GBT22476-2008 中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值(傳熱系數(shù))的計(jì)算及測(cè)定

中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值(傳熱系數(shù))的計(jì)算及測(cè)定steadystateUvaluesthermaltransmittanceofmulCalculationofsteady-stateUvalues(thermaltransmittance)ofmultipleglazingISOGlassinbsteadystateUvaluesthermaltransmittanceofmul2008-11-04發(fā)布中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值(傳熱系數(shù))的計(jì)算及測(cè)定興中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版發(fā)行美美如有印裝差錯(cuò)由本社發(fā)行中心調(diào)換版權(quán)專(zhuān)有侵權(quán)必究I本標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO10291《建筑玻璃中異已編入正文中并在它們所涉及的條款的頁(yè)邊空白處用垂直單線(xiàn)標(biāo)識(shí)。在附錄D中給出了這些技術(shù)Ⅱ中空玻璃U值(傳熱系數(shù))是用于表征中空玻璃熱的傳遞性能，U值的確定可以由測(cè)試熱阻獲得，本標(biāo)準(zhǔn)包含了三個(gè)ISO標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于U值測(cè)定和計(jì)算的三種方法。測(cè)試者可選用本標(biāo)準(zhǔn)的任一方法進(jìn)行中空玻璃U值測(cè)定。但使用不同的方法所得出的U值可能會(huì)存在一定的差異，這是由于測(cè)試系統(tǒng)1中空玻璃穩(wěn)態(tài)U值本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了中空玻璃穩(wěn)定狀態(tài)下U值(傳熱系數(shù))計(jì)算及測(cè)定的三種方法。玻璃，不適用于外片是透過(guò)遠(yuǎn)紅外材料構(gòu)成的中空玻璃。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法只測(cè)定中空玻璃中央?yún)^(qū)域的U值(傳熱系數(shù)),不考慮邊部效應(yīng)和太陽(yáng)輻射影響。曲面中空玻璃的U值可用相同結(jié)構(gòu)的平型下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則GB/T10295絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法本標(biāo)準(zhǔn)引用的符號(hào)見(jiàn)表1、表2。表1A常數(shù)cd玻璃厚度(或玻璃的替代材料)m無(wú)量綱hN間隔層數(shù)無(wú)量綱無(wú)量綱R.RSm2TKKU中空玻璃傳熱系數(shù)v史WRV電位差V9熱流量密度E標(biāo)準(zhǔn)輻射率(與表面垂直)》λμp斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)(=5.67×10-8)geimnr5t外部?jī)?nèi)部間隔層5中空玻璃穩(wěn)定狀態(tài)下U值的計(jì)算方法5.1基本公式5.1.1概述本方法是以式(1)為計(jì)算基礎(chǔ)的： 式中：he——玻璃的室外表面換熱系數(shù)；h;——玻璃的室內(nèi)表面換熱系數(shù)；h——多層玻璃系統(tǒng)內(nèi)部熱傳導(dǎo)系數(shù)。多層玻璃系統(tǒng)內(nèi)部傳熱系數(shù)按式(2)、式(3)計(jì)算： 3h,——?dú)怏w間隔層熱傳導(dǎo)系數(shù)；N——?dú)怏w間隔層數(shù)；M——材料層數(shù)；dm-—每種材料層的厚度；rm——每種材料的熱阻系數(shù)。式中：h;—輻射換熱系數(shù)；hg——?dú)怏w換熱系數(shù)(包括傳導(dǎo)和對(duì)流)。5.1.2輻射換熱系數(shù)h,輻射換熱系數(shù)h,由式(4)給出：式中：Tm——?dú)怏w間隔層的平均絕對(duì)溫度；E?,E?——間隔層中兩玻璃表面在平均溫度Tm下的校正輻射率。5.1.3氣體換熱系數(shù)h氣體換熱系數(shù)hg由式(5)給出：式中：S——?dú)怏w間隔層的厚度；η—?dú)怏w導(dǎo)熱系數(shù)。Nu是努賽爾準(zhǔn)數(shù)，由式(6)給出：式中：Gr-—格拉曉夫準(zhǔn)數(shù)；Pr——普朗特準(zhǔn)數(shù)；n-—冪指數(shù)。式中：△T——?dú)怏w間隔層兩側(cè)玻璃表面的溫度差；p——?dú)怏w密度；c——?dú)怏w比熱容；努賽爾準(zhǔn)數(shù)根據(jù)式(6)計(jì)算，對(duì)于垂直使用的中空玻璃：A=0.035,n=0.38;水平使用的中空玻璃：如果Nu不大于1,對(duì)應(yīng)于Gr·Pr小于6800,表示熱傳遞僅由傳導(dǎo)完成，則將Nu數(shù)值取為1。如4果Nu大于1,表示中空玻璃間隔層內(nèi)存在對(duì)流傳熱，直接將值代入式(5)計(jì)算。5.2材料基本性能間隔層內(nèi)玻璃表面校正輻射率ε用于計(jì)算輻射換熱系數(shù)hr。對(duì)于普通玻璃表面，校正輻射率值選用0.837。對(duì)鍍膜玻璃表面，標(biāo)準(zhǔn)輻射率en由紅外光譜儀測(cè)得。校正輻射率根據(jù)附錄A中的表A.2計(jì)算獲得。5.2.2氣體特性本計(jì)算方法需要間隔層內(nèi)氣體的如下特性：a)導(dǎo)熱系數(shù)b)密度c)動(dòng)態(tài)黏度d)比熱容p,kg/m3;將中空玻璃間隔層內(nèi)氣體特性代入式(7)和式(8)中，求出格拉曉夫準(zhǔn)數(shù)和普朗特準(zhǔn)數(shù)，再根據(jù)式(6)求出努賽爾準(zhǔn)數(shù)。代入式(5)得出氣體的換熱系數(shù)hg。附錄A的表A.3給出中空玻璃間隔層所充氣體的上述氣體特性。對(duì)混合氣體，氣體特性與各種氣體的體積百分比成正比。如果使用的混合氣體中：——?dú)怏w1所占體積百分比為R?;——?dú)怏w2所占體積百分比為R?,等等，那么有式(9):式中：5.2.3吸收紅外線(xiàn)的氣體有些氣體吸收波長(zhǎng)在5μm至50μm范圍的紅外輻射。當(dāng)這種氣體與低輻射鍍膜(e<0.2)組合使用時(shí)，其作用可忽略不計(jì)。其他情況下，如果氣體的紅外吸收對(duì)U值改善有益，應(yīng)測(cè)量U值。5.3內(nèi)部和外部的換熱系數(shù)5.3.1室外表面換熱系數(shù)室外表面的換熱系數(shù)h。是玻璃附近風(fēng)速的函數(shù)，可用式(10)近似表達(dá)： 式中：在比較中空玻璃U值時(shí)，可選用h。等于23W/(m2·K)。該計(jì)算過(guò)程不考慮玻璃外側(cè)具有校正輻射率鍍膜表面而對(duì)U值改善的影響。如果選用其他的h。值以滿(mǎn)足特殊的試驗(yàn)條件，則必須在檢測(cè)報(bào)告中注明。5.3.2室內(nèi)表面換熱系數(shù)室內(nèi)表面換熱系數(shù)h;可用式(11)表達(dá)：h.——輻射換熱系數(shù)；he——對(duì)流換熱系數(shù)。普通玻璃表面的輻射換熱系數(shù)是4.4W/(m2·K)。鍍膜玻璃表面輻射換熱系數(shù)由式(12)給出： 5式中：E是鍍膜表面的校正輻射率(0.837是清潔的、未鍍膜玻璃的校正輻射率)。鍍膜表面的校正輻射率與標(biāo)準(zhǔn)輻射率之間的關(guān)系見(jiàn)附錄A的表A.2。對(duì)于自然對(duì)流狀態(tài)，h。的值是3.6W/(m2·K)。對(duì)于非自然對(duì)流狀態(tài)，這個(gè)值會(huì)增大。自由對(duì)流狀態(tài)下，垂直使用的普通中空玻璃：其可作為比較中空玻璃U值的標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于非垂直表面，熱流向上這個(gè)系數(shù)會(huì)變大，熱流向下這個(gè)系數(shù)會(huì)變小。如果選用其他的h;值以滿(mǎn)足特殊的試驗(yàn)條件，則必須在檢測(cè)報(bào)告中注明。5.4參考值用于中空玻璃U值計(jì)算的基本參考值如下：玻璃的熱阻系數(shù)r=1m·K/W;普通玻璃表面的校正輻射率ε=0.837;中空玻璃內(nèi)外表面的溫差△T=15K;中空玻璃的平均溫度Tm=283K;斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)σ=5.67×10-?W/(m2·K*);室外表面換熱系數(shù)h.=23.0W/(m2·K);室內(nèi)表面換熱系數(shù)h;=8.0W/(m2·K);氣體特性在附錄A的表A.3中給出。對(duì)于氣體間隔層多于一個(gè)的多層中空玻璃，每一單元的平均溫度和平均溫差應(yīng)通過(guò)迭代計(jì)算步驟得出，計(jì)算過(guò)程見(jiàn)附錄B。U值單位為W/(m2·K),數(shù)值按GB/T8170修約至小數(shù)點(diǎn)后一位。6防護(hù)熱板法測(cè)量穩(wěn)態(tài)中空玻璃U值6.1原理和基本公式用防護(hù)熱板裝置測(cè)定流過(guò)計(jì)量單元的恒定熱流量更，并根據(jù)計(jì)量單元的面積A以及中空玻璃冷、熱表面的溫度差△T,計(jì)算中空玻璃的熱阻R。中空玻璃的U值根據(jù)式(13)得出： 式中：測(cè)量裝置為符合GB/T10294的防護(hù)熱板雙試樣裝置，如圖1所示。計(jì)量面板尺寸為500mm×6圖1防護(hù)熱板測(cè)量裝置示意圖7兩塊相同的試樣分別放在加熱單元的兩側(cè)，熱流量通過(guò)試樣到達(dá)冷卻單元。加熱單元由中央計(jì)量單元和防護(hù)單元組成，通過(guò)狹窄的縫隙將計(jì)量區(qū)和防護(hù)區(qū)隔開(kāi)。冷卻單元表面試樣為兩塊盡可能相同的邊長(zhǎng)800mm的正方形平型中空玻璃。兩塊試樣的厚度差在邊部測(cè)量應(yīng)不大于2%,兩表面應(yīng)平行。試樣外表面中央?yún)^(qū)的向內(nèi)或向外的撓度在283K時(shí)應(yīng)不大于0.5mm。6.4.1將試樣冷卻到283K并達(dá)到等溫平衡后，立即測(cè)量中空玻璃外表面中央?yún)^(qū)的校正不大于0.5mm時(shí)可充空氣校正。6.4.3將試樣的平均溫度控制在283K±0.5K,并使試樣冷熱表面的平均溫差保持在15K±1K。數(shù)值按GB/T8170修約至小數(shù)點(diǎn)后兩位。U值按式(13)計(jì)算，內(nèi)外表面的換熱系數(shù)按5.3得出。數(shù)值按GB/T8170修約至小數(shù)點(diǎn)后一位。鍍膜表面朝向?qū)值的影響不作考慮。7熱流計(jì)法測(cè)量穩(wěn)態(tài)中空玻璃U值中空玻璃的U值根據(jù)式(13)得出。熱流計(jì)測(cè)量裝置為符合GB/T10295的對(duì)稱(chēng)布置的單一試樣裝置或雙試樣裝置，如圖2所示。加熱單元的表面尺寸相同。熱流計(jì)分別位于被測(cè)雙試樣測(cè)量裝置由一個(gè)加熱單元和兩個(gè)冷卻單元構(gòu)成。加熱單元置于被測(cè)試樣和對(duì)照試樣之間，試樣應(yīng)全部覆蓋兩種類(lèi)型的測(cè)量裝置的加熱單元的表面，邊部采用絕熱的方式來(lái)控制熱流計(jì)外部邊緣的熱損失，熱流計(jì)的測(cè)量截面應(yīng)不小于7500mm2但不應(yīng)超過(guò)500mm×500mm,應(yīng)成圓形或截面的中央。另外兩對(duì)點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)安裝在與測(cè)量截面中心到周邊的2/3處。8 9撓度在283K時(shí)應(yīng)不大于0.5mm。7.5試驗(yàn)程序7.5.1將試樣冷卻到283K并達(dá)到等溫平衡后，立即測(cè)量中空玻璃外表面中央?yún)^(qū)的撓度，如果向外的撓度太大，可以通過(guò)降低中空玻璃內(nèi)部壓力進(jìn)行試樣中央?yún)^(qū)厚度校正。如果試樣向內(nèi)的撓度太大，且需要的校正不大于0.5mm時(shí)可充空氣校正。7.5.2將試樣垂直或按使用時(shí)的安裝角度放置在試驗(yàn)裝置中，并確保試樣與熱流計(jì)充分接觸。7.5.3將試樣的平均溫度控制在283K±0.5K,并使試樣冷熱表面的平均溫差保持在15K±1K。7.6計(jì)算與結(jié)果表達(dá)7.6.1中空玻璃的熱阻中空玻璃的熱阻由式(16)得出：q——被測(cè)試樣熱側(cè)熱流量密度；qz——被測(cè)試樣冷側(cè)熱流量密度；T?——被測(cè)試樣熱表面平均溫度；T?——被測(cè)試樣冷表面平均溫度。7.6.2U值(傳熱系數(shù))的計(jì)算按6.5.2規(guī)定計(jì)算和表達(dá)。8檢測(cè)報(bào)告檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)樣品的描述：——試樣的規(guī)格尺寸；-—邊部測(cè)量的中空玻璃厚度；——玻璃片厚度；——?dú)怏w間隔層厚度； ——充氣濃度；——紅外反射膜的位置；——撓曲變形量。b)測(cè)量結(jié)果—采用的測(cè)試方法；——試樣熱表面的平均溫度；—試樣冷表面的平均溫度；——試樣冷熱表面的平均溫差；——試樣的平均溫度；—h。和h;值(使用了非標(biāo)準(zhǔn)化值時(shí));——被測(cè)試樣的傾角；—U值(傳熱系數(shù))。(規(guī)范性附錄)A.1標(biāo)準(zhǔn)輻射率En的確定鍍膜玻璃表面的標(biāo)準(zhǔn)輻射率e,是在接近正常入射狀況下，利用紅外光譜儀測(cè)出其譜線(xiàn)的反射曲按照表A.1給出的30個(gè)波長(zhǎng)值，在283K±0.5K溫度下測(cè)定相應(yīng)的反射率Rn(λ;)曲線(xiàn)，并取其波長(zhǎng)λ;波長(zhǎng)λ;123456789a選擇50μm是因?yàn)檫@是普通商用紅外光譜儀的極限波長(zhǎng)，這一近似值對(duì)計(jì)算精度的影響可以忽略不計(jì)。b如果無(wú)法取得25μm以上波長(zhǎng)的光譜反射率數(shù)值，可以用得到的最高波長(zhǎng)點(diǎn)代替。只有反射率響應(yīng)曲線(xiàn)合理恒定時(shí)才有效。采用這種做法應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)明。a其他值可以通過(guò)線(xiàn)性插值或外推計(jì)算獲得。密度p/(kg/m3)比熱容c/空氣(規(guī)范性附錄)在間隔層一個(gè)以上時(shí)，中空玻璃U值的計(jì)算可用迭代法(見(jiàn)表B.1例子),每個(gè)間隔層的氣體間隔層熱傳導(dǎo)系數(shù)h,的測(cè)定平均溫度為283K。迭代法步驟：首先，將氣體間隔層兩側(cè)玻璃表面溫差△T=15/N(K)代入式(7),再根據(jù)5.1.2和5.1.3計(jì)算出每個(gè)間隔層的熱傳導(dǎo)系數(shù)h;。然后，將得出的氣體間隔層熱傳導(dǎo)系數(shù)h,代入式層玻璃系統(tǒng)內(nèi)部熱傳導(dǎo)系數(shù)h。一般情況下，迭代計(jì)算法不超過(guò)3次，特殊情況為4次。1234△T(間隔層1)[K]△T(間隔層2)[K]注：示例的玻璃配置：4+12+4+12+4(mm),一片膜層在第2個(gè)間隔層，c=0.1,兩個(gè)間隔層內(nèi)均充SFs。(資料性附錄)本部分章條編號(hào)1234本部分章條編號(hào)8附錄A附錄B(資料性附錄)表D.1給出了本標(biāo)準(zhǔn)與ISO10291、ISO10292、ISO10293技術(shù)差異及其原因的一覽表。技術(shù)性差異1刪除了ISO10292范圍中關(guān)于U值確定的意義和間接作用的描述。些作用。2引用了采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，而非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。增加引用了GB/T8170。以適合我國(guó)國(guó)情。在標(biāo)準(zhǔn)中需要用到修約規(guī)則。4增加了符號(hào)：R—熱阻、C?C?—-測(cè)量裝置常量、號(hào)η代替λ表示氣體導(dǎo)熱系數(shù)。這些符號(hào)均在標(biāo)準(zhǔn)中需要用到。將ISO10292標(biāo)準(zhǔn)5.4水平和傾斜中空玻璃取值情況移至本條。這里便于使用。刪除了ISO10292標(biāo)準(zhǔn)中的注釋1。文中出現(xiàn)。刪除了ISO10292標(biāo)準(zhǔn)中的注釋2。修約規(guī)則中規(guī)定。刪除了ISO10292標(biāo)準(zhǔn)中的注釋3、將注釋4的內(nèi)容寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)正文。將注釋5的內(nèi)容寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)正文。在實(shí)際操作中需要。刪除了中空玻璃U值的定義。增加了測(cè)量裝置的基本原理。和定義中給出，這里就不再重復(fù)。符合我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求。將ISO1029