建筑幕墻熱循環(huán)檢測技術(shù)的研究

　　本文作者：徐勤,劉雄,王驊
　　1 前言
　　近年來,伴隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的持續(xù)高溫,我國的幕墻行業(yè)進入到一個新的發(fā)展階段,世界幕墻技術(shù)發(fā)展也進人一個新階段。在這個新的階段中,有一個新的趨勢值得關(guān)注,國內(nèi)的一些大幕墻公司已具各了相當強的國際競爭力,有能力承接國外的工程,為世界各地不同地理、氣候區(qū)域及各類建筑提供所需的各種類型幕墻。

　　另外,對于建造在國內(nèi)的外資工程,這些工程的幕墻試驗除了要按國標進行外,還需符合國外標準要求,外標的主要檢測項目為氣密性（詞條“氣密性”由行業(yè)大百科提供）能、水密性能(靜態(tài)、動態(tài))、結(jié)構(gòu)性能、位移試驗、熱循環(huán)測試,與國標相比,主要增加了熱循環(huán)試驗。熱循環(huán)試驗的目的通過模擬室內(nèi)外溫濕度環(huán)境及輻射條件,通過短時間內(nèi)幕墻兩側(cè)氣候環(huán)境的交變來考核幕墻在經(jīng)過惡劣的氣候條件后,幕墻本身氣密、水密、冷凝等性能方面的變化,通過這樣的試驗過程來考核設(shè)計的幕墻結(jié)構(gòu)是否符合當?shù)貧夂驐l件下的使用要求。

　　國外標準中,幕墻實驗室測試作為一個系統(tǒng)性試驗程序,熱循環(huán)為其中的一項重要環(huán)節(jié),通過模擬室內(nèi)溫度濕度環(huán)境和室外側(cè)的高溫、低溫交變環(huán)境,在短時間內(nèi)模擬實際使用過程中天氣冷熱變化對玻璃幕墻的影響,觀察幕墻有無因熱脹冷縮而出現(xiàn)形變,或在低溫下出現(xiàn)冷凝水。熱循環(huán)試驗完成后,還要進行后續(xù)的氣密、水密等性能試驗,將熱循環(huán)前后的試驗結(jié)果進行比對,判斷溫度荷載作用后,幕墻的耐候性能有無降低。國外標準把幕墻實驗室測試作為一個系統(tǒng)性試驗程序,如何開展幕墻熱工性能的測試,是幕墻檢測領(lǐng)域需要研究的一個新課題。

　　2 方法及原理
　　(1) AAMA501.5-98
　　2.1 試驗方法
　　AAMA501.5-98將試樣密封在結(jié)構(gòu)測試箱的開口處。試樣的外側(cè)被配有降低和升高四周溫度手段的絕熱箱罩住。內(nèi)側(cè)配有監(jiān)控相對濕度和溫度的手段。熱循環(huán)試驗在氣密和水密試驗做完后進行,試驗?zāi)Ｐ统晒Φ耐瓿稍囼灪?通過目測檢驗。在熱循環(huán)試驗后,外的氣密和水密試驗和目測檢驗被用來確定是否有與溫度相關(guān)的老化（詞條“老化”由行業(yè)大百科提供）發(fā)生。建筑幕墻熱循環(huán)系統(tǒng)示意圖見圖1。

　　2.2 試驗原理
　　需至少3次冷熱循環(huán),每次8小時并遵循如下要求:

　　1)在1小時內(nèi)將外部溫度升高至最高計算室外溫度,并保持2小時。

　　2)在至少1小時內(nèi)將外部溫度調(diào)至24℃ 或T75F。

　　3)在下1個小時內(nèi)降低外部溫度至最低計算室外溫度,并保持2小時。

　　4)在至少1小時內(nèi)將外部溫度調(diào)至24℃ 或T75F。

　　溫度控制曲線圖見圖2。

　　3 CWCT Part8:2005section 18
　　3.1 試驗方法
　　CWCT Part 8:2005section 18詳細說明對樣品施以加熱和制冷的過程,此試驗?zāi)康脑谟跈z驗?zāi)粔δ芊襁m應(yīng)由一年內(nèi)氣候變化導(dǎo)致的變形,但由于試驗是在一日之內(nèi)完成,冷熱變化速度可以比正常工作狀態(tài)下更劇烈。試驗中失敗的部分,尤其是組合件及玻璃等易碎物質(zhì)的失效,應(yīng)予以相應(yīng)解釋說明。如果由于加熱和制冷速度過快導(dǎo)致的熱感應(yīng)壓力使組件失效,應(yīng)更換組件并調(diào)整適當?shù)募訜岷椭评渌俣?重新開始本次溫度循環(huán)。試驗前應(yīng)計算通常情況下組件能夠承受的熱感應(yīng)壓力最大值。幕墻供應(yīng)商應(yīng)提供試驗中樣品指定可承受的冷熱變化速度。

　　4 兩種標準的區(qū)別
　　AAMA501.5-98與　CWCT Part 8:2005section 18兩種標準在控制要求、檢測裝置、精度及檢測方法等方面均存在一些差異。

　　4.1 測試原理方面的差異
　　建筑幕墻熱循環(huán)試驗的目的在于測試在人工模擬的劇烈變化的氣候條件下,建筑幕墻內(nèi)部結(jié)露情況及建筑幕墻永久性的變形;經(jīng)過熱循環(huán)試驗后,還要繼續(xù)檢測建筑幕墻的氣密和水密性能。AAMA501,5-98標準中模擬一年中室外極端氣候時,采用室外空氣等效溫度代替了室外高溫空氣和太陽熱輻射的綜合作用;而在　CWCT Part 8:2005section 18中充分考慮了夏季太陽輻射對建筑幕墻的熱應(yīng)變影響,采用紅外輻射模擬太陽輻射,通過控制輻射強度來達到和太陽輻射相同的作用效果,用外側(cè)空氣溫度來模擬室外空氣溫度變化;這些試驗條件的不同可能會使建筑幕墻型材及玻璃內(nèi)外表面的溫度分布有較大差異。AAMA501.5-98標準中室內(nèi)側(cè)無濕度要求,　CWCT Part 8:2005section 18中室內(nèi)側(cè)溫濕度條件設(shè)定則是按照室內(nèi)舒適的溫濕度,例如,空氣溫度22℃ ,相對濕度55%,這些試驗條件的不同可能會使建筑幕墻內(nèi)部結(jié)露情況有比較大的差異。

　　5 熱循環(huán)檢測系統(tǒng)研制
　　按照國外幕墻熱循環(huán)試驗標準的調(diào)研分析結(jié)果,搭建溫度可控的室內(nèi)室外兩側(cè)箱體。通過人工控制兩側(cè)箱體內(nèi)空氣的溫度分別模擬實際玻璃幕墻建筑物室內(nèi)室外兩側(cè)的熱環(huán)境,即室內(nèi)側(cè)箱體模擬居住環(huán)境溫度而室外側(cè)箱體模擬氣候環(huán)境溫度。當室外有輻射照度要求時,在室外側(cè)加裝輻射裝置;當室內(nèi)側(cè)有濕度要求時,在室內(nèi)側(cè)加濕度控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的參數(shù)控制及數(shù)據(jù)采集都可通過研制的幕墻熱循環(huán)自動監(jiān)控系統(tǒng)完成。通過這些手段可使這套檢測系統(tǒng)滿足AAMA501.5-98及CWCT Part 8:2005section 18的檢測要求。

　　5.1 溫度控制系統(tǒng)
　　1)室內(nèi)側(cè)室內(nèi)側(cè)通過水冷冷熱風機組和特殊除濕模塊試驗穩(wěn)定室內(nèi)溫度濕度環(huán)境。制冷機組為兩臺渦旋壓縮機的水冷機組,加熱通過PID調(diào)節(jié)控制的電加熱器精確控制溫度±3℃ 。

　　2)室外氣候側(cè)
　　室外氣候側(cè)升溫過程通過PID調(diào)節(jié)器控制的電加熱器和制冷機組共同實現(xiàn)升溫斜率。降溫同樣通過制冷機組和PID調(diào)節(jié)器控制的電加熱器實現(xiàn)降溫斜率。溫度保持過程同樣通過PID調(diào)節(jié)和制冷機組共同作樣實現(xiàn)。

　　5.2 紅外輻射控制
　　紅外輻射控制裝置由光源頭(包含紅外燈,方形反射支架等),強度控制器,探測器等幾部分組成。實現(xiàn)電流、功率及光反饋等功能控制。充分考慮了光譜匹配度(Spectral match)、空間分布均勻性(Irradiance uniformityl)、時間穩(wěn)定性(Temporal　sability)這三個因素。輸出光束的尺寸根據(jù)輻照面積和強度的需要而選擇。設(shè)計的紅外輻射控制裝置系統(tǒng)見圖3。

　　5.3 濕度控制系統(tǒng)
　　室內(nèi)側(cè)濕度控制系統(tǒng)由加濕器和除濕器聯(lián)合組成,能夠?qū)崿F(xiàn)10%～9O%相對濕度范圍的任意調(diào)節(jié)。系統(tǒng)加濕器通過回風濕度反饋對系統(tǒng)加濕量進行比例式調(diào)節(jié),可降低室內(nèi)側(cè)濕度波動,使其滿足標準要求,在控制濕度的±5%范圍內(nèi)波動。

　　6 結(jié)論
　　建筑幕墻熱循環(huán)試驗是測試建筑幕墻在冷熱交替變化的環(huán)境下,幕墻部件變形情況及室內(nèi)側(cè)幕墻表面結(jié)露情況,幕墻本身破壞及變形情況的進一步檢驗還依賴于后續(xù)的氣密及水密試驗。在建筑幕墻新的發(fā)展形式下,進行建筑幕墻熱循環(huán)檢測是很有必要的,通過這項檢測可更加全面地控制建筑幕墻的建造質(zhì)量;這項檢測為建筑幕墻的設(shè)計提供了很好的驗證手段,可促進建筑幕墻技術(shù)的發(fā)展。建筑幕墻熱循環(huán)檢測在國內(nèi)還是一個新興事物,還需要開展更多的深人研究工作。美標AAMA501.5-98和歐標CWCT Part 8:2005section 18標準在實驗原理、控制要求及控制精度等方面存在一定的差異,根據(jù)我國的地理氣候條件,制訂適合我國國情的幕墻熱循環(huán)標準對于建筑幕墻工程質(zhì)量控制具有重要意義。

　　參考文獻
　　[1] AAMA5015-98 Test Method  for Thermal  Cycling of Exterior Wa11
　　[2] CWCT Testt Methods for Bullding Envelopes Part8:2005 section18 Standard Thermal Cycling Regime
　　[3] 左蔚文,劉雄.建筑幕墻熱循環(huán)檢測的重要性 上海建設(shè)科技.2009,(2):65-67　

原文地址：http://www.52mqw.com/info/2010-4-6/19974-1.htm 此文由 中國幕墻網(wǎng) www.m.fyvid.com 收集整理,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載!
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