建筑玻璃幕墙与外窗性能检测方法

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1、建筑玻璃幕墙与外窗性能检测方法建筑玻璃幕墙与外窗性能检测方法山东省建筑科学研究院山东省建筑科学研究院2010.042010.04 大家都知道，目前我国建筑能耗约占全部能耗的30，单位面积能耗是发达国家的至倍。而在建筑总能耗中，约为50%又是直接或间接的由门窗损耗的，对于大型幕墙公建来说，这种能耗所占比例会更大。因此，在建筑节能工作中，门窗、幕墙作为建筑物保温性能最弱的部分，一直能受到大家的关注。 随着建筑节能工作不断推进，门窗由原来的单玻窗，逐步发展为今天的双玻或多玻中空玻璃窗，玻璃也随之出现了镀膜工艺、充惰性气体、暖边技术等。同时也出现了隔热铝合金型材以及多种新型型材。使得门窗的传热系数由最

2、早的 4.5W/(m2K)以上，发展为目前的2.8W/(m2K)以下。目前，随着各种新工艺的应用，外窗传热系数做到2.0 W/(m2K)或以下也成为了现实。1.1.概概 述述1 1）外窗：）外窗： 外窗作为一个独立构件，一般由主型材、玻璃及密封件、五金件等部分组成；窗的主型材包括：框、扇、梃。 非金属材料(塑料、木质、玻璃钢等) 金属型材（铝合金、不锈钢等） 复合型材（钢塑共挤、铝塑复合、铝木复 合等）2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况按材质分a a）PVC-UPVC-U塑料窗：塑料窗： PVC-U塑料窗是“由未增聚苯乙烯塑料按规定要求使用增强型钢制作的窗”，也就是我们通常说的

3、“塑料窗”或“塑钢窗”。塑料推拉窗框剖面图塑料推拉窗框剖面图2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况a a） PVC-UPVC-U塑料窗：塑料窗： 增强型钢：增强整体窗的强度； 塑料型材：多腔结构 良好保温性能； 随着塑料窗的发展及对其保温性能要求的提高,由原来的二腔、三腔室逐渐发展为现在四腔室型材。目前有些高档塑料窗，型材也做到了五腔室。随着型材腔室的增多，厚度也随之增大了。平开塑料窗，框材由原来的60发展为65型材；推拉塑料窗，也由原来的80发展为88型材。 正是由于塑料窗多层空腔结构，及PVC-U材质自身导热系数低的特点，使其整体保温性能优于其它大多数材料。2.2. 外窗及玻璃

4、的发展状况外窗及玻璃的发展状况三腔型三腔型四腔型四腔型五腔型五腔型平开塑料窗框料界面图平开塑料窗框料界面图三腔型三腔型四腔型四腔型推拉塑料窗框料界面图推拉塑料窗框料界面图80 mm88 mm目前目前PVCPVC塑料窗存在的问题：塑料窗存在的问题： 1. .塑料材质色彩较为单一，虽然也有 “通体着色”或“双色共挤”型材，但大多还是白色为主，外观颜色选择余地窄； 2.不耐高温，易产生有毒烟气，防火性能差，不常用于高层公共建筑； 3.耐候性能差，窗框容易变形；时间长了表面易发黄、老化。如在PVC塑料型材生产中，不按照工艺要求的份数填加抗老化材料，以上现象更为明显，使用寿命低。 2.2. 外窗及玻璃的

5、发展状况外窗及玻璃的发展状况b b）铝合金窗：）铝合金窗： 铝合金框材具有强度、刚度较高的优点，断面可加工成所需的复杂形状，耐高温、耐潮湿、冻胀性能好。 从材质讲,其保温隔热性差，即使制作成多腔结构也不理想，传热系数约4.5W/(m2K)左右。这是由于铝材的导热性能好，通过腔壁传导的热量远大于通过腔内空气的热量。 为提高铝材窗框的保温性能，目前普遍采用从铝合金型材的内外侧之间加入低导热系数的隔热型材，从而达到有效断热的目的。2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况b b）铝合金窗：）铝合金窗： 普通铝合金型材普通铝合金型材铝合金隔热型材铝合金隔热型材2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗

6、及玻璃的发展状况b b）铝合金窗：）铝合金窗： 目前开发出多种热桥阻断技术，常用的有穿条式和浇注式。现在以穿条方法使用最为广泛。 穿条式穿条式：将内、外层铝合金用带增强玻璃纤维的聚酰 胺尼龙66穿入后滚压复合 (也叫滚压法)； 浇注式浇注式：把隔热材料熔化后浇注到型材里，冷却凝固 后再将型材铣开,从而达到断热目的。 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况b b）铝合金窗：）铝合金窗： 穿条式穿条式浇注式浇注式2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况b b）铝合金窗：）铝合金窗： 两种方法分别起源于欧洲和美国，分别用于欧式(穿条)和美式(浇注)窗系统。 较为知名的厂家： 穿

7、条式：泰诺风(德国) 浇注式：亚松(美国) 随着铝合金窗的发展及对其保温性能要求的提高。穿条式隔热型材隔热条厚度不断增大，由原来的11.9 mm逐步成为14.8 mm、18.0 mm、24.0 mm等。2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况不同规格隔热条对比不同规格隔热条对比 11.9mm14.8mm18.0mm24.0mm2 2）中空玻璃）中空玻璃: :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。 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况2 2）中空玻璃）中空玻璃: : 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况中空玻璃的

8、结构示意图2 2）中空玻璃）中空玻璃: : 中空玻璃在建筑外窗及幕墙工程中应用广泛。2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况玻璃幕墙外窗2 2）中空玻璃）中空玻璃: : 从提高中空玻璃保温性能的方式来看，有以下几种： a）增加空气间隔层厚度增加空气间隔层厚度：2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况玻璃类型（mm）空气层厚度（mm）传热系数 W/(m2K) 浮法白玻(5)63.3 3.5浮法白玻(5)93.0 3.2浮法白玻(5)122.8 3.12 2）中空玻璃）中空玻璃: : 中空玻璃的空气层厚度与其热阻的关系曲线：2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况空气

9、层厚度热阻R值R值2 2）中空玻璃）中空玻璃: : 从图表中，我们可以看到随着空气间层的增大，中空玻璃的热阻增大，传热系数随之降低。但厚度增大到一定程度后，其传热性能受其影响就很小了。实验证明，合理的中空玻璃的间隔厚度为12mm15mm。 可见，通过增大空气间隔层厚度来提高中空玻璃保温性能是有限的。 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况2 2）中空玻璃）中空玻璃: : b b）充惰性气体：充惰性气体： 目前，充入玻璃间层的惰性气体有：氩气、氪气以及氟化硫等。目前，一般由于成本较低采用氩气居多。可能由于生产工艺等原因，从实验数据上看，充惰性气体并没有对整窗的传热系数起到明显的作用，

10、一般好的可以降低0.10.2 W/(m2K) 。 但应指出的是：氩气几乎是百分之百干燥的，由于它的填充，会使中空玻璃的抗结露的性能有了明显的改善。 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况2 2）中空玻璃）中空玻璃: : c c）镀镀Low_ELow_E ( (Sun_ESun_E) )膜：膜： Low_E膜对可见光具有较高的投射性，而对红外线具有高反射，低吸收的特点，因此兼有遮阳和保温效果。中空玻璃镀Low_E膜是目前提高其保温性能较为行之有效的方法，逐渐被广泛采用。特别是目前节能对外窗传热系数指标要求的提高，铝合金窗采用的较多。 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况

11、玻璃形式（mm）传热系数 W/(m2K) 5白玻+12空气+5白玻2.8 3.15白玻+12空气+5Low_E1.8 2.12 2）中空玻璃）中空玻璃: : d d）暖边技术：）暖边技术： 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况 对中空玻璃而言，空气层厚度与间隔条尺寸接近，所以它们的热阻之比近似于它们导热系数之比。纯铝的导热系数为202WmK，铝合金的导热系数般也在130150WmK，所以边部的热阻远远小于中间部分，形成热桥降低了中空玻璃整体的保温性能。 概念：任何一种间隔条只要其热传导系数低于铝金属的导热系数，就可以称为暖边。 2 2）中空玻璃）中空玻璃: : d d）暖边技术：

12、）暖边技术： 分类： 非金属材料（超级间隔条、TPS、玻璃纤维） 部分金属材料（断桥间隔条、复合胶条） 金属材料（不锈钢间隔条等） 框架式刚性间隔条 条状式非钢性间隔条 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况按材质按特性2 2）中空玻璃：）中空玻璃： d d）暖边技术：）暖边技术： 超级间隔条的导热系数为0.2W/mK左右，是不锈钢间隔条的1/85，是铝间隔条的1/950。 我们通过对不同形式的中空玻璃进行实验，可以降低玻璃传热系数0.10.3 W/(m2K) 。 总之，为了有效提高中空玻璃的热工性能，目前常常综合使用以上各种方法。 2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状

13、况3 3）密封条及五金件：）密封条及五金件： 密封条及五金件的选用对于窗体的整体密封性有很大关系，密封性的好坏直接影响了窗的气密性及实际使用的保温性能。2.2. 外窗及玻璃的发展状况外窗及玻璃的发展状况 密封条 五金件 依据国标GB/T 50411-2007建筑节能工程施工质量验收规程，幕墙玻璃、外窗见证取样复检项目如下： 幕墙玻璃： 检测项目：可见光投射比、传热系数、遮阳系数、 中空玻璃露点； 抽样数量：同一厂家的同一种产品抽查不少于一 组；（每组4片玻璃，1片进行传热系数 检测,其余3片进行可见光透射和露点检 测） 3.3. 检测项目检测项目 外窗： 检测项目：气密性、传热系数、中空玻璃露

14、点； 抽样数量： a）建筑外窗每个检验批应抽查5%，并不少于3樘，不足3樘时应全数检查；高层建筑的外窗，每个检验批应抽查10%，并不少于6樘，不足6樘时应全数检查。 b）检验批划分：同一厂家的同一品种、类型、规格的门窗及门窗玻璃每100樘划分为一个检验批，不足100樘也为一个检验批。对于异型或有特殊要求的外窗，检验批的划分应根据其特点和数量，由监理（建设）单位和施工单位协商确定。 3.3. 检测项目检测项目4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法1 1）可见光投射比：）可见光投射比： a a）仪器设备：）仪器设备：分光光度计/可见光分析仪； 仪器的主要性能指标： 波长范围：（380780

15、）nm； 波长准确度：1nm以内； 光度测量准确度：1%以内，重复性0.5%； 谱带半宽度：10nm以下； 波长间隔：10nm。 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法1 1）可见光投射比：）可见光投射比： 紫外可见分光光度计（SolidSpec 3700）4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法1 1）可见光投射比：）可见光投射比： b b）试样准备）试样准备：试样数量为3块，尺寸为100mm100mm，试样制作工艺与被测幕墙、外窗所用玻璃相同；也可采用中空玻璃露点测试所用的样品，数量为3块，尺寸为510mm360mm，但可见光透射比测试应先于露点测试。 c c）原理公式：）原

16、理公式： 780380780380780380780380)()()()()()(VDVDdVDdVD4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法2 2）中空玻璃露点：）中空玻璃露点： a a）仪器设备：）仪器设备： 露点仪4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法2 2）中空玻璃露点：）中空玻璃露点： a a）仪器设备：）仪器设备： 结构示意图 测量管的高度为300mm，测量表面直径为50mm；温度计测量范围(-80-30 )，精度为1。1-铜 槽；2-温度计；3-测量面。 1 2 3 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法2 2）中空玻璃露点：）中空玻璃露点： b b）试验原

17、理：）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。 c c）试样及实验条件：）试样及实验条件： 幕墙用中空玻璃试样：3块幕墙玻璃制品或3块同一工艺条件下制作的样品，尺寸为510mm360mm。试验在温度(232)，相对湿度(30 75)%的条件下进行。试验前将全部试样在该环境条件下放置一周以上。 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法2 2）中空玻璃露点：）中空玻璃露点： c c）试样及实验条件：）试样及实验条件： 外窗用中空玻璃试样：可直接采用工程现场抽检的建筑外窗上的中空玻璃，检测应在温度（232），相对湿度（3075）%的条件下

18、进行。 d d）试验步骤：）试验步骤： 向露点仪的容器中注入约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。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，停留时间按下表的规定。 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法2 2）中空玻璃露点：）中空玻璃露点： 测试达到时间后，移开露点仪擦去表面凝结水，立刻观察玻璃试样的内表面上有无结露或结霜。若无结露或结霜现象，则该样品露点合格；否则，露点不合格。若受检3块中空玻璃露点均合格，则该组样品合格；否则不合格。 原片玻璃厚度原片玻璃厚度/mm/mm接触时间接触时间/min/min435

19、465871010 试样测试时间试样测试时间 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： 建筑门窗保温性能检测设备4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： a a）检测原理：）检测原理： 中空玻璃和外窗保温性能检测的原理和方法是基于稳定传热原理的标定热箱法标定热箱法。被检试件一侧为热箱，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。通过测量热箱中电暖器的发热量，减去热箱外壁和试件框的热损失，除以试件面积与两侧空气温差的乘积即可计算

20、出试件的传热系数K值。 原理公式：K = )(32211chttASMMQ4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置：）检测装置：主要由热箱热箱、冷箱冷箱、试件框试件框和环境空环境空 间间四部分组成； 检测仪器：检测仪器：温度传感器传感器、功率表功率表、风速仪风速仪、数据数据 采集仪采集仪等组成；建筑门窗保温性能检测设备 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置：）检测装置：主要由热箱热箱、冷箱冷箱、试件框试件框和环境空环

21、境空 间间四部分组成； 检测仪器：检测仪器：温度传感器传感器、功率表功率表、风速仪风速仪、数据数据 采集仪采集仪等组成；建筑门窗保温性能检测设备 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法 热热 箱箱热箱内净尺寸不宜小于 2100mm2400mm(宽高)， 进深不宜小于2000mm；热箱外壁结构应由均质材料 组成，其热阻值不得小于 3.5m2K/W；热箱内表面的总的半球发射 率值应大于0.85。热箱采用交流稳压电源供暖 器加热。 3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置）检测装置热箱：热箱： 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法 冷冷 箱

22、箱冷箱内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；冷箱外壁应采用不吸湿的保温 材料，其热阻值不得小于3.5 m2K /W，内表面应采用不吸 水、耐腐蚀的材料； 热箱内表面的总的半球发射 率值应大于0.85；冷箱通过安装在冷箱内的蒸发 器或引入冷空气进行降温。 3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置）检测装置冷箱：冷箱： 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法 冷冷 箱箱利用隔风板和风机进行强迫对 流，形成沿试件表面自上而下 的均匀气流，隔风板与试件框 冷侧表面距离宜能调节；隔风板应采用热阻值不小于 1.0

23、 m2K/W的挤塑聚苯板，隔 风板面向试件的表面，总半球 发射率值应大于0.85，隔风 板的宽度与冷箱内净宽度相同；蒸发器下部应设置排水孔或盛 水盘。 3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置）检测装置冷箱：冷箱： 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法 试件框试件框试件框外缘尺寸应不小于热箱 开口部处的内缘尺寸；试件框应采用不吸湿、均质的 保温材料，热阻值不小于7.0 m2K/W，其密度应为2040 kg/m3 ；洞口下部应留有高度不小于 600mm、宽度不小于300mm的平 台。平台及洞口周边的面板应 采用不吸水、导热系数不大于 0.25W

24、/mK的材料。 热室 冷室3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置）检测装置试件框：试件框： 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法 试件框洞口尺寸： 中空玻璃 不应小于820mm1270mm； 外窗 不应小于1500mm1500m； 3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置）检测装置试件框：试件框： 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置）检测装置-环境空间：环境空间： 检测装置应放在装有空调设备的实验室内，保证

25、热 箱外壁内、外表面面积加权平均温差小于1.0K。实 验室空气温度波动不应大于0.5K。 试验室围护结构应有良好的保温性能和热稳定性， 应避免太阳光透过窗户进入室内。试验室墙体及顶 棚内表面应进行绝热处理。 热箱外壁与周边壁面之间至少应留有500mm的空间。 注：为了保证环境空间温度分布均匀，常采用在环境 空间上下区域布设轴流风机的方式。 3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测装置）检测装置-环境空间：环境空间： 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法循环用轴流风机4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空

26、玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测仪器）检测仪器-感温元件：感温元件： 感温元件：铜-康铜(铜镍)热电偶; 铜-康铜热电偶4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测仪器）检测仪器-感温元件：感温元件： 感温元件：铜-康铜(铜镍)热电偶或其它感温元件，测量不确定度不应大于0.25K。当感温元件为铜-康铜热电偶时，必须使用同批生产、丝径为（0.20.4）mm的铜丝和康铜丝制作；铜丝和康铜丝应有绝缘包皮；铜-康铜热电偶的感应头应作绝缘处理；利用铜-康铜热电偶的并联特性，测量多点的平均温度是一种简单、精确的方法。

27、 铜-康铜线4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测仪器）检测仪器-感温元件：感温元件： 感温元件：DS18B20; 数字式温度传感器 DS18B20 DS18B20表面测点空间测点输入模块4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： b）检测仪器）检测仪器-感温元件：感温元件： DS18B20特点：具有独特的单线接口，只需个接口引脚即可通 信。每个DS18B20有唯一的系列号，可以多个DS18B20存 在与同一条单线总线上，这种多点能力使分布式检 测得以简化。不需要外部元件和外接电源，连接数据线即可供电 测温。 4.4. 检测设备及测试方法检测设备及测试方法3 3）传热系数）传热系数( (中空玻璃、外窗中空玻璃、外窗) )： c）检测条件：空气平均温度）检测条件：空气平均温度 部部 位位设定温度设定温度() 波动范围波动范围()备备 注注热 室1921 0.2K自然对流冷 室-19-21 0.3K风 速（3.00.2）m/s 环境空间空气温度波动不应大于0.5K，热箱外壁内、外表面面积加权平均温差小于1.0K；