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1 研究背景
建筑門窗和玻璃幕墻是建筑圍護結構節能最薄弱環節，是建筑節能的關鍵構件。據測算通過門窗的熱損失占到圍護結構的40%~50%，約占建筑能耗的1/4。因此，外窗的熱工性能是圍護結構節能的重點。
目前，我國建筑門窗保溫性能只能在實驗室通過基于穩定傳熱原理的標定熱箱法測定[1]。熱箱模擬采暖建筑冬季室內氣候條件，冷箱模擬冬季室外氣候條件，測量熱箱中電暖氣的發熱量，減去通過熱箱外壁、試件窗框和填充板的熱損失，除以試件面積與兩側空氣溫差的乘積，得到外窗件的傳熱系數K值。相關的ISO標準也是采用熱箱法[2]，日本標準采用標定熱箱法或防護熱箱法，一般要求采用標定熱箱法[3]。熱箱法受設備限制難以在現場測試中大量推廣使用。
我國標準尚無針對建筑門窗玻璃幕墻傳熱系數的現場測試方法。國內圍護結構傳熱系數測試主要集中在圍護結構主體部位，即墻體[3]。《公共建筑節能檢測標準》中對透光圍護結構傳熱系數的檢測也僅提到了“當透明幕墻和采光頂的構造外表面無金屬構件暴露時，其傳熱系數可采用現場熱流計法進行檢測。”，對應的條文說明中，是參考外墻和屋面的檢測方法[4]。建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業大百科提供）工程檢測方法標準中也僅僅是提出按現行標準《公共建筑節能檢測標準》規定的熱流計法執行[5]。可以看出，國內目前的主要標準中均未對建筑門窗玻璃幕墻傳熱系數的現場測試提出具體的方法。
現場準確而又便捷地測得建筑門窗玻璃幕墻的傳熱系數對我國新建建筑門窗玻璃幕墻保溫性能的檢測鑒定以及既有建筑門窗玻璃幕墻節能診斷評估具有重要價值，對于我國建筑節能工作的深入開展具有重要意義。本文在外窗傳熱系數計算公式的基礎上，結合傳熱學原理，提出了建筑門窗保溫性能現場測試方法，并進行了現場的測試驗證分析。
2 測試基本原理
由于門窗為輕質薄壁構件，熱惰性很小，因而可認為任一時間點均為“準穩態”。連續監測結果也表明，室內側空氣溫度、玻璃內表面溫度和窗框內表面溫度曲線的峰值出現時間點幾乎與室外空氣溫度曲線峰值出現時間點一致，見圖1和圖2。
詳細數據分析表明，室內側空氣溫度、玻璃內表面溫度和窗框內表面溫度曲線的峰值出現時間點略延遲，且室外空氣溫度曲線受不穩定氣流影響而更曲折。因此，實際測試時可通過選取更多數據或選取曲線峰值處相對穩定的數據盡量避免相關因素干擾。
3 測試方法研究
外窗的保溫性能由傳熱系數K值來表征，外窗的傳熱系數可由下式得到[6]：
窗框和玻璃之間的線傳熱系數Ψ值目前無法在現場測得，可由符合國內建筑門窗玻璃幕墻熱工計算標準[6]的軟件模擬得到。一般來說，中空玻璃采用暖邊間隔條時線傳熱系數可取0.05 W/(m·K)，采用普通鋁間隔條時線傳熱系數可取0.07 W/(m·K)。
整窗的傳熱系數Kt可由公式(1)計算得到。三種方法中，“熱阻法”由于采用了理論的內外表面換熱系數（詞條“表面換熱系數”由行業大百科提供），且計算熱阻時內外表面溫差相對較大，其結果更準確、更穩定;“內表面溫度法”測試時，熱流采用室內空氣溫度、內表面溫度和內表面換熱系數測算得到，由于內表面換熱系數取理論值，與實際會有一定差異，結果會存在一定誤差;“傳熱系數法”由于室內外空氣溫度受到不斷變化的氣流的影響，結果雖然更符合實際，但波動相對較大。
在進行現場測試時，“熱阻法”需要在室外試件表面布置較多的傳感器，中高層有一定的操作難度，適用于底層便于室外操作的部位;“內表面溫度法”僅需測試室內外空氣溫度和內表面溫度，“傳熱系數法”需測試熱流和室內外空氣溫度，這兩種方法在室外僅需測量空氣溫度，可通過試件本身或附近的開啟部位簡單操作實現，適用于中高層不便于室外操作的部位;“內表面溫度法”無需測試熱流，故也可適用于非專業性的測試評估。
4 現場測試實例及分析
研究共對三個工程的外窗進行了現場測試，其基本信息為：(1)某工程用78系列內平開鋁木復合(鋁包木)窗，玻璃為三玻雙Low-E暖邊充氬氣中空玻璃(配置為5+12Ar +5Low-E+12Ar+5Low-E)，采用“熱阻法”測試;(2)某被動式超低能耗建筑用90系列內平開塑料窗，玻璃為真空（詞條“真空”由行業大百科提供）中空復合玻璃(配置為5+12A+5Low-E+0.15V +5)，采用“內表面溫度法”測試;(3)某工程鋁合金中空玻璃幕墻，玻璃為Low-E中空玻璃(配置為6Low-E+12A +6)，采用“傳熱系數法”測試。
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