NY∕T 1831-2009 温室覆盖材料保温性能测定方法(农业).pdf

ICS 65.040.30 p 35 NY 中华人民共和国农业行业标准NY/T 1831一2009温室覆盖材料保温性能测定方法Test method for thermal insulation performance of greenhouse covering materials 2009-12-22发布2010-02-01实施中华人民共和国农业部发布NY/T 1831-2009 前本标准的附录A为规范性附录。本标准由中华人民共和国农业部提出并归口。本标准起草单位:中国农业大学农业部设施农业工程重点开放实验室、农业部规划设计研究院。本标准主要起草人:马承伟、丁小明、滕光辉、张学军、张京开、刘瑞春、牟超、张义。I NY/T 1831-2009 温室覆盖材料保温性能测定方法1 范围本标准规定了温室覆盖材料保温性能的术语和定义、评价参数、测试原理、测试设备、测试条件、试件及安装、测点布置与测试方法。本标准适用于温室的单层覆盖和多层覆盖材料的保温性能测评，其他农业设施覆盖材料的保温性能测评也可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 4132-1996 绝热材料及相关术语CISO7345:1987,NEQ) 3 术语和定义GB/T 4132-1996确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3. 1 3.2 3.3 3.4 单层材料single-layer material 沿厚度方向不能分出层次的材料。叠层材料laminated material 多个单层材料通过粘接或缝合等方式叠合成为一体的材料。单层覆盖single-layer，vering 单一的单层材料或叠层材料组成的覆盖f图1的(a)、(b)、(C)J。(a)单层材料单层覆盖土丁(d)单层材料组成的多层覆盖多层覆盖multi-layer coveri吨(b)叠层材料单层覆盖(c)叠层材料单层覆盖J-E 丁图1单层覆盖与多层覆盖由两种或两种以上单层材料或叠层材料相隔一定距离(空气间层)组合构成的覆盖t图1的(d)、Ce)J。3.5 NY/T 1831-2009 3.6 3.7 外保温覆盖ou臼ideinsulation covering 在温室外表面使用的保温覆盖。内保温覆盖inside insulation covering 在温室内部使用的保温覆盖。传热系数(K)thermal transmittance 热稳定状态下，在单位时间内，覆盖材料两侧空气每1K(或lOC)的温差所引起的通过覆盖材料单位面积的热量。3. 8 传热阻(R)thermal resistance 传热系数K的倒数，表示热量从覆盖材料一侧空气传到另一侧空气所受到的阻力。3.9 热节省率()heat r四ervingrate 在温室原覆盖上增加保温覆盖(内保温覆盖或外保温覆盖)后，其组合覆盖总体的传热系数较之原覆盖传热系数的相对降低率，表示增加覆盖后保温性能相对的改善程度。4 评价参数4. 1 覆盖材料的保温性采用传热系数K或传热阻R进行评价，传热系数K值越小或传热阻R值越大时，其保温性越好。4.2 覆盖材料用于内保温覆盖和外保温覆盖时，除4.1中的评价参数之外，还应采用热节省率进行评价，热节省率高的覆盖保温性较好。5 测试原理5. 1 对于覆盖材料的保温评价参数，本标准采用静态热箱法进行测定。即在测试设备中覆盖材料试件的一侧空间加热、另一侧空间冷却，两侧分别建立起稳定的温度、气流和热辐射条件，在试件接近一维稳态传热的状态下，测定流经试件的热流量和两侧空气温度，据此确定试件的传热系数和传热阻。2 1.热箱2.冷箱3.冷辐射板4.风机一一一6 (a)测试单层覆盖C二斗/3二8 图2静态热箱法示意圄(b)测试多层覆盖5.加热装置6.试件7.热辐射屏蔽8.绝热箱体NY/T 1831一20095.2 静态热箱法的测试装置如图2所示，主体应包括热箱和冷箱两部分，分别模拟温室覆盖材料使用时的室内和室外环境。试件置于玲箱和热箱的交界面处，热箱内设置加热装置，配之以冷箱中的调温装置，以调控冷箱和热箱中的空气温度。各箱壁采用绝热材料制作，以减少环境温度变化的影响，减少流经热箱壁的热流量2及仇。在测试系统持续运行，测试设备达到热稳定状态，且冷箱与热箱中的空气温度等达到预定值时，测定热箱中的加热功率现与流经箱壁的热流量z及矶，计算通过试件传出的热流量酌，并结合试件面积、冷箱与热箱间的空气温度差，计算试件的传热系数等有关参数。6 测试设备测试设备由热箱、冷箱、运行调控系统和数据采集系统等部分组成。热箱与冷箱的各壁面应气密和绝热性良好，各箱壁材料热阻应不低于1.5 (m2 .oC)/W。6. 1 热箱6. 1. 1 箱壁内表面辐射发射率应不低于0.8。6. 1.2 热箱下部设置电加热装置，在电加热装置的发热元件与试件之间设置屏蔽装置，避免两者间的直接辐射换热。同时，应保证电加热元件周围空气以及热箱内整个空间的空气流通，使热量均匀扩散至热箱中各处。屏蔽装置面对试件的表面辐射发射率应不低于0.8。6. 1.3 热箱用于安置试件的开口应位于热箱上方的水平顶面，开口为正方形，其每边长度应大于0.8口1。6.2 冷箱6.2.1 冷箱中设置风机和气流整流装置，以及冷辐射板和温度调节装置、除湿装置等。6.2.2 风机用于产生与试件表面平行的气流，经过气流整流装置，使气流在试件表面分布均匀，在试件上表面上方50mm80mm高度范围内测得的各点气流速度与平均气流速度之差应不大于平均气流速度的25%。气流速度大小应能够在Om/s5m/s范围内进行连续元级调节。6.2.3 冷辐射板表面辐射发射率不低于0.80冷辐射板应具有足够的覆盖面，保证试件计量面对冷辐射板表面的辐射角系数大于O.75。6.3 运行调控系统运行调控系统包括热箱和冷箱内空气温度的调控、冷辐射板表面温度以及气流速度调控等部分。各调控部分应具有足够的调控范围与调控能力，以使测试设备能达到本标准第7章规定的标准测试条件。6.4 数据来集系统6.4.1 数据采集系统包括测定热箱与冷箱内的空气温度、热箱的内外壁面温度、热箱内的加热功率、冷辐射板表面温度以及气流速度等部分。6.4.2 各温度测定的允许误差为土0.150C。注z温度传感器可采用热电偶。测定表面温度的热电偶线径应小于0.3mm，热电偶接点应与被测表面形成良好的接触，其表面用辐射发射率与被测表面相近的材料覆盖。测定空气温度的热电偶应在接点处设置热辐射屏蔽罩。6.4.3 气流速度测定的允许相对误差为:1:5%。6.4.4 加热功率测定的允许相对误差为+1%。7 测试条件测试设备运行中的控制参数如下:a) 冷箱内空气温度:-4. OOC o. OOC ; b) 热箱空气温度:22. OOC 26. OOC ; c) 试件表面空气温度应分布均匀，在试件计量面范围内，沿着气流方向的空气温度梯度不得超过NY/T 1831-2009 2. OOC/ m;平行于试件表面气流的横向空气温度差不得超过冷箱与热箱内空气温度差的2.0%; d) 试件表面平均气流速度:(4.0士O.2)m/ S; e) 试件表面各测点气流速度:(4.0+0. 8)m/的f) 冷辐射板表面平均温度:一22.OOC-18. OOC。8 试件及安装8. 1 试件的一般要求试件应干燥，完好，无破损，表面平整。对于可能吸潮的试件，测定前调节到气干状态。8.2 试件的形状与尺寸8.2. 1 试件平面形状应为正方形，其每边尺寸应在热箱开口尺寸的基础上，增加其固定所需的宽度。8.2.2 单层覆盖试件的厚度或多层覆盖试件最外层材料外表面间距离d(见图1)，应小于其传热计量部分每边长度(即热箱开口尺寸)的1/10。否则，应采用更大热箱开口尺寸的测试设备进行测试。8. 3 试件的安装8.3. 1 试件安装于热箱上部开口处(见图2)，单层覆盖试件其上表面应与热箱上表面平齐见图2(a) J;多层覆盖试件应各层分别安装固定【见图2Cb汀，且最上层上表面与热箱上表面平齐。8.3.2 试件周边与热箱之间的间隙处，应采用胶带或绝热填充材料等进行密封，防止冷箱和热箱的空气通过结合处产生对流交换。8. 3. 3 试件可采用试件框架进行固定，试件框架应采用塑料、干燥的木材等低导热系数材料制作。8.3.4 薄膜类软质材料应张紧，避免中部下垂，必要时可在试件下侧设置张紧的细线以承托试件。9 测点布置9. 1 热箱内空气温度测点热箱内空气温度测点每平方米试件不少于3个，测点位于热箱上部距试件下表面50mm150 mm 范围内，离热箱侧壁距离大于50mm，各测点分布均匀。各测点的感温部应采取屏蔽热辐射的措施。9.2 冷箱内空气温度测点冷箱内空气温度测点每平方米试件不少于3个，测点位于试件上表面上方60mm100 mm范围内，各测点分布均匀。各测点的感温部应采取屏蔽热辐射的措施。9. 3 热箱内外壁面温度测点热箱各壁面温度测点每平方米不少于4个，内外表面的测点应在相对部位成对设置，各测点在壁面上分布均匀。注:采用热电偶测定热箱内外壁面温度时，可将箱壁内外对应点的热电偶串联成对，用示差法直接测定雨点间的温度差。9. 4 冷辐射板表面温度测点冷辐射板表面温度测点数每平方米不少于4个，各测点在板面上分布均匀。9.5 试件表面气流速度测点试件表面气流速度测点每平方米试件不少于10个，测点应位于试件上表面上方50mm80mm范围内，分布均匀。10 测试方法10. 1 各类覆盖的测试方案10. l. 1 单层覆盖，直接安装在热箱上方安装试件的开口处进行测试。NY/T 1831一.200910. 1. 2 多层覆盖，按与温室中使用时相同的上下顺序分层安装。其各层材料的层间距离，除有明确测定要求者外，试件最外层材料的外表面间距离d(见图1)统一取为80mm，兰层以上覆盖的各层间距离按等距的原则确定。10. 1. 3 内保温覆盖，与玻璃组合成双层覆盖进行测试。采用4mm5mm厚普通玻璃，玻璃在上，待测试件在下，两者外表面间距离d(见图1)为80mm，在两者共同工作条件下测定。10. 1.4 外保温覆盖，测试时在试件下侧增设一层O.08 mmO. 15 mm厚普通聚乙烯薄膜，试件放在该薄膜层之上，在两者相贴合的状态下测定。10.2 测试的程序10.2. 1 首先开启除湿设备，降低冷箱内空气的含湿量至5g/kg(a)以下(在采用机械制冷方法除湿时，将冷箱内气温降至4.C以下即可)。10.2.2 开启冷箱中的冷辐射板制冷系统、通风机、热箱和冷箱中的加热装置等调控装置，经过一段时间运行，使之达到热稳定状态。测试设备达到稳定状态的判定方法:在各调控装置分别固定在某调控位置并保持不变的情况下，每30min采集一次各代表点(包括热箱内空气温度、冷箱内空气温度和热箱内、外壁面温度，以上温度各至少选取两点)的数据，当连续三次测得的各点温度的最大值与最小值之差小于O.2.C，且该兰次测得的各代表点温度都不是单调升高和单调降低时，即认为测试设备达到了热稳定的状态。10.2.3 检查测试设备各运行状态参数是否达到标准测试条件，并根据偏差情况对相关调控装置进行适当调节。然后，测试系统继续运行，待其再次达到新的稳定状态。反复进行上述测定和调节过程，直至测试设备达到稳定状态并满足规定的标准测试条件。10.2.4 测定热箱内空气温度、冷箱内空气温度、热箱内外壁面温度和热箱内加热装置的加热功率。以不小于30min的时间间隔连续测定两次，分别按公式(1)计算传热系数K。两次测试所得的传热系数值与平均值相比允许相差土1.0%，否则应继续增加测定次数，直至最后两次测定结果满足上述要求。10.3 计算方法10.3. 1 试件的传热系数按公式(1)计算:岛一)(t啊.;-t隅.;)Aw，;/Rw川岛一(也十也)K=丁?一二十?一 A(th-tc) 式中zK一一-传热系数，单位为瓦每平方米摄氏度W/(m2 .C)J; th 热箱内的空气温度，取热箱内各测点测定数据的平均值，单位为摄氏度CC);tc一冷箱内的空气温度，取冷箱内各测点测定数据的平均值，单位为摄氏度CC);twi.; 热箱各箱壁内表面温度，i=1，2，.，取各内表面的各测点平均值，单位为摄氏度CC);twc.;一二热箱各箱壁外表面温度，i=1，2，取各外表面的各测点平均值，单位为摄氏度CC);A一试件传热计量面积，为试件两侧分别与热箱空气与冷箱空气接触部分的面积，单位为平方米(m2) ; Aw.;一一热箱各壁面面积，i=1，2，单位为平方米(m2);Rw.广-热箱各壁面材料热阻，i=1，2，按附录A的方法确定，单位为平方米摄氏度每瓦(m2 .C)/ W; 岛热箱中加热装置的加热功率，单位为瓦(W);2一通过热箱壁面的热流量，单位为瓦(W);3 通过两层或多层覆盖最外层两表面之间的热箱壁面的热流量，单位为瓦(W)。10. 3. 2 试件的传热阻按公式(2)计算:5 NY/T 1831-2009 R = l/K(2) 式中:R一一传热阻，单位为平方米摄氏度每瓦(m2.oC)/W; k一一传热系数，单位为瓦每平方米摄氏度W/(m2.oC)o 10.3.3 热节省率按公式(3)计算:k一-K，.HO瓦X 100 . (3) 式中: 热节省率.%;Ko -原覆盖的传热系数，单位为瓦每平方米摄氏度W/(m2 .oC); Kj-一增加保温覆盖后的传热系数，单位为瓦每平方米摄氏度W/(m2 .oC)。10.3. 4 传热系数K、传热阻R以及热节省率均以最后两次测定计算值的算术平均值作为测定计算的结果。10. 4 测试报告6 测试报告至少应包括F列信息:a) 标题;切实验室名称和地址、测试日期、测定人员及批准人签字;c) 所用标准或方法;d) 试件名称及尺寸、状态，安装方位及传热的方向pe) 实验室内的空气温度与相对湿度;f) 测定各环境参数设定值，包括热箱内空气温度、冷箱内空气温度、试件外侧表面气流速度、冷辐射板表面温度;g) 测定数据，包括热箱内空气温度、冷箱内空气温度、热箱内的加热功率、热箱壁的热流量等;h) 传热系数K、传热阻R及热节省率等的计算结果。NY/T 1831-2009 附录A(规范性附录)热箱壁面热阻的确定方法采用理论计算与试验标定修正相结合的方法，确定各热箱壁面热阻。A.1 测试设备利用覆盖材料传热保温性测试设备进行试验标定修正，在原安装待测覆盖材料试件的部位，安放绝热良好的板状材料(图A.l)，其热阻宜大于热箱箱壁热阻，使热箱内通过绝热材料板传出的热流量l相对于流经箱壁的热流量2尽可能小。在绝热材料板两表面设置表面温度测点，设置密度每平方米不小于4个，上下两表面的测点应在相对部位成对设置，各测点尽量分布均匀。各测点的温度测定允许误差为+0.15.C。1.热箱2.冷箱3.冷辐射板4.风机A.2 测试条件8 圄A.l热箱壁面热阻试验标定修正方法示意图冷箱内空气温度为一4.O.C O. O.C ，热箱空气温度为22.0.C26. O.C。5.加热装置6.绝热材料板7.热辐射屏蔽8.绝热箱体绝热材料板表面的气流速度宜为0.3m/ s1. 0 m/ s，气流分布均匀性及温度分布均匀性不作要求。对冷辐射板表面温度不作要求。A.3 测试方法采用与正文10.2相同的测试程序，在测试设备达到稳定的热平衡状态和A.2规定的测试条件下，测定热箱内加热装置的加热功率及热箱内、外壁面温度，以及绝热材料板两表面温度。A.4 热箱壁面热阻的确定热箱各壁面热阻Rw.i由公式(A.l)、公式(A.2)、公式(A.3)确定:7 NV/T 1831-2009 式中zRw.i二xRw.i(A.1) Rw.i= 伫(A.2) Fp x=豆山.3)Rw.i一一热箱各壁面热阻，1二1，2，单位为平方米摄氏度每瓦(m2OOC)/W; Rw.i 热箱各壁面的理论热阻，i二1，2，单位为平方米摄氏度每瓦(m20 OC) / W ; 品OJ一一热箱壁面i的第j层材料厚度，i=1，2，)二1，2，单位为米(m);元.J一一热箱壁面i的第j层材料的导热系数，i=1，2，j=1，2，单位为瓦每米摄氏度W/CmoOC); Z 修正系数;岛一一热箱中加热装置的加热功率，单位为瓦CW);q/p一一理论加热功率，单位为瓦(W)。理论加热功率即根据热箱各壁面及绝热材料板的理论热阻以及各板内、外表面温差计算得出的加热功率值，见公式(A.的、公式CA.曰:8 式中:q/p二三:(tmHt啊.JAw，;/CR w.J + Ctbi一Ab/Rb. CA. 4) b CA. 5) b tbi ，tbo一一分别为绝热材料板内、外表面实测温度，按各测点平均值计算，单位为摄氏度CC);Ab一一绝热材料板计量面积，单位为平方米(m2); Rb一二绝热材料板材料热阻，单位为平方米摄氏度每瓦(m2 0 OC) / W ; b一一一绝热材料板厚度，单位为米(m);b 绝热材料板材料导热系数，单位为瓦每米摄氏度W/(moOC)。