其中充满工作物质。感温包直接与被测介质接触，它应把温度变化充分传递给内部工作物质。所以其材料应具有防腐功能，并有良好的热导率。此外，还应有足够的机械强度，以便在较薄的容器壁上承受较大的内外压力差。目前生产的压力温度计根据充入密闭系统内工作物质的不同可分为充气体压力温度计和充蒸汽压力温度计。2. 利用热电效应的温度测量1） 热电偶测电原理热电偶是目前应用最广泛的、比较简单的温度传感器，热电偶测温是根据热电效应原理。在两种不同的导体（或半
6、导体）A 和 B 组成的闭合回路中，如果他们两个接点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常称这种现象为热电效应。接触电势：接触电势就是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。左图为接触电势公式图右图为接触电势原理图热电偶基本定律分为均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律以及连接导体定律。3. 利用热电阻效应的温度测量利用导体或半导体的电阻随温度变化的性质，可以制成热电阻式温度计。根据所使用 的热电阻材料的不同，有铂热电阻、铜热电阻和半导体热敏电阻温度计等。热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。热电阻温度传感器分为金属热
7、电阻和半导体热敏电阻两大类。热电阻广泛用于测量-200+850C 范围内的温度，少数情况下，低温可测至 1K，高温达 1000C。热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出最好呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。热敏电阻温度计是一种可量度体温和室温的温度计，它有一个安培计/电流计和电源。当温度升高时，电热调节器（温度计的探测器）所探测到的电流会増加，电阻会减少。当电流増加，温度也表示会升高；当电阻増加，温度也表示会降低。半
8、导体热敏电阻 RT 是一种阻值随温度改变发生显著变化的敏感元件。在工作温度范围内，阻值随温度升高而增加的称为正温度系数 （Positive Temperature Coefficient 简称 PTC ）热敏电阻，反之称为负温度系数 （Negative Temperature Coefficient 简称 NTC ）热敏电阻。二、 通风系统中湿度的测量湿度，表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度” 。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽
9、中水蒸气的重量占蒸汽总重量（体积）的百分比，则称之为蒸汽的湿度。人体感觉舒适的湿度是：相对湿度低于 70%。常用表示空气湿度的方法有：绝对湿度、相对湿度和含湿量三种。1.绝对湿度计算公式 w =e/（Rw*T）=m/V e 蒸汽压 Pa 水的气体常数=461.52J/（Kg*K） T 温度（K） m 空气中溶解水的质量 g V 空气体积 m3 1Pa=0.01hPa T=t+273.15 1Kg=100g 所以 w=f*6.11*100*10(7.5*t)/(237.3+t) *1000/(461.52*(t+273.15)2. 计算相对湿度可按照下述公式： 其中的符号分别是： w 绝对湿度，
10、单位是克/立方米 w,max 最高湿度，单位是克/立方米 e 蒸汽压，单位是帕斯卡 E 饱和蒸汽压，单位是帕斯卡 s 比湿，单位是克/千克4. 含湿量是指湿空气中与一千克干空气同时并存的水蒸气的质量（克） 。可按照下述公式计算：式中:P空气压力（Pa） ，Ps水蒸气分压力（Pa）, 相对湿度（%） 。从上式可以看出，含湿量 d 几乎同水蒸气分压力 Ps 成正比，而同空气总压力 P成反比。D 确切反映了空气中含有水蒸气量的多少。由于某一地区，大气压力基本上是定值。所以空气含湿量仅同水蒸气分压力 Ps 有关。测量湿度主要有如下几种方式：干湿球法湿度测量、电阻法湿度测量、露点法湿度测量、稀释法湿度测
11、量。在此主要介绍一下干湿球法湿度测量。干湿球法湿度测量：1） 原理：相对湿度是指湿空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压的百分比。干湿球法是一种间接测量相对湿度的方法,它是通过测量干球温度和湿球温度,利用公式或查表求出相对湿度的。 该方法是使用两支规格完全相同的温度计组成干湿球湿度计,一支称为干球温度计,用以测量环境温度,其示值用ta 表示;另一支称为湿球温度计,其示值用 tw 表示。湿球温度计的温泡用湿球纱布套包裹,并与盛水的容器相连。纱布套上的水不断蒸发,吸收热量,从而使湿球温度下降。而湿球水蒸发的速度与其周围气体的水汽含量成某种函数关系,干湿球法测量湿度的计算公式为: （1）式中:ew 为
12、湿球温度下的饱和水汽压;es 为干球温度下的饱和水汽压;A 为干湿球系数;p 为气体总压力,一般为 101325Pa。2） 计算方法：要求相对湿度 U,首先需要计算出式(1)中干、 湿球温度下的饱和水汽压 es、ew 和干湿球系数 A。1. 饱和水汽压计算公式目前饱和水汽压公式使用比较多的是 Sonntag 公式,其纯水面上的饱和水汽压公式为:式中:T 的单位为 K;ew(T)为温度 T 时的饱和水汽压,单位为 Pa。式(2)计算起来比较繁琐,可以用 Magnus 代替,其公式为：2. 干湿球系数 A 的计算在 August-Apzohn 干湿球方程中给出了干湿球系数 A 的计算公式为：式中:
13、Ma 为空气的相对分子质量;Mv 为水的相对分子质量;L 为水的汽化潜热;Cp 为空气的等压比热容。 但是这个公式得出的 A 值只有在风速比较高时才是基本准确的。在实际使用中往往用下面的经验公式来计算。式中:v 为空气流过湿球四周的速度,单位为 m/s。3） 测试中需注意的事项在计量工作中,经常需要测量恒温恒湿箱的湿场。如果采用两只温度计构成干湿球进行测量,除了必须注意两只温度计的示值系统差和纱布的质量外,一定要注意恒温恒湿箱内的风速。不同的设备通风速度可能有较大差异,同一设备内风速也未必均匀。不同的风速情况下应按照相应的对照表换算湿度,否则会引起较大误差。三、 通风系统中流量的测量1. 毕托
14、管测量流速1）构造：普朗特毕托管的构造如图所示，由图可以看出这种毕托管是由两根空心细管组成。细管 1 为总压管，细管 2 为测压管。量测流速时使总压管下端出口方向正对水流流速方向，测压管下端出口方向与流速垂直。在两细管上端用橡皮管分别与压差计的两根玻璃管相连接。2）原理及计算：毕托管有两根细管。一管孔口正对液流方向，90 度转弯后液流的动能转化为势能，液体在管内上升的高度是该处的总水头 Z+P/pg+V2/2g；而另一根管开口方向与液流方向垂直，只感应到液体的压力，液体在管内上升的高度是该处的测压管水头（就是相应于势能的那部分水头）Z+P/pg，两管液面的高差就是该处的流速水头 V2/2g，量
15、出两管液面的高差 H，则V2/2g=H，即 V=（2gH)(1/2),从而间接地测出该处的流速 V3）测量方法：1.要正确选择测量点断面，确保测点在气流流动平稳的直管段。为此，测量断面离来流方向的弯头、变径异形管等局部构件要大于 4 倍管道直径。离下游方向的局部弯头、变径结构应大于 2 倍管道直径。2.测量时应当将全压孔对准气流方向，以指向杆指示。测量点插入孔应避免漏风，可防止该断面上气流干扰。用皮托管只能测得管道断面上某一点的流速，由于断面流量分布不均匀，因此该断面上应多测几点，以求取平均值。3.使用前测试一下畅通性。小静压孔经常检查，勿使杂质堵塞小孔使用后及时清洁内外管，以保证长期良好状态。4.标准毕托管检定周期为五年。2.测量流量常用的仪表1）压差式流量计2）容积式流量计3）涡轮式流量计4）电磁流量计5）涡街流量计6）转子流量计7）超声波流量计8）光纤流量计现如今，我国的经济的高速发展，建筑理论和建筑技术也日益完善。建筑的风格、形式、空间、功能将发生深刻变化并不断延伸。仅在建筑的形式上，高层、超高以及为美观而设计的各种曲线轮廓建筑物不仅越来越多。建筑的这种发展趋势，将对建筑施工测量提出更高的要求。
