一種基于非穩(wěn)態(tài)傳熱技術(shù)的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型創(chuàng)造提供了一種基于非穩(wěn)態(tài)傳熱技術(shù)玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，通過自主設(shè)計研發(fā)的控制裝置及防護箱在中空玻璃一側(cè)施加固定的加熱功率，進而測量中空玻璃另一側(cè)表面的溫度變化及響應(yīng)時間，分析溫度與時間變化的曲線，找出不同組合形式的中空玻璃表面溫度變化的規(guī)律，確定相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系及數(shù)學(xué)模型，尋找判定依據(jù)及判定指數(shù)(KP值)，進而鑒別被測試件是否為具有節(jié)能效果的中空玻璃。該裝置適用于各種施工環(huán)境，可以快速準確地計算出門窗、幕墻用中空玻璃的傳熱系數(shù)，且檢測數(shù)據(jù)精確，彌補了我國在現(xiàn)場檢測建筑門窗、幕墻用中空玻璃傳熱系數(shù)的空白。
【專利說明】
-種基于非穩(wěn)態(tài)傳熱技術(shù)的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造屬于建筑節(jié)能檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于非穩(wěn)態(tài)傳熱技術(shù)的施 工現(xiàn)場快速區(qū)分普通與LOW-E中空玻璃的定性分析檢測裝置與檢測建筑口窗、幕墻用中空 玻璃傳熱系數(shù)的定量分析檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)關(guān)于玻璃尤其是中空玻璃或鍛膜中空玻璃的檢測大多為試驗室檢測用 設(shè)備，設(shè)備體積大，因采用穩(wěn)態(tài)傳熱原理，檢測過程很長，對環(huán)境條件的控制要求很苛刻。
[0003] 本發(fā)明創(chuàng)造基于非穩(wěn)態(tài)傳熱的原理對建筑口窗、幕墻用中空玻璃進行現(xiàn)場定性分 析與定量分析檢測，并根據(jù)非穩(wěn)態(tài)傳熱檢測的方法及計算公式快速、準確、直觀地鑒別被檢 中空玻璃是否具有Low-E玻璃，并準確計算出中空玻璃的傳熱系數(shù)，從而保證建筑口窗、幕 墻的整體節(jié)能效果能夠滿足"四步節(jié)能"的要求。該項技術(shù)可W廣泛應(yīng)用于口窗及幕墻產(chǎn)品 工程復(fù)試、進場檢測、監(jiān)督檢查等相關(guān)檢測活動中，檢測時間短，便于攜帶，適合全國推廣使 用。由于此套設(shè)備用于工程現(xiàn)場檢測，易受現(xiàn)場環(huán)境影響，通過防護箱的設(shè)計，最大程度減 少外界影響因素并提高準確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種基于非穩(wěn)態(tài)傳熱技術(shù)的玻璃傳熱系數(shù)的快速 檢測裝置，W解決現(xiàn)有技術(shù)無法現(xiàn)場快速檢測中空玻璃傳熱系數(shù)W及現(xiàn)場快速鑒別普通與 1 ow-e中空玻璃的問題。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是運樣實現(xiàn)的：
[0006] -種玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，包括便攜式控制箱、防護箱和固定支架，所述 防護箱用于提供穩(wěn)定的熱源并檢測待測玻璃的表面溫度，所述防護箱與所述便攜式控制箱 通過導(dǎo)線相連，所述便攜式控制箱用于監(jiān)控檢測過程并處理所述防護箱的檢測數(shù)據(jù)，所述 固定支架用于將所述防護箱固定于待測中空玻璃上。
[0007] 進一步的，所述防護箱包括兩個分置于待測玻璃兩側(cè)且對稱設(shè)置的半封閉箱體， 箱體的各個角落均設(shè)有安裝定位孔，兩個所述半封閉箱體內(nèi)填充有高效保溫材料，其中一 個半封閉箱體與待測玻璃的接觸面內(nèi)嵌設(shè)有加熱片及溫度傳感器，相應(yīng)的另一個半封閉箱 體內(nèi)在所述加熱片的正對面與待測玻璃的接觸面內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，分別用于加熱待測玻 璃或檢測待測玻璃的表面溫度;所述半封閉箱體開口處的某一側(cè)壁上設(shè)有凹槽或通孔，用 于引出導(dǎo)線;所述半封閉箱體的箱底背面中屯、處設(shè)有一中屯、安裝孔，用于配合所述固定支 架固定安裝。
[0008] 進一步的，所述半封閉箱體的箱底背面為中屯、高四周低的坡面結(jié)構(gòu)。
[0009] 進一步的，所述半封閉箱體內(nèi)的箱體深度為10~70mm。
[0010] 更進一步的，所述半封閉箱體采用尼龍作為主體材料加工制作而成，箱體內(nèi)設(shè)有 若干隔熱板隔斷，且所述隔熱板隔斷與所述安裝定位孔、中屯、安裝孔和所述半封閉箱體一 體成型。
[0011] 進一步的，所述便攜式控制箱包括加熱控制模塊和溫度檢測模塊，用于控制加熱 所述加熱片并檢測記錄所述溫度傳感器的數(shù)據(jù);所述固定支架包括一鎖緊支架和位于支架 兩端的玻璃吸附器。
[0012] 進一步的，所述待測玻璃為普通中空玻璃或鍛膜中空玻璃。
[0013] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置具有W下優(yōu) 勢：
[0014] 按照非穩(wěn)態(tài)傳熱原理，通過自主研發(fā)的便攜式檢測裝置，可W準確快速檢測出中 空玻璃的判定指數(shù)化P值)及傳熱系數(shù)，最大程度減少現(xiàn)場環(huán)境對檢測結(jié)果的影響，提高了 檢測數(shù)據(jù)的準確度及穩(wěn)定度;且檢測設(shè)備便于攜帶及安裝，檢測過程快速，檢測結(jié)果準確。
【附圖說明】

[0015] 構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進一步理解，本發(fā)明創(chuàng) 造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在 附圖中：
[0016] 圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的快速檢測裝置的剖視圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的快速檢測裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明創(chuàng)造所述的快速檢測裝置中的半封閉箱體的實施例1的背面結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明創(chuàng)造所述的快速檢測裝置中的半封閉箱體的實施例1的正面結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明創(chuàng)造所述的快速檢測裝置中的半封閉箱體的實施例2的背面結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0021] 圖6為本發(fā)明創(chuàng)造所述的快速檢測裝置中的半封閉箱體的實施例2的正面結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0022] 附圖標記說明：
[0023] 1-待測玻璃;2-鎖緊支架;3-半封閉箱體;4-加熱片;5-溫度傳感器;6-高效保溫材 料;7-玻璃吸附器;8-便攜式控制箱;9-導(dǎo)線；31-中屯、安裝孔;32-安裝定位孔;33-凹槽;34- 通孔。
【具體實施方式】
[0024] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可 W相互組合。
[0025] 在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中屯、"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、 "前"、"后V'左'、"右V'豎曹'、"水甲V'頂'、"底V'胖V'外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示 或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解 為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"等僅用于描述目的，而不能理解為指示 或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"等 的特征可W明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另 有說明，"多個"的含義是兩個或兩個W上。
[0026] 在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安 裝"、"相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或一體地 連接;可W是機械連接，也可W是電連接;可W是直接相連，也可W通過中間媒介間接相連， 可W是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可W通過具體情況理解上 述術(shù)語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。
[0027] 下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造。
[0028] 實施例1
[0029] -種玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，可適用于采用定性分析的方法檢測中空玻璃 傳熱系數(shù)是否滿足施工要求，如圖1和2所示，包括便攜式控制箱8、防護箱和固定支架，所述 防護箱用于提供穩(wěn)定的熱源并檢測待測玻璃的表面溫度，所述防護箱與所述便攜式控制箱 8通過導(dǎo)線9相連，所述便攜式控制箱8用于監(jiān)控檢測過程并處理所述防護箱的檢測數(shù)據(jù)，所 述固定支架用于將所述防護箱固定于待測中空玻璃上。
[0030] 其中，如圖3和4所示，所述防護箱包括兩個分置于待測玻璃兩側(cè)且對稱設(shè)置的矩 形半封閉箱體3,箱體采用尼龍作為主體材料加工制作成型，箱體的四個角均設(shè)有安裝定位 孔32,兩個所述半封閉箱體3內(nèi)填充有高效保溫材料6(優(yōu)選硬質(zhì)發(fā)泡聚氨醋），其中一個半 封閉箱體3與待測玻璃1的接觸面內(nèi)嵌設(shè)有加熱片4及溫度傳感器，相應(yīng)的另一個半封閉箱 體3內(nèi)在所述加熱片4的正對面與待測玻璃的接觸面內(nèi)設(shè)有溫度傳感器5,分別用于加熱待 測玻璃或檢測待測玻璃的表面溫度;所述半封閉箱體3開口處的某一側(cè)壁上設(shè)有凹槽33，用 于引出導(dǎo)線;為了增加對固定支架對防護箱的固定效果，便于施力，所述防護箱的半封閉箱 體3的箱底背面設(shè)計為中屯、高四周低的坡面結(jié)構(gòu)，箱底背面中屯、處設(shè)有一中屯、安裝孔31，用 于配合所述固定支架固定安裝。
[0031] 由于定性分析的保溫效果相對要求較低，所W上述檢測裝置在應(yīng)用到定性分析方 法檢測待測玻璃時，半封閉箱體內(nèi)的箱體深度為l〇mm(此箱體深度可W根據(jù)實際保溫效果 要求增加厚度，增加的厚度在方便施工的基礎(chǔ)上越厚保溫越好，最低不能小于10mm)，且箱 體內(nèi)無需設(shè)置多余的隔熱板，既能達到檢測所需要的保溫效果的同時結(jié)構(gòu)簡單方便安裝與 攜帶。
[0032] 所述便攜式控制箱包括加熱控制模塊和溫度檢測模塊，用于加熱所述加熱片并檢 測記錄所述溫度傳感器的數(shù)據(jù)，同時也可W根據(jù)非穩(wěn)態(tài)傳熱檢測的方法及計算公式，自主 開發(fā)檢測及模擬計算軟件并植入便攜式控制箱內(nèi)，可W更加快速準確地計算出口窗、幕墻 用中空玻璃的傳熱系數(shù)，節(jié)省時間的同時計算精確，可直接輸出結(jié)果;所述固定支架包括一 鎖緊支架2和位于支架兩端的玻璃吸附器7,用于固定鎖緊所述防護箱與待測玻璃，使得檢 測效果更精確。
[0033] 實驗例與結(jié)果分析：
[0034] 將實施例1所述的檢測裝置與定性分析的檢測方法相結(jié)合用于區(qū)分工程中采用的 普通中空玻璃與帶LOW-E膜的中空玻璃的具體實驗例及統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：
[0035] 定性分析的檢測方法的實驗步驟：
[0036] 1.首先隨機選定一組相同規(guī)格、傳熱系數(shù)符合設(shè)計及施工要求的待測玻璃(6+1化 611)胖-6玻璃)100件，并進行編號；
[0037] 2.依照編號順序?qū)ΣＡнM行檢測，并按照本發(fā)明實施例1中的快速檢測裝置結(jié)構(gòu) 描述安裝防護箱與固定支架，使加熱片及溫度傳感器與待測玻璃表面貼緊；
[003引3.在所述待測玻璃的一側(cè)施加固定加熱功率，然后測量并記錄該組待測玻璃另一 側(cè)表面的溫度變化及響應(yīng)時間，繪制并分析溫度與時間變化的曲線，計算其線性回歸曲線 的斜率，記為Kn值，具體數(shù)值見表1;
[0039] 表 1
[0040]


[0043]
[0044] 4.將誤差范圍在±4%的上述Kn值確定為最終的判定指數(shù)，記為Kp值；
[0045] 5.采用步驟3所述方法對相同規(guī)格的其余待檢玻璃進行檢測，并記錄溫度與時間 變化的曲線及斜率K，將被檢樣品的斜率K與Kp作比較，大于Kp值即為不符合設(shè)計及施工要求 的玻璃，小于或等于Kp值即為符合設(shè)計及施工要求的玻璃。
[0046] 6.數(shù)據(jù)存儲:重復(fù)步驟1-4,對其他不同組合形式的中空玻璃產(chǎn)品進行檢測，并收 集記錄相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)及時間-溫度曲線，并將試驗數(shù)據(jù)進行分析，找出并記錄接收面表面 溫度曲線的Kp值。具體數(shù)據(jù)如下： 「nruvl
[004引 通過分析比對，6+12+6與6+1化化OW-E斜率化P值）相差約2.5倍，6+1化6+12+6與6+ 12+6+1化化OW-E斜率化P值)相差約2倍，區(qū)別很明顯。所W通過比較溫度與時間變化曲線斜 率化P值)的方法能快速、準確地區(qū)分普通中空玻璃與LOW-E中空玻璃。
[0049] 實施例2
[0050] -種玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，如圖1和2所示，包括便攜式控制箱、防護箱和 固定支架，所述防護箱用于提供穩(wěn)定的熱源并檢測待測玻璃的表面溫度，所述防護箱與所 述便攜式控制箱通過導(dǎo)線相連，所述便攜式控制箱用于監(jiān)控檢測過程并處理所述防護箱的 檢測數(shù)據(jù)，所述固定支架用于將所述防護箱固定于待測中空玻璃上。
[0051] 如圖5和6所示，與實施例1不同的是本實施例中的所述半封閉箱體采用尼龍作為 主體材料加工制作而成，箱體內(nèi)設(shè)有若干隔熱板隔斷，且所述隔熱板隔斷與所述安裝定位 孔、中屯、安裝孔和所述半封閉箱體一體成型;所述半封閉箱體開口處的某一側(cè)壁上設(shè)有通 孔34,用于引出導(dǎo)線。
[0052] 本實施例的防護箱體結(jié)構(gòu)是針對于定量分析的保溫要求設(shè)計的，所述半封閉箱體 內(nèi)的箱體深度為70mm，上述結(jié)構(gòu)也可W應(yīng)用到采用定性分析方法檢測待測玻璃中，相較于 實施例1中的結(jié)構(gòu)保溫效果更好，檢測結(jié)果更準確、精度更高。
[0053] 實驗例與結(jié)果分析：
[0054] 將實施例2所述的檢測裝置與定量分析的檢測方法相結(jié)合用于檢測工程中采用的 普通中空玻璃或帶LOW-E膜的中空玻璃的具體實驗例及統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：
[0055] 定量分析的檢測與計算方法的步驟如下：
[0056] (1)選用實施例1中的待測玻璃(6+1化化OW-E中空玻璃）100件進行數(shù)據(jù)檢測；（2) 按照本發(fā)明實施例2中的快速檢測裝置結(jié)構(gòu)描述安裝防護箱與固定支架，使加熱片及溫度 傳感器與待測玻璃表面貼緊；（3)記錄玻璃表面初始溫度，然后選擇加熱功率，加熱片開始 升溫，加熱一段時間，停止加熱，記錄停止加熱時接收面的溫度與對應(yīng)時間；（4)繼續(xù)等待一 段時間，記錄接收面的溫度與對應(yīng)時間，結(jié)束檢測；（5)按照國家標準用熱脈沖法檢測材料 導(dǎo)熱系數(shù)的計算公式，計算出被測玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)；（6)按照國家標準用傳熱系數(shù)的計算公 式，計算出被測玻璃的傳熱系數(shù)。
[0057]檢測結(jié)果見表1，為了更清晰的描述整個定量分析的檢測過程，將檢測過程中的數(shù) 據(jù)記錄在表2中：
[0化引 表2
[0化9]
[0060]根據(jù)表2中記錄的檢測結(jié)果，采用下列計算公式計算待測玻璃的傳熱系數(shù)，并記錄 在表1中：
[0061 ] (1)計算:功率密度
[0062] 式中：Q-加熱功率(W);S-加熱面積（m);
[0063] U-加熱電壓(V) ;1-加熱電流(A);
[0064] (2)升溫時間：Tl = Tmax-Tstar = S:18:19-8:10:01 = 8' 9" =0.1383化）；
[0065] 式中：Tmax -停止加熱時刻；Tstar-開始加熱時刻；
[0066] (3)加熱時間：T2 = Ti = O. 1383 化）；
[0067] (4)降溫時間：T3 = Tend-Tstar = S:34:55-8:10:01 = 24'54" =0.415化）；
[006引式中：Tend-記錄降溫時刻；
[0069] (5)加熱面加熱過余溫度：目1 = tim-tis = 79.25-24.80 = 54.45 rc );
[0070] 式中：tlm-加熱面停止加熱時溫度;tis-加熱面初始溫度；
[0071 ] (6)接收面加熱過余溫度：目2 = t2m-t2s = 26.91-24.80 = 2.11 rc );
[0072]式中：t2m-接收面停止加熱時溫度;t2s-接收面初始溫度；
[007；3] (7)加熱面降溫過余溫度：目3 = tie-tis = 78.25-24.80 = 53.45 rc );
[0074] 式中：tie-加熱面記錄降溫時刻溫度
[0075]
[0076]
[0077]
[007引
[0079]
[0080]
[0081]
[0082]
[0083] 式中：U-傳熱系數(shù)也一內(nèi)表面換熱系數(shù)，取8(W/m2 ? K);
[0084] he-外表面換熱系數(shù)，取23(W/m2 ? K)。
[00化]100組6+12+6L0W-E玻璃的傳熱系數(shù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表3:
[00化]表3

[0089]
[0090] 上述數(shù)據(jù)表明，采用本發(fā)明中設(shè)備及定量分析的方法可W快速準確的計算出中空 玻璃的傳熱系數(shù)，誤差較小，同時還可W在控制箱中植入自主開發(fā)的檢測及模擬計算軟件， 快速準確地計算出口窗、幕墻用中空玻璃的傳熱系數(shù)，數(shù)據(jù)精確，檢測時間短，且便于攜帶， 適合全國推廣使用。
[0091] W上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用W限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本 發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造 的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，其特征在于:包括便攜式控制箱、防護箱和固定 支架，所述防護箱用于提供穩(wěn)定的熱源并檢測待測玻璃的表面溫度，所述防護箱與所述便 攜式控制箱通過導(dǎo)線相連，所述便攜式控制箱用于監(jiān)控檢測過程并處理所述防護箱的檢測 數(shù)據(jù)，所述固定支架用于將所述防護箱固定于待測玻璃上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，其特征在于:所述防護箱包括 兩個分置于待測玻璃兩側(cè)且對稱設(shè)置的半封閉箱體，箱體的各個角落均設(shè)有安裝定位孔， 兩個所述半封閉箱體內(nèi)填充有高效保溫材料，其中一個半封閉箱體與待測玻璃的接觸面內(nèi) 嵌設(shè)有加熱片及溫度傳感器，相應(yīng)的另一個半封閉箱體內(nèi)在所述加熱片的正對面與待測玻 璃的接觸面內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，分別用于加熱待測玻璃或檢測待測玻璃的表面溫度;所述 半封閉箱體開口處的某一側(cè)壁上設(shè)有凹槽或通孔，用于引出導(dǎo)線;所述半封閉箱體的箱底 背面中心處設(shè)有一中心安裝孔，用于配合所述固定支架固定安裝。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，其特征在于:所述半封閉箱體 的箱底背面為中心高四周低的坡面結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，其特征在于:所述半封閉箱體 內(nèi)的箱體深度為10~70_。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，其特征在于:所述半封閉箱體 采用尼龍作為主體材料加工制作而成，箱體內(nèi)設(shè)有若干隔熱板隔斷，且所述隔熱板隔斷與 所述安裝定位孔、中心安裝孔和所述半封閉箱體一體成型。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，其特征在于:所述便攜式控制 箱包括加熱控制模塊和溫度檢測模塊，用于控制加熱所述加熱片并檢測記錄所述溫度傳 感器的數(shù)據(jù)； 所述固定支架包括一鎖緊支架和位于支架兩端的玻璃吸附器。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃傳熱系數(shù)的快速檢測裝置，其特征在于:所述待測玻璃為 普通中空玻璃或鍍膜中空玻璃。
【文檔編號】G01N25/20GK205691524SQ201620508734
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月27日 公開號201620508734.5, CN 201620508734, CN 205691524 U, CN 205691524U, CN-U-205691524, CN201620508734, CN201620508734.5, CN205691524 U, CN205691524U
【發(fā)明人】徐凱, 龐偉, 白錫慶
【申請人】天津市建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心