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2019-10-22 08:43:05 | 分类:默认分类 | 标签:

      摘要:随着资源节约型、环境友好型社会建设的不断推进,建筑门窗保温性能的受关注程度不断提升,这是由于建筑门窗保温性能直接影响建筑能耗。基于此,本文将简单介绍建筑门窗保温性能检测方法,并围绕三种检测方法进行横向对比,希望研究内容能够更为直观的展示建筑门窗保温性能检测要点。

关键词:建筑门窗;保温性能;标定热箱法

前言

      作为建筑物内外可直接交互的物理界面,建筑门窗的保温性能不仅直接影响建筑能耗,还会同时影响室内热环境质量。据权威结构调查表明,门窗等外围护结构因对流、热辐射、热传导造成的能耗占建筑总能耗的70%左右,而为了降低这一占比,必须针对性选用具备优秀保温性能的建筑门窗,由此可见本文研究具备的较高现实意义。

1建筑门窗保温性能检测方法

      本节将介绍常用的建筑门窗保温性能检测方法,包括标定热箱法、JISA4710检测法、AAMA1503检测法,具体检测原理如下:

1.1标定热箱法

       我国现行的《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》(GBT8484-2008)采用标定热箱法检测建筑门窗保温性能,具体检测对象包括传热系数与抗结露因子。作为门窗保温性能的表征指标,门窗传热系数指的是外门窗在稳定传热条件下两侧空气温差为1K,通过单位面积的单位时间内传热量。抗结露因子则属于用于预测门窗阻抗表面结露能力的指标,即门窗热侧表面在稳定传热状态下与室外空气温度差和室内、外空气温度差的比值。基于标定热箱法的传热系数检测基于稳定传热原理,采用热箱置于试件一侧,另一侧为冷箱,以此分别用于冬季采暖建筑室内气候条件的模拟,以及冬季室外气温和气流速度的模拟。在检测过程中,需密封处理试件缝隙,并保证试件两侧稳定的热辐射条件、气流速度、空气温度,以此准确进行热箱中加热器的发热量测量,并减去通过标定试验确定的试件框和热箱外壁的热损失,最终除以两侧空气温差与试件面积的乘积,即可最终求得建筑门窗试件的传热系数;抗结露因子检测同样采用标定热箱法,同时采用稳定传热传质原理。在具体检测中,采用热箱置于试件一侧,另一侧为冷箱,分别用于冬季采暖建筑室内气候条件的模拟、冬季室外气候条件模拟,且室内气候条件的相对湿度需控制在20%内。检测过程需保证稳定传热状态,以此进行试件热侧表面温度和冷热箱空气平均温度的测量,建筑门窗试件的抗结露因子可由此完成计算。在抗结露因子的计算过程中,需将玻璃的平均温度或试件框表面温度的加权值与冷箱空气温度的差值除以热箱空气温度与冷箱空气温度的差值并乘以100,由此可取得两个数值,其中数值较低的为抗结露因子计算结果。

1.2JISA4710检测法

       日本执行的《门窗的隔热性试验方法》(JISA4710-2004)主要采用保护加热箱法或校正加热箱法进行建筑门窗的保温性能检测,校正加热箱法的应用较为普遍。在校正加热箱法的应用中,需分两阶段进行传热系数的测定,第一阶段需采用最少两个的已知热阻校正板进行传热系数的测定,结合测定值,即可求得安装面板的热阻与校正板两侧的表面热传导系数(对流和放流)。在第二阶段,需在面板的开口部位安装门窗试件,以此开展针对性测定,最终明确门窗试件的保温性能。但值得注意的是,JISA4710检测方法在应用中无法检测试件间隙漏气的影响、不适用于天窗和框木窗、无法检测试件因阳光直射产生的能源转移、无法检测试件周围外侧产生的端部效果。

1.3AAMA1503检测法

      美国执行的《窗、门和幕墙部件的传热系数和抗结露系数的测试方法》(AAMA1503-2009)在建筑门窗保温性能检测中需使箱壁面的温差保持为零,并认为不规则的门窗试件不存在单一的内外表面换热系数。在检测过程的校准板应用中,为保证不同结构、相同类型的门窗试件能够处于统一的测试条件下,典型表面换热系数的针对性选择和调整属于其中关键,在位移未知数为相同面积热流率的前提下,即可针对性开展比较。为明确门窗试件的传热系数,AAMA1503检测方法在应用中需确定门窗试件的面积,并结合试件两边的温差、通过试件的热流进行计算,需在稳定的热传递状态下测定温差和热流。

2建筑门窗保温性能检测方法的横向对比

2.1测试装置对比

       标定热箱法、JISA4710检测法、AAMA1503检测法三者在测试装置的选用层面存在鲜明区别,主要表现为:①标定热箱法测试装置。采用由五部分组成的测试装置,包括环境空间、控湿系统、试件框、热箱、冷箱。如热箱的进深最小为2000mm,内净尺的高最小应为2400mm,宽最小应为2100mm,需采用均质材料作为外壁结构,热阻值最小应为3.5m2•K/W,内表面的总半球发射率应在0.85以上。冷箱与热箱的配置基本相同,但需要满足气流组织设备、加热设备、制冷设备的安装需要,且内表面材料应具备耐腐蚀、不吸水特性。试件框的密度应在20~40kg/m3区间,并采用均质、不吸湿的保温材料,热阻值最低应为7.0m2•K/W。此外,还需要保证环境空间为装有空调设备的试验室,空气温度波动需控制在0.5k内,且外围护结构具备优秀的热稳定性与保温性,太阳光对试验带来的影响需针对性消除;②JISA4710检测法测试装置。需采用高隔热性的安装面板,以此满足低温侧与高温侧的隔开需要,门窗试件需同时安装于正确位置。需保证加热箱的开口部尺寸与安装面板的大小相同,并保证厚度最小为100mm,一般需结合试件厚度确定。需采用拥有稳定热传导系数的安装面板新材材料,热传导系数需小于0.04W/(m•K)。应基于实际保证门窗试件开口部位的安装位置选择妥当,除薄型非金属板外,开口部位不应采用热传导系数大于0.04W/(m•K)的材料。应在安装面板的中央设置门窗试件开口部位,并铺设放射率在0.8以上的材料于安装面板及挡板的表面;③AAMA1503检测法测试装置。试验用热箱需安装有加热和控制装,并能够保证温度控制误差为±0.3℃,以此自动维持21℃的温度。热箱需保证试验中的任何时间相对湿度均控制在15%以下;需采用具备产生垂直方向均衡气流能力的冷箱,以此提供充分的表面换热系数,且满足调节气体阻力需要,同时需保证温度控制误差为±0.3℃,以此自动维持-18.0℃的温度;试件框需采用气体渗透性较低的热绝缘材料,并保证24℃时需保证导热系数控制在0.48W/(m•K)内,且厚度不应大于试件构件25mm以上,具体安装过程需保证缝隙控制在3mm内。

2.2数据处理对比

      三种方法的数据处理也存在一定不足,应用标定热箱的检测求得的相关参数均需取6次测量的平均值,传热系数计算公式为:K=Q-M1•△θ1-M2•△θ2-S•Λ•△θ3A•(th-tc)(1)式中:Q为加热器加热功率;M1、M2分别为热箱外壁与试件框热流系数(标定试验确定);△θ1、△θ2、△θ3分别为热箱外壁内外表面面积、试件框热侧冷侧表面面积、填充板热侧冷侧表面面积的加权平均温度差;S、A、Λ分别为填充板面积、试件面积、填充板导热率;th、tc分别为热箱与冷箱的空气平均温度。在应用JISA4710检测法的数据处理过程中,需采用如式(2)求得门窗试件的传热系数:Ust=Um-1-Rs,t+R(s,t)st>-1(2)式中的Ust、Um、Rs,t、R(s,t)st分别为标准传热系数、试件传热系数、合计表面热传导系数、基于标准确定的合计表面热传导阻,其中Rs,t一般采用反复法或插补法,且数据需要在较正时进行针对性补偿;AAMA1503检测法应用过程的数据处理需以门窗试件的热流密度为基础,门窗试件的传热系数结果需以ASTMC976给出的过程确定。

2.3综合对比

       除上述内外,标定热箱法、JISA4710检测法、AAMA1503检测法三者在温度测量装置、标准板及校正、试件安装、风速、检测条件、检测过程、检测报告等方面也存在较大差异。深入分析可以发现,三种建筑门窗保温性能检测方法在总体思路上差别不当,但在操作细节及规范层面存在较大差别,为更深入了解三种检测方法,必须围绕三者开展实际检测对比,这将成为笔者下一步的研究方向。

3结论

       综上所述,建筑门窗保温性能检测方法的应用需关注多方面因素影响。在此基础上,本文涉及的标定热箱法、JISA4710检测法、AAMA1503检测法、测试装置对比、数据处理对比等内容,则提供了可行性较高的建筑门窗保温性能检测路径。为更好提升检测的效率和质量,检测人员的素质培养、检测过程的细节把握、检测范围的拓宽同样需要得到重点关注。


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