建筑幕墙热循环检测技术的研究

　　本文作者：徐勤,刘雄,王骅
　　1 前言
　　近年来,伴随着我国经济的高速发展,基础设施建设投入的持续高温,我国的幕墙行业进入到一个新的发展阶段,世界幕墙技术发展也进人一个新阶段。在这个新的阶段中,有一个新的趋势值得关注,国内的一些大幕墙公司已具各了相当强的国际竞争力,有能力承接国外的工程,为世界各地不同地理、气候区域及各类建筑提供所需的各种类型幕墙。

　　另外,对于建造在国内的外资工程,这些工程的幕墙试验除了要按国标进行外,还需符合国外标准要求,外标的主要检测项目为气密性（词条“气密性”由行业大百科提供）能、水密性能(静态、动态)、结构性能、位移试验、热循环测试,与国标相比,主要增加了热循环试验。热循环试验的目的通过模拟室内外温湿度环境及辐射条件,通过短时间内幕墙两侧气候环境的交变来考核幕墙在经过恶劣的气候条件后,幕墙本身气密、水密、冷凝等性能方面的变化,通过这样的试验过程来考核设计的幕墙结构是否符合当地气候条件下的使用要求。

　　国外标准中,幕墙实验室测试作为一个系统性试验程序,热循环为其中的一项重要环节,通过模拟室内温度湿度环境和室外侧的高温、低温交变环境,在短时间内模拟实际使用过程中天气冷热变化对玻璃幕墙的影响,观察幕墙有无因热胀冷缩而出现形变,或在低温下出现冷凝水。热循环试验完成后,还要进行后续的气密、水密等性能试验,将热循环前后的试验结果进行比对,判断温度荷载作用后,幕墙的耐候性能有无降低。国外标准把幕墙实验室测试作为一个系统性试验程序,如何开展幕墙热工性能的测试,是幕墙检测领域需要研究的一个新课题。

　　2 方法及原理
　　(1) AAMA501.5-98
　　2.1 试验方法
　　AAMA501.5-98将试样密封在结构测试箱的开口处。试样的外侧被配有降低和升高四周温度手段的绝热箱罩住。内侧配有监控相对湿度和温度的手段。热循环试验在气密和水密试验做完后进行,试验模型成功的完成试验后,通过目测检验。在热循环试验后,外的气密和水密试验和目测检验被用来确定是否有与温度相关的老化（词条“老化”由行业大百科提供）发生。建筑幕墙热循环系统示意图见图1。

　　2.2 试验原理
　　需至少3次冷热循环,每次8小时并遵循如下要求:

　　1)在1小时内将外部温度升高至最高计算室外温度,并保持2小时。

　　2)在至少1小时内将外部温度调至24℃ 或T75F。

　　3)在下1个小时内降低外部温度至最低计算室外温度,并保持2小时。

　　4)在至少1小时内将外部温度调至24℃ 或T75F。

　　温度控制曲线图见图2。

　　3 CWCT Part8:2005section 18
　　3.1 试验方法
　　CWCT Part 8:2005section 18详细说明对样品施以加热和制冷的过程,此试验目的在于检验幕墙能否适应由一年内气候变化导致的变形,但由于试验是在一日之内完成,冷热变化速度可以比正常工作状态下更剧烈。试验中失败的部分,尤其是组合件及玻璃等易碎物质的失效,应予以相应解释说明。如果由于加热和制冷速度过快导致的热感应压力使组件失效,应更换组件并调整适当的加热和制冷速度,重新开始本次温度循环。试验前应计算通常情况下组件能够承受的热感应压力最大值。幕墙供应商应提供试验中样品指定可承受的冷热变化速度。

　　4 两种标准的区别
　　AAMA501.5-98与　CWCT Part 8:2005section 18两种标准在控制要求、检测装置、精度及检测方法等方面均存在一些差异。

　　4.1 测试原理方面的差异
　　建筑幕墙热循环试验的目的在于测试在人工模拟的剧烈变化的气候条件下,建筑幕墙内部结露情况及建筑幕墙永久性的变形;经过热循环试验后,还要继续检测建筑幕墙的气密和水密性能。AAMA501,5-98标准中模拟一年中室外极端气候时,采用室外空气等效温度代替了室外高温空气和太阳热辐射的综合作用;而在　CWCT Part 8:2005section 18中充分考虑了夏季太阳辐射对建筑幕墙的热应变影响,采用红外辐射模拟太阳辐射,通过控制辐射强度来达到和太阳辐射相同的作用效果,用外侧空气温度来模拟室外空气温度变化;这些试验条件的不同可能会使建筑幕墙型材及玻璃内外表面的温度分布有较大差异。AAMA501.5-98标准中室内侧无湿度要求,　CWCT Part 8:2005section 18中室内侧温湿度条件设定则是按照室内舒适的温湿度,例如,空气温度22℃ ,相对湿度55%,这些试验条件的不同可能会使建筑幕墙内部结露情况有比较大的差异。

　　5 热循环检测系统研制
　　按照国外幕墙热循环试验标准的调研分析结果,搭建温度可控的室内室外两侧箱体。通过人工控制两侧箱体内空气的温度分别模拟实际玻璃幕墙建筑物室内室外两侧的热环境,即室内侧箱体模拟居住环境温度而室外侧箱体模拟气候环境温度。当室外有辐射照度要求时,在室外侧加装辐射装置;当室内侧有湿度要求时,在室内侧加湿度控制系统。整个系统的参数控制及数据采集都可通过研制的幕墙热循环自动监控系统完成。通过这些手段可使这套检测系统满足AAMA501.5-98及CWCT Part 8:2005section 18的检测要求。

　　5.1 温度控制系统
　　1)室内侧室内侧通过水冷冷热风机组和特殊除湿模块试验稳定室内温度湿度环境。制冷机组为两台涡旋压缩机的水冷机组,加热通过PID调节控制的电加热器精确控制温度±3℃ 。

　　2)室外气候侧
　　室外气候侧升温过程通过PID调节器控制的电加热器和制冷机组共同实现升温斜率。降温同样通过制冷机组和PID调节器控制的电加热器实现降温斜率。温度保持过程同样通过PID调节和制冷机组共同作样实现。

　　5.2 红外辐射控制
　　红外辐射控制装置由光源头(包含红外灯,方形反射支架等),强度控制器,探测器等几部分组成。实现电流、功率及光反馈等功能控制。充分考虑了光谱匹配度(Spectral match)、空间分布均匀性(Irradiance uniformityl)、时间稳定性(Temporal　sability)这三个因素。输出光束的尺寸根据辐照面积和强度的需要而选择。设计的红外辐射控制装置系统见图3。

　　5.3 湿度控制系统
　　室内侧湿度控制系统由加湿器和除湿器联合组成,能够实现10%～9O%相对湿度范围的任意调节。系统加湿器通过回风湿度反馈对系统加湿量进行比例式调节,可降低室内侧湿度波动,使其满足标准要求,在控制湿度的±5%范围内波动。

　　6 结论
　　建筑幕墙热循环试验是测试建筑幕墙在冷热交替变化的环境下,幕墙部件变形情况及室内侧幕墙表面结露情况,幕墙本身破坏及变形情况的进一步检验还依赖于后续的气密及水密试验。在建筑幕墙新的发展形式下,进行建筑幕墙热循环检测是很有必要的,通过这项检测可更加全面地控制建筑幕墙的建造质量;这项检测为建筑幕墙的设计提供了很好的验证手段,可促进建筑幕墙技术的发展。建筑幕墙热循环检测在国内还是一个新兴事物,还需要开展更多的深人研究工作。美标AAMA501.5-98和欧标CWCT Part 8:2005section 18标准在实验原理、控制要求及控制精度等方面存在一定的差异,根据我国的地理气候条件,制订适合我国国情的幕墙热循环标准对于建筑幕墙工程质量控制具有重要意义。

　　参考文献
　　[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,刘雄.建筑幕墙热循环检测的重要性 上海建设科技.2009,(2):65-67　

原文地址：http://www.52mqw.com/info/2010-4-6/19974-1.htm 此文由 中国幕墙网 www.alwindoor.com 收集整理,未经许可不得转载!
我要评论 (已有*人参与评论)
上一篇：建筑幕墙保温性能及检测方法研究 下一篇：硅酮结构性装配技术在欧洲幕墙翻新改建中的应用——可靠的技术,可持续的发...	【回到顶部】