建筑門窗保溫性能檢測(cè)方法

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摘要：隨著資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)的不斷推進(jìn)，建筑門窗保溫性能的受關(guān)注程度不斷提升，這是由于建筑門窗保溫性能直接影響建筑能耗。基于此，本文將簡(jiǎn)單介紹建筑門窗保溫性能檢測(cè)方法，并圍繞三種檢測(cè)方法進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，希望研究?jī)?nèi)容能夠更為直觀的展示建筑門窗保溫性能檢測(cè)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：建筑門窗；保溫性能；標(biāo)定熱箱法

前言

作為建筑物內(nèi)外可直接交互的物理界面，建筑門窗的保溫性能不僅直接影響建筑能耗，還會(huì)同時(shí)影響室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量。據(jù)權(quán)威結(jié)構(gòu)調(diào)查表明，門窗等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)因?qū)α?、熱輻射、熱傳?dǎo)造成的能耗占建筑總能耗的70%左右，而為了降低這一占比，必須針對(duì)性選用具備優(yōu)秀保溫性能的建筑門窗，由此可見本文研究具備的較高現(xiàn)實(shí)意義。

1建筑門窗保溫性能檢測(cè)方法

本節(jié)將介紹常用的建筑門窗保溫性能檢測(cè)方法，包括標(biāo)定熱箱法、JISA4710檢測(cè)法、AAMA1503檢測(cè)法，具體檢測(cè)原理如下：

1.1標(biāo)定熱箱法

我國(guó)現(xiàn)行的《建筑外門窗保溫性能分級(jí)及檢測(cè)方法》（GBT8484-2008）采用標(biāo)定熱箱法檢測(cè)建筑門窗保溫性能，具體檢測(cè)對(duì)象包括傳熱系數(shù)與抗結(jié)露因子。作為門窗保溫性能的表征指標(biāo)，門窗傳熱系數(shù)指的是外門窗在穩(wěn)定傳熱條件下兩側(cè)空氣溫差為1K，通過單位面積的單位時(shí)間內(nèi)傳熱量?？菇Y(jié)露因子則屬于用于預(yù)測(cè)門窗阻抗表面結(jié)露能力的指標(biāo)，即門窗熱側(cè)表面在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下與室外空氣溫度差和室內(nèi)、外空氣溫度差的比值?；跇?biāo)定熱箱法的傳熱系數(shù)檢測(cè)基于穩(wěn)定傳熱原理，采用熱箱置于試件一側(cè)，另一側(cè)為冷箱，以此分別用于冬季采暖建筑室內(nèi)氣候條件的模擬，以及冬季室外氣溫和氣流速度的模擬。在檢測(cè)過程中，需密封處理試件縫隙，并保證試件兩側(cè)穩(wěn)定的熱輻射條件、氣流速度、空氣溫度，以此準(zhǔn)確進(jìn)行熱箱中加熱器的發(fā)熱量測(cè)量，并減去通過標(biāo)定試驗(yàn)確定的試件框和熱箱外壁的熱損失，最終除以兩側(cè)空氣溫差與試件面積的乘積，即可最終求得建筑門窗試件的傳熱系數(shù)；抗結(jié)露因子檢測(cè)同樣采用標(biāo)定熱箱法，同時(shí)采用穩(wěn)定傳熱傳質(zhì)原理。在具體檢測(cè)中，采用熱箱置于試件一側(cè)，另一側(cè)為冷箱，分別用于冬季采暖建筑室內(nèi)氣候條件的模擬、冬季室外氣候條件模擬，且室內(nèi)氣候條件的相對(duì)濕度需控制在20%內(nèi)。檢測(cè)過程需保證穩(wěn)定傳熱狀態(tài)，以此進(jìn)行試件熱側(cè)表面溫度和冷熱箱空氣平均溫度的測(cè)量，建筑門窗試件的抗結(jié)露因子可由此完成計(jì)算。在抗結(jié)露因子的計(jì)算過程中，需將玻璃的平均溫度或試件框表面溫度的加權(quán)值與冷箱空氣溫度的差值除以熱箱空氣溫度與冷箱空氣溫度的差值并乘以100，由此可取得兩個(gè)數(shù)值，其中數(shù)值較低的為抗結(jié)露因子計(jì)算結(jié)果。

1.2JISA4710檢測(cè)法

日本執(zhí)行的《門窗的隔熱性試驗(yàn)方法》（JISA4710-2004）主要采用保護(hù)加熱箱法或校正加熱箱法進(jìn)行建筑門窗的保溫性能檢測(cè)，校正加熱箱法的應(yīng)用較為普遍。在校正加熱箱法的應(yīng)用中，需分兩階段進(jìn)行傳熱系數(shù)的測(cè)定，第一階段需采用最少兩個(gè)的已知熱阻校正板進(jìn)行傳熱系數(shù)的測(cè)定，結(jié)合測(cè)定值，即可求得安裝面板的熱阻與校正板兩側(cè)的表面熱傳導(dǎo)系數(shù)（對(duì)流和放流）。在第二階段，需在面板的開口部位安裝門窗試件，以此開展針對(duì)性測(cè)定，最終明確門窗試件的保溫性能。但值得注意的是，JISA4710檢測(cè)方法在應(yīng)用中無法檢測(cè)試件間隙漏氣的影響、不適用于天窗和框木窗、無法檢測(cè)試件因陽光直射產(chǎn)生的能源轉(zhuǎn)移、無法檢測(cè)試件周圍外側(cè)產(chǎn)生的端部效果。

1.3AAMA1503檢測(cè)法

美國(guó)執(zhí)行的《窗、門和幕墻部件的傳熱系數(shù)和抗結(jié)露系數(shù)的測(cè)試方法》（AAMA1503-2009）在建筑門窗保溫性能檢測(cè)中需使箱壁面的溫差保持為零，并認(rèn)為不規(guī)則的門窗試件不存在單一的內(nèi)外表面換熱系數(shù)。在檢測(cè)過程的校準(zhǔn)板應(yīng)用中，為保證不同結(jié)構(gòu)、相同類型的門窗試件能夠處于統(tǒng)一的測(cè)試條件下，典型表面換熱系數(shù)的針對(duì)性選擇和調(diào)整屬于其中關(guān)鍵，在位移未知數(shù)為相同面積熱流率的前提下，即可針對(duì)性開展比較。為明確門窗試件的傳熱系數(shù)，AAMA1503檢測(cè)方法在應(yīng)用中需確定門窗試件的面積，并結(jié)合試件兩邊的溫差、通過試件的熱流進(jìn)行計(jì)算，需在穩(wěn)定的熱傳遞狀態(tài)下測(cè)定溫差和熱流。

2建筑門窗保溫性能檢測(cè)方法的橫向?qū)Ρ?/p>

2.1測(cè)試裝置對(duì)比

標(biāo)定熱箱法、JISA4710檢測(cè)法、AAMA1503檢測(cè)法三者在測(cè)試裝置的選用層面存在鮮明區(qū)別，主要表現(xiàn)為：①標(biāo)定熱箱法測(cè)試裝置。采用由五部分組成的測(cè)試裝置，包括環(huán)境空間、控濕系統(tǒng)、試件框、熱箱、冷箱。如熱箱的進(jìn)深最小為2000mm，內(nèi)凈尺的高最小應(yīng)為2400mm，寬最小應(yīng)為2100mm，需采用均質(zhì)材料作為外壁結(jié)構(gòu)，熱阻值最小應(yīng)為3.5m2•K/W，內(nèi)表面的總半球發(fā)射率應(yīng)在0.85以上。冷箱與熱箱的配置基本相同，但需要滿足氣流組織設(shè)備、加熱設(shè)備、制冷設(shè)備的安裝需要，且內(nèi)表面材料應(yīng)具備耐腐蝕、不吸水特性。試件框的密度應(yīng)在20~40kg/m3區(qū)間，并采用均質(zhì)、不吸濕的保溫材料，熱阻值最低應(yīng)為7.0m2•K/W。此外，還需要保證環(huán)境空間為裝有空調(diào)設(shè)備的試驗(yàn)室，空氣溫度波動(dòng)需控制在0.5k內(nèi)，且外圍護(hù)結(jié)構(gòu)具備優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性與保溫性，太陽光對(duì)試驗(yàn)帶來的影響需針對(duì)性消除；②JISA4710檢測(cè)法測(cè)試裝置。需采用高隔熱性的安裝面板，以此滿足低溫側(cè)與高溫側(cè)的隔開需要，門窗試件需同時(shí)安裝于正確位置。需保證加熱箱的開口部尺寸與安裝面板的大小相同，并保證厚度最小為100mm，一般需結(jié)合試件厚度確定。需采用擁有穩(wěn)定熱傳導(dǎo)系數(shù)的安裝面板新材材料，熱傳導(dǎo)系數(shù)需小于0.04W/（m•K）。應(yīng)基于實(shí)際保證門窗試件開口部位的安裝位置選擇妥當(dāng)，除薄型非金屬板外，開口部位不應(yīng)采用熱傳導(dǎo)系數(shù)大于0.04W/（m•K）的材料。應(yīng)在安裝面板的中央設(shè)置門窗試件開口部位，并鋪設(shè)放射率在0.8以上的材料于安裝面板及擋板的表面；③AAMA1503檢測(cè)法測(cè)試裝置。試驗(yàn)用熱箱需安裝有加熱和控制裝，并能夠保證溫度控制誤差為±0.3℃，以此自動(dòng)維持21℃的溫度。熱箱需保證試驗(yàn)中的任何時(shí)間相對(duì)濕度均控制在15%以下；需采用具備產(chǎn)生垂直方向均衡氣流能力的冷箱，以此提供充分的表面換熱系數(shù)，且滿足調(diào)節(jié)氣體阻力需要，同時(shí)需保證溫度控制誤差為±0.3℃，以此自動(dòng)維持-18.0℃的溫度；試件框需采用氣體滲透性較低的熱絕緣材料，并保證24℃時(shí)需保證導(dǎo)熱系數(shù)控制在0.48W/（m•K）內(nèi)，且厚度不應(yīng)大于試件構(gòu)件25mm以上，具體安裝過程需保證縫隙控制在3mm內(nèi)。

2.2數(shù)據(jù)處理對(duì)比

三種方法的數(shù)據(jù)處理也存在一定不足，應(yīng)用標(biāo)定熱箱的檢測(cè)求得的相關(guān)參數(shù)均需取6次測(cè)量的平均值，傳熱系數(shù)計(jì)算公式為：K=Q-M1•△θ1-M2•△θ2-S•Λ•△θ3A•（th-tc）（1）式中：Q為加熱器加熱功率；M1、M2分別為熱箱外壁與試件框熱流系數(shù)（標(biāo)定試驗(yàn)確定）；△θ1、△θ2、△θ3分別為熱箱外壁內(nèi)外表面面積、試件框熱側(cè)冷側(cè)表面面積、填充板熱側(cè)冷側(cè)表面面積的加權(quán)平均溫度差；S、A、Λ分別為填充板面積、試件面積、填充板導(dǎo)熱率；th、tc分別為熱箱與冷箱的空氣平均溫度。在應(yīng)用JISA4710檢測(cè)法的數(shù)據(jù)處理過程中，需采用如式（2）求得門窗試件的傳熱系數(shù)：Ust=Um-1-Rs，t+R（s，t）st>-1（2）式中的Ust、Um、Rs，t、R（s，t）st分別為標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)、試件傳熱系數(shù)、合計(jì)表面熱傳導(dǎo)系數(shù)、基于標(biāo)準(zhǔn)確定的合計(jì)表面熱傳導(dǎo)阻，其中Rs，t一般采用反復(fù)法或插補(bǔ)法，且數(shù)據(jù)需要在較正時(shí)進(jìn)行針對(duì)性補(bǔ)償；AAMA1503檢測(cè)法應(yīng)用過程的數(shù)據(jù)處理需以門窗試件的熱流密度為基礎(chǔ)，門窗試件的傳熱系數(shù)結(jié)果需以ASTMC976給出的過程確定。

2.3綜合對(duì)比

除上述內(nèi)外，標(biāo)定熱箱法、JISA4710檢測(cè)法、AAMA1503檢測(cè)法三者在溫度測(cè)量裝置、標(biāo)準(zhǔn)板及校正、試件安裝、風(fēng)速、檢測(cè)條件、檢測(cè)過程、檢測(cè)報(bào)告等方面也存在較大差異。深入分析可以發(fā)現(xiàn)，三種建筑門窗保溫性能檢測(cè)方法在總體思路上差別不當(dāng)，但在操作細(xì)節(jié)及規(guī)范層面存在較大差別，為更深入了解三種檢測(cè)方法，必須圍繞三者開展實(shí)際檢測(cè)對(duì)比，這將成為筆者下一步的研究方向。

3結(jié)論

綜上所述，建筑門窗保溫性能檢測(cè)方法的應(yīng)用需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的標(biāo)定熱箱法、JISA4710檢測(cè)法、AAMA1503檢測(cè)法、測(cè)試裝置對(duì)比、數(shù)據(jù)處理對(duì)比等內(nèi)容，則提供了可行性較高的建筑門窗保溫性能檢測(cè)路徑。為更好提升檢測(cè)的效率和質(zhì)量，檢測(cè)人員的素質(zhì)培養(yǎng)、檢測(cè)過程的細(xì)節(jié)把握、檢測(cè)范圍的拓寬同樣需要得到重點(diǎn)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

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作者：龍翔 單位：貴州省建材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院