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1、门窗玻璃热工性能检测技术,上海市建筑科学研究院 曹毅然 (cao_),节能设计标准对外窗的要求,夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 134-2010）,节能设计标准对外窗的要求,国家公共建筑节能设计标准GB50189-2005,传热系数和遮阳系数定义,传热系数定义为在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为1，1小时内通过1m2面积传递的热量。 遮阳系数定义为在给定条件下，玻璃、门窗或玻璃幕墙的太阳光总透射比与相同条件下相同面积的标准玻璃（3mm厚透明玻璃）的太阳光总透射比的比值,门窗保温性能标准,GBT 8484-2008 建筑外门窗保温性能分级及检测方法,传热系数检测原理,基于稳定传热原
2、理，采用标定热箱法检测门窗传热系数。试件一侧为热箱，模拟采暖建筑冬季室内气候条件，另一侧为冷箱，模拟冬季室外气候条件。在对试件缝隙进行密封处理，试件两侧各自保持稳定的空气温度、气流速度和热辐射条件下，测量热箱中加热器的发热量，减去通过热箱外壁和试件框的热损失（两者均由标定试验确定），除以试件面积与两侧空气温差的乘积，即可计算出试件的传热系数K值。,传热系数检测装置图,1. 热箱 2. 冷箱 3. 试件框 4. 电加热器 5. 试件 6. 隔风板 7. 风机 8. 蒸发器 9. 加热器 10. 环境空间（恒温室） 11. 空调器 12. 冷冻机 13. 温度控制与数据采集系统 检测装置图,传热系
3、数检测装置组成,检测装置主要由热箱、冷箱、试件框、控湿系统和环境空间五部分组成。,热箱,（1）热箱开口尺寸不宜小于2100mm2400mm（宽高），进深不宜小于2000mm； （2）热箱外壁构造应是热均匀体，其热阻值不得小于3.5m2K/W； （3）热箱内表面的总的半球发射率值应大于0.85。,冷箱,（1）冷箱净尺寸应与试件框外边缘尺寸相同，进深以能容纳制冷、加热及气流组织设备为宜； （2）冷箱外壁应采用不吸湿的保温材料，其热阻值不得小于3.5m2K/W，内表面应采用不吸水、耐腐蚀的材料； （3）冷箱通过安装在冷箱内的蒸发器或引入冷空气进行降温； （4）利用隔风板和风机进行强迫对流，形成沿试件
4、表面自上而下的均匀气流，隔风板与试件框冷侧表面距离宜能调节； （5）隔风板宜采用热阻不小于1.0m2K/W的挤塑聚苯板，隔风板面向试件的表面，其总的半球发射率值应大于0.85。隔风板的宽度与冷箱内净宽度相同； （6）蒸发器下部应设置排水孔或盛水盘。,试件框,（1）试件框外缘尺寸应不小于热箱开口部处的内缘尺寸； （2）试件框应采用不吸湿、构造均匀的保温材料，热阻值不得小于7.0 m2K/W，其密度应为20kg/m340kg/m3左右； （3）安装外窗试件的洞口尺寸不应小于1500mm1500mm；外门试件的洞口尺寸不宜小于1800mm2100mm。洞口周边应不吸水、导热系数不大于0.25W/(m
5、2K)的材料。,环境空间,（1）检测装置应放在装有空调器的试验室内，保证热箱外壁内、外表面面积加权平均温差小于1.0K。试验室空气温度波动不应大于0.5K； （2）试验室围护结构应有良好的保温性能和热稳定性。应避免太阳光通过窗户进入室内，试验室内表面应进行绝热处理； （3）热箱外壁与周边壁面之间至少应留有500mm的空间。,感温元件,（1）感温元件采用铜康铜热电偶,必须使用同批生产、丝径为0.2mm0.4mm的铜丝和康铜丝制作。铜丝和康铜丝应有绝缘包皮。其测量不确定度不应大于0.25K； （2）感温元件应进行绝缘处理； （3）感温元件应定期进行检验。,空气温度测点的布置,（1）应在热箱空间内设
6、置两层热电偶作为空气温度测点，每层均匀布4点； （2）冷箱空气温度测点应布置在符合GB/T13475规定的平面内，与试件安装洞口对应的面积上均匀布9点； （3）测量空气温度的感温元件感应头均应进行热辐射屏蔽； （4）测量热、冷箱空气温度的感温元件可分别并联。,表面温度测点的布置,（1）热箱每个外壁的内、外表面分别对应布6个温度测点； （2）试件框热侧表面温度测点不宜少于20个，试件框冷侧表面测点不宜少于14个点； （3）热箱外壁及试件框每个表面温度测点的热电偶可分别并联； （4）测量表面温度的感温元件感应头应连同至少100mm的引线一起，紧贴在被测表面上。粘贴材料的总的半球发射率值应与被测表面
7、的值相近； （5）凡是并联的感温元件，各感温元件引线电阻必须相等，各点所代表被测面积应相同。,热箱加热装置,（1）热箱采用交流稳压电源供加热器加热； （2）计量加热功率Q的功率表的准确度等级不得低于0.5级，且应根据被测值大小转换量程，使仪表示值处于满量程的70以上。,风速,（1）冷箱风速可用热球风速仪测量，测点位置与冷箱空气温度测点相同； （2）不必每次试验都测定冷箱风速。当风机型号、安装位置、数量及隔风板位置发生变化时，应重新进行测量。,传热系数检测程序 试件安装,（1）被测试件为一件，试件尺寸及构造应符合产品设计和组装要求，不得附加任何多余配件或特殊组装工艺； （2）试件安装位置：试件的
8、外表面应位于距试件框冷侧表面50mm处； （3）试件与试件洞口周边之间的缝隙宜用聚苯乙烯泡沫板条填塞，并密封；试件开启缝应采用透明塑料胶带双面密封； （4）当试件面积小于试件洞口面积时，应用与试件厚度相近，已知导热值的聚苯乙烯泡沫塑料填堵。在聚苯乙烯泡沫塑料板两侧表面粘贴适量的感温元件，测量两表面的平均温差，计算通过该板的热损失； （5）在试件热侧表面适当布置一些感温元件，作为参考温度点。,传热系数检测程序 检测条件,（1）热箱空气温度设定范围为1921，温度波动幅度不应大于0.2K； （2）热箱空气为自然对流； （3）冷箱空气温度设定范围为-19-21，温度波动幅度不应大于0.3K； （4）
9、与试件冷侧表面距离符合GB/T13475 建筑构件稳态热传递性质的测定 标定和防护热箱法规定平面内的平均风速设定为3.0m/s。,传热系数检测程序 检测过程,（1）检查感温元件是否完好； （2）启动检测装置，设定冷、热箱和环境空气温度。设定试件的其他参数：试件规格、面积、开启缝长、型材种类、玻璃种类、门窗框面积与门窗面积比等； （3）当冷、热箱和环境空气温度达到设定值后，监控各个控温点温度，使冷、热箱和环境空气温度维持稳定，达到稳定状态后，如果逐时测量得到热箱和冷箱的空气平均温度th和tc每小时变化的绝对值分别不大于0.1和0.3；温差和每小时变化的绝对值分别不大于0.1K和0.3K，且上述温
10、度和温差变化不是单项变化，则表示传热过程已经稳定； （4）传热过程稳定以后，每隔30min测量一次参数，共测量6次； （5）测量结束之后，记录热箱空气相对湿度，试件热测表面及玻璃夹层结霜、结露状况。,传热系数检测程序 数据处理,（1）各参数取六次测量的平均值； （2）试件传热系数K值W/(m2K)按下式计算： （3）试件传热系数K值取两位有效数字。,传热系数检测程序 检测报告,（1）委托和生产单位； （2）试件名称、编号、规格、玻璃品种、玻璃及双玻空气层厚度、门窗框面积与门窗面积之比； （3）检测依据、检测设备、检测项目、检测类别（鉴定、研究、抽检）和检测时间； （4）检测条件：热箱空气温度和
11、空气相对湿度、冷箱空气温度和气流速度； （5）检测结果：试件传热系数K值和保温性能等级，试件热侧表面温度、结露和结霜情况; （6）检测人、审核人及负责人签名； （7）检测单位。,玻璃遮阳性能检测标准,国家标准建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定(GB/T2680-94) 国际标准Glass in building- Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance and ultraviole
12、t transmittance, and related galzing factors(ISO9050),玻璃遮阳（遮蔽）系数定义,单层玻璃太阳光总透射比,玻璃系统光学能量平衡,玻璃系统光学能量平衡,双层中空玻璃的总透射比、总反射比,双层中空玻璃每层玻璃的吸收比,玻璃系统太阳光总透射比,玻璃遮阳性能检测仪器,1、分光光度计 该仪器主要用于测试玻璃的光谱反射率和光谱透过率。应该满足以下几个方面的要求： （1）测试波长范围：覆盖太阳光区280nm1800nm，包括紫外区（280380nm）、可见光区（380780nm）和近红外区（7801800nm）； （2）波长准确度：紫外可见光区 1nm以内
13、；近红外区 5nm以内； （3）光度测量准确度：紫外-可见光区 1%m以内，重复性0.5%；近红外区 2%以内，重复性1%； （4）波长间隔：紫外区 5nm；可见光区 10nm；近红外区 50nm或40nm； 2、半球辐射率测试仪器 该仪器主要用于测试玻璃的半球辐射率，以便根据分光光度计的测试结果，计算出遮阳系数。,玻璃遮阳性能检测要求,1、在光谱透射比测试中，采用与试样相同厚度的空气层作为参比标准； 2、在光谱透射比测试中，照明光束的光轴与试样表面法线的夹角不超过10，照明光束中任一光线与光轴的夹角不超过5； 3、在光谱反射比测试中，采用标准镜面反射体作为参比标准，如镀铝镜等，而不采用完全漫
14、反射体作为工作标准； 4、在光谱反射比测试中，照明光束的光轴与试样表面法线的夹角不超过10，照明光束中任一光线与光轴的夹角不超过5。,太阳光直接透射比,太阳光直接反射比,太阳光直接吸收比,半球辐射率,半球辐射率等于垂直辐射率乘以下面相应玻璃表面的系数。 未涂膜的平板玻璃表面，0.94。 涂金属氧化物膜的玻璃表面，0.94。 涂金属膜或含有金属膜的多层涂膜的玻璃表面，1.0。,单层玻璃遮蔽系数测试,双层玻璃遮蔽系数测试,中空玻璃测试,中空玻璃定义： 两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。,中空玻璃测试性能,（1）密封性能 （2）露点 （3）耐紫外线辐
15、照性能 （4）气候循环耐久性能 （5）高温高湿耐久性能,密封性能试验原理,试样放在低于环境气压10kPa0.5kPa的真空箱内，其内部压力大于箱内压力，以测量试样厚度增长程度及变形的稳定程度来判定试样的密封性能,密封性能试验条件,试样为20块与制品在同一工艺条件下制作的尺寸为510mm*360mm的样品，试验在232，相对湿度30%75%的环境中进行。试验前全部试样在该环境放置12h以上。,密封性能试验步骤,（1）将试样分批放入真空箱内，安装在装有百分表的支架中； （2）把百分表调整到零点或记下百分表初始读数； （3）试验时把真空箱内压力降到低于环境气10kPa0.5kPa，在达到低压后5mi
16、n10min内记下百分表读数，计算出厚度初始偏差； （4）保持低压2.5h后，在5min内再记下百分表的读数，计算出厚度偏差,密封性能试验判定,（1）试验条件下，20块试样初始偏差必须0.8mm（4+12+4）、初始偏差必须0.8mm（5+9+5）； （2）在试验条件下保持2.5h后，20块试样厚度偏差的减小应不超过初始偏差的15%。,露点试验原理,放置露点仪后玻璃表面局部冷却，当达到一定温度后，内部水气在冷点部位结露，该温度为露点。,露点试验条件,试样为制品或20块与制品在同一工艺条件下制作的尺寸为510mm*360mm的样品，试验232，相对湿度30%75%的环境中进行。试验前将全部试样在
17、该环境条件下放置一周以上。,露点试验步骤,（1）向露点仪的容器中注入深约25mm的乙醇或丙酮，再加入干冰，使其温度冷却到等于或低于 40并在试验中保持该温度 ； （2）将试样水平放置，在上表面涂一层乙醇或丙酮，使露点仪与该表面紧密接触，停留时间根据玻璃厚度调整； （3）移开露点仪，立刻观察玻璃试样内表面上有无结露或结霜。,露点试验判定,20块试样露点均40为合格 。,耐紫外线辐照性能试验原理,检验中空玻璃耐紫外线辐照性能，照射后密封胶如果有有机物、水等挥发物，通过冷却水盘可以把这些物质吸附到玻璃内表面。并检验在紫外线辐照下胶条蠕变情况。,耐紫外线辐照性能试验条件,试样为4块（2块试验、2块备用
18、）与制品在同一条件下制作的尺寸为510mm360mm的样品。,耐紫外线辐照性能试验步骤,（1）在试验箱内放2块试样，试样中心与光源相距300mm，在每个试样中心表面各放置冷却板，然后连续通水冷却，进口水温保存在162，冷却板进出口水温相差不得超过2。 （2）紫外线连续照射168h后，把试样移出放到232温度下存放一周，然后擦净表面。 （3）观察试样的内表面有无雾状、油状或其他污物，玻璃是否有明显错位，胶条有无蠕动。,耐紫外线辐照性能试验判定,2块试样紫外线照射168h，试样内表面上均无结露或污染的痕迹、玻璃原片无明显错位和产生胶条蠕动为合格。如果有1块和2块试样不合格，可另取2块备用试样重新试
19、验，2块试样均满足要求为合格。,气候循环耐久性能试验原理,此项试验是加速户外自然条件的模拟试验，通过试验来考验试样耐户外自然条件的能力。试验后根据露点测试来确定该项性能的优劣。,气候循环耐久性能试验条件,试样为6块（4块试验，2块备用）与制品在同一工艺条件下制作的尺寸为510mm*360mm未经耐紫外线辐照试验的中空玻璃。试验在温度232，相对湿度30%75%的条件下进行。,气候循环耐久性能试验步骤,（1）将4块试样装在气候循环装置的框架上，试样的一个表面暴露在气候循环条件下，另一个表面暴露在环境温度下，安装时注意不要使试样产生机械应力。 （2）气候循环试验进行320个连续循环，每个循环周期分
20、为三个阶段。 加热阶段：时间为90min1min，在60min30min内加热到522，其余时间保温。 冷却阶段：时间为90min1min，冷却25min后用243的水向试样表面喷5min，其余时间通风冷却。 制冷阶段：时间为90min1min，在60min30min内将温度降低到-152，其余时间保温。 最初50个循环里最多允许2块试样破裂，可用备用试样更换，更换后继续试验。更换后的试样再进行320次循环试验。 （3）完成320次循环后，移出试样，在232和相对湿度30%75%的条件下放置一周，然后按露点试验测量露点。,气候循环耐久性能试验判定,试样经循环试验后进行露点测试，4块试样露点40
21、为合格。,高温高湿耐久性试验原理,检验中空玻璃在高温高湿环境下得耐久性能，试样经高温高湿及温度变化产生热胀冷缩，强制水气进入试样内部，试验后根据露点测试确定该项性能的优劣。,高温高湿耐久性试验条件,试样为10块（8块试验，2块备用）与制品在同一工艺条件下制作的尺寸为510mm*360mm，未经耐紫外线辐照试验和气候循环耐久性试验的中空玻璃，放置在相对湿度大于95%的高温高湿试验箱内，在箱壁和隔板之间连续喷水，使温度在253 553之间有规律变动。,高温高湿耐久性试验步骤,（1）试验进行224次循环，每个循环分为两个阶段。 加热阶段:时间为140min1min，在90min1min内将箱内温度升高到553，其余时间保温。 冷却阶段：时间为40min1min，在30min1min内将箱内温度降低到253，其余时间保温。 （2）试验最初50个循环里最多允许有2块试样破裂，可以更换后继续试验。更换后的试样再进行224次循环试验。 （3）完成224次循环后移出试样，在温度在232和相对湿度30%75%的条件下放置一周，然后按露点试验测量露点。,高温高湿耐久性试验判定,试样经循环试验后进行露点测试，8块试样露点40为合格。,谢谢！,