CN110763722A - 一种低能耗的现场检测中空玻璃传热系数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低能耗的现场快速检测中空玻璃传热系数的方法，根据中空玻璃试件的传热系数限值选取相应的对比玻璃试件，并利用太阳光的热量在分别在中空玻璃试件和对比玻璃试件外侧进行加热，通过对比中空玻璃试件与对比玻璃试件的保温性能快速准确判断中空玻璃试件是否符合相应保温性能要求，确保了中空玻璃的保温效果。本发明结构简单，安装便捷，有效降低了现场检测中空玻璃传热系数的能耗，避免了中空玻璃的保温性能以次充好。
Description
技术领域
本发明涉及中空玻璃现场检测技术领域，具体地说是一种低能耗的现场快速检测中空玻璃传热系数的方法。
背景技术
门窗的能耗占建筑围护部件总能耗的40％～50％，其能耗是墙体的4倍，因此，提高门窗的节能性能成为确保建筑节能取得实效的重要手段。中空玻璃具有突出的保温隔热性能，是提高门窗节能性能的重要材料，近年来已在建筑工程中得到了极其广泛的使用。现有的中空玻璃主要包括普通中空玻璃、Low-E中空玻璃、热反射镀膜中空玻璃等，其中，中空玻璃填充的气体主要有空气和惰性气体。
传热系数是中空玻璃的保温性能指标，近年来，随着国家对建筑节能的重视，各地外窗标准对外窗传热系数的要求越来越高，如《公共建筑节能设计标准》GB50189 -2015对外窗的最低传热系数要求为1.8 W/(m2.K)以下。影响中空玻璃传热系数的因素主要有填充气体的厚度、填充气体类型、玻璃厚度、玻璃表面辐射率、间隔条类型、Low-E镀膜玻璃膜面位置等，不同因素组合的中空玻璃的保温性能各不相同，且很多因素现场无法通过肉眼观察判定，为准确评价中空玻璃的保温性能，国家标准《建筑外门窗保温性能分级及其检测方法》GB/T8484-2008详细介绍了建筑外门窗保温性能检测装置及其检测方法，该检测方法基于稳定传热传质原理，采用标定热箱法检测中空玻璃的传热系数，其中，安装玻璃试件洞口尺寸不小于1.5m×1.5m。该技术虽然可以在实验室检测中空玻璃的保温性能，但中空玻璃在实际工程应用时，由于尺寸和规格各不相同，且由于建筑外门窗保温性能检测装置结构复杂、移动不便，不能用于现场中空玻璃传热系数的检测，检测人员工程验收时只能查看厂家提供的1.5m×1.5m产品检验报告来间接评价中空玻璃的传热系数是否合格，对于现场使用的中空玻璃的传保温性能不能直接评价，以致中空玻璃的保温性能有可能以次充好，从而影响建筑的节能效果。
专利号201610371154.0，名称为“一种基于非稳态传热技术的玻璃传热系数的快速检测装置及检测方法”的发明专利公开了一种现场快速检测中空玻璃传热系数的装置及方法，通过自主设计研发的控制装置及防护箱在中空玻璃一侧施加固定的加热功率，进而测量中空玻璃另一侧表面的温度变化及响应时间，分析温度与时间变化的曲线，找出不同组合形式的中空玻璃表面温度变化的规律，确定相关参数之间的关系及数学模型，寻找判定依据及判定指数，进而鉴别被测试件是否为具有节能效果。该专利虽然可快速准确地计算出门窗、幕墙用中空玻璃的传热系数，且检测数据精确，但结构上还需采用防护箱，安装时仍较为复杂，且中空玻璃内外侧的温差通过施加固定的加热功率实现，检测能耗较多。
目前现有技术还缺乏低能耗且快速现场评价中空玻璃保温性能的方法，急需研究相应的现场检测中空玻璃传热系数的技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种低能耗的现场快速检测中空玻璃传热系数的方法，根据中空玻璃试件的传热系数限值选取相应的对比玻璃试件，并利用太阳光的热量在分别在中空玻璃试件和对比玻璃试件外侧进行加热，通过对比中空玻璃试件与对比玻璃试件的保温性能快速准确判断中空玻璃试件是否符合相应保温要求，确保了中空玻璃的保温效果。
为此，本发明采用如下的技术方案： 一种低能耗的现场检测中空玻璃传热系数的方法，包括以下步骤：
S1、获取中空玻璃试件的传热系数限值，在多个不同传热系数的对比玻璃试件中选取与中空玻璃试件的传热系数限值相同的对比玻璃试件，并将所述与中空玻璃试件的传热系数限值相同的对比玻璃试件称为标准玻璃试件；
S2、将夹具的一端固定在窗扇框上，另一端固定在固定框上，使标准玻璃试件平行布置在中空玻璃试件一侧，所述中空玻璃试件安装在窗扇框中，所述对比玻璃试件安装在固定框中；
S3、在中空玻璃试件外表面的中心位置通过黑色导热硅胶粘贴安装透光中空板，并在透光中空板和黑色导热硅胶的四周打上保温胶，在标准玻璃试件外表面的中心位置通过黑色导热硅胶粘贴安装透光中空板，并在透光中空板和黑色导热胶的四周打上保温胶；
S4、在中空玻璃试件内表面的中心位置安装第一温度传感器，在标准玻璃试件内表面的中心位置安装第二温度传感器，并分别将第一温度传感器、第二温度传感器与控制装置连接，所述第一温度传感器用于检测中空玻璃试件内表面的空气温度，所述第二温度传感器用于检测标准玻璃试件内表面的空气温度；
S5、在第一温度传感器和第二温度传感器安装后的第一预设时间内，实时获取中空玻璃玻璃试件内表面的空气温度和标准玻璃试件内表面的空气温度；
S6、将第一预设时间的开始时间点的中空玻璃试件内表面的空气温度记为Z1和标准玻璃试件内表面的空气温度记为B1,将第一预设时间的结束时间点的中空玻璃试件内表面的空气温度记为Z2和标准玻璃试件内表面的空气温度记为B2；
S7、根据中空玻璃试件内表面的空气温度Z2和中空玻璃试件内表面的空气温度Z1计算第一温差值，根据标准玻璃试件内表面的空气温度B2和标准玻璃试件内表面的空气温度B1计算第二温差值；
S8、判断第一温差值是否小于或等于第二温差值，若是，则判定中空玻璃玻璃试件的传热系数小于或等于传热系数限值，若否，则判定中空玻璃玻璃试件的传热系数大于传热系数限值。
进一步地，所述步骤S3与步骤S4之间还包括步骤S34：分别在中空玻璃玻璃试件外侧和标准玻璃试件外侧的透光中空板外表面通过透光胶粘贴安装凸透镜，所述凸透镜为半球体，其底面面积大于透光中空板的面积。
进一步地，所述步骤S4还包括：分别在第一温度传感器和第二温度传感器的外侧打上保温胶。
本发明的有益效果是：
（1）在中空玻璃试件一侧平行安装与所述中空玻璃试件传热系数限值相同的对比玻璃试件，并分别对中空玻璃试件外表面和对比玻璃试件外表面施加相同的热量，通过分别对比中空玻璃试件内表面的空气温度和对比玻璃试件内表面的空气温度来快速准确判断中空玻璃试件是否符合传热系数要求，确保了中空玻璃的保温效果；
（2）分别在中空玻璃试件外表面的中心位置和标准玻璃试件外表面的中心位置通过黑色导热硅胶粘贴安装透光中空板，并在透光中空板和黑色导热硅胶的四周打上保温胶，利用透光中空板的高透光性与低传热性和黑色导热硅胶的高吸热性与粘结性，将照射到中空玻璃试件和对比玻璃试件的太阳光热量完全转换为施加在中空玻璃试件和对比玻璃试件外表面的热量，使中空玻璃试件和对比玻璃试件的外表面与内表面分别形成温差传热，避免了太阳光对中空玻璃传热系数现场检测的不利影响，且无需安装防护箱和加热器，有效提高了中空玻璃现场检测传热系数的便捷性，大大减少了中空玻璃现场检测能耗；
（3）可现场检测不同尺寸规格的中空玻璃的保温性能，并不仅限于现有技术中实验室检测的1.5m×1.5m尺寸规格，实现了现场直接检测不同中空玻璃的传热系数，避免了中空玻璃的保温性能以次充好，进一步确保了中空玻璃的节能效果；
（4）中空玻璃传热系数现场检测的零部件多采用粘结安装，结构简单，拆除与移动方便，进一步提高了中空玻璃现场检测传热系数的便捷性；
（5）利用凸透镜的聚光性，使中空玻璃试件和对比玻璃试件可聚集周围180度的光线，增加了中空玻璃试件和对比玻璃试件外表面的热量，从而使中空玻璃试件和对比玻璃试件的外表面与内表面温差传热更加明显，进一步提高了中空玻璃现场检测传热系数的准确性。
附图说明
图1为现场检测中空玻璃传热系数的第一安装结构示意图。
图2为现场检测中空玻璃传热系数的第二安装结构示意图。
图3为图1中的局部视图A（第一透光聚热结构的结构示意图）。
图4为图1中的局部视图B（第二透光聚热结构的结构示意图）。
图5为控制装置与温度传感器的连接示意图。
附图标记说明：1-窗扇框，2-中空玻璃试件，3-第一透光聚热结构，4-第一温度传感器，5-夹具，6-固定框，7-第二透光聚热结构，8-对比玻璃试件，9-第二温度传感器，10-控制装置，11-凸透镜，12-透光中空板，13-黑色导热硅胶，14-保温胶，15-透光胶。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。
参见图1至图4，本实施例提供了一种低能耗的现场检测中空玻璃传热系数的装置，它包括平行安装在中空玻璃试件2一侧的对比玻璃试件8、安装在中空玻璃试件外表面中心位置的第一透光聚热结构3、安装在对比玻璃试件外表面中心位置的第二透光聚热结构7、用于固定窗扇框1与固定框6的夹具5、安装在中空玻璃试件内表面的中心位置的第一温度传感器4、安装在在标准玻璃试件内表面的中心位置的第二温度传感器9和控制装置10，所述第一透光聚热结构3和第二透光聚热结构7均包括透光中空板12、用于粘结透光中空板12与中空玻璃试件2或对比玻璃试件8的黑色导热硅胶13、设置在透光中空板和黑色导热硅胶四周的保温胶14和通凸透镜11，所述凸透镜11通过透光胶15粘结在透光中空板外侧，所述控制装置10分别与第一温度传感器4、第二温度传感器9电连接，所述中空玻璃试件2安装在窗扇框1中，所述对比玻璃试件8安装在固定框6中，其中，所述对比玻璃试件8为多个已知的不同传热系数的对比玻璃试件中的其中一个，可根据中空玻璃试件的传热系数限值需求进行选取。
基于上述检测装置，本实施例还提供了一种低能耗的现场检测中空玻璃传热系数的方法，包括以下步骤：
S1、获取中空玻璃试件2的传热系数限值，在多个不同传热系数的对比玻璃试件8中选取与中空玻璃试件2的传热系数限值相同的对比玻璃试件8，并将所述与中空玻璃试件的传热系数限值相同的对比玻璃试件8称为标准玻璃试件。
具体地，中空玻璃试件的传热系数限值可由开发商指定，如指定中空玻璃试件的传热系数限值为2.2W/(m2.K)，即该建筑中的中空玻璃传热系数应小于或等于2.2W/(m2.K)，也可由建筑设计院先根据当地建筑节能设计标准设计确定外窗传热系数限值，然后再根据外窗与中空玻璃的相关参数和《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJT151-2008计算确定中空玻璃的传热系数限值。
多个不同传热系数的对比玻璃试件8在工厂应提前制作小尺寸试件和1.5m×1.5m试件，1.5m×1.5m试件用于在现有的建筑外门窗保温性能检测装置中检测具体的传热系数值，检测后将相应的数值标注在对应的小尺寸试件中，小尺寸试件用于现场中空玻璃传热系数对比检测，其中，多种不同传热系数的对比玻璃试件在选择时，可采用现有不同结构且已知传热系数的中空玻璃，如《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJT151-2008和浙江省《居住节能设计标准中》中介绍的不同传热系数的中空玻璃，此外，由于现有建筑节能设计标准对中空玻璃保温性能要求不断提高，传热系数限值可分别选择为1.6 W/(m2.K)、1.7W/(m2.K)、1.8 W/(m2.K)、1. 9 W/(m2.K)、2.0 W/(m2.K)、2.1W/(m2.K)、2.2 W/(m2.K)、2.3W/(m2.K)和2.4 W/(m2.K)。
S2、将夹具5的一端固定在窗扇框1上，另一端固定在固定框6上，使标准玻璃试件平行布置在中空玻璃试件2一侧，所述中空玻璃试件2安装在窗扇框1中，所述对比玻璃试件8安装在固定框6中，其中，所述中空玻璃试件2和窗扇框1组合形成外窗试件，外窗试件为现场已安装完毕的建筑外窗，所述多个不同传热系数的对比玻璃试件中每个对比玻璃试件对应一个固定框，且每个对比玻璃试件已提前安装在相应的固定框中；
具体地，包含中空玻璃试件的外窗试件可以是推拉窗或平开窗，对比玻璃试件平行安装在开启的外窗试件一侧，即对比玻璃试件必须在外窗试件部分开启后才能安装，为了安装方便，对比玻璃试件的面积应尽量小，最好为中空玻璃试件的1/10～1/4，安装时可通过夹具5实现。所述夹具可由现有技术中两个G型夹具组合形成，即两个G型夹具的可调节端分别固定不同厚度的窗扇框和固定框，不可调节端通过焊接方式固定连接，如图1和图2所示。
S3、在中空玻璃试件外表面的中心位置通过黑色导热硅胶13粘贴安装透光中空板12，并在透光中空板和黑色导热硅胶的四周打上保温胶14，使中空玻璃试件一侧的透光中空板密封和黑色导热硅胶几乎不会向其四周传热，在标准玻璃试件外表面的中心位置通过黑色导热硅胶13粘贴安装透光中空板12，并在透光中空板和黑色导热胶的四周打上保温胶14，使对比玻璃试件一侧的透光中空板密封和黑色导热硅胶几乎不会向其四周传热，所述保温胶最好采用保温性能好且拆除方便的聚氨酯泡沫胶。
具体地，透光中空板应具有高透光性和低传热性的特点，可采用现有技术中轻质的多层透光PC中空板或中空有机玻璃板（即用轻质的有机玻璃板替代现有中空玻璃中的玻璃），透光中空板的传热系数最好在1 W/(m2.K)以下，黑色导热硅胶应具有高吸热性和高粘结性的特点，一方面可将透光中空板牢固粘结在中空玻璃试件和对比玻璃试件上，另一方面可将透过透光中空板的太阳光完全吸收转换为高温热量，由于黑色导热硅胶的四周具有保温胶，上部具有传热系数较低的透光中空板，其吸收太阳光转化的热量主要会向中空玻璃试件和对比玻璃试件的内表面传递，从而使中空玻璃试件和对比玻璃试件的外表面与内表面分别形成温差传热，与现有中空玻璃传热系数检测技术相比，无需在中空玻璃试件外表面安装加热器和防护箱，有效降低了现场检测中空玻璃传热系数的能耗，进一步提高了中空玻璃现场检测的便捷性。
需要说明的是，中空玻璃试件和对比玻璃试件外表面安装的黑色导热硅胶13、透光中空板12、凸透镜11和四周的保温胶14的结构、尺寸与性能完全相同，在中空玻璃试件外侧组合安装组合形成第一透光聚热结构3，在对比玻璃试件外侧安装组合形成第二透光聚热结构7，即第一透光聚热结构3与第二透光聚热结构7的结构与性能完全相同。
S4、在中空玻璃试件内表面的中心位置安装第一温度传感器4，在标准玻璃试件内表面的中心位置安装第二温度传感器9，并分别将第一温度传感器4、第二温度传感器9与控制装置10连接，所述第一温度传感器4用于检测中空玻璃试件内表面的空气温度，所述第二温度传感器9用于检测标准玻璃试件内表面的空气温度。
具体地，第一温度传感器和第二温度传感器最好通过粘结胶安装在玻璃试件上，控制装置安装在室内且位于中空玻璃试件一侧，其中，为了进一步减少室内环境对第一温度传感器和第二温度传感器的影响，第一温度传感器和第二温度传感器安装完成后，可分别在第一温度传感器和第二温度传感器的外侧打上保温胶14。
S5、在第一温度传感器和第二温度传感器安装后的第一预设时间内，实时获取中空玻璃玻璃试件内表面的空气温度和标准玻璃试件内表面的空气温度。
具体地，第一温度传感器和第二温度传感器安装完成后，立即启动控制装置，通过第一温度传感器检测中空玻璃玻璃试件内表面的空气温度，通过第二温度传感器检测标准玻璃试件内表面的空气温度，在控制装置启动后连续检测第一预设时间，所述第一预设时间最好为2min～5min。
S6、将第一预设时间的开始时间点的中空玻璃试件内表面的空气温度记为Z1和标准玻璃试件内表面的空气温度记为B1,将第一预设时间的结束时间点的中空玻璃试件内表面的空气温度记为Z2和标准玻璃试件内表面的空气温度记为B2。
S7、根据中空玻璃试件内表面的空气温度Z2和中空玻璃试件内表面的空气温度Z1计算第一温差值，即中空玻璃试件内表面的空气温度Z2减去中空玻璃试件内表面的空气温度Z1的差值，根据标准玻璃试件内表面的空气温度B2和标准玻璃试件内表面的空气温度B1计算第二温差值，即标准玻璃试件内表面的空气温度B2减去标准玻璃试件内表面的空气温度B1。
S8、判断第一温差值是否小于或等于第二温差值，若是，则判定中空玻璃玻璃试件的传热系数小于或等于传热系数限值，若否，则判定中空玻璃试件的传热系数大于传热系数限值。
具体地，由于中空玻璃试件外侧的第一透光聚热结构3和对比玻璃试件外侧的第二透光聚热结构7的结构尺寸完全相同，相同辐射强度的太阳光分别照射到中空玻璃试件和对比玻璃试件上会产生相同的高温热量且均传向玻璃试件的内表面，如果中空玻璃试件的传热系数小于或等于对比玻璃试件，中空玻璃试件内表面上升的热量就会小于或等于对比玻璃试件，如果中空玻璃试件的传热系数大于对比玻璃试件，中空玻璃试件内表面上升的热量就会大于对比玻璃试件，基于上述原理，本实施例中通过比较第一温差值和第二温差值来判断中空玻璃玻璃试件的传热系数小于或等于对比玻璃试件的传热系数，进而判定中空玻璃试件的传热系数是否小于或等于传热系数限值，是否满足建筑节能设计对中空玻璃的保温性能要求。
为使玻璃试件外表面与内表面温差传热更加明显，所述步骤S3与步骤S4之间还包括步骤S34：分别在中空玻璃玻璃试件外侧和标准玻璃试件外侧的透光中空板外表面通过透光胶15粘贴安装凸透镜11，所述凸透镜11为半球体，其底面面积大于透光中空板的面积。
本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种低能耗的现场检测中空玻璃传热系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取中空玻璃试件的传热系数限值，在多个不同传热系数的对比玻璃试件中选取与中空玻璃试件的传热系数限值相同的对比玻璃试件，并将所述与中空玻璃试件的传热系数限值相同的对比玻璃试件称为标准玻璃试件；
S2、将夹具的一端固定在窗扇框上，另一端固定在固定框上，使标准玻璃试件平行布置在中空玻璃试件一侧，所述中空玻璃试件安装在窗扇框中，所述对比玻璃试件安装在固定框中；
S3、在中空玻璃试件外表面的中心位置通过黑色导热硅胶粘贴安装透光中空板，并在透光中空板和黑色导热硅胶的四周打上保温胶，在标准玻璃试件外表面的中心位置通过黑色导热硅胶粘贴安装透光中空板，并在透光中空板和黑色导热胶的四周打上保温胶；
S4、在中空玻璃试件内表面的中心位置安装第一温度传感器，在标准玻璃试件内表面的中心位置安装第二温度传感器，并分别将第一温度传感器、第二温度传感器与控制装置连接，所述第一温度传感器用于检测中空玻璃试件内表面的空气温度，所述第二温度传感器用于检测标准玻璃试件内表面的空气温度；
S5、在第一温度传感器和第二温度传感器安装后的第一预设时间内，实时获取中空玻璃玻璃试件内表面的空气温度和标准玻璃试件内表面的空气温度；
S6、将第一预设时间的开始时间点的中空玻璃试件内表面的空气温度记为Z1和标准玻璃试件内表面的空气温度记为B1,将第一预设时间的结束时间点的中空玻璃试件内表面的空气温度记为Z2和标准玻璃试件内表面的空气温度记为B2；
S7、根据中空玻璃试件内表面的空气温度Z2和中空玻璃试件内表面的空气温度Z1计算第一温差值，根据标准玻璃试件内表面的空气温度B2和标准玻璃试件内表面的空气温度B1计算第二温差值；
S8、判断第一温差值是否小于或等于第二温差值，若是，则判定中空玻璃玻璃试件的传热系数小于或等于传热系数限值，若否，则判定中空玻璃玻璃试件的传热系数大于传热系数限值。
2.根据权利要求1所述的低能耗的现场检测中空玻璃传热系数的方法，其特征在于，所述步骤S3与步骤S4之间还包括步骤S34：
分别在中空玻璃玻璃试件外侧和标准玻璃试件外侧的透光中空板外表面通过透光胶粘贴安装凸透镜，所述凸透镜为半球体，其底面面积大于透光中空板的面积。
3.根据权利要求1或2所述的低能耗的现场检测中空玻璃传热系数的方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：分别在第一温度传感器和第二温度传感器的外侧打上保温胶。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115356372A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-11-18 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 一种新型材料在飞行试验中的时变热响应测试方法及系统 |
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| CN115356372B (zh) * | 2022-10-24 | 2023-03-10 | 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所 | 一种新型材料在飞行试验中的时变热响应测试方法及系统 |
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