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        基于標(biāo)定熱箱法檢測建筑外窗保溫性能淺析

        2021-11-10 06:08:46崔雙艷
        河南建材 2021年10期
        關(guān)鍵詞:冷箱傳熱系數(shù)溫度傳感器

        崔雙艷

        淮南市建發(fā)建設(shè)工程檢測有限公司(232001)

        建筑外門窗作為保障室內(nèi)適足的光照和良好的通風(fēng)換氣的基礎(chǔ),通過調(diào)節(jié)房屋的室內(nèi)冷或熱負荷量和光通量,從而達到保溫隔熱的效果。建筑圍護結(jié)構(gòu)是建筑物進行內(nèi)外隔離的物理交換界面,是影響建筑物能耗和室內(nèi)熱環(huán)境的主要因素之一,其產(chǎn)生的能耗占建筑總能耗的比例超過70%。其中,建筑外窗作為建筑圍護結(jié)構(gòu)主要組成和熱量傳遞較活躍的部位之一,其保溫性能的控制和檢測對于節(jié)約建筑能耗尤為重要。

        國外方面關(guān)于建筑外窗保溫性能檢測方法主要有:①加拿大采用的是基于太陽輻射模擬的檢測方法;②勞倫斯伯克利國家實驗室的門窗現(xiàn)場檢測方法。美國標(biāo)準(zhǔn)AAMA150《窗、門和幕墻部件的傳熱系數(shù)和抗結(jié)露系數(shù)的試驗方法》、日本標(biāo)準(zhǔn)JIS A4710 《門窗的隔熱性試驗方法》及我國執(zhí)行的《建筑外門窗保溫性能檢測方法》GB/T8484—2020,其檢測內(nèi)容比較相似,結(jié)合各自實際情況和理論要求,試驗技術(shù)要求有不同之處[1]。

        1 標(biāo)定熱箱法檢測原理

        標(biāo)定熱箱法是基于穩(wěn)態(tài)傳熱原理,模擬冬季室內(nèi)外環(huán)境,試件的一側(cè)為冷箱,冷箱溫度控制為-20℃,并利用導(dǎo)流板和風(fēng)機的強迫對流在試件表面形成自上而下的穩(wěn)定氣流,平均風(fēng)速控制在3.0m/s±0.2m/s;另一側(cè)為熱箱,熱箱溫度控制為20℃,熱箱熱源為穩(wěn)壓電源加熱裝置。通過標(biāo)定試驗測得 熱箱壁熱流系數(shù)和試件框熱流系數(shù),對試件本身的縫隙進行密封處置,通過熱箱的加熱裝置和冷箱控制的空氣溫度、氣流速度和熱輻射條件下,達到規(guī)范要求的穩(wěn)定狀態(tài),通過計算熱箱透過試件向冷箱的熱損失,即熱箱加熱裝置單位時間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量減去通過試件框、填充板、熱箱壁以及填充板與 試件間的熱損失,除以熱、冷箱兩側(cè)穩(wěn)定平均溫度差與試件面積的乘積,計算試件的傳熱系數(shù)。即:

        2 新標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)變化

        1)熱箱寬度增加100mm,熱箱內(nèi)增加導(dǎo)流板,導(dǎo)流板位于距試件框熱側(cè)表面150~300mm平面內(nèi),且應(yīng)大于所測試件的尺寸,熱箱內(nèi)導(dǎo)流板面向試件表面的半球輻射率要求大于0.85;試件與熱箱導(dǎo)流板間均勻布置至少9個空氣溫度傳感器,熱箱每個壁的內(nèi)外表面亦各均勻布置至少9個溫度傳感器。與老版規(guī)范相比,新規(guī)范增加了空氣溫度傳感器數(shù)量和導(dǎo)流板,對于提高準(zhǔn)確度和控制模擬室內(nèi)溫度穩(wěn)定,起到關(guān)鍵性作用。

        2)試件框熱側(cè)及冷側(cè)表面均勻布置至少6個溫度傳感器。與老版規(guī)范相比,新規(guī)范減少了溫度傳感器數(shù)量要求。

        3)新規(guī)范增加填充板要求,其導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小于0.040W/(m·K),厚度不應(yīng)小于100mm且不應(yīng)小于試件邊框厚度。安裝時,試件框與試件之間的填充板寬度不應(yīng)小于200mm。被檢試件面積不應(yīng)小于0.8m2,試件開啟縫雙面密封。

        4)新規(guī)范增加試件與填充板間的邊緣線傳熱量Φedge,其中Φedge為:

        式中,Ledge為試件與填充板間的邊緣周長,Ψedge為按《建筑外門窗保溫性能檢測方法》GB/T8484—2020附錄C查表確定的試件與填充板間的邊緣線傳熱系數(shù)[2]。

        3 工程檢測應(yīng)用實例

        3.1 樣品信息

        淮南市某建設(shè)單位委托送檢一組窗戶,該窗戶為鋁合金平開窗,玻璃品種為5+9A+5中空玻璃,規(guī)格型號為1460mm×960mm,窗框采用BGY45普鋁型材,玻璃密封材料中性硅酮結(jié)構(gòu)膠,框扇密封材料三元乙丙膠條,設(shè)計要求傳熱系數(shù)是3.5W/(m2·K)。

        3.2 檢測步驟

        1)試驗員將窗戶兩邊擦拭干凈,檢查窗戶開關(guān)是否正常,五金件是否松動,窗戶是否完整無損。

        2)檢查完畢后,試驗員對照窗戶尺寸將填充板裁出一個與窗戶尺寸接近的框,并保證窗戶與試件框之間寬度不小于200mm。裁好之后,將窗戶裝至試件框中固定好,窗戶與填充板邊緣縫隙用泡沫膠填充。窗戶兩側(cè)開啟縫進行密封。

        3)在填充板熱、冷側(cè)表面分別均勻粘貼9個溫度傳感器。待泡沫膠充分凝固后,將熱箱導(dǎo)流板放在距試件框熱側(cè)表面150~300mm的平面內(nèi),冷箱導(dǎo)流板放在距試件框冷側(cè)表面150~300mm的平面內(nèi)。

        4)樣品安裝完成后,將熱室冷室門關(guān)閉好。打開電腦,檢查傳感器是否正常,打開系統(tǒng)輸入試件參數(shù)信息,開啟測試總開關(guān),將環(huán)境空調(diào)溫度調(diào)到設(shè)置溫度。窗戶檢測數(shù)據(jù)為系統(tǒng)采集[3]。

        3.3 數(shù)據(jù)分析

        窗戶周長Ledge=4.84m,窗戶厚度60mm,窗戶與填充板冷側(cè)表面的距離40mm。查附錄C邊緣線傳熱系數(shù)Ψedge=0.00566,邊緣線傳熱量:

        4 結(jié)論

        《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》GB/T 8484—2020已經(jīng)實施,文章通過分析建筑外窗作為建筑圍護結(jié)構(gòu)的重要組成及其承擔(dān)的熱量傳遞重要意義,淺談建筑外窗檢測的重要意義。同時分析總結(jié)了新規(guī)范的主要技術(shù)要求變化,主要有:①新規(guī)范修改了檢測原理,試件的傳熱系數(shù)的計算考慮了試件和填充板間的邊緣線傳熱量,同時將邊緣線傳熱量記入數(shù)據(jù)處理公式;②調(diào)整了檢測裝置,熱箱增加了與試件保持規(guī)定距離的導(dǎo)流板;③調(diào)整了傳感器數(shù)量及填充板要求等。同時又根據(jù)新規(guī)范的變化,結(jié)合工程實例進行運用,為同行業(yè)試驗人員檢測或研究提供參考。

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