建筑玻璃幕墻與外窗性能檢測方法培訓講義

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?，玻璃也隨之

2、出現了鍍膜工藝、充惰性氣體、暖邊技術等。同時也出現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用，外窗傳熱系數做到2.0 W/(m2·K)或以下也成為了現實。,1.概 述,1）外窗： 外窗作為一個獨立構件，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、玻璃鋼等) 金屬型材（鋁合金、不銹鋼等） 復合型材（鋼塑共擠、鋁塑復合、鋁木復 合等）,2. 外窗及玻璃的發(fā)展狀況,,·按材質分,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：多腔結構 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構，及PVC-U材質自身導熱系數低的特點，使其整體保溫性能優(yōu)于其它大多數材料。,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塑料型材生產中，不按照工藝要求的份數填加抗老化材料，以上現象更為明顯，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雜形狀，耐高溫、耐潮濕、凍脹性能好。 從材質講,其保溫隔熱性差，即使制作成多腔結構

7、也不理想，傳熱系數約4.5W/(m2·K)左右。這是由于鋁材的導熱性能好，通過腔壁傳導的熱量遠大于通過腔內空氣的熱量。 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外側之間加入低導熱系數的隔熱型材，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，常用的有穿條式和澆注式?，F在以穿

8、條方法使用最為廣泛。 ·穿條式：將內、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。 較為知名的廠家： ·穿條式：泰諾風(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,中空玻璃的結構示意圖,2）中空玻璃: 中空玻璃在建筑外窗及幕墻工程中應用廣泛。,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?？赡苡捎谏a工藝等原因，從實驗數據上看，充惰性氣體并沒有對整窗的傳熱系數起到明顯的作用，一般好的可以降低0.1~0.2 W/(m2·K) 。 但應指出的是：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：,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、它們導熱系數之比。純鋁的導熱系數為202W／m·K，鋁合金的導熱系數—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系數低于鋁金屬的導熱系數，就可以稱為暖邊。,,,,2）中空玻璃: d）暖邊技術： ·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,,按特性,2）中空玻璃： d）暖邊技術： 超級間隔條的導熱系數為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,依據國標GB/T 50411

17、-2007《建筑節(jié)能工程施工質量驗收規(guī)程》，幕墻玻璃、外窗見證取樣復檢項目如下： ·幕墻玻璃： 檢測項目：可見光投射比、傳熱系數、遮陽系數、 中空玻璃露點； 抽樣數量：同一廠家的同一種產品抽查不少于一 組；（每組4片玻璃，1片進行傳熱系數 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、中空玻璃露點； 抽樣數量： a）建筑外窗每個檢驗批應抽查5%，并不少于3樘，不足3樘時應全數檢查；高層建筑的外窗，每個檢驗批應抽查10%，并不少于6樘，不足6樘時應全數檢查。 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，檢驗批的劃分應根據其特點和數量

19、，由監(jiān)理（建設）單位和施工單位協商確定。,3. 檢測項目,4. 檢測設備及測試方法,1）可見光投射比： a）儀器設備：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； ·光度測量準確度：1%以內，重復性0.5%； ·譜帶半寬度：10

20、nm以下； ·波長間隔：10nm。,4. 檢測設備及測試方法,1）可見光投射比：,,紫外可見分光光度計（SolidSpec 3700）,4. 檢測設備及測試方法,1）可見光投射比： b）試樣準備：試樣數量為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，數量為3塊，尺寸為510mm×360mm，但可見光透射比測試應先于

21、露點測試。 c）原理公式：,,4. 檢測設備及測試方法,2）中空玻璃露點： a）儀器設備：,,露點儀,4. 檢測設備及測試方法,2）中空玻璃露點： a）儀器設備：            結構示意圖,,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，當達到一定溫度后，內部水氣在冷點部位結露，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：可直接采用工程現場抽檢的建筑外窗上的中空玻璃，檢測應在溫度（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水，立刻觀察玻璃試樣的內表面上有無結露或結霜。若無結露或結霜現象，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. 檢測設備及測試方法,3）傳熱系數(中空玻璃、外窗)：,建筑門窗保溫性能檢測設備,4. 檢測設備及測試方法,3）傳熱系數(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。被檢試件一側為熱箱，模擬采暖建筑冬季室內氣候條件；另一側為冷箱，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空氣溫差的乘積即可計算出試

26、件的傳熱系數K值。 原理公式：K =,4. 檢測設備及測試方法,3）傳熱系數(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、風速儀、數據 采集儀等組成；建筑門窗保溫性能檢測設備,,,4. 檢測設備及測試方法,3）傳熱系數(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、風速儀、數據 采集儀等組成；建筑門窗保溫性能檢測設備,,,4. 檢測設備及測試方法,熱 箱,·熱箱內凈尺寸不宜小于 2100mm×2400mm(寬×高)， 進深不宜小于2000mm；·熱箱外壁結構應由均質材料 組成，其熱阻值不得小于

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

29、m2·K /W，內表面應采用不吸 水、耐腐蝕的材料； ·熱箱內表面的總的半球發(fā)射 率ε值應大于0.85；·冷箱通過安裝在冷箱內的蒸發(fā) 器或引入冷空氣進行降溫。,3）傳熱系數(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置—冷箱：,4. 檢測設備及測試方法,冷 箱,·利用隔風板和風機進行強迫對 流，形成沿試件表面自上而下 的均勻氣流，隔風板與試件框 冷側表面距離宜能調節(jié)；

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

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

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

33、實 驗室空氣溫度波動不應大于0.5K。 · 試驗室圍護結構應有良好的保溫性能和熱穩(wěn)定性， 應避免太陽光透過窗戶進入室內。試驗室墻體及頂 棚內表面應進行絕熱處理。 · 熱箱外壁與周邊壁面之間至少應留有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)域布設軸流風機的方式。,3）傳熱系數(中空玻璃、外窗)： b）檢測裝置--環(huán)境空間：,4. 檢測

34、設備及測試方法,循環(huán)用軸流風機,,4. 檢測設備及測試方法,3）傳熱系數(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. 檢測設備及測試方法,3）傳熱系數(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，測量不確定度不應大于0.25K。·當感溫元件為銅-康銅熱電偶時，必須使用同批生產

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

36、,4. 檢測設備及測試方法,3）傳熱系數(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。　·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，連接數據線即可供電 測溫。,4. 檢測設備及測