建筑玻璃幕墙与外窗性能检测方法培训讲义

建筑玻璃幕墙与外窗性能检测方法2010.04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２至３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早的4.5W/(m2·K)以上，发展为目前的2.8W/(m2·K)以下。目前，随着各种新工艺的应用，外窗传热系数做到2.0W/(m2·K)或以下也成为了现实。1.概述1）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.外窗及玻璃的发展状况·按材质分a）PVC-U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“塑料窗”或“塑钢窗”。塑料推拉窗框剖面图2.外窗及玻璃的发展状况a）PVC-U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.外窗及玻璃的发展状况三腔型四腔型五腔型平开塑料窗框料界面图三腔型四腔型推拉塑料窗框料界面图80mm88mm目前PVC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.外窗及玻璃的发展状况b）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/(m2·K)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.外窗及玻璃的发展状况b）铝合金窗：普通铝合金型材铝合金隔热型材2.外窗及玻璃的发展状况b）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：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：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.外窗及玻璃的发展状况b）铝合金窗：穿条式浇注式2.外窗及玻璃的发展状况b）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11.9mm逐步成为14.8mm、18.0mm、24.0mm等。2.外窗及玻璃的发展状况不同规格隔热条对比11.9mm14.8mm18.0mm24.0mm2）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.外窗及玻璃的发展状况2）中空玻璃:2.外窗及玻璃的发展状况中空玻璃的结构示意图2）中空玻璃:中空玻璃在建筑外窗及幕墙工程中应用广泛。2.外窗及玻璃的发展状况玻璃幕墙外窗2）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：2.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/(m2·K)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）中空玻璃:中空玻璃的空气层厚度与其热阻的关系曲线：2.外窗及玻璃的发展状况空气层厚度热阻R值R值2）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12mm～15mm。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.外窗及玻璃的发展状况2）中空玻璃:b）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，一般好的可以降低0.1~0.2W/(m2·K)。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.外窗及玻璃的发展状况2）中空玻璃:c）镀Low_E(Sun_E)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.外窗及玻璃的发展状况玻璃形式（mm）传热系数W/(m2·K)5白玻+12空气+5白玻2.8~3.15白玻+12空气+5Low_E1.8~2.12）中空玻璃:d）暖边技术：2.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202W／m·K，铝合金的导热系数—般也在130~150W／m·K，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）中空玻璃:d）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.外窗及玻璃的发展状况按材质按特性2）中空玻璃：d）暖边技术：超级间隔条的导热系数为0.2W/m·K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0.1~0.3W/(m2·K)。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.外窗及玻璃的发展状况3）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.外窗及玻璃的发展状况密封条五金件依据国标GB/T50411-2007《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.检测项目·外窗：检测项目：气密性、传热系数、中空玻璃露点；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.检测项目4.检测设备及测试方法1）可见光投射比：a）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：（380~780）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.检测设备及测试方法1）可见光投射比：紫外可见分光光度计（SolidSpec3700）4.检测设备及测试方法1）可见光投射比：b）试样准备：试样数量为3块，尺寸为100mm×100mm，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510mm×360mm，但可见光透射比测试应先于露点测试。c）原理公式：780380780380780380780380)()()()()()(VDVDdVDdVD4.检测设备及测试方法2）中空玻璃露点：a）仪器设备：露点仪4.检测设备及测试方法2）中空玻璃露点：a）仪器设备：结构示意图测量管的高度为300mm，测量表面直径为φ50mm；温度计测量范围(-80~-30℃)，精度为1℃。1-铜槽；2-温度计；3-测量面。1234.检测设备及测试方法2）中空玻璃露点：b）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）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510mm×360mm。试验在温度(23±2)℃，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.检测设备及测试方法2）中空玻璃露点：c）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（23±2）℃，相对湿度（30~75）%的条件下进行。d）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.检测设备及测试方法2）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/mm接触时间/min≤43546587≥1010试样测试时间·4.检测设备及测试方法3）传热系数(中空玻璃、外窗)：建筑门窗保温性能检测设备4.检测设备及测试方法3）传热系数(中空玻璃、外窗)：a）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。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出试件的传热系数K值。原理公式：K=)(32211chttASMMQ4.检测设备及测试方法3）传热系数(中空玻璃、外窗)：b）检测装置：主要由热箱、冷箱、试件框和环境空间四部分组成；检测仪器：温度传感器、功率表、风速仪、数据采集仪等组成；建筑门窗保温性能检测设备4.检测设备及测试方法3）传热系数(中空玻璃、外窗)：b）检测装置：主要由热箱、冷箱、试件框和环境空间四部分组成；检测仪器：温度传感器、功率表、风速仪、数据采集仪等组成；建筑门窗保温性能检测设备4.检测设备及测试方法热箱·热箱内净尺寸不宜小于2100mm×2400mm(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3.5m2·K/W；·热箱内表面的总的半球发射率ε值应大于0.85。·热箱采用交流稳压电源供暖器