浅谈中空玻璃传热系数试验测试方法.pdf

广东建材2015年第1期
质量控制与检测
浅谈中空玻璃传热系数试验测试方法
冯林东
广东省有色金属工业建筑工程质量检测站)
摘要】本文根据现行的国家标准和IS0标准,介绍几种中空玻璃传热系数测定或计算的方法,
为相关行业提供参考。
关键词】中空玻璃;传热系数:对流换热系数
1前言
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中空玻璃从发明到应用至今已有150多年的历史,
它是由两片或多片单片玻璃加上铝合金隔条,形成密封
空气层,外围四周用密封材料包裹而组成。中空玻璃相
a m on mr m i
对于单片玻璃具有良好的隔热、隔声及安全性能,置换
同面积的砖及砌块类墙体材料又能降低建筑物自重及
图1 Window7的操作界面
增加室内的自然采光,使建筑物的外观变得美观、整洁
大方,因此广泛应用于建筑的门窗和幕墙部位。有研究
表明建筑门窗和幕墙能耗占建筑围护结构能耗的50%
左右,占建筑总能耗的25%左右,随着建筑节能的不断
深入,建筑门窗及幕墙的保温隔热性能越显突出。而传
热系数(国内用K值表示、国际用U值表示)是衡量建筑
材料保温隔热性能的重要指标之一,中空玻璃传热系数
也是衡量建筑外围护结构热工性能是否满足标准规范
图2MQMC操作界面
的重要依据,所以了解有关中空玻璃传热系数测试方法
及其原理对从事建筑工程行业人员很有必要性。
现行国家标准GB/T8484-2008《建筑外门窗保温性
能分级及检测方法》附录E中规定了“玻璃传热系数检
2中空玻璃传热系数测试方法
测方法”即按照稳态传热原理,模拟室内外空气温度、湿
传热系数表征的是材料在温度湿度、气流速度等度及气流速度,通过測试稳态传热过程所需的总功率,
因素波动状态下另外一侧抵抗温度变化大小的能力。中根据下列公式(1)计算可得出中空玻璃的传热系数。
空玻璃传热系数测试的方法目前主要采取模拟软件计
试件传热系数K值[W/(m2K)]按下式计算
算和实验室仪器检测两种。模拟软件国际上主要采用的
Q-M1?△0:-M2△02-S·A?△0
(式
是由美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)开发的
Therm(5~7)系列和 Window(5~7)系列软件,国内主要
式中:
采用的是广东省建筑科学研究院研发的MQMC软件(见
Q一加热功率,
图1、图2)。模拟软件计算的方法具有快捷、简便、不受
M1一热箱外壁热流系数,W/K;
人为、环境、时间和地点的约東等特点。但是传热是一个
M,一试件框热流系数,W/K
复杂、多变的过程,模拟计算有时不能完全反映出实际
△6一热室外壁内、外表面面积加权平均温度
情况,必须和实验室检测相结合起来,本文主要介绍的之差,K:
是实验室仪器检测方法。
试件框热侧冷侧表面面积加权平均温度
2.1标定热箱法
之差,K
万方数括
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填充板的面积
m2K),h.取8W/(m2K)。
A一一填充板的热导率,W/(m2K);
中空玻璃系统内部传热系数按公式(3)、(4)计算:
填充板払侧表面与冷侧表面的平均温
+(d+d2)×r(式3)
差,K
一试件面积,
式中
热箱空气平均温度,"C
h.一气体间隔层热传导系数,W/(m2K
冷箱空气平均温虔,℃
d2一玻璃的厚度,mm
公式(1)的计算模型是以“维热传导理论为基础,
玻璃的热阻系数,mK/
却在采集了冷热室空气的平均温度、热室的加热功率及
hs=h, thr
(式4
试样热冷侧表面温度并稳定后测得,标定热箱法测试中
式中:
空玻璃传热系数的关键点在于
h一辐射换热系数,W/(m2K)
(1)傚好试件框与试件之间的密封,采用已知热导率
h。一气体换热系数(包括传导和对流),W/(m2K)。
的聚苯乙烯泡沫板填充空余部位,不能留有缝隙;
辐射换热系数h由公式(5)给出
2)仪器设备本身的热流系数标定,包括试件框热流h.=40
式5)
系数和热箱外热流系数
(3)中空玻璃试样表面温度采集的布点及气流速度
式中
的控制。
o一一-斯蒂芬一波尔兹曼常数;
2.2中空玻璃稳定状态下U值的计算方法
。一气体间隔层的平均绝对温度K
IS010292: 1994 Glass in building -Calcula
e;,e2一间隔层中两玻璃表面在平均温度T。下
tion of steady-state U values (thermal trans
的校正辐射率
mittance) of multiple glazing II GB/T22476-2008
气体换热系数的计算比较繁琐,就不·列式计
《中空玻璃稳定状态U值(传热系数)的计算及测定》中算,其值主要由空气层的厚度决定,笔者把目前市场比
规定值的计算方法,即利用傅立叶红外光谱仪测试玻常用的中空玻璃型号做了个统计(见表1),给使用者参
璃表面的辐射率(e1,e),通过下列一系列的公式,適考采用。
过步步计算可得出传热系数。
利用该方法计算中空玻璃传热系数,唯一需要测试
本方法计算基础中空玻璃热阻:
的是玻璃表面的辐射率,其他参数均可通过标准
GB/T22476-2008中査阅玻璃表面的辐射率是指空气层
式
两侧的面,需要把中空玻璃切开,测试2、3号面的辐射
式中:
率,示意图如图3
h一外表面換热系数,W/(mrK);
该方法测试传热系数主要关键点是:①玻璃测试表
h2一-内表面换热系数,W/(m2K);
面保持干浄、无任何杂质;②中空玻璃切开后应尽快试
G一空玻璃系统内部热传导系数,W/(am2K)。
验,避免镀膜玻璃的镀膜面被氧化而影响测试结果;③
实验室环境符合标准规范要求。
h。、h.的值可以根据标准规范的规定,b。取23W
来1中各计算现
格拉晓夫准数
空气层
气体空隙的辐射导热系数
努塞尔准数气体空隙的导热系数气体空隙的导热率
厚度
Gr=i.as 4p
Nu=A(G.P)
h =Nu
549.706
4生.160
1855.257
2.773
6.496
4397.646
15mm
3.722
8589.152
1.644
5.386
1、本表中的数据是以两片都是普通6mm白玻为基础计算;2、努塞尔准数取值详细见标雅说明
万方数括