[發明專利]一種測試太陽熱輻在路表反射率和傳導率的裝置及方法

在審

• 申請號: 201810479113.2
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108627253A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 陳俊;張文明;周政;陳承謙;鄧強勝
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20;G01N25/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

本發明屬于路面熱輻射檢測和評價領域，涉及一種測試太陽熱輻在路表反射率和傳導率的裝置及方法，包括支架、紅外燈、熱輻射傳感器組、熱電阻、輻射數據采集儀、溫度采集儀與計算；支架設于路表，紅外燈以能沿支架高度方向移動的方式安裝于支架上；熱輻射傳感器組以能沿支架高度方向移動的方式安裝于支架上，熱輻射傳感器設于紅外燈的下方，并信號連接于輻射數據采集儀；熱電阻設于路表下，并對應于支架的下方，熱電阻上集成有溫度傳感器；溫度傳感器信號連接于溫度采集儀；輻射數據采集儀與溫度采集儀均連接于計算機。定量評價路面對太陽輻射的反射能力和熱量在路面結構內的傳導性能。

技術領域

本發明涉及一種測試太陽熱輻在路表反射率和傳導率的裝置及方法，屬于路面熱輻射檢測和評價領域。

背景技術

在夏季太陽強烈輻射下，路面內部溫度高達60℃以上。路面高溫產生了兩大問題，第一，水泥和瀝青路面出現了各種形式的高溫病害，對于水泥混凝土路面，由于熱脹冷縮影響，高溫季節水泥混凝土板在接縫位置易出現拱起、錯臺等病害；對于瀝青路面，瀝青在高溫下軟化，在車輛荷載反復作用下，路面易出現高溫車轍、擁包和推移等損壞，降低了路面使用性能和行車安全性。第二，由于城市路網密度大、建筑密集，路面高溫往往導致城市的夏季熱島效應，大大降低了城市居民的人體舒適度。因此，降低太陽輻射下的路面溫度，緩解其高溫病害和城市熱島效應是道路工作者亟待解決的問題。

近年來，針對太陽熱輻引起的路面高溫問題，研究者采用的解決方案主要包括：涂層類和相變類。前者是在路表噴涂熱輻反射涂層，增大光輻的反射，降低路面吸收的熱量；后者是在路面混合料摻加相變材料(如PEG/SiO₂、多孔陶粒吸附PEG等)，通過相變材料的儲熱功能，降低路面溫度上升的速率。對于涂層類方法，通常采用紅外溫度計測試并對比有、無涂層的路表溫度，來間接評價涂層熱反射效果，但這種溫度測試離散性大，受路面結構和材料、路表構造深度和環境風速等影響顯著，導致對涂層材料的選擇不夠準確。對于相變類方法，目前只是在相變材料制備過程中測試相變焓，以評價其吸收熱量的大小，至于其摻加到路面混合料后或者路面鋪筑后，其內部溫度上升速率或傳遞效率，因使用相變材料有多大程度的下降，并沒有加以實測與分析。可見，盡管已經開始采用涂層類和相變類方法來降低熱輻下的路面溫度，但是對于涂層的熱輻反射效果和相變類混合料的熱量傳遞效率并沒有開展系統分析，其主要原因是目前缺乏測試路表熱輻反射和路面結構內熱量傳遞的裝置與方法。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，定量評價路面對太陽輻射的反射能力和熱量在路面結構內的傳導性能，本發明提供了一種測試太陽熱輻在路表反射率和傳導率的裝置及方法。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為，一種測試太陽熱輻在路表反射率和傳導率的裝置，包括支架、紅外燈、熱輻射傳感器組、熱電阻、輻射數據采集儀、溫度采集儀與計算機；支架設于路表，紅外燈以能沿支架高度方向移動的方式安裝于支架上；熱輻射傳感器組以能沿支架高度方向移動的方式安裝于支架上，熱輻射傳感器組包括上下固定連接的一號熱輻射傳感器與二號熱輻射傳感器，其中一號熱輻射傳感器用于檢測熱輻射的面朝向地表，一號熱輻射傳感器用于檢測地表反射輻射量；二號熱輻射傳感器用于檢測熱輻射的面背向地表，用于檢測地表的直接輻射量；熱輻射傳感器組設于紅外燈的下方，并一號熱輻射傳感器與二號熱輻射傳感器均信號連接于輻射數據采集儀；熱電阻設于路表下，并對應于支架的下方，熱電阻上集成有溫度傳感器；溫度傳感器信號連接于溫度采集儀；輻射數據采集儀與溫度采集儀均連接于計算機。

作為本發明改進的技術方案，紅外燈的波長為0.76～4μm；熱輻射傳感器組能接受光的波長為0.3～3μm。

作為本發明改進的技術方案，支架包括枝干與用于支撐枝干的腳撐；枝干上從上到下依次設有若干個安裝孔；紅外燈通過懸桿安裝于安裝孔上；熱輻射傳感器組通過另一懸桿安裝于另一安裝孔上。

本發明的另一目的是提供一種測試太陽熱輻在路表反射率和傳導率的方法，用于室外對實際路面的測試，包括如下步驟：