建筑玻璃幕墻與外窗性能檢測方法培訓(xùn)講義

1、建筑玻璃幕墻與外窗性能檢測方法 2010.04,大家都知道，目前我國建筑能耗約占全部能耗的30％，單位面積能耗是發(fā)達國家的２至３倍。而在建筑總能耗中，約為50%又是直接或間接的由門窗損耗的，對于大型幕墻公建來說，這種能耗所占比例會更大。因此，在建筑節(jié)能工作中，門窗、幕墻作為建筑物保溫性能最弱的部分，一直能受到大家的關(guān)注。 隨著建筑節(jié)能工作不斷推進，門窗由原來的單玻窗，逐步發(fā)展為今天的雙?；蚨嗖Ｖ锌詹ＡТ埃Ａб搽S之

2、出現(xiàn)了鍍膜工藝、充惰性氣體、暖邊技術(shù)等。同時也出現(xiàn)了隔熱鋁合金型材以及多種新型型材。使得門窗的傳熱系數(shù)由最早的 4.5W/(m2·K)以上，發(fā)展為目前的2.8W/(m2·K)以下。目前，隨著各種新工藝的應(yīng)用，外窗傳熱系數(shù)做到2.0 W/(m2·K)或以下也成為了現(xiàn)實。,1.概 述,1）外窗： 外窗作為一個獨立構(gòu)件，一般由主型材、玻璃及密封件、五金件等部分組成；窗的主型材包括：框、扇、梃。

3、 非金屬材料(塑料、木質(zhì)、玻璃鋼等) 金屬型材（鋁合金、不銹鋼等） 復(fù)合型材（鋼塑共擠、鋁塑復(fù)合、鋁木復(fù) 合等）,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,,·按材質(zhì)分,a）PVC-U塑料窗： PVC-U塑料窗是“由未增聚苯乙烯塑料按規(guī)定要求使用增強型鋼制作的窗”，也就是我們通常說的“

4、塑料窗”或“塑鋼窗”。,塑料推拉窗框剖面圖,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,a） PVC-U塑料窗： ·增強型鋼：增強整體窗的強度； ·塑料型材：多腔結(jié)構(gòu) 良好保溫性能； 隨著塑料窗的發(fā)展及對其保溫性能要求的提高,由原來的二腔、三腔室逐漸發(fā)展為現(xiàn)在四腔室型材。目前有些高檔塑料窗，型材也做到了五腔室。隨著型材腔室的增多，厚度也隨之增大了。平開塑料窗，框材由原來的60發(fā)展為65型材；推拉塑料窗，

5、也由原來的80發(fā)展為88型材。 正是由于塑料窗多層空腔結(jié)構(gòu)，及PVC-U材質(zhì)自身導(dǎo)熱系數(shù)低的特點，使其整體保溫性能優(yōu)于其它大多數(shù)材料。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,,三腔型,四腔型,五腔型,平開塑料窗框料界面圖,三腔型,四腔型,推拉塑料窗框料界面圖,,,,,,,,,,,80 mm,88 mm,目前PVC塑料窗存在的問題： 1.塑料材質(zhì)色彩較為單一，雖然也有 “通體著色”或“雙色共擠”型材，但大多還是白色為主，外觀顏色選擇

6、余地窄； 2.不耐高溫，易產(chǎn)生有毒煙氣，防火性能差，不常用于高層公共建筑； 3.耐候性能差，窗框容易變形；時間長了表面易發(fā)黃、老化。如在PVC塑料型材生產(chǎn)中，不按照工藝要求的份數(shù)填加抗老化材料，以上現(xiàn)象更為明顯，使用壽命低。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,b）鋁合金窗： 鋁合金框材具有強度、剛度較高的優(yōu)點，斷面可加工成所需的復(fù)雜形狀，耐高溫、耐潮濕、凍脹性能好。 從材質(zhì)講,其保溫隔熱性差，即使制作成多腔結(jié)構(gòu)

7、也不理想，傳熱系數(shù)約4.5W/(m2·K)左右。這是由于鋁材的導(dǎo)熱性能好，通過腔壁傳導(dǎo)的熱量遠大于通過腔內(nèi)空氣的熱量。 為提高鋁材窗框的保溫性能，目前普遍采用從鋁合金型材的內(nèi)外側(cè)之間加入低導(dǎo)熱系數(shù)的隔熱型材，從而達到有效斷熱的目的。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,b）鋁合金窗：,普通鋁合金型材,鋁合金隔熱型材,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,b）鋁合金窗： 目前開發(fā)出多種熱橋阻斷技術(shù)，常用的有穿條式和澆注式?，F(xiàn)在以穿

8、條方法使用最為廣泛。 ·穿條式：將內(nèi)、外層鋁合金用帶增強玻璃纖維的聚酰 胺尼龍66穿入后滾壓復(fù)合 (也叫滾壓法)； ·澆注式：把隔熱材料熔化后澆注到型材里，冷卻凝固 后再將型材銑開,從而達到斷熱目的。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,b）鋁合金窗：,穿條式,澆注式,,,,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,b）鋁合金窗： 兩種方法分別起源于歐洲和美國，分別用于歐式(穿條)

9、和美式(澆注)窗系統(tǒng)。 較為知名的廠家： ·穿條式：泰諾風(fēng)(德國) ·澆注式：亞松(美國) 隨著鋁合金窗的發(fā)展及對其保溫性能要求的提高。穿條式隔熱型材隔熱條厚度不斷增大，由原來的11.9 mm逐步成為14.8 mm、18.0 mm、24.0 mm等。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,不同規(guī)格隔熱條對比,11.9mm,14.8mm,18.0mm,24.0mm,2）中空玻璃

10、:兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘結(jié)密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的制品。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,2）中空玻璃:,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,中空玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖,2）中空玻璃: 中空玻璃在建筑外窗及幕墻工程中應(yīng)用廣泛。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,玻璃幕墻,外窗,2）中空玻璃: 從提高中空玻璃保溫性能的方式來看，有以下幾種： a）增加空氣間隔層厚度：,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,2）中空玻璃:

11、 中空玻璃的空氣層厚度與其熱阻的關(guān)系曲線：,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,空氣層厚度,熱阻R值,R值,2）中空玻璃: 從圖表中，我們可以看到隨著空氣間層的增大，中空玻璃的熱阻增大，傳熱系數(shù)隨之降低。但厚度增大到一定程度后，其傳熱性能受其影響就很小了。實驗證明，合理的中空玻璃的間隔厚度為12mm～15mm。 可見，通過增大空氣間隔層厚度來提高中空玻璃保溫性能是有限的。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,2）中空玻璃:

12、b）充惰性氣體： 目前，充入玻璃間層的惰性氣體有：氬氣、氪氣以及氟化硫等。目前，一般由于成本較低采用氬氣居多。可能由于生產(chǎn)工藝等原因，從實驗數(shù)據(jù)上看，充惰性氣體并沒有對整窗的傳熱系數(shù)起到明顯的作用，一般好的可以降低0.1~0.2 W/(m2·K) 。 但應(yīng)指出的是：氬氣幾乎是百分之百干燥的，由于它的填充，會使中空玻璃的抗結(jié)露的性能有了明顯的改善。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,2）中空玻璃: c）鍍Low

13、_E (Sun_E)膜： Low_E膜對可見光具有較高的投射性，而對紅外線具有高反射，低吸收的特點，因此兼有遮陽和保溫效果。中空玻璃鍍Low_E膜是目前提高其保溫性能較為行之有效的方法，逐漸被廣泛采用。特別是目前節(jié)能對外窗傳熱系數(shù)指標要求的提高，鋁合金窗采用的較多。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,2）中空玻璃: d）暖邊技術(shù)：,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,對中空玻璃而言，空氣層厚度與間隔條尺寸接近，所以它們的熱阻之比近似于

14、它們導(dǎo)熱系數(shù)之比。純鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為202W／m·K，鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)—般也在130~150W／m·K，所以邊部的熱阻遠遠小于中間部分，形成熱橋降低了中空玻璃整體的保溫性能。 ·概念：任何一種間隔條只要其熱傳導(dǎo)系數(shù)低于鋁金屬的導(dǎo)熱系數(shù)，就可以稱為暖邊。,,,,2）中空玻璃: d）暖邊技術(shù)： ·分類： 非金屬材料（超級間隔條、TPS、玻璃纖維）

15、 部分金屬材料（斷橋間隔條、復(fù)合膠條） 金屬材料（不銹鋼間隔條等） 框架式剛性間隔條 條狀式非鋼性間隔條,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,,按材質(zhì),,按特性,2）中空玻璃： d）暖邊技術(shù)： 超級間隔條的導(dǎo)熱系數(shù)為0.2W/m·K左右，是不銹鋼間隔條的1/85，是鋁間隔條的1/950。 我們通過對不同

16、形式的中空玻璃進行實驗，可以降低玻璃傳熱系數(shù)0.1~0.3 W/(m2·K) 。 總之，為了有效提高中空玻璃的熱工性能，目前常常綜合使用以上各種方法。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,3）密封條及五金件： 密封條及五金件的選用對于窗體的整體密封性有很大關(guān)系，密封性的好壞直接影響了窗的氣密性及實際使用的保溫性能。,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,密封條 五金件,依據(jù)國標GB/T 50411

17、-2007《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》，幕墻玻璃、外窗見證取樣復(fù)檢項目如下： ·幕墻玻璃： 檢測項目：可見光投射比、傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、 中空玻璃露點； 抽樣數(shù)量：同一廠家的同一種產(chǎn)品抽查不少于一 組；（每組4片玻璃，1片進行傳熱系數(shù) 檢測,其余3片進行可見光透射和露點檢 測）,3. 檢測項目

18、,·外窗： 檢測項目：氣密性、傳熱系數(shù)、中空玻璃露點； 抽樣數(shù)量： a）建筑外窗每個檢驗批應(yīng)抽查5%，并不少于3樘，不足3樘時應(yīng)全數(shù)檢查；高層建筑的外窗，每個檢驗批應(yīng)抽查10%，并不少于6樘，不足6樘時應(yīng)全數(shù)檢查。 b）檢驗批劃分：同一廠家的同一品種、類型、規(guī)格的門窗及門窗玻璃每100樘劃分為一個檢驗批，不足100樘也為一個檢驗批。對于異型或有特殊要求的外窗，檢驗批的劃分應(yīng)根據(jù)其特點和數(shù)量

19、，由監(jiān)理（建設(shè)）單位和施工單位協(xié)商確定。,3. 檢測項目,4. 檢測設(shè)備及測試方法,1）可見光投射比： a）儀器設(shè)備：分光光度計/可見光分析儀； 儀器的主要性能指標： ·波長范圍：（380~780）nm； ·波長準確度：±1nm以內(nèi)； ·光度測量準確度：1%以內(nèi)，重復(fù)性0.5%； ·譜帶半寬度：10

20、nm以下； ·波長間隔：10nm。,4. 檢測設(shè)備及測試方法,1）可見光投射比：,,紫外可見分光光度計（SolidSpec 3700）,4. 檢測設(shè)備及測試方法,1）可見光投射比： b）試樣準備：試樣數(shù)量為3塊，尺寸為100mm×100mm，試樣制作工藝與被測幕墻、外窗所用玻璃相同；也可采用中空玻璃露點測試所用的樣品，數(shù)量為3塊，尺寸為510mm×360mm，但可見光透射比測試應(yīng)先于

21、露點測試。 c）原理公式：,,4. 檢測設(shè)備及測試方法,2）中空玻璃露點： a）儀器設(shè)備：,,露點儀,4. 檢測設(shè)備及測試方法,2）中空玻璃露點： a）儀器設(shè)備：            結(jié)構(gòu)示意圖,,測量管的高度為300mm，測量表面直徑為φ50mm；溫

22、度計測量范圍(-80~-30 ℃)，精度為1℃。1-銅 槽；2-溫度計；3-測量面。,1,2,3,4. 檢測設(shè)備及測試方法,2）中空玻璃露點： b）試驗原理：放置露點儀后玻璃表面局部冷卻，當(dāng)達到一定溫度后，內(nèi)部水氣在冷點部位結(jié)露，該溫度為露點。 c）試樣及實驗條件： ·幕墻用中空玻璃試樣：3塊幕墻玻璃制品或3塊同一工藝條件下制作的樣品，尺寸為510mm×360mm。試驗在溫度(23&#

23、177;2)℃，相對濕度(30 ~75)%的條件下進行。試驗前將全部試樣在該環(huán)境條件下放置一周以上。,,4. 檢測設(shè)備及測試方法,2）中空玻璃露點： c）試樣及實驗條件： ·外窗用中空玻璃試樣：可直接采用工程現(xiàn)場抽檢的建筑外窗上的中空玻璃，檢測應(yīng)在溫度（23±2）℃，相對濕度（30~75）%的條件下進行。 d）試驗步驟： 向露點儀的容器中注入約25mm的乙醇或丙酮，再加入干冰，使其

24、溫度冷卻到等于或低于-40℃并在試驗中保持該溫度。將試樣水平放置，在上表面涂一層乙醇或丙酮，使露點儀與該表面緊密接觸，停留時間按下表的規(guī)定。,,4. 檢測設(shè)備及測試方法,2）中空玻璃露點： 測試達到時間后，移開露點儀擦去表面凝結(jié)水，立刻觀察玻璃試樣的內(nèi)表面上有無結(jié)露或結(jié)霜。若無結(jié)露或結(jié)霜現(xiàn)象，則該樣品露點合格；否則，露點不合格。若受檢3塊中空玻璃露點均合格，則該組樣品合格；否則不合格。,,試樣測試時間,

25、3;,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)：,建筑門窗保溫性能檢測設(shè)備,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： a）檢測原理： 中空玻璃和外窗保溫性能檢測的原理和方法是基于穩(wěn)定傳熱原理的標定熱箱法。被檢試件一側(cè)為熱箱，模擬采暖建筑冬季室內(nèi)氣候條件；另一側(cè)為冷箱，模擬冬季室外氣候條件。通過測量熱箱中電暖器的發(fā)熱量，減去熱箱外壁和試件框的熱損失，除以試件面積與兩側(cè)空氣溫差的乘積即可計算出試

26、件的傳熱系數(shù)K值。 原理公式：K =,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置：主要由熱箱、冷箱、試件框和環(huán)境空 間四部分組成； 檢測儀器：溫度傳感器、功率表、風(fēng)速儀、數(shù)據(jù) 采集儀等組成；建筑門窗保溫性能檢測設(shè)備,,,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置：主要由熱箱、

27、冷箱、試件框和環(huán)境空 間四部分組成； 檢測儀器：溫度傳感器、功率表、風(fēng)速儀、數(shù)據(jù) 采集儀等組成；建筑門窗保溫性能檢測設(shè)備,,,4. 檢測設(shè)備及測試方法,熱 箱,·熱箱內(nèi)凈尺寸不宜小于 2100mm×2400mm(寬×高)， 進深不宜小于2000mm；·熱箱外壁結(jié)構(gòu)應(yīng)由均質(zhì)材料 組成，其熱阻值不得小于

28、 3.5m2·K/W；·熱箱內(nèi)表面的總的半球發(fā)射 率ε值應(yīng)大于0.85。·熱箱采用交流穩(wěn)壓電源供暖 器加熱。,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置—熱箱：,4. 檢測設(shè)備及測試方法,冷 箱,·冷箱內(nèi)凈尺寸應(yīng)與試件框外邊 緣尺寸相同，進深以能容納制 冷、加熱及氣流組織設(shè)備為 宜；·冷箱外壁應(yīng)采用不吸濕的保溫 材料，其熱阻值不得小于3.5

29、m2·K /W，內(nèi)表面應(yīng)采用不吸 水、耐腐蝕的材料； ·熱箱內(nèi)表面的總的半球發(fā)射 率ε值應(yīng)大于0.85；·冷箱通過安裝在冷箱內(nèi)的蒸發(fā) 器或引入冷空氣進行降溫。,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置—冷箱：,4. 檢測設(shè)備及測試方法,冷 箱,·利用隔風(fēng)板和風(fēng)機進行強迫對 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)；

30、3;隔風(fēng)板應(yīng)采用熱阻值不小于 1.0 m2·K/W的擠塑聚苯板，隔 風(fēng)板面向試件的表面，總半球 發(fā)射率ε值應(yīng)大于0.85，隔風(fēng) 板的寬度與冷箱內(nèi)凈寬度相同；·蒸發(fā)器下部應(yīng)設(shè)置排水孔或盛 水盤。,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置—冷箱：,4. 檢測設(shè)備及測試方法,試件框,·試件框外緣尺寸應(yīng)不小于熱箱 開口部處的內(nèi)緣尺寸；·試件框應(yīng)采用不吸濕、均質(zhì)的

31、保溫材料，熱阻值不小于7.0 m2·K/W，其密度應(yīng)為20～40 kg/m3 ；·洞口下部應(yīng)留有高度不小于 600mm、寬度不小于300mm的平 臺。平臺及洞口周邊的面板應(yīng) 采用不吸水、導(dǎo)熱系數(shù)不大于 0.25W/m·K的材料。,熱室,冷室,,,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置—試件框：,4. 檢測設(shè)備及測試方法,試件框洞口尺寸： ·&

32、#160;中空玻璃 不應(yīng)小于820mm×1270mm； ·  外窗 不應(yīng)小于1500mm×1500m；,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置—試件框：,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置--環(huán)境空間： · 檢測裝置應(yīng)放在裝有空調(diào)設(shè)備的實驗室內(nèi)，保證熱 箱外壁內(nèi)、外表面面積加權(quán)平均溫差小于1.0K。

33、實 驗室空氣溫度波動不應(yīng)大于0.5K。 · 試驗室圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的保溫性能和熱穩(wěn)定性， 應(yīng)避免太陽光透過窗戶進入室內(nèi)。試驗室墻體及頂 棚內(nèi)表面應(yīng)進行絕熱處理。 · 熱箱外壁與周邊壁面之間至少應(yīng)留有500mm的空間。 注：為了保證環(huán)境空間溫度分布均勻，常采用在環(huán)境 空間上下區(qū)域布設(shè)軸流風(fēng)機的方式。,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置--環(huán)境空間：,4. 檢測

34、設(shè)備及測試方法,循環(huán)用軸流風(fēng)機,,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測儀器--感溫元件： · 感溫元件：銅-康銅(銅鎳)熱電偶;,銅-康銅熱電偶,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測儀器--感溫元件：,·感溫元件：銅-康銅(銅鎳)熱電偶或其它感溫元件，測量不確定度不應(yīng)大于0.25K。·當(dāng)感溫元件為銅-康銅熱電偶時，必須使用同批生產(chǎn)

35、、絲徑為（0.2~0.4）mm的銅絲和康銅絲制作；·銅絲和康銅絲應(yīng)有絕緣包皮；·銅-康銅熱電偶的感應(yīng)頭應(yīng)作絕緣處理；·利用銅-康銅熱電偶的并聯(lián)特性，測量多點的平均溫度是一種簡單、精確的方法。,銅-康銅線,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測儀器--感溫元件： · 感溫元件：DS18B20;,數(shù)字式溫度傳感器,DS18B20,表面測點,空間測點,輸入模塊

36、,4. 檢測設(shè)備及測試方法,3）傳熱系數(shù)(中空玻璃、外窗)： b）檢測儀器--感溫元件： DS18B20特點：　·具有獨特的單線接口，只需１個接口引腳即可通 信?！?#183;每個DS18B20有唯一的系列號，可以多個DS18B20存 在與同一條單線總線上，這種多點能力使分布式檢 測得以簡化?！?#183;不需要外部元件和外接電源，連接數(shù)據(jù)線即可供電 測溫。,4. 檢測設(shè)備及測