CN102162801A - 一种镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试设备及测试方法，该检测设备包括底座、计量箱、光源系统、风机和信号采集单元，使用与太阳光谱最为接近的长弧氙灯作为光源，并且可以调节辐照强度；利用变频轴流风机模拟自然风速；在线采集试件内表板温度、内表板热流密度和计量箱内辐照强度、空气温度等数据，综合分析评价镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能。本发明能够模拟实际工况下镀膜、贴膜或涂膜玻璃的使用情况，可操作性强，所得数据全面直观，易被建筑师接受，为镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳效果的评估提供了可行检测方案。

Description

一种镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试方法及设备

技术领域：

本发明属于材料性能检测领域，涉及对镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的检测，具体涉及一种利用氙灯、风机、计量箱等模拟实际工况下镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试方法和设备。

背景技术：

目前对与镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能主要通过紫外-可见光-红外分光光度计测试，将玻璃裁成试样放入光度计光路中，通过测试不同波长光强的透过比，然后进行积分，测得玻璃的遮阳系数。此方法可以用来检测样品理想状态下的遮阳性能，而实际使用中，玻璃使用环境较为复杂，且长时间在太阳光的照射下吸热还会产生二次辐射，现有光度计检测的主要问题是对于玻璃本身吸热后的二次辐射无法测量，且对于不同气候条件对其遮阳性能的影响难以评估，缺乏直观的检测数据，难以被建筑师接受。

发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种利用氙灯、风机、计量箱等模拟实际工况下镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试设备。

本发明镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试设备，包括底座、计量箱、光源系统、风机和信号采集单元，所述计量箱安装在底座上，试件装于计量箱朝上开放的箱口，光源系统位于计量箱上端空间并使光照对着试件，风机位于计量箱一侧并使送风抵达试件，信号采集单元包括辐照计、空气温度传感器和平板热流密度计，辐照计、空气温度传感器采集点在计量箱的内部空间，平板热流密度计装在试件内表面。

其中，所述试件安装在一与计量箱箱口尺寸匹配的试件框内，并通过一夹具安装在计量箱箱口并密封。

所述计量箱壁用导热系数不大于0.030W/m·K，厚度不小于100mm的绝热材料制成。

所述空气温度传感器测温点位于计量箱内部空间的几何中心，辐照计位于空气温度传感器上方。

所述光源系统包括氙灯和灯罩，氙灯发光强度可调。还包括与光源系统连接的一氙灯调光系统，控制氙灯对试件的光照强度。所述氙灯调光系统为升降装置，通过调整氙灯与试件框的距离来调整对试件的光照强度。

所述测试设备另设一辐照度传感器，在测定正式开始前，放置在试件上表面，用以指示氙灯照射试件表面的辐照强度；还包括一热电偶，装在试件内表面。

本发明另一目的在于提供一种利用氙灯、风机、计量箱等模拟实际工况下镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的检测方法。

本发明镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的检测方法，使用前述镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试设备，将试件装设在计量箱上后，用光源系统的氙灯模拟太阳光对试件实施照射，同时用风机模拟自然风速对试件送风，持续一段时间后，检测计量箱内辐照强度、空气温度、试件内表面温度、试件内表面热流密度，以此对试件隔热性能做出评价。

具体的，该检测方法包括以下步骤：

1)、设备的标定

试件的安装：以3mm平板白玻璃的作为标定试件SS，放在试件框上并密封；将热电偶和平板热流密度计固定在试件内表面上，并在试件外表面相同位置贴上铝箔，用夹具把试件框固定在已安装了空气温度传感器和辐照计的计量箱的箱口；

试件表面辐照度的调节：调整氙灯与试件框的距离，打开氙灯，通过一放在试件上的辐照度传感器调节试件表面的辐照强度到设定值，移走辐照度传感器，关闭氙灯，同时固定氙灯的高度；

模拟工况：打开风机调节风速到检测所模拟值，打开氙灯，开始模拟工况；

数值记录与处理：一段时间内，通过空气温度传感器记录计量箱内空气温度、平板热流密度计记录试件内表面热流密度，辐照计记录计量箱内辐照强度；以计量箱内空气温度为26℃对应的标定试件内表面的平均热流密度q_ss与计量箱内的辐照强度R_ss之和作为参比值E_ss；

2)、待测试件的测试

用待测试件替换标定试件，重复步骤1)，得到待测试件内表面的平均热流密度q_ss与计量箱内的辐照强度R_ss之和E_ss；

3)、待测试件的热性能评价

以遮阳系数Sc来评价热反射屋面的热性能，按式(1)计算

Sc＝E_s/E_ss................................................................................................(1)

遮阳系数Sc数值越小，待测试件遮阳性能越好；并以下述标准进行测试件遮阳性能分级评价：Sc≤0.2为1级，0.4≥Sc＞0.2为2级，0.6≥Sc＞0.4为3级，0.8≥Sc＞0.6为4级，Sc＞0.8为5级。

本发明使用与太阳光谱最为接近的长弧氙灯作为光源，并且可以调节辐照强度；利用变频轴流风机模拟自然风速；在线采集试件内表板温度、内表面热流密度和计量箱内辐照强度、空气温度等数据，综合分析评价镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的热性能。

本发明采用上述办法具有如下优点：

1、本发明科学、合理，能够模拟实际工况下镀膜、贴膜或涂膜玻璃的使用情况；

2、本发明可操作性强，所得数据全面直观，易被建筑师接受。

附图说明：

图1为本发明检测设备结构简图。

具体实施方式：

本发明主要研究镀膜、贴膜或涂膜玻璃在模拟实际工况下遮阳性能的测定方法和相关设备。

为尽可能贴近实际工况，本发明针对试件使用与太阳光谱最为接近的长弧氙灯作为光源，并且可以调节辐照强度；利用变频轴流风机模拟自然风速；在线采集试件内表面温度、内表面热流密度和计量箱内辐照强度、空气温度等数据，综合分析评价镀膜、贴膜或涂膜玻璃(试件)的遮阳性能。

本发明中使用的检测设备，参见图1所示，包括底座1、计量箱2、光源系统、风机10和信号采集单元等，其中：

底座1为一架体，用于安放计量箱2；

计量箱2为一中空的箱体，固定在底座1的靠下部分，计量箱2的箱壁采用导热系数不大于0.030W/(m·K)，厚度不小于100mm的绝热材料制成，计量箱2内空间为400mm×400mm×400mm；一空气温度传感器3穿过计量箱壁伸入其内部空间，测温点最好位于计量箱2的几何中心，用以测量计量箱2内空气温度；一辐照计4固定在计量箱2内位于温度传感器3上方，用以测量计量箱2内辐照强度的同时避免温度传感器3受到直接辐射；试件S安装在与计量箱2上方洞口尺寸匹配的一试件框6上，并通过快速夹具5安装在计量箱2的上方洞口，将计量箱2上端封闭，以此使计量箱2内部形成一个封闭的环境；

氙灯7和灯罩8构成光源系统，位于计量箱2的上方对装设在计量箱2上端的试件S实施照射。光源系统通过氙灯调光系统9在(400～1200)W/m²的范围内调节对试件S表面的辐照强度；氙灯调光系统9可以为常用的升降装置，比如通过固定在一悬梁臂上的定滑轮、钢索和卷盘的方式，用钢索拉动氙灯6和灯罩7上下移动。为保持设备的整体性，氙灯调光系统9可以与底座1固定；

风机(带导流罩)11通过一支架12连接在底座1侧面，风口朝向试件S的上表面，一风速传感器10安装在支架11上位于风机11和试件S之间以测量风机(带导流罩)11所产生风速，风速可在0～5m/s范围内调节；

信号采集单元还包括：热电偶13，贴在试件S内表面以测其内表面温度；平板热流密度计14，贴在试件内表面以测量试件内表面热流密度。此为，设备试验过程中还需另配辐照度传感器(图上未标出)，在正式开始测试前使用，使用时放在试件S上表面用于指示氙灯7对试件的辐照度以调节到试验所需强度。这些信号采集单元将信号传输给外接显示和记录设备，以实现各自信号的实时采集、记录和显示。

按以上组合，形成本发明中使用的测试设备。

利用该测试设备进行镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测定，包括以下步骤：

1、设备的标定

1)试件的安装：以400mm×400mm的3mm平板白玻璃的作为标定试件SS，放在试件框6上，试件四周与试件框的缝隙用耐侯胶密封。待耐侯胶凝固后把面热电偶13和平板热流密度计14用铝箔胶带固定在试件内表面上，并在试件外表面相同位置贴上铝箔，以防止传感器受到直接辐射；然后用快速夹具5将把试件框6固定在计量箱2(已安装了空气温度传感器3和辐照计4)的箱口。

2)试件表面辐照度的调节：试验开始前需调节试件表面的辐照度符合试验要求。把辐照度传感器放在试件上，打开氙灯7，通过氙灯调光系统9在(400～1200)W/m²的范围内调节试件表面的辐照强度，当辐照强度达到试验所需值时(宜为900W/m²)，移走辐照度传感器。

3)打开风机11，调节风速到试验所需值(宜为1～2m/s)，开始试验。试验过程中，通过空气温度传感器3、辐照计4、热电偶13、平板热流密度计14在线监测记录直至玻璃背面温度和计量箱内温度达到基本恒定计量箱2内空气温度、辐照强度、试件内表面温度和试件内表面热流密度。宜以计量箱2内空气温度为26℃(空气温度传感器3记录的数值)时的标定试件SS内表面的平均热流密度q_ss(平板热流密度计14记录的数值)与计量箱内的辐照强度R_ss(辐照计4记录的数值)之和作为参比值E_ss。

2、待测试件S测试

1)重复上述步骤，测试得到26℃时待测试件S内表面的平均热流密度q_s与计量箱内的辐照强度R_s，相加得到作为E_s。

2)以遮阳系数Sc来评价热反射屋面的热性能，按式(1)计算

SC＝E_s/E_ss................................................................................................(1)

3)所得试件S的遮阳系数Sc按照表1进行分级评价，分级数值越小，遮阳性能越好。

表1热性能评价标准

本发明方法中，表1可为一个通用的评价标准。但以上测试中设定的900W/m²、风速1m/s以及26℃均为推荐值，实际测试中可以根据建筑物实际气候条件进行调整模拟，只需在变换试验条件时使用标定试件(3mm平板白玻璃)重新进行标定得出新条件下的E_ss。

测试中从热电偶13获得的试件内表面温度参数，可用以作为对试件S热性能评价的参考。也可作为其它热性能评价因子的取样参数。

本发明的测试过程中，不仅模拟了玻璃使用的自然工况，试样经一段时间辐照后检测得到的数值，还可以考虑到玻璃吸热后二次辐射的因素，准确反映玻璃工作状态下的真实状况。

实施例1：对一涂膜玻璃的遮阳性能评价

试件描述：透明涂膜玻璃，尺寸400mm×400mm×4.0mm。

按照步骤1进行标定，其中辐照强度为900W/m²，风速为1m/s。测得计量箱内空气温度为26℃时，标准试件SS内表面的平均热流密度q_ss为53.7W/m²，计量箱内的辐照强度R_ss为351.5W/m²，计算得到参比值E_ss＝405.2W/m²。

对试件按照步骤2进行测试，试验条件不变。测得计量箱内空气温度为26℃时，标准试件SS内表面的平均热流密度q_s为28.4W/m²，计量箱内的辐照强度R_s为133.7W/m²，计算得到E_s＝162.1W/m²。

根据式(1)计算得出Sc＝E_s/E_ss＝0.40，根据表1，该试件的遮阳性能属于2级，遮阳效果较好。

Claims (10)

1.一种镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试设备，其特征在于，至少包括底座、计量箱、光源系统、风机和信号采集单元，所述计量箱安装在底座上，试件装于计量箱朝上开放的箱口，光源系统位于计量箱上端空间并使光照对着试件，风机位于计量箱一侧并使送风抵达试件，信号采集单元包括辐照计、空气温度传感器和平板热流密度计，辐照计、空气温度传感器采集点在计量箱的内部空间，平板热流密度计装在试件内表面。

2.根据权利要求1所述测试设备，其特征在于，所述试件安装在一与计量箱箱口尺寸匹配的试件框内，并通过一夹具安装在计量箱箱口并密封。

3.根据权利要求1所述测试设备，其特征在于，所述计量箱壁用导热系数不大于0.030W/m·K，厚度不小于100mm的绝热材料制成。

4.根据权利要求1或2或3所述测试设备，其特征在于，所述空气温度传感器测温点位于计量箱内部空间的几何中心，辐照计位于空气温度传感器上方。

5.根据权利要求1至4任一所述测试设备，其特征在于，所述光源系统包括氙灯和灯罩，氙灯发光强度可调。

6.根据权利要求1至5任一所述测试设备，其特征在于，还包括与光源系统连接的一氙灯调光系统，控制氙灯对试件的光照强度。

7.根据权利要求6所述测试设备，其特征在于，所述氙灯调光系统为升降装置，通过调整氙灯与试件框的距离来调整对试件的光照强度。

8.根据权利要求1至7任一所述测试设备，其特征在于，另设一辐照度传感器，在测定正式开始前，放置在试件上表面，用以指示氙灯照射试件表面的辐照强度；还包括一热电偶，装在试件内表面。

9.一种镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的检测方法，使用权利要求1至8任一所述镀膜、贴膜或涂膜玻璃遮阳性能的测试设备，将试件装设在计量箱上后，用光源系统的氙灯模拟太阳光对试件实施照射，同时用风机模拟自然风速对试件送风，持续一段时间后，检测计量箱内辐照强度、空气温度、试件内表面温度、试件内表面热流密度，以此对试件隔热性能做出评价。

10.根据权利要求9所述检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、设备的标定

试件的安装：以3mm平板白玻璃的作为标定试件SS，放在试件框上并密封；将热电偶和平板热流密度计固定在试件内表面上，并在试件外表面相同位置贴上铝箔，用夹具把试件框固定在已安装了空气温度传感器和辐照计的计量箱的箱口；

试件表面辐照度的调节：调整氙灯与试件框的距离，打开氙灯，通过一放在试件上的辐照度传感器调节试件表面的辐照强度到设定值，移走辐照度传感器，关闭氙灯，同时固定氙灯的高度；

模拟工况：打开风机调节风速到检测所模拟值，打开氙灯，开始模拟工况；

数值记录与处理：一段时间内，通过空气温度传感器记录计量箱内空气温度、平板热流密度计记录试件内表面热流密度，辐照计记录计量箱内辐照强度；以计量箱内空气温度为26℃对应的标定试件内表面的平均热流密度q_ss与计量箱内的辐照强度R_ss之和作为参比值E_ss；

2)、待测试件的测试

用待测试件替换标定试件，重复步骤1)，得到待测试件内表面的平均热流密度q_ss与计量箱内的辐照强度R_ss之和E_ss；

3)、待测试件的热性能评价

以遮阳系数Sc来评价热反射屋面的热性能，按式(1)计算

Sc＝E_s/E_ss..................................................................................................(1)

遮阳系数Sc数值越小，待测试件遮阳性能越好；并以下述标准进行测试件遮阳性能分级评价：Sc≤0.2为1级，0.4≥Sc＞0.2为2级，0.6≥Sc＞0.4为3级，0.8≥Sc＞0.6为4级，Sc＞0.8为5级。