门窗型材传热性能检测技术分析

摘要：近年来，随着建筑材料的不断发展，门窗型材的要求也不断提高，其中门窗型材的保温隔热性能也受到人们关注。本文作者通过对门窗型材保温传热性能检测的装置及技术原理的分析，对门窗型材传热系数检测进行解析。

关键词：门窗型材；保温传热性能；检测技术分析

中图分类号：C35文献标识码： A

门窗型材性能一般分为力学性能、工艺性能及节能环保性能，除节能环保性能外，我国对门窗其他两个性能都有明确的规定标准。门窗型材的传热性能影响建筑的保温效果和质量，其检测技术非常重要。当前的门窗型材保温传热性能检测装置及技术还处于发展阶段，需要进一步的发展。

1.门窗型材传热性能检测装置原理分析

本文所介绍的窗型材传热性能检测装置原理是热箱法原理，就是将门窗型材试件放在温度不同的两个箱体中间，箱体分别为模拟建筑物当地的夏季和冬季外界环境温度的两个箱子，又叫热箱（计量箱）和冷箱。[1] 除了温度上的模拟以外，还要模拟当地的空气湿度、风速及辐射条件。当检测装置经一段时间运行稳定后，就会形成恒定的温度场和速度场，试件在此环境中固定时间后，分别准确测量试件两侧表面温度、空气温度、热冷侧导流屏的表面温度、试样间填充板的热冷表面温度、计量箱壁内外表面温差以及输入热箱的电加热器功率等主要参数，根据公式计算出门窗型材的传热系数。[2]

2.门窗型材传热性能检测装置分析

2.1门窗型材传热性能检测装置组成

门窗型材传热性能检测装置主要由以下几个部分组成。第一，计算机系统。计算机系统贯穿整个装置，计算机通过调节PID稳压直流调节控制器对装置的计量箱及冷箱进行稳定的温度控制，计算机系统在避免对电网产生不良影响的同时还能提高输入功率的稳定性。计算机将信号通过I/O和D/A转换对执行元件进行温度、计算、信息采集、打印测试等功能的控制，计算机通过连接电气柜来控制装置执行元件的电量强弱转化，外面可由按钮及指示灯进行显示和控制。计算机能显示每个控制点的温度，并且可以自动判断温度探头是否正常运行，如果其处于非正常工作状态，计算机可显示故障点位置，并自动排出该点产生的影响，保证整个测试正常运行。[3]第二，计量箱。计量箱主要由箱体、导流屏、电加热器、热风气流通道、内表面及外表面温度传感器、空气温度传感器、鼻锥、夹具等组成。其主要功能是保持门窗型材试件热的一面的温度与夏季实际的室外环境相同，其结构处于密封状态并且密闭性良好，与防护箱设计成分体可移动式结构，运输方便。第三，冷箱。冷箱是与计量箱相对应的均一温度场，其温度与计量箱比相对较低且稳定，在门窗型材试件计量箱的对面安置，与计量箱形成具有一定稳定温度差的整体。冷箱的组成与计量箱基本相同，不同的是其具有冷风气流通道、和空气湿度传感器。其结构特点是采用采用蒸发器空气加热管、轴流风机、积水排放管路一体化结构可精确的控制箱体的温度，采用“聚氨脂发泡夹芯木板”氩弧焊整体酚醛树脂内胆，不仅使外形更加美观，而且解决了由于冷室结露、积水造成长期使用降低冷室保温效果的问题，提高其稳定性的同时利于保养及维修。第四，防护箱及其温控系统。防护箱的作用是保护计量箱全部壁面，减少外界环境对其产生的影响。通过控制防护箱来减小不平衡热流量和流过计量箱壁的热流量损耗。防护箱温控系统主要由小型制冷机组、加热补偿器件、轴流风机、气体混合器及管道构成，使计量箱外环境温度控制在一恒定值，确保热量通过箱体散失最少，保证计量箱温度恒定，减少热量的散失。第五，制冷机组。制冷机组为冷箱工作，其靠制冷压缩机工作，高效率，有利于保护环境，节约能源，减少噪声污染，一般的制冷机组都具备过压、过热、低温条件下就可启动系统等众多功能，可以针对多种情况进行自我诊断和保护，所以无论在何种自然条件下都不需要维护，可以长期正常连续运行。

2.2门窗型材传热性能检测装置性能测试

检测装置性能分析测试主要有定性分析和定量分析。由于门窗型材质地不均匀，因此其传热过程较为复杂，定性分析是将试件与国家规定的隔热型材的热系数进行比较，判断试件是否符合标准。门窗型材试件的定量分析是通过与已知导热系数的PUR标准板进行测试比较，通过总热阻、标准板热阻等经计算公式计算获得导热系数，其中均质试件的传热系数与非均质试件相比较容易计算。

3.门窗型材传热性能检测方法分析

常见的门窗型材传热性能检测方法为热箱法，热箱法分为标定热箱法和防护热箱法。热箱法作为实验室检测建筑材料构件热工性能使用由来已久，具有国际、国内颁布的具有标准规范的实验室检测方法。近几年使用热箱法进行现场检测建筑材料的热阻及热传导系数。热箱法的特点是不受一年四季节气限制，应用广泛。当建筑物室内和室外的温度差达到8摄氏度以上就可以对建筑材料检测其热传导系数。热箱法结构相对简单，操作方便，自动化程度相对较高。下边进行具体分析。

3.1标定热箱法

标定热箱法是稳态热传递性质检测的常用方法之一，其原理前面已经详细介绍的一维稳态热传原理。标定热箱法的主要结构是计量箱和冷箱，计量箱的位置置于外界环境中，因此其环境温度需要进行严格的控制，其缺点就是受温度影响较大，相对误差较高，当外界环境温度变化较大时，不适宜该方法进行检测。标定热箱法中控制总功率的输出量主要通过箱壁的热流量以及侧边迂回的热量损耗进行控制。标准门窗型材试件厚度、比热阻的范围以及温度范围要和被测试件相同，用公式计算被测试件的热阻、传热阻和传热系数。

3.2防护热箱法

防护热箱法主要由计量箱、防护箱、冷箱组成，与标定热箱法不同的是其组成上多加了防护箱装置，其穿过试件的总热流量影响因素不同。防护热箱法的总功率的输出根据通过箱壁的热流量以及试件内不平衡热流量控制。该方法结构中多加防护箱，使计量箱多了一个防护系统和温度控制系统。计量箱在防护箱内部，其温度被稳定的控制，通过试件的不平衡热量以及流经计量箱的热流量均被减少，其热量损耗有所降低，而且整体检测试验可在室温内进行，受温度影响程度减小了。除此之外，当使用该方法进行均质门窗型材试件检测时，计量箱的内外温度可保持内外相同，并且冷侧温度和表面换热系数也相同时，计量箱内外温度差为零且保持稳定平衡，那么门窗型材试件的表面温度也维持稳定，那么通过试件的热流量损耗则会降低，使检测更加简单方便，检测的准确度更高。该方法虽然不受环境因素的影响，但是该方法需要把整个被测房间加热或用一个大的防护箱，这样设备大又多，不适合在现场作业。

结语：

门窗型材的保温传热性能关系着建筑物的整体质量、后期维护和节能效果，门窗型材检测技术中热传导系数检测非常重要，其检测设备、检测方法及检测水平还处于发展初期水平，需要进一步发展提高，有利于保证门窗型材性能，提高门窗型材的可靠性。

参考文献：

［1］ 全国绝热材料标准化委员会.GB/T 13475-2008 绝热稳态传热性质的测定 标定和防护热箱法［S］.北京：中国标准出版社，2011.

[2]艾长胜,昃向博,赵方,李国平,王娜.铝塑型材锯铣组合加工中心[J].组合机床与自动化加工技术.2013，8：74－75；

[3]王慧,侯志坚,昃向博,王娜,时圣勇.气动控制技术在塑窗自动铣削机中的应用[J].液压与气动.2010，11：65－67；