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1.1 原理
1.1.1 傳熱係數檢測
根(gēn)據穩定傳熱原理,采用標定熱箱法檢測建築幕牆傳(chuán)熱係數。
將標定熱箱試驗(yàn)裝置(以下簡稱(chēng)“試驗裝置")放置在可控溫度的(de)環境中。幕牆試件安裝在試驗裝置的熱箱與冷箱之間,其兩側分別模擬建築物冬季室內空氣溫度和氣(qì)流狀(zhuàng)況以及室外空氣溫(wēn)度(dù)和氣流速度。利用已知熱阻的(de)標準試件,通過標定試驗(見GB/T 8484-2008附錄A)確定試驗裝置的熱(rè)箱外壁傳熱的熱流係數(M1)以及(jí)試件框壁傳熱(rè)和迂回熱損失產生的熱流係數(M2)。
根據穩定傳熱狀態下測(cè)量的各項參數,與(yǔ)經修正的投入熱量計算得到建築幕牆傳熱係(xì)數。
1.1.2 抗結露因子檢測
根據穩定傳熱原理,采用標定熱箱法(fǎ)檢測玻璃幕牆(qiáng)抗結露因子。
將玻璃幕牆試件安裝在可控溫度環境的試驗裝置(zhì)上。試驗裝置除模擬5.1.1規(guī)定的(de)室(shì)內、外環境條件(jiàn)外,還應能夠控製熱箱內空氣的相對濕度(dù)。在(zài)試件兩側各自保持穩(wěn)定的空氣溫(wēn)度、相對濕度、氣流速度和熱輻射條件下,測量試件(jiàn)玻璃熱側表麵溫度、試件框(kuàng)架(jià)熱(rè)側(cè)表麵溫度、熱箱空氣溫度和(hé)冷箱空氣溫(wēn)度,通過計算得到玻璃幕牆試件的抗結露因子。
1.2 檢測裝置
1.2.1 檢測裝置組成
檢測裝置(zhì)主要由(yóu)熱(rè)箱、冷箱、試(shì)件框(kuàng)、除濕係統和環境空間五部分組成,如圖5.1所示。
圖5.1建築幕牆傳熱係數與抗結(jié)露因子檢測裝置
1.2.2 熱箱
1.2.2.1 熱箱開口尺寸不宜(yí)小於4600 mm×4700 mm(寬(kuān)×高),進深尺寸不小(xiǎo)於1500 mm。
1.2.2.2 熱箱外壁(bì)結構所采用的材(cái)料要求同(tóng)GB/T 8484中相應(yīng)規定。
1.2.2.3 熱箱應可靈活水平移動。
1.2.2.4 加熱設(shè)備采用交流穩壓電源供電,熱箱加熱(rè)功率的(de)計(jì)量表精度等級不得低於0.5級。
1.2.2.5 送風係統通(tōng)過可調送風口控製熱箱內風速,保證距試件框(kuàng)熱側表麵50 mm平(píng)麵平均風速(sù)在0.2±0.1 m/s範圍內。
1.2.2.6 采用除濕(shī)係統控製熱箱內空氣(qì)相對濕度。設置濕度計測量熱箱內空氣相對濕度,濕度計的測量精度為±5%。
1.2.2.7 在抗結露因子檢測全過程中(zhōng),應保證熱箱內相對濕度不大於25%。除濕係統原理見GB/T 8484。
1.2.3 試件框(kuàng)
1.2.3.1 試件框洞(dòng)口尺寸宜為3600 mm×4200 mm(寬×高(gāo))。
1.2.3.2 試件框(kuàng)應采用不吸濕、均質的保溫材料製作。其熱阻值不小於7.0 ,密度在20~40 kg/m3範圍內(nèi)。
1.2.3.3 安裝試件的洞口下部平台寬度宜為(wéi)300 mm。平(píng)台及洞口周邊的麵板應采用不吸水、導熱係數不大於0.25 的材料製作。
1.2.4 冷箱
1.2.4.1 冷(lěng)箱開口(kǒu)外邊緣尺(chǐ)寸(cùn)應與(yǔ)試(shì)件框外邊緣尺(chǐ)寸相同(tóng),進深以能容納製冷、加熱及氣流(liú)組織設備為宜。
1.2.4.2 冷箱外壁所采用的材料要求同GB/T 8484中相應規定。
1.2.4.3 冷箱(xiāng)內設置蒸發器或引入冷空氣進(jìn)行降溫。蒸發(fā)器下部應設(shè)置(zhì)排水孔(kǒng)或盛水盤。
1.2.4.4 利用隔風板(bǎn)和(hé)風機進行(háng)強迫對流,形成沿試件表麵自上而下的均勻氣流,隔風板與(yǔ)試件框冷側表麵距離宜能調節。
1.2.4.5 隔風板應采(cǎi)用熱(rè)阻值不小於1.0 的複合板製作,隔風板麵向試件的表麵,其總的半球發射率ε值應大於0.85。隔風板(bǎn)的寬度根(gēn)據冷箱內淨寬度確定。
1.2.5 感溫(wēn)元件
1.2.5.1 采用銅(tóng)—銅鎳熱電(diàn)偶作為溫度測量感溫(wēn)元件,其測量不確定度應小於0.1k。
1.2.5.2 銅—銅鎳(niè)熱電偶(ǒu)製作所使用(yòng)的材料(liào)和製作要求以及校(xiào)驗規(guī)定見GB/T 8484。
1.2.5.3 熱電偶布置
1)空氣溫度測點要求如(rú)下:
a)熱箱內應沿豎向設(shè)置(zhì)三層熱電偶作為空氣溫度測點,每層均勻布置4個測點;
b)冷箱空氣溫度測點應布置在符合GB/T 13475規定的平麵內,與試件(jiàn)安裝洞口(kǒu)對(duì)應的麵積上(shàng)均勻布置16個測點。
c)測量空氣溫度的熱電偶感應頭,均應進行熱輻(fú)射屏蔽。
2)表麵溫度測(cè)點要求如下:
a)熱(rè)箱每個(gè)外壁的內、外表麵(miàn)分別對應布置8個溫度測點。
b) 試件框熱側、冷側表麵分別對應布置8溫度測(cè)點。測點宜根據試件(jiàn)框寬度取中設置。
c) 熱箱和冷箱內應分別(bié)設置不少於12個和6個活動溫度測點,以供測量試件熱側和填充板表麵溫度使用。
d) 測量表麵溫度的熱電偶感應(yīng)頭應連同至少100 mm長的銅、銅鎳引線一起,緊貼在被測表麵上。粘貼材料的總的半球發射率ε值應與(yǔ)被測表麵的ε值相近。
3)測量同一溫度的熱電偶可分別並聯(lián)。凡是並聯(lián)的熱電偶,各熱電偶引線(xiàn)電阻必須相等,各點(diǎn)所代(dài)表(biǎo)被測的麵積應相同。
1.2.6 風(fēng)速測量
1.2.6.1 采用(yòng)熱球(qiú)風速儀測量熱箱和冷箱內(nèi)的風速。
1.2.6.2 熱箱內風速測點應設在距試件框熱側表麵50 mm平麵、與冷箱空氣溫度測點相對應的位置。
1.2.6.3 冷箱內風速測點位置與冷箱空氣溫度測(cè)點位置相同。不必每次試驗都測定冷箱風速。當風機型號、安裝(zhuāng)位置(zhì)、數量及隔風板位置發生變化時,應重新進(jìn)行測量。
1.2.7 環(huán)境(jìng)空(kōng)間
1.2.7.1 試驗裝置應設置在裝有空調設備的實驗室內,以保證熱箱外壁內、外表麵加(jiā)權平均(jun1)溫差小於1.0 k。
1.2.7.2 實驗室圍護結構應(yīng)有良(liáng)好的保溫性能和熱穩定(dìng)性。牆體及屋頂應進(jìn)行絕熱處理,並(bìng)應避免(miǎn)太陽光直射入室內。
1.2.7.3 熱箱外壁與周邊壁麵之間(jiān)宜留有不小於1000 mm的空間。
1.2.8 標定
傳熱係數試驗裝置應定期進行熱流係數的標定,標定試驗的相關規定見GB/T 8484。
1.3 性能試驗
1.3.1 傳熱係數試驗
1.3.1.1 試件安裝
1.3.1.1.1 試件(jiàn)的尺寸及構造應符(fú)合產品設計和組裝要求(qiú),不得附加任何多餘(yú)配件或特殊組裝工藝。
1.3.1.1.2 試件(jiàn)寬度不宜少於兩(liǎng)個標準水(shuǐ)平分格,試件高度應包括一個層高,試件(jiàn)組裝應和實際工程相符,且代表(biǎo)典型部分(fèn)的性能。
1.3.1.1.3 試件的安裝應符(fú)合設計要求,包括(kuò)典型的接(jiē)縫和(hé)可開啟部分,並且試(shì)件上可開啟部分占試件總麵(miàn)積的比例(lì)應與實際工程相符。
1.3.1.1.4 安裝時,幕牆試件熱(rè)側表麵應與試件框熱側表麵平齊,且安裝方(fāng)向與實際工程一致。試件的可開啟縫應采用(yòng)透明塑料膠(jiāo)帶雙麵密封。
1.3.1.1.5 構件式幕牆試件安(ān)裝方法
1.3.1.1.6 單元(yuán)式幕牆試件安裝方法
單元式幕牆的安裝節點(diǎn)詳見(jiàn)圖(tú)A.1“試件立麵圖"中索(suǒ)引。
1.3.1.1.7 幕牆試件(jiàn)安(ān)裝到位後,用保溫材料將幕(mù)牆試件與箱體洞口間空隙填(tián)實,試件與試(shì)件(jiàn)洞口周邊之間的縫隙宜用聚苯乙烯泡沫塑料條填塞,並密封。
1.3.1.1.8 當試件麵積小於試件(jiàn)框洞口麵積時,宜用與試件厚度相近、已知熱導率Λ 值的聚苯乙烯(xī)泡沫塑(sù)料板填塞後,密封。並且(qiě),在(zài)聚苯乙烯泡沫塑料板(bǎn)兩側表麵(miàn)粘貼一定數量的銅—康銅熱電偶,測量(liàng)兩表麵的平均溫差,以計算通過該板的熱損失。
1.3.1.1.9 當進行傳熱係數檢測時,宜在試件熱側表麵(miàn)適(shì)當部位布置熱電偶,作為(wéi)參考溫(wēn)度點(diǎn)。
1.3.1.2 試驗條件
1.3.1.2.1 熱箱空氣溫度設定、溫(wēn)度波幅和相對濕(shī)度(dù)的(de)要求同GB/T 8484中相應規定。
1.3.1.2.2 熱箱(xiāng)內與試件框熱側表麵距離50 mm平麵內(nèi)的平均風速為0.2±0.1 m/s。
1.3.1.2.3 冷箱空氣溫度設定、溫度波幅和氣流速度的要求(qiú)同(tóng)GB/T 13475中相應(yīng)規定(dìng)。
1.3.1.3 試驗步驟
1.3.1.3.1 檢查熱電偶(ǒu)是否(fǒu)完好。
1.3.1.3.2 啟動檢測裝置,設定熱箱、冷箱和環境空氣溫度。
1.3.1.3.3 監測各控溫(wēn)點溫度,使熱箱、冷箱和(hé)環境空氣溫度達到設定值。當溫(wēn)度達到設定(dìng)值後,如果逐時測量得到熱箱和冷箱的空氣平均溫度和
每小(xiǎo)時變(biàn)化的值不大於0.3℃,溫差
和
每小時變化的值均不大於0.3 k,且上述溫度和溫(wēn)差的變化不是(shì)單向變化,則表示傳熱已達(dá)到穩定狀態(tài)。
1.3.1.3.4 傳熱過程穩定之後,每隔30分鍾測量一次參數、
、
、
、
、
,共測六次。
1.3.1.3.5 測量結束之後,記錄(lù)熱箱內空氣相(xiàng)對濕度,試件熱側表(biǎo)麵(miàn)及玻璃夾層結露或結霜狀況。
1.3.1.4 數據處理
1.3.1.4.1 取參數、
、
、
、
、
六次測量的平均值。
1.3.1.4.2 幕牆傳熱係(xì)數K值〔〕按式(1)計(jì)算:
式中 :
——加熱設備投入電功率,W;
——送風機電機發熱量,W (通過(guò)標定獲得) ;
M1 ——由標定試驗確定的熱(rè)箱外壁熱流係數,W/K(見(jiàn)GB/T 8484);
M2 ——由標定試驗確定的試件框熱流係數,W/K(見GB/T 8484);
——熱箱外壁內、外表麵加權平均溫(wēn)度之差,k;
——試件框熱側、冷側表麵加權平均溫度之差,k;
S ——填充板的麵積,m2;
Λ——填充板的熱傳(chuán)導率,;
——填充板熱側表麵與冷側(cè)表麵的平均溫差,k;
A——試件麵(miàn)積,m2;
——熱箱空(kōng)氣平均溫度
與冷箱空氣平均溫度
之差,k。
、
的計算見GB/T 8484。當試件麵積小於試(shì)件洞口麵積時,式(1)中分子(S`·Λ·
)
項為通過聚苯乙烯泡沫塑(sù)料填充板的熱損失。
1.3.1.5 試驗數據表示
幕牆傳熱係數K值取(qǔ)兩位有效數字。
1.3.2 抗(kàng)結露因子檢測
1.3.2.1 試件安裝
1.3.2.1.1 玻璃幕牆試件安(ān)裝位置、安裝方(fāng)法與本(běn)標準第(dì)5.3.1.1條要(yào)求相同。
1.3.2.1.2 應在試件的框架和玻璃熱側(cè)表麵共(gòng)布置20個熱電偶(、
、…、
、見本標準附錄B),供計算使用。
1.3.2.2 試驗(yàn)條件
1.3.2.2.1 熱箱空氣平均溫度設定為20±0.5 ℃,溫度波動幅度不應大於±0.3 ℃;
1.3.2.2.2 熱箱空氣相對濕度應小於等於25%。
1.3.2.2.3 冷(lěng)箱空氣溫度設定、溫度波幅和氣流(liú)速度的(de)要求同GB/T 8484中相應規定。
1.3.2.2.4 試件冷側總壓力(lì)與熱側(cè)靜壓力之差(chà)在0±10 Pa之(zhī)間。
1.3.2.3 試驗步驟
1.3.2.3.1 檢查熱電偶是否完好。
1.3.2.3.2 啟動檢測設備和冷、熱箱的溫度自控係統,設定冷、熱箱和環境空氣平均溫(wēn)度分(fèn)別為-20℃、20℃和(hé)20℃。
1.3.2.3.3 當冷、熱箱空氣溫度達到-20±0.5℃和20±0.5℃後,每隔30分鍾測量各控溫點溫(wēn)度,檢查是否穩定。
1.3.2.3.4 當冷、熱箱空氣溫度達到(dào)穩定(dìng)時,啟(qǐ)動熱箱控濕裝置,保證熱箱內的zui大相對濕度≤25%。
1.3.2.3.5 2小時(shí)後,如果逐時測量得到熱箱(xiāng)和冷箱的空(kōng)氣平均溫度和
每小時變化的(de)值與與標準條(tiáo)件相比不超過±0.3℃,總熱量輸入變化不超過±2%,則表示抗結露因(yīn)子檢測過程已經處於穩定傳熱傳濕過程。
1.3.2.3.6 抗結露因子檢測過程穩定之後,每隔5分鍾測量一(yī)次參數、
、
、
、…、
、
值(zhí) ,共測六(liù)次。
1.3.2.3.7 測量結束之後,記錄試件熱側表麵及玻璃夾層結露、結霜狀況。
1.3.2.4 數據處理
1.3.2.4.1 取參數、
、
、
、…、
六次測量的平均值。
1.3.2.4.2 試件抗結露因(yīn)子值按下列公式計算:
……(2)
…… (3)
式(shì)中 : ——試件玻璃的抗結露因子;
——試件框架(jià)的抗結露因(yīn)子;
——熱箱(xiāng)內空氣平均溫度,℃;
——冷箱內空氣平均溫度,℃;
——試件的玻璃熱側表麵平均溫度,℃;
——試件(jiàn)的框架熱(rè)側表(biǎo)麵(miàn)平均溫度的加權(quán)值,℃。
5.3.2.4.3 試件的框架熱側表麵平均溫度(dù)的(de)加權值
試件的框架熱側表麵平均溫度的加權值由14個規定位置的內表麵溫度平均值(
)和4個位置非確定(dìng)的、相對較低的(de)框(kuàng)架溫度平均值(
)計算得到。
可通過式(shì)(4)計算得到:
=
(1-
)+
·
(4)
式中:
——加權係數,它給出了
和
之間的比(bǐ)例關(guān)係,其計算式如下:
(5)
其中,為冷箱的空氣平均溫度(dù),℃;加權因子為 0.4。
1.3.2.5 試驗數據表示
1.3.2.5.1 抗結露因(yīn)子是由加權(quán)的(de)玻璃幕牆框平(píng)均溫度(或玻璃(lí)的平(píng)均溫度)分別與冷箱的空氣溫度和熱箱的空氣溫度進行計算得到,試件抗結露因子值取
與
中較低值。
1.3.2.5.2 玻璃幕牆抗結(jié)露(lù)因子值取2位有效數字(zì)。