CN114357727A - 考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，步骤S1：将保温隔热箱包裹的建筑材料试件放在四周空旷无遮挡的自然环境中，建筑材料试件仅上表面与周围环境相接触，建立热边界平衡方程；步骤S2：记录相关数据；步骤S3：在建筑材料试件持续升温或持续降温的时间区段内，选取某个时间段，计算建筑材料试件的热变化量Qs、对流换热量Qc和热辐射量Isr；步骤S4:在夜晚多云无雨且四周空旷无遮挡的自然环境下，太阳直射与散射辐射的量为零，通过变换公式算出建筑材料试块外表面的长波辐射吸收系数；步骤S5:在白天晴朗且四周空旷无遮挡的自然环境下，选取某个时间段的系统热交换，记录相关数据，计算建筑材料试件的短波辐射吸收系数。
Description
技术领域
本发明涉及工程建筑材料技术领域，特别涉及一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法。
背景技术
土木工程基础设施不仅承受着繁重的交通运载作用，还承受着恶劣的外界环境作用。外界环境作用包括环境温度、太阳辐射、风荷载、雨雪寒潮等气候现象、化学腐蚀和冻融循环等等，这些作用不仅导致结构材料的老化，也对结构的受力状态产生重大的影响。结构物的内外表面不断以对流、短波及长波辐射和热传导的形式与周围的空气介质进行热交换。近几十年来，国内外的大跨度空间钢结构与混凝土结构的实践证明，短时间内急剧变化的太阳辐射引起的结构物的温度变化，会使结构内部温度场与温度应力不均匀的现象加剧，甚至导致结构严重变形而引发工程事故。确定结构的温度场，是准确分析结构温度效应(由温度引起的结构力学性能变化)和评估结构状态的前提，直接影响后续分析结果的精度和可信度。对大跨度空间结构和桥梁结构而言，温度效应分析主要包括温度场计算和温度导致的结构力学响应分析两部分。研究表明，建筑材料表面辐射吸收系数对结构温度场与温度效应影响显著。
太阳辐射吸收系数用于表征材料表面吸收太阳辐射能量的性质，是影响空间结构太阳辐射温度的主要因素，与结构表面颜色、粗糙度、材料化学成分等因素相关，建筑结构材料的相关取值并没有统一的标准，一般只给出一个取值范围供人主观性选取；对混凝土等一般的工程建筑材料而言，长波辐射和吸收具有灰体的性质，基于热辐射的基尔霍夫(Kirchhoff)定律，灰体的发射率等于其吸收率，而物体表面的发射率取决于结构的材料组分、结构表面与周围环境的温差和表面处理措施等，目前缺乏权威的资料确定相关取值，也只能在一个取值范围内主观选取。同时，在结构温度场与温度效应分析的相关系数选取时常常没有考虑结构表面特性如表面粗糙度、颜色、涂层的种类及厚度等因素对辐射吸收系数的影响，这将导致结构设计中环境荷载的设计考虑不充分，埋下结构安全隐患。
太阳辐射经过臭氧层、水汽和大气分子的吸收，最终到达地表的太阳辐射波段是280～2500nm，属于短波辐射。长波辐射是波长在4～120μm波长范内的辐射，大气逆辐射和建筑材料自身热辐射属于长波辐射。短波辐射和长波辐射具有不同的吸收和辐射特性，因此有必要基于建筑材料表面短波辐射和长波辐射的差异性，提出一种能将两者区分开来并将结构表面特性考虑到其中的辐射吸收系数计算方法，更契合建筑结构温度场与温度效应分析中相关参数确定的需要，且符合其服役环境的现状。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，能模拟建筑材料试件所处的服役环境，具有成本低、简便快捷、多种材料同时测量对比、建筑材料试件尺寸效应小和计算精度高等优点。
本发明的技术方案为：一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，包括以下步骤：
步骤S1：将保温隔热箱包裹的建筑材料试件放置在四周空旷无遮挡的自然环境中，建筑材料试件仅上表面与周围环境相接触，根据建筑材料试件所处热环境中的热交换平衡状态，建立热边界平衡方程；
步骤S2：记录周围环境的太阳直接辐射Im、太阳散射辐射Ir及大气逆辐射量Ia，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以10-20分钟为间隔计算及采集一次数据；
步骤S3：在建筑材料试件持续升温或持续降温的时间区段内，选取某个时间段，计算建筑材料试件的热变化量Qs、对流换热量Qc和热辐射量Isr；
步骤S4:在夜晚多云无雨且四周空旷无遮挡的自然环境下，无太阳辐射的影响，建筑材料试件的上表面所处热环境中的辐射只剩下长波辐射，太阳直射与散射辐射的量为零，通过变换公式算出建筑材料试块外表面的长波辐射吸收系数；
步骤S5:在白天晴朗且四周空旷无遮挡的自然环境下，选取某一个时间段的系统热交换，记录周围环境的太阳直接辐射Im、太阳散射辐射Ir及大气逆辐射量Ia，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以10-20分钟为间隔计算及采集一次数据，通过记录的相关数据计算建筑材料试件的短波辐射吸收系数；
步骤S6：更换不同的建筑材料试件，重复步骤S1-S5，计算出考虑短波和长波辐射差异性的各类建筑材料表面辐射系数，每种材料在进行辐射吸收系数计算时，需取多个时间段的数据进行计算并取平均值。
进一步，所述步骤S1中建立热边界平衡方程的过程如下：热交换包括太阳辐射、对流热交换和辐射热交换，以热量从外界流入结构内部为正、流出为负；太阳辐射包括太阳直接辐射和太阳散射辐射；辐射热交换包括大气逆辐射和建筑材料试件自身热辐射，建立起建筑材料试件所处热环境中的热边界平衡方程如下：
Qs+α(Im+Ir)AΔt+εIaAΔt＝Qc+IsrAΔt
式中：Qs表示所选取时间段内建筑材料试件的热变化量；Im和Ir分别表示太阳直接辐射和太阳散射辐射；α表示短波辐射吸收系数；Ia表示大气逆辐射；ε表示长波辐射吸收系数；Qc表示建筑材料试件在所选时间段内的对流换热量；Isr表示所选取时间段内建筑材料试件向周围环境散发的热辐射；A为建筑材料试件的外表面面积；Δt表示计算热平衡选取的时间段，Δt为10-20分钟。
进一步，采用经验公式计算Im、Ir和Ia；
对于太阳入射角为θ的结构表面直接辐射强度的经验公式为：
式中：m＝1/sinβ，为光线路程；β为太阳高度角；Io为太阳常数，
N为自1月1日算起的日序数；ka为大气相对气压；tu为林克氏浑浊度系数；
太阳散射辐射可采取以下经验公式进行计算：
Id＝(0.271Io-0.294Im)sinβ
周围环境中的大气对建筑材料试件的热辐射为Ia，也称大气逆辐射，属于长波辐射，其经验公式为：
Ia＝EaCs(Tk+Ta)4
式中：Ea为大气辐射系数，Ea＝1-0.261exp(-7.776×10-4Ta 2)，取近似值0.82，Tk＝273.15K，用于摄氏度与绝对温度的换算，Ta表示大气温度。
进一步，所述步骤S3中，建筑材料试件在所选时间段内的热量变化为Qs，其计算公式为：
Qs＝csms(Ts2-Ts1)
式中，cs表示建筑材料试件的比热容；ms表示建筑材料试件的质量，Ts1和Ts2分别表示选取时间段开始与结束时刻建筑试件的温度，可由建筑材料试件内部及外表面设置的热电偶温度传感器测出其温度的变化；
基于牛顿冷却公式的所选取时间段内建筑材料试件外表面与空气的对流换热量的计算方法为：
Qc＝hc(Ts-Ta)A
式中，hc表示建筑材料试件外表面的对流换热系数，针对混凝土材料，hc＝6.02+3.46v，式中的常数项表示考虑自然对流换热的影响，v表示略过建筑材料试件外表面的风速，计算时取所选时间段内的风速的平均值；
只要物体的温度高于绝对零度，物体总是不断的把热能变为辐射能，向外发出热辐射，因此建筑材料试件与周围环境间存在着热辐射，这部分辐射属于长波辐射，建筑材料试件向周围环境散发的热辐射为Isr，其计算公式为：
Isr＝εCs(To+Tk)4
式中：ε表示建筑材料试件外表面的长波辐射吸收系数，对于混凝土材料，其长波辐射和吸收具有灰体的性质，根据热辐射的基尔霍夫定律，灰体的发射率等于其吸收率；Cs表示Stefan-Boltzmann常数，其值为5.67×10-8W/(m2·K4)；Tk为273.15K，用于摄氏度与绝对温度的换算，To表示建筑材料试件外表面温度。
进一步，所述步骤S4中，计算建筑材料试件表面长波辐射吸收系数过程如下：
考虑到建筑材料试件白天吸收外部辐射升温，而晚上外界环境温度逐渐低于试件温度导致建筑材料试件向外部环境放热的规律，在夜晚多云无雨的自然环境中，无太阳辐射的影响，建筑材料试件外表面所处热环境中的辐射只剩下长波辐射，太阳直接辐射与太阳散射辐射的量为零，通过变换公式可算出建筑材料试件外表面的长波辐射吸收系数：
进一步，所述步骤S5中，计算建筑材料试件表面短波辐射吸收系数的计算公式如下：
进一步，还包括简易气象站、风速仪、太阳总辐射传感器、环境长波辐射传感器和大气温度传感器，简易气象站用以与风速仪、太阳总辐射传感器、环境长波辐射传感器和大气温度传感器电性连接，进行数据实时采集和存储，风速仪、环境长波辐射传感器和太阳总辐射传感器位于建筑材料试件1.5米内，风速仪用以测定略过建筑材料试件外表面的风速，太阳总辐射传感器用以测定太阳的总辐射量，环境长波辐射传感器用以测定建筑材料试件所处热环境的长波辐射量，大气温度传感器用以测定周围环境的温度。
进一步，改变建筑材料试件外表面的粗糙度、颜色或者在外表面做不同的涂层处理，用以研究不同的变量对建筑材料试件外表面辐射吸收系数的影响规律。
进一步，在确定建筑材料试件表面的短波辐射吸收系数和长波辐射吸收系数后，与相应的太阳总辐射量、环境长波辐射量、建筑材料试件自身和周围环境的热辐射量结合计算，分析出全天候的建筑材料试件所处热环境中短波辐射量与长波辐射量的占比；通过长期测量还能拟合出各类建筑工程材料在不同季节的辐射热行为规律。
进一步，所述保温隔热箱采用聚乙烯制成。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
1、本发明能考虑短波辐射和长波辐射的差异性，计算出建筑材料表面的短波辐射与长波辐射吸收系数，更契合工程结构温度场与温度效应分析所需；
2、本发明具有简单实用、可操作性强和试验成本低的优点；
3、本发明中的测试条件可控，可实现不同环境下不同表面特性的建筑材料表面辐射吸收系数的计算；
4、本发明将建筑材料试件放置在外部环境中，构建热平衡方程并推出其短波辐射吸收系数和长波辐射吸收系数的计算方法，结果更契合其实际的服役状态。
附图说明
图1为本发明的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法的结构图。
图2为本发明的建筑材料试件的结构图。
建筑材料试件1、保温隔热箱2、热电偶温度传感器3、简易气象站4、风速仪5、太阳总辐射传感器6、环境长波辐射传感器7、大气温度传感器8。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1和图2所示，本实施例提供了一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，包括建筑材料试件1、保温隔热箱2、热电偶温度传感器3、简易气象站4、风速仪5、太阳总辐射传感器6、环境长波辐射传感器7和大气温度传感器8。
如图1和图2所示，保温隔热箱采用聚乙烯制成，保温隔热箱包裹建筑材料试件，使建筑材料试件仅外表面与周围环境接触，建筑材料试件的外表面和内部布设热电偶温度传感器，风速仪、环境长波辐射传感器和太阳总辐射传感器位于建筑材料试件1.5米内，风速仪用以测定略过建筑材料试件外表面的风速，太阳总辐射传感器用以测定太阳的总辐射量，环境长波辐射传感器用以测定建筑材料试件所处热环境的长波辐射量，大气温度传感器用以测定周围环境的温度，简易气象站用以与风速仪、太阳总辐射传感器、环境长波辐射传感器、热电偶温度传感器和大气温度传感器电性连接，进行数据实时采集和存储。
上述考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，包括以下步骤：
步骤S1：将保温隔热箱包裹的建筑材料试件放置在四周空旷无遮挡的自然环境中，建筑材料试件仅上表面与周围环境相接触，根据建筑材料试件所处热环境中的热交换平衡状态，建立热边界平衡方程；
步骤S2：记录周围环境的太阳直接辐射Im、太阳散射辐射Ir及大气逆辐射量Ia，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以10-20分钟为间隔计算及采集一次数据；在本实施例中，每间隔15分钟计算及采集一次数据；
步骤S3：在建筑材料试件持续升温或持续降温的时间区段内，选取某个时间段，计算建筑材料试件的热变化量Qs、对流换热量Qc和热辐射量Isr；
步骤S4:在夜晚多云无雨且四周空旷无遮挡的自然环境下，无太阳辐射的影响，建筑材料试件的上表面所处热环境中的辐射只剩下长波辐射，太阳直射与散射辐射的量为零，通过变换公式算出建筑材料试块外表面的长波辐射吸收系数；
步骤S5:在白天晴朗且四周空旷无遮挡的自然环境下，选取某一个时间段的系统热交换，记录周围环境的太阳直接辐射Im、太阳散射辐射Ir及大气逆辐射量Ia，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以15分钟为间隔计算及采集一次数据，通过记录的相关数据计算建筑材料试件的短波辐射吸收系数；
步骤S6：更换不同的建筑材料试件，重复步骤S1-S5，计算出考虑短波和长波辐射差异性的各类建筑材料表面辐射系数，每种材料在进行辐射吸收系数计算时，需取多个时间段的数据进行计算并取平均值。
步骤S1中建立热边界平衡方程的过程如下：热交换包括太阳辐射、对流热交换和辐射热交换，以热量从外界流入结构内部为正、流出为负；太阳辐射包括太阳直接辐射和太阳散射辐射；辐射热交换包括大气逆辐射和建筑材料试件自身热辐射，建立起建筑材料试件所处热环境中的热边界平衡方程如下：
Qs+α(Im+Ir)AΔt+εIaAΔt＝Qc+IsrAΔt
式中：Qs表示所选取时间段内建筑材料试件的热变化量；Im和Ir分别表示太阳直接辐射和太阳散射辐射；α表示短波辐射吸收系数；Ia表示大气逆辐射；ε表示长波辐射吸收系数；Qc表示建筑材料试件在所选时间段内的对流换热量；Isr表示所选取时间段内建筑材料试件向周围环境散发的热辐射；A为建筑材料试件的外表面面积；Δt表示计算热平衡选取的时间段，Δt为10-20分钟，本实施例中，Δt为15分钟。
步骤S2中，采用经验公式计算Im、Ir和Ia；
对于太阳入射角为θ的结构表面直接辐射强度的经验公式为：
式中：m＝1/sinβ，为光线路程；β为太阳高度角；Io为太阳常数，
N为自1月1日算起的日序数；ka为大气相对气压；tu为林克氏浑浊度系数；
太阳散射辐射可采取以下经验公式进行计算：
Id＝(0.271Io-0.294Im)sinβ
周围环境中的大气对建筑材料试件的热辐射为Ia，也称大气逆辐射，属于长波辐射，其经验公式为：
Ia＝EaCs(Tk+Ta)4
式中：Ea为大气辐射系数，Ea＝1-0.261exp(-7.776×10-4Ta 2)，取近似值0.82，Tk＝273.15K，用于摄氏度与绝对温度的换算，Ta表示大气温度。在本实施例中，太阳直接辐射和太阳散射辐射属于短波辐射，两者虽然都可由经验公式算出，但涉及的计算量比较大，可通过太阳总辐射传感器现场采集简易获取，大气逆辐射也可通过环境长波辐射传感器测得。
所述步骤S3中，建筑材料试件在所选时间段内的热量变化为Qs，其计算公式为：
Qs＝csms(Ts2-Ts1)
式中，cs表示建筑材料试件的比热容；ms表示建筑材料试件的质量，Ts1和Ts2分别表示选取时间段开始与结束时刻建筑试件的温度，可由建筑材料试件内部及表面设置的热电偶温度传感器测出其温度的变化；
基于牛顿冷却公式的所选取时间段内建筑材料试件外表面与空气的对流换热量的计算方法为：
Qc＝hc(Ts-Ta)A
式中，hc表示建筑材料试件外表面的对流换热系数，针对混凝土材料，hc＝6.02+3.46v，式中的常数项表示考虑自然对流换热的影响，v表示略过建筑材料试件外表面的风速，计算时取所选时间段内的风速的平均值；
只要物体的温度高于绝对零度，物体总是不断的把热能变为辐射能，向外发出热辐射，因此建筑材料试件与周围环境间存在着热辐射，这部分辐射属于长波辐射，建筑材料试件向周围环境散发的热辐射为Isr，其计算公式为：
Isr＝εCs(To+Tk)4
式中：ε表示建筑材料试件外表面的长波辐射吸收系数，对于混凝土材料，其长波辐射和吸收具有灰体的性质，根据热辐射的基尔霍夫定律，灰体的发射率等于其吸收率；Cs表示Stefan-Boltzmann常数，其值为5.67×10-8W/(m2·K4)；Tk为273.15K，用于摄氏度与绝对温度的换算，To表示建筑材料试件外表面温度。
步骤S4中，计算建筑材料试件表面长波辐射吸收系数过程如下：
考虑到建筑材料试件白天吸收外部辐射升温，而晚上外界环境温度逐渐低于试件温度导致建筑材料试件向外部环境放热的规律，在夜晚多云无雨的自然环境中，无太阳辐射的影响，建筑材料试件外表面所处热环境中的辐射只剩下长波辐射，太阳直接辐射与太阳散射辐射的量为零，通过变换公式可算出建筑材料试件外表面的长波辐射吸收系数：
步骤S5中，计算建筑材料试件表面短波辐射吸收系数的计算公式如下：
在确定建筑材料试件表面的短波辐射吸收系数和长波辐射吸收系数后，与相应的太阳总辐射量、环境长波辐射量、建筑材料试件自身和周围环境的热辐射量结合计算，分析出全天候的建筑材料试件所处热环境中短波辐射量与长波辐射量的占比；通过长期测量还能拟合出各类建筑工程材料在不同季节的辐射热行为规律。
根据上述计算方法，改变建筑材料试件外表面的粗糙度、颜色或者在外表面做不同的涂层处理，用以研究不同的变量对建筑材料试件外表面辐射吸收系数的影响规律。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将保温隔热箱包裹的建筑材料试件放置在四周空旷无遮挡的自然环境中，建筑材料试件仅上表面与周围环境相接触，根据建筑材料试件所处热环境中的热交换平衡状态，建立热边界平衡方程；
步骤S2：记录周围环境的太阳直接辐射Im、太阳散射辐射Ir及大气逆辐射量Ia，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以10-20分钟为间隔计算及采集一次数据；
步骤S3：在建筑材料试件持续升温或持续降温的时间区段内，选取某个时间段，计算建筑材料试件的热变化量Qs、对流换热量Qc和热辐射量Isr；
步骤S4:在夜晚多云无雨且四周空旷无遮挡的自然环境下，无太阳辐射的影响，建筑材料试件的上表面所处热环境中的辐射只剩下长波辐射，太阳直射与散射辐射的量为零，通过变换公式算出建筑材料试块外表面的长波辐射吸收系数；
步骤S5:在白天晴朗且四周空旷无遮挡的自然环境下，选取某一个时间段的系统热交换，记录周围环境的太阳直接辐射Im、太阳散射辐射Ir及大气逆辐射量Ia，采集建筑材料试件及周围环境的温度，以10-20分钟为间隔计算及采集一次数据，通过记录的相关数据计算建筑材料试件的短波辐射吸收系数；
步骤S6：更换不同的建筑材料试件，重复步骤S1-S5，计算出考虑短波和长波辐射差异性的各类建筑材料表面辐射系数，每种材料在进行辐射吸收系数计算时，需取多个时间段的数据进行计算并取平均值。
2.根据权利要求1所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，所述步骤S1中建立热边界平衡方程的过程如下：热交换包括太阳辐射、对流热交换和辐射热交换，以热量从外界流入结构内部为正、流出为负；太阳辐射包括太阳直接辐射和太阳散射辐射；辐射热交换包括大气逆辐射和建筑材料试件自身热辐射，建立起建筑材料试件所处热环境中的热边界平衡方程如下：
Qs+α(Im+Ir)AΔt+εIaAΔt＝Qc+IsrAΔt
式中：Qs表示所选取时间段内建筑材料试件的热变化量；Im和Ir分别表示太阳直接辐射和太阳散射辐射；α表示短波辐射吸收系数；Ia表示大气逆辐射；ε表示长波辐射吸收系数；Qc表示建筑材料试件在所选时间段内的对流换热量；Isr表示所选取时间段内建筑材料试件向周围环境散发的热辐射；A为建筑材料试件的外表面面积；Δt表示计算热平衡选取的时间段，Δt为10-20分钟。
3.根据权利要求2所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，采用经验公式计算Im、Ir和Ia；
对于太阳入射角为θ的结构表面直接辐射强度的经验公式为：
式中：m＝1/sinβ，为光线路程；β为太阳高度角；Io为太阳常数，
N为自1月1日算起的日序数；ka为大气相对气压；tu为林克氏浑浊度系数；
太阳散射辐射可采取以下经验公式进行计算：
Id＝(0.271Io-0.294Im)sinβ
周围环境中的大气对建筑材料试件的热辐射为Ia，也称大气逆辐射，属于长波辐射，其经验公式为：
Ia＝EaCs(Tk+Ta)4
式中：Ea为大气辐射系数，Ea＝1-0.261exp(-7.776×10-4Ta 2)，取近似值0.82，Tk＝273.15K，用于摄氏度与绝对温度的换算，Ta表示大气温度。
4.根据权利要求3所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，所述步骤S3中，建筑材料试件在所选时间段内的热量变化为Qs，其计算公式为：
Qs＝csms(Ts2-Ts1)
式中，cs表示建筑材料试件的比热容；ms表示建筑材料试件的质量，Ts1和Ts2分别表示选取时间段开始与结束时刻建筑试件的温度，可由建筑材料试件内部及外表面设置的热电偶温度传感器测出其温度的变化；
基于牛顿冷却公式的所选取时间段内建筑材料试件外表面与空气的对流换热量的计算方法为：
Qc＝hc(Ts-Ta)A
式中，hc表示建筑材料试件外表面的对流换热系数，针对混凝土材料，hc＝6.02+3.46v，式中的常数项表示考虑自然对流换热的影响，v表示略过建筑材料试件外表面的风速，计算时取所选时间段内的风速的平均值；
只要物体的温度高于绝对零度，物体总是不断的把热能变为辐射能，向外发出热辐射，因此建筑材料试件与周围环境间存在着热辐射，这部分辐射属于长波辐射，建筑材料试件向周围环境散发的热辐射为Isr，其计算公式为：
Isr＝εCs(To+Tk)4
式中：ε表示建筑材料试件外表面的长波辐射吸收系数，对于混凝土材料，其长波辐射和吸收具有灰体的性质，根据热辐射的基尔霍夫定律，灰体的发射率等于其吸收率；Cs表示Stefan-Boltzmann常数，其值为5.67×10-8W/(m2·K4)；Tk为273.15K，用于摄氏度与绝对温度的换算，To表示建筑材料试件外表面温度。
5.根据权利要求4所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，所述步骤S4中，计算建筑材料试件表面长波辐射吸收系数过程如下：
考虑到建筑材料试件白天吸收外部辐射升温，而晚上外界环境温度逐渐低于试件温度导致建筑材料试件向外部环境放热的规律，在夜晚多云无雨的自然环境中，无太阳辐射的影响，建筑材料试件外表面所处热环境中的辐射只剩下长波辐射，太阳直接辐射与太阳散射辐射的量为零，通过变换公式可算出建筑材料试件外表面的长波辐射吸收系数：
6.根据权利要求5所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，所述步骤S5中，计算建筑材料试件表面短波辐射吸收系数的计算公式如下：
7.根据权利要求1所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，还包括简易气象站、风速仪、太阳总辐射传感器、环境长波辐射传感器和大气温度传感器，简易气象站用以与风速仪、太阳总辐射传感器、环境长波辐射传感器和大气温度传感器电性连接，进行数据实时采集和存储，风速仪、环境长波辐射传感器和太阳总辐射传感器位于建筑材料试件1.5米内，风速仪用以测定略过建筑材料试件外表面的风速，太阳总辐射传感器用以测定太阳的总辐射量，环境长波辐射传感器用以测定建筑材料试件所处热环境的长波辐射量，大气温度传感器用以测定周围环境的温度。
8.根据权利要求1所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，改变建筑材料试件外表面的粗糙度、颜色或者在外表面做不同的涂层处理，用以研究不同的变量对建筑材料试件外表面辐射吸收系数的影响规律。
9.根据权利要求1所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，在确定建筑材料试件表面的短波辐射吸收系数和长波辐射吸收系数后，与相应的太阳总辐射量、环境长波辐射量、建筑材料试件自身和周围环境的热辐射量结合计算，分析出全天候的建筑材料试件所处热环境中短波辐射量与长波辐射量的占比；通过长期测量还能拟合出各类建筑工程材料在不同季节的辐射热行为规律。
10.根据权利要求1所述的考虑长短波差异性的建筑材料表面辐射吸收系数计算方法，其特征在于，所述保温隔热箱采用聚乙烯制成。
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| CN115165955A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-10-11 | 浙江大学 | 一种基于热量变化的地面材料反照率测试方法及系统 |
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| CN111077294A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-28 | 重庆大学 | 一种生物组织光热物性参数同时测量方法 |
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