玻璃传热系数不同检测方法的对比分析

杨凌军

(深圳市政院检测有限公司,广东 深圳 518057)

玻璃是决定门窗、玻璃幕墙节能的关键构件,玻璃的传热系数、遮阳系数、可见光透射比对于门窗、玻璃幕墙都是主要的节能指标要求。本文针对两种玻璃传热系数检测方法,通过对大量检测数据和两种检测方法的特点进行分析,寻求出既经济便捷又能客观真实的反映材料真实节能性能的解决方案。

1 检测方法原理及特点分析

国家标准《建筑节能施工质量验收规范》GB 50411-2007规定,针对幕墙玻璃传热系数,同一厂家同一类型应抽查不少于1组进行进场复验,但具体检测方法未做明确规定。

1.1 标定热箱法

标定热箱法为行业内普遍采用的检测方法,依据《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》GB/T 8484-2008进行检测[1]。本法基于一维稳定传热原理检测样品传热系数,样品一侧为热箱,模拟采暖建筑冬季室内气候条件,另一侧为冷箱,模拟冬季室外气温和气流速度。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样品框的热损失(两者均由标定试验确定),除以样品面积与两侧空气温差的乘积,即可得出样品的传热系数。

该法的优点主要是检测环境真实模拟样品实际使用环境,检测结果能真实反映样品在实际使用时的保温性能,检测结果对建筑整体节能的验算具有很高的参考价值；但该法缺点也较明显,如检测装置占地面积较大、样品尺寸较大、样品安装复杂、安装过程费时费力、检测过程达到稳态时间较长、能耗较大等。

1.2 热工计算法

热工计算法为简易检测方法,主要依据《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151-2008进行检测[1]。本法以一维热传导理论为基础建立玻璃系统热系数的计算模型,并基于以下几点假设：a)固体材料的热属性不随温度变化而变化；b)忽略室内外环境的空气渗漏；c)忽略空腔中气体辐射的影响。当传热处于稳态时,根据能量守恒定律,利用“温差等分”原则假设玻璃系统各表面的温度值并以此计算出玻璃系统内各传热过程的热流量,再用热流量的平均值反算出玻璃系统内各界面的温度值。通过多次迭代计算,直到结果收敛,便可求得玻璃系统内各个表面的温度值和热流量,从而求出玻璃系统的传热系数。

热工计算法计算玻璃传热系数具有不受时间、地点和环境的限制,且花费很小等优点,相较于标定热箱法简便易行,尤其近年来市场上依据该法开发的软件也日趋成熟,使用热工计算法将变得更加便捷。

2 检测结果分析

本轮检测对比分析项目共测试了10组样品,包括3组普通透明玻璃、3组镀膜玻璃和4组中空玻璃。

2.1 单层玻璃

样品ZYBL15001为6mm普通透明玻璃,尺寸为800mm×1250mm。采用标定热箱法检测,样品传热系数按下式计算：

得K=5.32W/(m2·K)。

对样品ZYBL15001,采用热工计算法检测,计算采用冬季标准计算条件,即：室内空气温度20℃,室外空气温度-20℃,室内对流换热系数3.6W/(m2·K),室外对流换热系数16W/(m2·K),室内平均辐射温度与室内空气温度一致,室外平均辐射温度与室外空气温度相同,太阳辐射照度300W/m2。样品传热系数按下式计算：

得Ug=5.18W/(m2·K)。

重复上述步骤,对其他单层玻璃进行检测计算后得到数据如表1。

表1

2.2 中空玻璃

样品ZYBL15007为6mm+9A+6mm双层中空玻璃,尺寸为800mm×1250mm。采用标定热箱法检测,同单层玻璃检测计算,得K=2.87W/(m2·K)。

对样品ZYBL15007,采用热工计算法检测,检测计算同样采用冬季标准计算条件。

得Ug=2.74W/(m2·K)。

重复上述步骤,对其他中空玻璃进行检测计算后得到数据如表2。

表2

从以上俩表我们不难看出,不管是普通透明玻璃,亦或是镀膜玻璃、双层中空玻璃,标定热箱法和热工计算法两者检测结果大致接近,考虑到检测过程中人为操作误差及检测设备的系统误差,两种检测方法的检测结果差异可以忽略不计。但热工计算法普遍较标定热箱法检测结果低,造成此现象的原因主要是由于热工计算法是建立在3点理论假设基础上的。

3 结语

玻璃作为门窗和玻璃幕墙的重要组成部分,在目前节能要求越来越高的情况下,其传热系数的检测结果在建筑节能施工质量控制中显得越发重要[2]。在我国,玻璃传热系数一般通过标定热箱法检测获得,但由于环境、人为因素等扰量过多,故一般较难获取准确的数据。热工计算法检测玻璃传热系数具有不受时间和环境的限制,且设备占用场地小,样品取样方便,整个检测过程花费小等优点[3]。因此采用热工计算法来检测分析玻璃传热系数来进行建筑节能质量控制显得很有必要。目前,我司已为委托送检客户提供该类便捷检测服务,为客户的建筑节能质量控制节约了一定的成本,获得了客户的一致好评,也为公司带来了良好的经济效益和社会效益。

[1]广东省建筑科学研究院.建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].北京：中国建筑工业出版社,2008．

[2]雷克,吴杰,等.玻璃幕墙传热系数计算方法及工程应用[C].重庆：重庆大学,2013．

[3]王殿仁.中空玻璃传热系数的传热过程及检测方法[J].山西建筑,2015,41(6)：185-186．