城鎮供熱保溫管網系統散熱損失現場檢測方法 - 熱流計法、表面溫度法

GB/T 38588-2020 城鎮供熱保溫管網系統散熱損失現場檢測方法

范圍
本標準規定了城鎮供熱保溫管網系統散熱損失現場檢測方法的術語、定義和符號，測試方法，測試分級和使用條件，測試要求，數據處理，測試誤差及測試報告。
本標準適用于熱水介質溫度小于或等于150°C、蒸汽介質溫度小于或等于350°C的城鎮供熱保溫管道、管道接口及其附件(以下簡稱管道)散熱損失的現場檢測。

術語、定義和符號
術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
穩定傳熱  steady heat transfer
保溫管道絕熱結構層內，各點徑向溫度不隨時間而改變的傳熱過程。
熱流計法  heat flow meter apparatus method
采用熱阻式熱流傳感器(熱流測頭)和測量指示儀表，直接測量保溫管道保溫結構徑向傳熱的熱流密度測試方法。
表面溫度法  surface temperature method
通過測定保溫結構外表面溫度、環境溫度、風向和風速、表面熱發射率及保溫結構外形尺寸，計算出其徑向傳熱的熱流密度測試方法。
溫差法  temperature difference method
通過測定保溫結構各層材料厚度、各層分界面上的溫度、以及各層材料在使用溫度下的導熱系數，計算出保溫結構徑向傳熱的熱流密度測試方法。
熱平衡法  heat balance method
在管網系統穩定運行工況下，現場測定被測管道的介質流量、管道起點和終點的介質溫度和(或)壓力，根據焓差法或能量平衡原理，計算該管道的全程散熱損失值的方法。
傳感器亞穩態  pseudo steady state of transducer
在兩個連續的5min周期內，熱流傳感器的讀數平均值相差不大于2%和同一測點溫度傳感器讀數平均值相差不大于0.2°C時的傳熱狀態。
熱流密度  heat flux
單位時間內，通過物體單位橫截面積上的熱量。
保溫結構  insulation construction
保溫層和保護層的總稱。
地溫  ground temperature
距被測保溫結構敷設現場大于或等于10m，且與被測保溫結構相同埋深處的土壤自然溫度。

測試方法
熱流計法
熱流計法適用于地上、管溝和直埋敷設保溫管道的測試或保溫結構內外表面存在一定溫差、環境條件變化對測試結果產生的影響小，且保溫結構散熱較為均勻的代表性管道上進行的測試。
熱流計法保溫管道散熱的熱流密度應按式(1)計算：

式中：
q ——熱流密度，單位為瓦每平方米(W/m²)；
c ——測頭系數，單位為瓦每平方米毫伏[W/(m²·mV)]；
E ——熱流傳感器的輸出電壓，單位為毫伏(mV)。
測頭系數應按 GB/T 10295 的方法，經標定后給出。可繪制出測頭系數與被測表面溫度(可視作熱流傳感器的溫度)的標定曲線，該曲線應表示出工作溫度和熱流密度的范圍。
當熱流傳感器貼敷部位的溫度大于或小于傳感器標定的溫度時，應按熱流傳感器產品檢定證書給定的與標定溫度偏離時的修正系數，按式(2)對儀表顯示的熱流密度進行修正。

式中：
q_t ——經修正后的熱流密度，單位為瓦每平方米(W/m²)；
s ——熱流傳感器產品檢定證書給定的與標定溫度偏離時的修正系數；
q′ ——儀表顯示的熱流密度，單位為瓦每平方米(W/m²)。
熱流傳感器的貼敷應符合下列規定：
a) 熱流傳感器應與熱流方向垂直，且熱流傳感器表面應處于等溫面中。
b) 熱流傳感器宜預設置在保溫結構的內部，當不具備內部設置條件時，可貼敷在保溫結構的外表面，并應符合下列規定：
1) 熱流傳感器與被測表面的接觸不應有間隙和氣泡，貼敷表面應平整。
2) 貼敷前應清除貼敷表面的塵土、水、油漬等污物。貼敷面應涂敷適量減小附著熱阻的黃油、硅脂、導熱脂、導熱環氧樹脂等熱接觸材料，并可使用壓敏膠帶或彈性圈等材料將熱流傳感器壓緊。
3) 在地上或管溝敷設的保溫管道外表面貼敷時，熱流傳感器表面的熱發射率(表面黑度)應與被測保溫管道表面的熱發射率一致，當不一致時，可在傳感器表面涂敷或貼敷與被測表面的熱發射率相近的涂料或薄膜進行處理，當不能處理時，則應按附錄A的規定對熱流計顯示的熱流密度進行修正。
c) 直埋保溫管道熱流密度測試時，宜將熱流傳感器設置在保溫結構的外護管內。當地下水位較高，且在保溫結構外表面貼敷熱流傳感器時，應對熱流傳感器及其接線處采取防水措施，熱接觸面間不應有水滲入。
熱流傳感器輸出電壓的測量指示儀表或計算機輸入轉換模塊的準確度應與熱流傳感器的準確度相匹配。當測定的熱流密度因環境影響而波動時，宜使用累積式儀表。
測試現場地上環境溫度、濕度的測點距熱流密度測定位置應大于1m，且不應受其他熱源的影響。測試現場地溫的測點距熱流密度測定位置應大于10m，且應在相同埋深的自然土壤中。
數據測定應在達到亞穩態條件時讀取。
測試方法的其他要求應按 GB/T 17357 的規定執行。

表面溫度法
表面溫度法適用于地上、管溝敷設的供熱管網系統的測試。
表面溫度法保溫管道散熱的熱流密度應按式(3)計算：

式中：
q_bm ——用表面溫度法測試數據計算出的管道熱流密度，單位為瓦每平方米(W/m²)；
α ——總傳熱系數，單位為瓦每平方米開[W/Mm²·K)]；
t_W ———保溫結構外表面溫度，單位為開(K)；
t_F ———環境溫度，單位為開(K)。
表面溫度法總傳熱系數應按附錄B的規定進行計算。
保溫管道外表面溫度的測定可采用表面溫度計法、熱電偶法、熱電阻法或紅外輻射測溫儀法。
表面溫度計法測定應符合下列規定：
a) 表面溫度計應采用熱容小、反應靈敏、接觸面積大、熱阻小、時間常數小于1s的傳感器；
b) 表面溫度計的傳感器應與被測表面保持緊密接觸；
c) 應減小環境因素對被測表面貼敷傳感器周圍溫度場的干擾。
熱電偶法應符合下列規定：
a) 熱電偶絲的直徑不應大于0.4mm，且表面應有良好絕緣層。
b) 熱電偶與被測表面應接觸良好，貼敷方式應符合下列規定：
1) 將熱電偶焊接在導熱性好的集熱銅片上，再將其整體貼敷在被測表面上，適于現場布設，如圖1a)所示；
2) 將熱電偶沿被測表面緊密接觸10mm～20mm，適于現場布設，如圖1b)所示；
3) 將熱電偶嵌入被測表面上開鑿的緊固槽或孔中，適于工廠預制，如圖1c)、圖1d)所示。


c) 測定值應采用毫伏計、電位差計或計算機輸入轉換模塊讀取，并應按測試時環境溫度進行參比端溫度補償。
熱電阻法應符合下列規定：
a) 可采用Pt100B級工業用熱電阻；
b) 熱電阻護套應緊密貼敷在被測溫度表面，熱電阻與被測表面應接觸良好；
c) 測量線路應采用三線制，接入橋式或電位差的二次顯示儀表，或接入計算機輸入轉換模塊讀取測定值。
紅外輻射測溫儀法應符合下列規定：
a) 采用非接觸式紅外輻射測溫儀測定保溫結構外表面溫度時，應按儀表使用要求正確選擇測溫儀與被測點的距離和發射角；
b) 當保溫結構外表面為有機材料、油漆或氧化表面時，應對被測表面的熱發射率修正系數按附錄A進行修正，并應按儀表使用要求調整儀表的發射率讀數。
環境溫度的測定應使用溫度計，保溫結構表面溫度和環境溫度應同步測試，并應按下列規定選擇環境溫度測點位置：
a) 地上敷設的保溫管道，應在距保溫結構外表面1m 處測定空氣的溫度；
b) 管溝敷設的保溫管道應測試管溝內平均空氣溫度，測溫點布設位置距離保溫結構外表面及管溝內壁均應大于0.1m。
環境風速測定應使用風速儀，測量保溫結構外表面溫度時，應同步測量風向和風速。
測試方法的其他要求應按 GB/T 17357 的規定執行。


京都電子KEM 多通道熱流計和表面溫度計 HFM-GP10
京都電子KEM 熱流密度和溫度傳感器