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1.1 原理
1.1.1 傳熱系數(shù)檢測(cè)
根據(jù)穩(wěn)定傳熱原理,采用標(biāo)定熱箱法檢測(cè)建筑幕墻傳熱系數(shù)。
將標(biāo)定熱箱試驗(yàn)裝置(以下簡(jiǎn)稱“試驗(yàn)裝置")放置在可控溫度的環(huán)境中。幕墻試件安裝在試驗(yàn)裝置的熱箱與冷箱之間,其兩側(cè)分別模擬建筑物冬季室內(nèi)空氣溫度和氣流狀況以及室外空氣溫度和氣流速度。利用已知熱阻的標(biāo)準(zhǔn)試件,通過標(biāo)定試驗(yàn)(見GB/T 8484-2008附錄A)確定試驗(yàn)裝置的熱箱外壁傳熱的熱流系數(shù)(M1)以及試件框壁傳熱和迂回?zé)釗p失產(chǎn)生的熱流系數(shù)(M2)。
根據(jù)穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下測(cè)量的各項(xiàng)參數(shù),與經(jīng)修正的投入熱量計(jì)算得到建筑幕墻傳熱系數(shù)。
1.1.2 抗結(jié)露因子檢測(cè)
根據(jù)穩(wěn)定傳熱原理,采用標(biāo)定熱箱法檢測(cè)玻璃幕墻抗結(jié)露因子。
將玻璃幕墻試件安裝在可控溫度環(huán)境的試驗(yàn)裝置上。試驗(yàn)裝置除模擬5.1.1規(guī)定的室內(nèi)、外環(huán)境條件外,還應(yīng)能夠控制熱箱內(nèi)空氣的相對(duì)濕度。在試件兩側(cè)各自保持穩(wěn)定的空氣溫度、相對(duì)濕度、氣流速度和熱輻射條件下,測(cè)量試件玻璃熱側(cè)表面溫度、試件框架熱側(cè)表面溫度、熱箱空氣溫度和冷箱空氣溫度,通過計(jì)算得到玻璃幕墻試件的抗結(jié)露因子。
1.2 檢測(cè)裝置
1.2.1 檢測(cè)裝置組成
檢測(cè)裝置主要由熱箱、冷箱、試件框、除濕系統(tǒng)和環(huán)境空間五部分組成,如圖5.1所示。
圖5.1建筑幕墻傳熱系數(shù)與抗結(jié)露因子檢測(cè)裝置
1.2.2 熱箱
1.2.2.1 熱箱開口尺寸不宜小于4600 mm×4700 mm(寬×高),進(jìn)深尺寸不小于1500 mm。
1.2.2.2 熱箱外壁結(jié)構(gòu)所采用的材料要求同GB/T 8484中相應(yīng)規(guī)定。
1.2.2.3 熱箱應(yīng)可靈活水平移動(dòng)。
1.2.2.4 加熱設(shè)備采用交流穩(wěn)壓電源供電,熱箱加熱功率的計(jì)量表精度等級(jí)不得低于0.5級(jí)。
1.2.2.5 送風(fēng)系統(tǒng)通過可調(diào)送風(fēng)口控制熱箱內(nèi)風(fēng)速,保證距試件框熱側(cè)表面50 mm平面平均風(fēng)速在0.2±0.1 m/s范圍內(nèi)。
1.2.2.6 采用除濕系統(tǒng)控制熱箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度。設(shè)置濕度計(jì)測(cè)量熱箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度,濕度計(jì)的測(cè)量精度為±5%。
1.2.2.7 在抗結(jié)露因子檢測(cè)全過程中,應(yīng)保證熱箱內(nèi)相對(duì)濕度不大于25%。除濕系統(tǒng)原理見GB/T 8484。
1.2.3 試件框
1.2.3.1 試件框洞口尺寸宜為3600 mm×4200 mm(寬×高)。
1.2.3.2 試件框應(yīng)采用不吸濕、均質(zhì)的保溫材料制作。其熱阻值不小于7.0 ,密度在20~40 kg/m3范圍內(nèi)。
1.2.3.3 安裝試件的洞口下部平臺(tái)寬度宜為300 mm。平臺(tái)及洞口周邊的面板應(yīng)采用不吸水、導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.25 的材料制作。
1.2.4 冷箱
1.2.4.1 冷箱開口外邊緣尺寸應(yīng)與試件框外邊緣尺寸相同,進(jìn)深以能容納制冷、加熱及氣流組織設(shè)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(yīng)規(guī)定。
1.2.4.3 冷箱內(nèi)設(shè)置蒸發(fā)器或引入冷空氣進(jìn)行降溫。蒸發(fā)器下部應(yīng)設(shè)置排水孔或盛水盤。
1.2.4.4 利用隔風(fēng)板和風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流,形成沿試件表面自上而下的均勻氣流,隔風(fēng)板與試件框冷側(cè)表面距離宜能調(diào)節(jié)。
1.2.4.5 隔風(fēng)板應(yīng)采用熱阻值不小于1.0 的復(fù)合板制作,隔風(fēng)板面向試件的表面,其總的半球發(fā)射率ε值應(yīng)大于0.85。隔風(fēng)板的寬度根據(jù)冷箱內(nèi)凈寬度確定。
1.2.5 感溫元件
1.2.5.1 采用銅—銅鎳熱電偶作為溫度測(cè)量感溫元件,其測(cè)量不確定度應(yīng)小于0.1k。
1.2.5.2 銅—銅鎳熱電偶制作所使用的材料和制作要求以及校驗(yàn)規(guī)定見GB/T 8484。
1.2.5.3 熱電偶布置
1)空氣溫度測(cè)點(diǎn)要求如下:
a)熱箱內(nèi)應(yīng)沿豎向設(shè)置三層熱電偶作為空氣溫度測(cè)點(diǎn),每層均勻布置4個(gè)測(cè)點(diǎn);
b)冷箱空氣溫度測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在符合GB/T 13475規(guī)定的平面內(nèi),與試件安裝洞口對(duì)應(yīng)的面積上均勻布置16個(gè)測(cè)點(diǎn)。
c)測(cè)量空氣溫度的熱電偶感應(yīng)頭,均應(yīng)進(jìn)行熱輻射屏蔽。
2)表面溫度測(cè)點(diǎn)要求如下:
a)熱箱每個(gè)外壁的內(nèi)、外表面分別對(duì)應(yīng)布置8個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。
b) 試件框熱側(cè)、冷側(cè)表面分別對(duì)應(yīng)布置8溫度測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)宜根據(jù)試件框寬度取中設(shè)置。
c) 熱箱和冷箱內(nèi)應(yīng)分別設(shè)置不少于12個(gè)和6個(gè)活動(dòng)溫度測(cè)點(diǎn),以供測(cè)量試件熱側(cè)和填充板表面溫度使用。
d) 測(cè)量表面溫度的熱電偶感應(yīng)頭應(yīng)連同至少100 mm長(zhǎng)的銅、銅鎳引線一起,緊貼在被測(cè)表面上。粘貼材料的總的半球發(fā)射率ε值應(yīng)與被測(cè)表面的ε值相近。
3)測(cè)量同一溫度的熱電偶可分別并聯(lián)。凡是并聯(lián)的熱電偶,各熱電偶引線電阻必須相等,各點(diǎn)所代表被測(cè)的面積應(yīng)相同。
1.2.6 風(fēng)速測(cè)量
1.2.6.1 采用熱球風(fēng)速儀測(cè)量熱箱和冷箱內(nèi)的風(fēng)速。
1.2.6.2 熱箱內(nèi)風(fēng)速測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在距試件框熱側(cè)表面50 mm平面、與冷箱空氣溫度測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的位置。
1.2.6.3 冷箱內(nèi)風(fēng)速測(cè)點(diǎn)位置與冷箱空氣溫度測(cè)點(diǎn)位置相同。不必每次試驗(yàn)都測(cè)定冷箱風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)機(jī)型號(hào)、安裝位置、數(shù)量及隔風(fēng)板位置發(fā)生變化時(shí),應(yīng)重新進(jìn)行測(cè)量。
1.2.7 環(huán)境空間
1.2.7.1 試驗(yàn)裝置應(yīng)設(shè)置在裝有空調(diào)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室內(nèi),以保證熱箱外壁內(nèi)、外表面加權(quán)平均溫差小于1.0 k。
1.2.7.2 實(shí)驗(yàn)室圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的保溫性能和熱穩(wěn)定性。墻體及屋頂應(yīng)進(jìn)行絕熱處理,并應(yīng)避免太陽(yáng)光直射入室內(nèi)。
1.2.7.3 熱箱外壁與周邊壁面之間宜留有不小于1000 mm的空間。
1.2.8 標(biāo)定
傳熱系數(shù)試驗(yàn)裝置應(yīng)定期進(jìn)行熱流系數(shù)的標(biāo)定,標(biāo)定試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定見GB/T 8484。
1.3 性能試驗(yàn)
1.3.1 傳熱系數(shù)試驗(yàn)
1.3.1.1 試件安裝
1.3.1.1.1 試件的尺寸及構(gòu)造應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)和組裝要求,不得附加任何多余配件或特殊組裝工藝。
1.3.1.1.2 試件寬度不宜少于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)水平分格,試件高度應(yīng)包括一個(gè)層高,試件組裝應(yīng)和實(shí)際工程相符,且代表典型部分的性能。
1.3.1.1.3 試件的安裝應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,包括典型的接縫和可開啟部分,并且試件上可開啟部分占試件總面積的比例應(yīng)與實(shí)際工程相符。
1.3.1.1.4 安裝時(shí),幕墻試件熱側(cè)表面應(yīng)與試件框熱側(cè)表面平齊,且安裝方向與實(shí)際工程一致。試件的可開啟縫應(yīng)采用透明塑料膠帶雙面密封。
1.3.1.1.5 構(gòu)件式幕墻試件安裝方法
1.3.1.1.6 單元式幕墻試件安裝方法
單元式幕墻的安裝節(jié)點(diǎn)詳見圖A.1“試件立面圖"中索引。
1.3.1.1.7 幕墻試件安裝到位后,用保溫材料將幕墻試件與箱體洞口間空隙填實(shí),試件與試件洞口周邊之間的縫隙宜用聚苯乙烯泡沫塑料條填塞,并密封。
1.3.1.1.8 當(dāng)試件面積小于試件框洞口面積時(shí),宜用與試件厚度相近、已知熱導(dǎo)率Λ 值的聚苯乙烯泡沫塑料板填塞后,密封。并且,在聚苯乙烯泡沫塑料板兩側(cè)表面粘貼一定數(shù)量的銅—康銅熱電偶,測(cè)量?jī)杀砻娴钠骄鶞夭?,以?jì)算通過該板的熱損失。
1.3.1.1.9 當(dāng)進(jìn)行傳熱系數(shù)檢測(cè)時(shí),宜在試件熱側(cè)表面適當(dāng)部位布置熱電偶,作為參考溫度點(diǎn)。
1.3.1.2 試驗(yàn)條件
1.3.1.2.1 熱箱空氣溫度設(shè)定、溫度波幅和相對(duì)濕度的要求同GB/T 8484中相應(yīng)規(guī)定。
1.3.1.2.2 熱箱內(nèi)與試件框熱側(cè)表面距離50 mm平面內(nèi)的平均風(fēng)速為0.2±0.1 m/s。
1.3.1.2.3 冷箱空氣溫度設(shè)定、溫度波幅和氣流速度的要求同GB/T 13475中相應(yīng)規(guī)定。
1.3.1.3 試驗(yàn)步驟
1.3.1.3.1 檢查熱電偶是否完好。
1.3.1.3.2 啟動(dòng)檢測(cè)裝置,設(shè)定熱箱、冷箱和環(huán)境空氣溫度。
1.3.1.3.3 監(jiān)測(cè)各控溫點(diǎn)溫度,使熱箱、冷箱和環(huán)境空氣溫度達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值后,如果逐時(shí)測(cè)量得到熱箱和冷箱的空氣平均溫度和每小時(shí)變化的值不大于0.3℃,溫差和每小時(shí)變化的值均不大于0.3 k,且上述溫度和溫差的變化不是單向變化,則表示傳熱已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
1.3.1.3.4 傳熱過程穩(wěn)定之后,每隔30分鐘測(cè)量一次參數(shù)、、、、、,共測(cè)六次。
1.3.1.3.5 測(cè)量結(jié)束之后,記錄熱箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度,試件熱側(cè)表面及玻璃夾層結(jié)露或結(jié)霜狀況。
1.3.1.4 數(shù)據(jù)處理
1.3.1.4.1 取參數(shù)、、、、、六次測(cè)量的平均值。
1.3.1.4.2 幕墻傳熱系數(shù)K值〔〕按式(1)計(jì)算:
式中 :
——加熱設(shè)備投入電功率,W;
——送風(fēng)機(jī)電機(jī)發(fā)熱量,W (通過標(biāo)定獲得) ;
M1 ——由標(biāo)定試驗(yàn)確定的熱箱外壁熱流系數(shù),W/K(見GB/T 8484);
M2 ——由標(biāo)定試驗(yàn)確定的試件框熱流系數(shù),W/K(見GB/T 8484);
——熱箱外壁內(nèi)、外表面加權(quán)平均溫度之差,k;
——試件框熱側(cè)、冷側(cè)表面加權(quán)平均溫度之差,k;
S ——填充板的面積,m2;
Λ——填充板的熱傳導(dǎo)率,;
——填充板熱側(cè)表面與冷側(cè)表面的平均溫差,k;
A——試件面積,m2;
——熱箱空氣平均溫度與冷箱空氣平均溫度之差,k。
、的計(jì)算見GB/T 8484。當(dāng)試件面積小于試件洞口面積時(shí),式(1)中分子(S`·Λ·)
項(xiàng)為通過聚苯乙烯泡沫塑料填充板的熱損失。
1.3.1.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表示
幕墻傳熱系數(shù)K值取兩位有效數(shù)字。
1.3.2 抗結(jié)露因子檢測(cè)
1.3.2.1 試件安裝
1.3.2.1.1 玻璃幕墻試件安裝位置、安裝方法與本標(biāo)準(zhǔn)第5.3.1.1條要求相同。
1.3.2.1.2 應(yīng)在試件的框架和玻璃熱側(cè)表面共布置20個(gè)熱電偶(、、…、、見本標(biāo)準(zhǔn)附錄B),供計(jì)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(shè)定為20±0.5 ℃,溫度波動(dòng)幅度不應(yīng)大于±0.3 ℃;
1.3.2.2.2 熱箱空氣相對(duì)濕度應(yīng)小于等于25%。
1.3.2.2.3 冷箱空氣溫度設(shè)定、溫度波幅和氣流速度的要求同GB/T 8484中相應(yīng)規(guī)定。
1.3.2.2.4 試件冷側(cè)總壓力與熱側(cè)靜壓力之差在0±10 Pa之間。
1.3.2.3 試驗(yàn)步驟
1.3.2.3.1 檢查熱電偶是否完好。
1.3.2.3.2 啟動(dòng)檢測(cè)設(shè)備和冷、熱箱的溫度自控系統(tǒng),設(shè)定冷、熱箱和環(huán)境空氣平均溫度分別為-20℃、20℃和20℃。
1.3.2.3.3 當(dāng)冷、熱箱空氣溫度達(dá)到-20±0.5℃和20±0.5℃后,每隔30分鐘測(cè)量各控溫點(diǎn)溫度,檢查是否穩(wěn)定。
1.3.2.3.4 當(dāng)冷、熱箱空氣溫度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),啟動(dòng)熱箱控濕裝置,保證熱箱內(nèi)的zui大相對(duì)濕度≤25%。
1.3.2.3.5 2小時(shí)后,如果逐時(shí)測(cè)量得到熱箱和冷箱的空氣平均溫度和每小時(shí)變化的值與與標(biāo)準(zhǔn)條件相比不超過±0.3℃,總熱量輸入變化不超過±2%,則表示抗結(jié)露因子檢測(cè)過程已經(jīng)處于穩(wěn)定傳熱傳濕過程。
1.3.2.3.6 抗結(jié)露因子檢測(cè)過程穩(wěn)定之后,每隔5分鐘測(cè)量一次參數(shù)、、、、…、、 值 ,共測(cè)六次。
1.3.2.3.7 測(cè)量結(jié)束之后,記錄試件熱側(cè)表面及玻璃夾層結(jié)露、結(jié)霜狀況。
1.3.2.4 數(shù)據(jù)處理
1.3.2.4.1 取參數(shù)、、、、…、六次測(cè)量的平均值。
1.3.2.4.2 試件抗結(jié)露因子值按下列公式計(jì)算:
……(2)
…… (3)
式中 : ——試件玻璃的抗結(jié)露因子;
——試件框架的抗結(jié)露因子;
——熱箱內(nèi)空氣平均溫度,℃;
——冷箱內(nèi)空氣平均溫度,℃;
——試件的玻璃熱側(cè)表面平均溫度,℃;
——試件的框架熱側(cè)表面平均溫度的加權(quán)值,℃。
5.3.2.4.3 試件的框架熱側(cè)表面平均溫度的加權(quán)值
試件的框架熱側(cè)表面平均溫度的加權(quán)值由14個(gè)規(guī)定位置的內(nèi)表面溫度平均值()和4個(gè)位置非確定的、相對(duì)較低的框架溫度平均值()計(jì)算得到。
可通過式(4)計(jì)算得到:
=(1-)+ · (4)
式中:
——加權(quán)系數(shù),它給出了和之間的比例關(guān)系,其計(jì)算式如下:
(5)
其中,為冷箱的空氣平均溫度,℃;加權(quán)因子為 0.4。
1.3.2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表示
1.3.2.5.1 抗結(jié)露因子是由加權(quán)的玻璃幕墻框平均溫度(或玻璃的平均溫度)分別與冷箱的空氣溫度和熱箱的空氣溫度進(jìn)行計(jì)算得到,試件抗結(jié)露因子值取與中較低值。
1.3.2.5.2 玻璃幕墻抗結(jié)露因子值取2位有效數(shù)字。