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《廣州建筑雜志》2014年第二期

1試驗(yàn)裝置研發(fā)及其使用說(shuō)明

建筑幕墻熱循環(huán)試驗(yàn)技術(shù)試驗(yàn)裝置如圖1所示，其內(nèi)容主要包括：按幕墻試件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)安裝鋼結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行制作安裝；根據(jù)需要制定試驗(yàn)方案，確定溫度傳感器布置點(diǎn)與加熱、降溫過(guò)程。試驗(yàn)過(guò)程為：對(duì)試件加熱，升溫到指定溫度，維持溫度一段時(shí)間，然后斷電并對(duì)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(cè)溫線路、控溫線路；設(shè)計(jì)、制作試件活動(dòng)保溫箱，減少試件散熱。所述設(shè)計(jì)幕墻試件安裝鋼結(jié)構(gòu)須保證安裝幕墻試件的穩(wěn)定性，滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。在制定試驗(yàn)方案時(shí)，給試件不同構(gòu)造的各區(qū)域分別布置溫度傳感器測(cè)點(diǎn)，在玻璃外表面、背板內(nèi)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(cè)試量程滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。

確定升溫、降溫過(guò)程須根據(jù)需要確定加熱最高溫度，維持高溫時(shí)間及降低溫度，制定一個(gè)完整熱循環(huán)過(guò)程，按實(shí)際情況確定循環(huán)次數(shù)。所述升溫、降溫過(guò)程實(shí)現(xiàn)原理：使用太陽(yáng)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(yīng)分步設(shè)定控制溫度，逐漸調(diào)到最高溫度，使試件內(nèi)外受熱均勻。控制點(diǎn)溫度升到最高溫度后，溫控儀使太陽(yáng)燈繼電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，停止加熱，溫度下降到設(shè)定的最高溫度時(shí)，溫控儀使太陽(yáng)燈繼電開(kāi)關(guān)接通，繼續(xù)加熱，保持試件最高溫，進(jìn)入維持高溫階段。達(dá)到高溫維持時(shí)間后，關(guān)閉所有區(qū)域太陽(yáng)燈總電源，對(duì)試件進(jìn)行降溫。所述的對(duì)試件降溫方法，采用對(duì)試件外表面進(jìn)行自來(lái)水噴淋降溫法，并開(kāi)啟試件后保溫箱，自然通風(fēng)。試件達(dá)到常溫后，進(jìn)一步降溫到試驗(yàn)預(yù)定溫度采用空調(diào)降溫法，根據(jù)空調(diào)特性，需進(jìn)行封閉處理，且風(fēng)口不能直對(duì)試件表面，以免空調(diào)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

對(duì)幕墻試件加熱采用太陽(yáng)燈加熱，按加熱最高溫度及升溫速度，選擇太陽(yáng)燈功率與確定太陽(yáng)燈間距，并按區(qū)域分開(kāi)控制太陽(yáng)燈電源。關(guān)于電線路布置方面，控制各區(qū)域的太陽(yáng)燈開(kāi)關(guān)為繼電器開(kāi)關(guān)，溫度傳感器線路接入溫控儀，傳感器與溫控儀一一對(duì)應(yīng)，按幕墻試件各區(qū)域高溫控制點(diǎn)，將控制點(diǎn)溫控儀接入各區(qū)域太陽(yáng)燈繼電開(kāi)關(guān)，控制各區(qū)域太陽(yáng)燈電源接通與斷開(kāi)。活動(dòng)保溫箱由保溫材料及龍骨構(gòu)成，底下裝四個(gè)輪子滑動(dòng)，活動(dòng)保溫箱與試件封邊保溫棉緊密對(duì)接。

2試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)過(guò)程如圖2所示，分以下三步：第一步：升溫過(guò)程。將燈架通電，讓升溫控制點(diǎn)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，并維持溫度（自動(dòng)保溫），記錄所有溫度傳感器讀數(shù)。第二步：降溫過(guò)程。將燈架電源斷開(kāi)，通過(guò)降溫措施讓降溫控制點(diǎn)溫度降至預(yù)定溫度以下，記錄所有溫度傳感器讀數(shù)。第三步：進(jìn)行以上循環(huán)（步驟一、二）N次。期間每進(jìn)行n個(gè)循環(huán)后，拍照觀察。在按以上試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）在試件降溫時(shí)，打開(kāi)連接扣件，推開(kāi)活動(dòng)保溫箱，增加幕墻試件的背部通風(fēng)散熱。（2）試件各區(qū)域構(gòu)造有所區(qū)別，須分別布置溫度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，溫度感應(yīng)器采用熱電偶，通過(guò)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(hào)，控制太陽(yáng)燈開(kāi)關(guān)。（3）選擇熱電偶與溫控儀時(shí)，須注意熱電偶感應(yīng)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(yáng)燈給試件加熱，應(yīng)分步設(shè)定控制溫度，逐漸調(diào)到最高溫度，使試件內(nèi)外受熱較均勻。（5）在加熱升溫與空調(diào)降溫過(guò)程中，各控制點(diǎn)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度斷電后，由于慣性，仍會(huì)繼續(xù)升溫與降溫，滿(mǎn)足控制點(diǎn)溫度在試驗(yàn)方案要求的溫度上下幅度內(nèi)即可。（6）由于采取淋水降溫措施，環(huán)境潮濕，易發(fā)生漏電現(xiàn)象，所有帶電設(shè)備須接地，并使用其它措施，保證用電安全。

3項(xiàng)目實(shí)例

該試驗(yàn)技術(shù)已在珠海某國(guó)際會(huì)議中心幕墻工程熱循環(huán)試驗(yàn)中得到應(yīng)用，試驗(yàn)裝置如圖3所示，包括幕墻試件及封邊、太陽(yáng)燈架及線路、活動(dòng)保溫箱和測(cè)溫系統(tǒng)。為評(píng)估幕墻不同區(qū)域不同構(gòu)造的熱循環(huán)試驗(yàn)后的變化情況，將幕墻試件的四個(gè)板塊分成四個(gè)測(cè)試區(qū)，布置溫度計(jì)如圖4所示，每個(gè)測(cè)試區(qū)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(gè)位置布置熱電偶。加熱過(guò)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(yáng)燈，太陽(yáng)燈的水平、豎直方向布置間距為300mm，固定在太陽(yáng)燈架上，覆蓋幕墻試件表面。淋水降溫過(guò)程如圖6。為使幕墻試件快速降溫，使用多個(gè)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(tái)空調(diào)，繼續(xù)降溫。本項(xiàng)目試驗(yàn)流程如下：（1）將燈打開(kāi)，讓試件各區(qū)域空氣層溫度傳感器溫度達(dá)到93℃±6℃，并維持1h，記錄所有溫度傳感器讀數(shù)。（2）讓試件各區(qū)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(shù)。（3）進(jìn)行以上循環(huán)（步驟1~2）50次。幕墻試件各測(cè)試區(qū)加熱降溫一個(gè)循環(huán)的試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示，從試驗(yàn)結(jié)果看，各測(cè)試區(qū)在整個(gè)熱循環(huán)過(guò)程中溫度相差很小，溫度場(chǎng)均勻。同時(shí)，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(jìn)一步降溫需使用空調(diào)制冷，此過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，大約30min。若試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度較低（在試驗(yàn)最低溫度以下），則不需要空調(diào)制冷，降溫過(guò)程將大大縮短，減少整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間。該幕墻試件完成50次熱循環(huán)后變化情況如下：玻璃：狀態(tài)正常，無(wú)顏色變化，兩側(cè)表面無(wú)附著物，夾膠層無(wú)破壞或變形。鋁板背襯板：狀態(tài)正常，無(wú)顏色變化，表面無(wú)附著物或生成物。密封膠：狀態(tài)正常，測(cè)試區(qū)一、二、三的鋁板四邊密封膠，均有油脂析出，手感發(fā)粘；試件外表面密封膠、中心十字縫處有油脂析出。

4結(jié)語(yǔ)

本文介紹了幕墻熱循環(huán)試驗(yàn)技術(shù)的難點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)，也是此測(cè)試技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)所在，總結(jié)如下：（1）使幕墻試件均勻快速升溫，熱源為1000W太陽(yáng)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(gè)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(tái)空調(diào)，繼續(xù)降溫。（3）使用溫控儀維持幕墻試件溫度，試件溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，溫控儀使熱源斷電，試件溫度低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，溫控儀使熱源通電，得以維持試件溫度。（4）幕墻試件可根據(jù)需要，在加熱區(qū)域布置安裝方式不同或材料不同的幕墻板塊，進(jìn)行熱循環(huán)后的比對(duì)分析。（5）幕墻試件上可布置多個(gè)熱電偶，監(jiān)測(cè)試件不同位置的溫度。（6）降溫過(guò)程采用水淋加空調(diào)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(xué)研究院有限公司