建筑外窗傳熱系數(shù)結(jié)果的不確定度評(píng)定

康云

摘要：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8484《建筑外門(mén)窗保溫性能分級(jí)及檢測(cè)方法》的要求，對(duì)單框中空塑鋼外窗進(jìn)行多次傳熱系數(shù)檢測(cè)。利用多次的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行不確定度的評(píng)定，分析影響檢測(cè)結(jié)果的各種因素，為提高檢測(cè)水平和準(zhǔn)確度提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑外窗;傳熱系數(shù);不確定度

1前言

目前，建筑外窗的保溫性能檢測(cè)已經(jīng)成為建筑工程節(jié)能驗(yàn)收的重要參數(shù)之一，其中傳熱系數(shù)作為體現(xiàn)外圍護(hù)構(gòu)件保溫性能的重要參數(shù)傳熱系數(shù)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度就顯得尤為重要。在外窗傳熱系數(shù)的檢測(cè)中，檢測(cè)結(jié)果因檢測(cè)過(guò)程中的各種因素影響而出現(xiàn)較大誤差。本文以單框中空塑鋼外窗為檢測(cè)對(duì)象，通過(guò)檢測(cè)實(shí)例與檢測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JJF 1059.1《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的評(píng)定要求，分析在檢測(cè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的使檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差的不確定因素，以期為此類(lèi)檢測(cè)提供參考。

2檢測(cè)過(guò)程

2.1檢測(cè)對(duì)象：?jiǎn)慰蛑锌账茕撏獯埃?guī)格為1500mm×1500mm。

2.2檢測(cè)依據(jù)：JJF 1059.1《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》;GB/T8484《建筑外門(mén)窗保溫性能分級(jí)及檢測(cè)方法》》

2.3檢測(cè)儀器設(shè)備：建筑外門(mén)窗保溫性能檢測(cè)設(shè)備鋼卷尺。

2.4檢測(cè)原理

基于穩(wěn)定傳熱原理，采用標(biāo)定熱箱法檢測(cè)建筑門(mén)、窗傳熱系數(shù)，試件一側(cè)為熱箱，模擬采暖建筑冬季室內(nèi)氣候條件，另一側(cè)為冷箱，模擬冬季室外氣溫和氣流速度，在對(duì)試件縫進(jìn)行密封處理，試件兩側(cè)各自保持穩(wěn)定的空氣溫度、氣流速度和熱輻射條件下，測(cè)量熱箱中加熱器的發(fā)熱量，減去通過(guò)熱箱外壁和試件框的熱損失（兩者均由標(biāo)定試驗(yàn)確定），除以試件面積和兩側(cè)空氣溫差的乘積，即可得出試件的傳熱系數(shù)K值。

2.5檢測(cè)條件

檢測(cè)裝置應(yīng)放在裝有空調(diào)的試驗(yàn)室內(nèi)，保證熱箱外壁內(nèi)外表面面積加權(quán)平均溫差小于1.0K，試驗(yàn)室空氣溫度波動(dòng)不應(yīng)大于0.5K。

2.6傳熱系數(shù)檢測(cè)

窗體試件安裝后，試件與試件洞口周邊之間的縫隙宜用聚苯乙烯泡沫塑料條填塞，并用密封膠密封。待密封膠完全干透，粘貼好試件表面?zhèn)鞲衅鳌?/p>

運(yùn)行儀器自帶軟件“建筑門(mén)窗保溫性能檢測(cè)系統(tǒng)”，點(diǎn)擊“傳熱系數(shù)檢測(cè)”按鈕，設(shè)置檢測(cè)參數(shù)，溫度設(shè)置分別為：冷箱溫度-20℃，熱箱溫度20℃，試件尺寸分別為：試件面積2.25m2、填充物面積0.99 m2;采集時(shí)間間隔根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為30min。點(diǎn)擊軟件“開(kāi)始測(cè)試”按鈕，開(kāi)始試驗(yàn)，并根據(jù)軟件中的標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算出窗體的傳熱系數(shù)。一次檢測(cè)結(jié)束后，將設(shè)備降至初始狀態(tài)。

按照上述步驟重復(fù)試驗(yàn)9次，得出10組傳熱系數(shù)結(jié)果進(jìn)行不確定度分析。

3外窗傳熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型

建筑外窗傳熱系數(shù)檢測(cè)所使用的計(jì)算公式為：

4不確定度預(yù)估和來(lái)源

從上述式中可知，在窗體傳熱系數(shù)檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)結(jié)果所涉及的不確定度分量包括以下幾點(diǎn)：（1）測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量u1;（2）檢測(cè)人員或操作造成的不確定度分量u2;（3）面積導(dǎo)致的不確定度分量u3;（4）功率測(cè)量引起的不確定度分量u4;（5）溫度測(cè)量引起的不確定度分量u5;u1、u2屬于A類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，u3、u4、u5屬于B類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

5不確定度分量計(jì)算

5.1 A類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.1.1測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量u1

被評(píng)定外窗進(jìn)行10次傳熱系數(shù)檢測(cè)的結(jié)果見(jiàn)表1。

5.1.2檢測(cè)人員或操作造成的不確定度分量u2

由于本次檢測(cè)為同一檢測(cè)人員對(duì)同一試件在規(guī)定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，因此由檢測(cè)人員或操作導(dǎo)致的不確定度可以忽略不計(jì)。

5.2 B類(lèi)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.2.1面積導(dǎo)致的不確定度分量u3

面積的不確定度分量主要在試件安裝洞口的尺寸測(cè)量時(shí)有所使用的鋼卷尺的不確定度引入，其評(píng)定方法主要是根據(jù)鋼卷尺的檢定證書(shū)中標(biāo)明的擴(kuò)展不確定度U和k值進(jìn)行評(píng)定。但是由于本次檢測(cè)所使用的設(shè)備測(cè)定的計(jì)量面積為固定數(shù)值，其試件面積為2.25m2，該數(shù)據(jù)直接在檢測(cè)系統(tǒng)軟件中輸入，并不需要使用鋼卷尺反復(fù)進(jìn)行測(cè)量，不存在反復(fù)測(cè)量的誤差，因此此項(xiàng)由面積導(dǎo)致的不確定度可以忽略不計(jì)。

5.2.1功率測(cè)量引起的不確定度分量u4

功率測(cè)量的不確定度分量主要是由建筑外門(mén)窗保溫性能檢測(cè)設(shè)備的功率表的示值不確定度引入。功率測(cè)控范圍10～1100W，精度：0.2級(jí)。

5.2.2溫度測(cè)量引起的不確定度分量u5

溫度測(cè)量的不確定度分量主要是由建筑外門(mén)窗保溫性能檢測(cè)設(shè)備的溫度傳感器在控制軟件上的示值不確定度引入。

溫度傳感器共有168個(gè)，給每個(gè)傳感器進(jìn)行不不確定度分析是不可能的，因此，只能以一個(gè)有代表性的溫度測(cè)點(diǎn)的最不利相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為建筑外門(mén)窗保溫性能檢測(cè)設(shè)備的溫度測(cè)量引起的不確定度分量，即u3=0.116%。

6傳熱系數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于以上分析的各個(gè)不確定度分量時(shí)彼此獨(dú)立的，故本次傳熱系數(shù)檢測(cè)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

7傳熱系數(shù)的相對(duì)擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則其相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：

8結(jié)論

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，該外窗的傳熱系數(shù)Uc=1.96 （1±10%）W/（m2·K），k=2。通過(guò)此評(píng)定，可以得出影響外窗傳熱系數(shù)檢測(cè)結(jié)果的主要因素為功率和溫度，因此定期對(duì)檢測(cè)設(shè)備的計(jì)量和標(biāo)定是十分重要的;平時(shí)要通過(guò)多方面對(duì)檢測(cè)質(zhì)量進(jìn)行控制，才能得到準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 8484《建筑外門(mén)窗保溫性能分級(jí)及檢測(cè)方法》.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范。JJF 1059.1《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》.

（作者單位：撫順市工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司）