建筑幕墻熱循環試驗研究范文

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《廣州建筑雜志》2014年第二期

1試驗裝置研發及其使用說明

建筑幕墻熱循環試驗技術試驗裝置如圖1所示，其內容主要包括：按幕墻試件圖紙設計安裝鋼結構，并進行制作安裝；根據需要制定試驗方案，確定溫度傳感器布置點與加熱、降溫過程。試驗過程為：對試件加熱，升溫到指定溫度，維持溫度一段時間，然后斷電并對試件降溫；制定加熱方案；研究降溫方案；研究電線路布置，包括加熱線路、測溫線路、控溫線路；設計、制作試件活動保溫箱，減少試件散熱。所述設計幕墻試件安裝鋼結構須保證安裝幕墻試件的穩定性，滿足試驗要求。在制定試驗方案時，給試件不同構造的各區域分別布置溫度傳感器測點，在玻璃外表面、背板內表面、中間空氣層布置溫度傳感器，傳感器使用熱電偶，溫度測試量程滿足試驗要求。

確定升溫、降溫過程須根據需要確定加熱最高溫度，維持高溫時間及降低溫度，制定一個完整熱循環過程，按實際情況確定循環次數。所述升溫、降溫過程實現原理：使用太陽燈給試件加熱，試件表面溫度升溫較快，空氣層與背板溫度上升較慢，應分步設定控制溫度，逐漸調到最高溫度，使試件內外受熱均勻。控制點溫度升到最高溫度后，溫控儀使太陽燈繼電開關斷開，停止加熱，溫度下降到設定的最高溫度時，溫控儀使太陽燈繼電開關接通，繼續加熱，保持試件最高溫，進入維持高溫階段。達到高溫維持時間后，關閉所有區域太陽燈總電源，對試件進行降溫。所述的對試件降溫方法，采用對試件外表面進行自來水噴淋降溫法，并開啟試件后保溫箱，自然通風。試件達到常溫后，進一步降溫到試驗預定溫度采用空調降溫法，根據空調特性，需進行封閉處理，且風口不能直對試件表面，以免空調進入待機狀態。

對幕墻試件加熱采用太陽燈加熱，按加熱最高溫度及升溫速度，選擇太陽燈功率與確定太陽燈間距，并按區域分開控制太陽燈電源。關于電線路布置方面，控制各區域的太陽燈開關為繼電器開關，溫度傳感器線路接入溫控儀，傳感器與溫控儀一一對應，按幕墻試件各區域高溫控制點，將控制點溫控儀接入各區域太陽燈繼電開關，控制各區域太陽燈電源接通與斷開。活動保溫箱由保溫材料及龍骨構成，底下裝四個輪子滑動，活動保溫箱與試件封邊保溫棉緊密對接。

2試驗過程

試驗過程如圖2所示，分以下三步：第一步：升溫過程。將燈架通電，讓升溫控制點溫度達到預設溫度，并維持溫度（自動保溫），記錄所有溫度傳感器讀數。第二步：降溫過程。將燈架電源斷開，通過降溫措施讓降溫控制點溫度降至預定溫度以下，記錄所有溫度傳感器讀數。第三步：進行以上循環（步驟一、二）N次。期間每進行n個循環后，拍照觀察。在按以上試驗過程進行熱循環試驗時，應注意以下事項：（1）在試件降溫時，打開連接扣件，推開活動保溫箱，增加幕墻試件的背部通風散熱。（2）試件各區域構造有所區別，須分別布置溫度測點進行對比，溫度感應器采用熱電偶，通過耐高溫錫紙覆蓋，使用高溫膠粘在試件外表面與背板上，溫控儀顯示溫度并傳遞斷電與通電信號，控制太陽燈開關。（3）選擇熱電偶與溫控儀時，須注意熱電偶感應溫度的范圍與溫控儀顯示溫度的量程不宜太大，否則精度難以保證。（4）使用太陽燈給試件加熱，應分步設定控制溫度，逐漸調到最高溫度，使試件內外受熱較均勻。（5）在加熱升溫與空調降溫過程中，各控制點溫度達到預設溫度斷電后，由于慣性，仍會繼續升溫與降溫，滿足控制點溫度在試驗方案要求的溫度上下幅度內即可。（6）由于采取淋水降溫措施，環境潮濕，易發生漏電現象，所有帶電設備須接地，并使用其它措施，保證用電安全。

3項目實例

該試驗技術已在珠海某國際會議中心幕墻工程熱循環試驗中得到應用，試驗裝置如圖3所示，包括幕墻試件及封邊、太陽燈架及線路、活動保溫箱和測溫系統。為評估幕墻不同區域不同構造的熱循環試驗后的變化情況，將幕墻試件的四個板塊分成四個測試區，布置溫度計如圖4所示，每個測試區在中心布置，分別在中心處的玻璃外表面、鋁背板與玻璃之間、鋁背三個位置布置熱電偶。加熱過程如圖5，為保證幕墻試件均勻快速升溫，熱源為采用功率1000W的太陽燈，太陽燈的水平、豎直方向布置間距為300mm，固定在太陽燈架上，覆蓋幕墻試件表面。淋水降溫過程如圖6。為使幕墻試件快速降溫，使用多個噴頭安裝在一根水管上，噴淋試件上表面，水流覆蓋所有試件表面，帶走試件熱量，并安裝一臺空調，繼續降溫。本項目試驗流程如下：（1）將燈打開，讓試件各區域空氣層溫度傳感器溫度達到93℃±6℃，并維持1h，記錄所有溫度傳感器讀數。（2）讓試件各區域外表面溫度傳感器溫度降至27℃以下，記錄所有溫度傳感器讀數。（3）進行以上循環（步驟1~2）50次。幕墻試件各測試區加熱降溫一個循環的試驗結果如圖7所示，從試驗結果看，各測試區在整個熱循環過程中溫度相差很小，溫度場均勻。同時，加熱升溫速度（7℃/min）與淋水降溫速度（3℃/min）都較快，淋水降溫只能降到室溫，進一步降溫需使用空調制冷，此過程時間較長，大約30min。若試驗時環境溫度較低（在試驗最低溫度以下），則不需要空調制冷，降溫過程將大大縮短，減少整個試驗時間。該幕墻試件完成50次熱循環后變化情況如下：玻璃：狀態正常，無顏色變化，兩側表面無附著物，夾膠層無破壞或變形。鋁板背襯板：狀態正常，無顏色變化，表面無附著物或生成物。密封膠：狀態正常，測試區一、二、三的鋁板四邊密封膠，均有油脂析出，手感發粘；試件外表面密封膠、中心十字縫處有油脂析出。

4結語

本文介紹了幕墻熱循環試驗技術的難點與關鍵點，也是此測試技術的創新點所在，總結如下：（1）使幕墻試件均勻快速升溫，熱源為1000W太陽燈，水平、豎直方向布置間距為300mm，覆蓋幕墻試件表面。（2）使幕墻試件快速降溫，使用多個噴頭安裝在一根水管上，噴淋試件上表面，水流覆蓋所有試件表面，帶走試件熱量，并安裝一臺空調，繼續降溫。（3）使用溫控儀維持幕墻試件溫度，試件溫度達到預設溫度，溫控儀使熱源斷電，試件溫度低于預設溫度時，溫控儀使熱源通電，得以維持試件溫度。（4）幕墻試件可根據需要，在加熱區域布置安裝方式不同或材料不同的幕墻板塊，進行熱循環后的比對分析。（5）幕墻試件上可布置多個熱電偶，監測試件不同位置的溫度。（6）降溫過程采用水淋加空調降溫，加快了降溫速度。

作者：許文君劉曉松何宇聰邢宇帆吳永昌曾俊鋒單位：廣州市建筑科學研究院有限公司