城镇供热保温管网系统散热损失现场检测方法 - 热流计法、表面温度法

GB/T 38588-2020 城镇供热保温管网系统散热损失现场检测方法

范围
本标准规定了城镇供热保温管网系统散热损失现场检测方法的术语、定义和符号，测试方法，测试分级和使用条件，测试要求，数据处理，测试误差及测试报告。
本标准适用于热水介质温度小于或等于150°C、蒸汽介质温度小于或等于350°C的城镇供热保温管道、管道接口及其附件(以下简称管道)散热损失的现场检测。

术语、定义和符号
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
稳定传热  steady heat transfer
保温管道绝热结构层内，各点径向温度不随时间而改变的传热过程。
热流计法  heat flow meter apparatus method
采用热阻式热流传感器(热流测头)和测量指示仪表，直接测量保温管道保温结构径向传热的热流密度测试方法。
表面温度法  surface temperature method
通过测定保温结构外表面温度、环境温度、风向和风速、表面热发射率及保温结构外形尺寸，计算出其径向传热的热流密度测试方法。
温差法  temperature difference method
通过测定保温结构各层材料厚度、各层分界面上的温度、以及各层材料在使用温度下的导热系数，计算出保温结构径向传热的热流密度测试方法。
热平衡法  heat balance method
在管网系统稳定运行工况下，现场测定被测管道的介质流量、管道起点和终点的介质温度和(或)压力，根据焓差法或能量平衡原理，计算该管道的全程散热损失值的方法。
传感器亚稳态  pseudo steady state of transducer
在两个连续的5min周期内，热流传感器的读数平均值相差不大于2%和同一测点温度传感器读数平均值相差不大于0.2°C时的传热状态。
热流密度  heat flux
单位时间内，通过物体单位横截面积上的热量。
保温结构  insulation construction
保温层和保护层的总称。
地温  ground temperature
距被测保温结构敷设现场大于或等于10m，且与被测保温结构相同埋深处的土壤自然温度。

测试方法
热流计法
热流计法适用于地上、管沟和直埋敷设保温管道的测试或保温结构内外表面存在一定温差、环境条件变化对测试结果产生的影响小，且保温结构散热较为均匀的代表性管道上进行的测试。
热流计法保温管道散热的热流密度应按式(1)计算：

式中：
q ——热流密度，单位为瓦每平方米(W/m²)；
c ——测头系数，单位为瓦每平方米毫伏[W/(m²·mV)]；
E ——热流传感器的输出电压，单位为毫伏(mV)。
测头系数应按 GB/T 10295 的方法，经标定后给出。可绘制出测头系数与被测表面温度(可视作热流传感器的温度)的标定曲线，该曲线应表示出工作温度和热流密度的范围。
当热流传感器贴敷部位的温度大于或小于传感器标定的温度时，应按热流传感器产品检定证书给定的与标定温度偏离时的修正系数，按式(2)对仪表显示的热流密度进行修正。

式中：
q_t ——经修正后的热流密度，单位为瓦每平方米(W/m²)；
s ——热流传感器产品检定证书给定的与标定温度偏离时的修正系数；
q′ ——仪表显示的热流密度，单位为瓦每平方米(W/m²)。
热流传感器的贴敷应符合下列规定：
a) 热流传感器应与热流方向垂直，且热流传感器表面应处于等温面中。
b) 热流传感器宜预设置在保温结构的内部，当不具备内部设置条件时，可贴敷在保温结构的外表面，并应符合下列规定：
1) 热流传感器与被测表面的接触不应有间隙和气泡，贴敷表面应平整。
2) 贴敷前应清除贴敷表面的尘土、水、油渍等污物。贴敷面应涂敷适量减小附着热阻的黄油、硅脂、导热脂、导热环氧树脂等热接触材料，并可使用压敏胶带或弹性圈等材料将热流传感器压紧。
3) 在地上或管沟敷设的保温管道外表面贴敷时，热流传感器表面的热发射率(表面黑度)应与被测保温管道表面的热发射率一致，当不一致时，可在传感器表面涂敷或贴敷与被测表面的热发射率相近的涂料或薄膜进行处理，当不能处理时，则应按附录A的规定对热流计显示的热流密度进行修正。
c) 直埋保温管道热流密度测试时，宜将热流传感器设置在保温结构的外护管内。当地下水位较高，且在保温结构外表面贴敷热流传感器时，应对热流传感器及其接线处采取防水措施，热接触面间不应有水渗入。
热流传感器输出电压的测量指示仪表或计算机输入转换模块的准确度应与热流传感器的准确度相匹配。当测定的热流密度因环境影响而波动时，宜使用累积式仪表。
测试现场地上环境温度、湿度的测点距热流密度测定位置应大于1m，且不应受其他热源的影响。测试现场地温的测点距热流密度测定位置应大于10m，且应在相同埋深的自然土壤中。
数据测定应在达到亚稳态条件时读取。
测试方法的其他要求应按 GB/T 17357 的规定执行。

表面温度法
表面温度法适用于地上、管沟敷设的供热管网系统的测试。
表面温度法保温管道散热的热流密度应按式(3)计算：

式中：
q_bm ——用表面温度法测试数据计算出的管道热流密度，单位为瓦每平方米(W/m²)；
α ——总传热系数，单位为瓦每平方米开[W/Mm²·K)]；
t_W ———保温结构外表面温度，单位为开(K)；
t_F ———环境温度，单位为开(K)。
表面温度法总传热系数应按附录B的规定进行计算。
保温管道外表面温度的测定可采用表面温度计法、热电偶法、热电阻法或红外辐射测温仪法。
表面温度计法测定应符合下列规定：
a) 表面温度计应采用热容小、反应灵敏、接触面积大、热阻小、时间常数小于1s的传感器；
b) 表面温度计的传感器应与被测表面保持紧密接触；
c) 应减小环境因素对被测表面贴敷传感器周围温度场的干扰。
热电偶法应符合下列规定：
a) 热电偶丝的直径不应大于0.4mm，且表面应有良好绝缘层。
b) 热电偶与被测表面应接触良好，贴敷方式应符合下列规定：
1) 将热电偶焊接在导热性好的集热铜片上，再将其整体贴敷在被测表面上，适于现场布设，如图1a)所示；
2) 将热电偶沿被测表面紧密接触10mm～20mm，适于现场布设，如图1b)所示；
3) 将热电偶嵌入被测表面上开凿的紧固槽或孔中，适于工厂预制，如图1c)、图1d)所示。


c) 测定值应采用毫伏计、电位差计或计算机输入转换模块读取，并应按测试时环境温度进行参比端温度补偿。
热电阻法应符合下列规定：
a) 可采用Pt100B级工业用热电阻；
b) 热电阻护套应紧密贴敷在被测温度表面，热电阻与被测表面应接触良好；
c) 测量线路应采用三线制，接入桥式或电位差的二次显示仪表，或接入计算机输入转换模块读取测定值。
红外辐射测温仪法应符合下列规定：
a) 采用非接触式红外辐射测温仪测定保温结构外表面温度时，应按仪表使用要求正确选择测温仪与被测点的距离和发射角；
b) 当保温结构外表面为有机材料、油漆或氧化表面时，应对被测表面的热发射率修正系数按附录A进行修正，并应按仪表使用要求调整仪表的发射率读数。
环境温度的测定应使用温度计，保温结构表面温度和环境温度应同步测试，并应按下列规定选择环境温度测点位置：
a) 地上敷设的保温管道，应在距保温结构外表面1m 处测定空气的温度；
b) 管沟敷设的保温管道应测试管沟内平均空气温度，测温点布设位置距离保温结构外表面及管沟内壁均应大于0.1m。
环境风速测定应使用风速仪，测量保温结构外表面温度时，应同步测量风向和风速。
测试方法的其他要求应按 GB/T 17357 的规定执行。