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建筑幕墙热循环试验研究

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《广州建筑杂志》2014年第二期

1试验装置研发及其使用说明

建筑幕墙热循环试验技术试验装置如图1所示,其内容主要包括:按幕墙试件图纸设计安装钢结构,并进行制作安装;根据需要制定试验方案,确定温度传感器布置点与加热、降温过程。试验过程为:对试件加热,升温到指定温度,维持温度一段时间,然后断电并对试件降温;制定加热方案;研究降温方案;研究电线路布置,包括加热线路、测温线路、控温线路;设计、制作试件活动保温箱,减少试件散热。所述设计幕墙试件安装钢结构须保证安装幕墙试件的稳定性,满足试验要求。在制定试验方案时,给试件不同构造的各区域分别布置温度传感器测点,在玻璃外表面、背板内表面、中间空气层布置温度传感器,传感器使用热电偶,温度测试量程满足试验要求。

确定升温、降温过程须根据需要确定加热最高温度,维持高温时间及降低温度,制定一个完整热循环过程,按实际情况确定循环次数。所述升温、降温过程实现原理:使用太阳灯给试件加热,试件表面温度升温较快,空气层与背板温度上升较慢,应分步设定控制温度,逐渐调到最高温度,使试件内外受热均匀。控制点温度升到最高温度后,温控仪使太阳灯继电开关断开,停止加热,温度下降到设定的最高温度时,温控仪使太阳灯继电开关接通,继续加热,保持试件最高温,进入维持高温阶段。达到高温维持时间后,关闭所有区域太阳灯总电源,对试件进行降温。所述的对试件降温方法,采用对试件外表面进行自来水喷淋降温法,并开启试件后保温箱,自然通风。试件达到常温后,进一步降温到试验预定温度采用空调降温法,根据空调特性,需进行封闭处理,且风口不能直对试件表面,以免空调进入待机状态。

对幕墙试件加热采用太阳灯加热,按加热最高温度及升温速度,选择太阳灯功率与确定太阳灯间距,并按区域分开控制太阳灯电源。关于电线路布置方面,控制各区域的太阳灯开关为继电器开关,温度传感器线路接入温控仪,传感器与温控仪一一对应,按幕墙试件各区域高温控制点,将控制点温控仪接入各区域太阳灯继电开关,控制各区域太阳灯电源接通与断开。活动保温箱由保温材料及龙骨构成,底下装四个轮子滑动,活动保温箱与试件封边保温棉紧密对接。

2试验过程

试验过程如图2所示,分以下三步:第一步:升温过程。将灯架通电,让升温控制点温度达到预设温度,并维持温度(自动保温),记录所有温度传感器读数。第二步:降温过程。将灯架电源断开,通过降温措施让降温控制点温度降至预定温度以下,记录所有温度传感器读数。第三步:进行以上循环(步骤一、二)N次。期间每进行n个循环后,拍照观察。在按以上试验过程进行热循环试验时,应注意以下事项:(1)在试件降温时,打开连接扣件,推开活动保温箱,增加幕墙试件的背部通风散热。(2)试件各区域构造有所区别,须分别布置温度测点进行对比,温度感应器采用热电偶,通过耐高温锡纸覆盖,使用高温胶粘在试件外表面与背板上,温控仪显示温度并传递断电与通电信号,控制太阳灯开关。(3)选择热电偶与温控仪时,须注意热电偶感应温度的范围与温控仪显示温度的量程不宜太大,否则精度难以保证。(4)使用太阳灯给试件加热,应分步设定控制温度,逐渐调到最高温度,使试件内外受热较均匀。(5)在加热升温与空调降温过程中,各控制点温度达到预设温度断电后,由于惯性,仍会继续升温与降温,满足控制点温度在试验方案要求的温度上下幅度内即可。(6)由于采取淋水降温措施,环境潮湿,易发生漏电现象,所有带电设备须接地,并使用其它措施,保证用电安全。

3项目实例

该试验技术已在珠海某国际会议中心幕墙工程热循环试验中得到应用,试验装置如图3所示,包括幕墙试件及封边、太阳灯架及线路、活动保温箱和测温系统。为评估幕墙不同区域不同构造的热循环试验后的变化情况,将幕墙试件的四个板块分成四个测试区,布置温度计如图4所示,每个测试区在中心布置,分别在中心处的玻璃外表面、铝背板与玻璃之间、铝背三个位置布置热电偶。加热过程如图5,为保证幕墙试件均匀快速升温,热源为采用功率1000W的太阳灯,太阳灯的水平、竖直方向布置间距为300mm,固定在太阳灯架上,覆盖幕墙试件表面。淋水降温过程如图6。为使幕墙试件快速降温,使用多个喷头安装在一根水管上,喷淋试件上表面,水流覆盖所有试件表面,带走试件热量,并安装一台空调,继续降温。本项目试验流程如下:(1)将灯打开,让试件各区域空气层温度传感器温度达到93℃±6℃,并维持1h,记录所有温度传感器读数。(2)让试件各区域外表面温度传感器温度降至27℃以下,记录所有温度传感器读数。(3)进行以上循环(步骤1~2)50次。幕墙试件各测试区加热降温一个循环的试验结果如图7所示,从试验结果看,各测试区在整个热循环过程中温度相差很小,温度场均匀。同时,加热升温速度(7℃/min)与淋水降温速度(3℃/min)都较快,淋水降温只能降到室温,进一步降温需使用空调制冷,此过程时间较长,大约30min。若试验时环境温度较低(在试验最低温度以下),则不需要空调制冷,降温过程将大大缩短,减少整个试验时间。该幕墙试件完成50次热循环后变化情况如下:玻璃:状态正常,无颜色变化,两侧表面无附着物,夹胶层无破坏或变形。铝板背衬板:状态正常,无颜色变化,表面无附着物或生成物。密封胶:状态正常,测试区一、二、三的铝板四边密封胶,均有油脂析出,手感发粘;试件外表面密封胶、中心十字缝处有油脂析出。

4结语

本文介绍了幕墙热循环试验技术的难点与关键点,也是此测试技术的创新点所在,总结如下:(1)使幕墙试件均匀快速升温,热源为1000W太阳灯,水平、竖直方向布置间距为300mm,覆盖幕墙试件表面。(2)使幕墙试件快速降温,使用多个喷头安装在一根水管上,喷淋试件上表面,水流覆盖所有试件表面,带走试件热量,并安装一台空调,继续降温。(3)使用温控仪维持幕墙试件温度,试件温度达到预设温度,温控仪使热源断电,试件温度低于预设温度时,温控仪使热源通电,得以维持试件温度。(4)幕墙试件可根据需要,在加热区域布置安装方式不同或材料不同的幕墙板块,进行热循环后的比对分析。(5)幕墙试件上可布置多个热电偶,监测试件不同位置的温度。(6)降温过程采用水淋加空调降温,加快了降温速度。

作者:许文君刘晓松何宇聪邢宇帆吴永昌曾俊锋单位:广州市建筑科学研究院有限公司

广州建筑杂志责任编辑:田老师    阅读:人次