淺談新型建筑節(jié)能耐候性檢測技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】 節(jié)能環(huán)保已成為人們關(guān)注的問題，國家建設(shè)部也發(fā)布了相關(guān)的文件要求建筑節(jié)能化，使用外保溫墻體材料是有效利用、使用能源的一種手段。大量的墻體保溫材料在建筑行業(yè)的應(yīng)用要求檢測行業(yè)技術(shù)能快速跟進(jìn)，所以需要研制出一種新型的符合標(biāo)準(zhǔn)要求、節(jié)能、耐久并且使用方便的檢測設(shè)備來為國內(nèi)建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)服務(wù)，為國家制定節(jié)能政策提供及時(shí)可靠的技術(shù)參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】 節(jié)能;墻體外保溫;耐候性;檢測

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.06.024

Abstract： Energy conservation and environmental protection has become a concern of people. The Ministry of construction has also issued relevant documents requiring building energy conservation. The use of external thermal insulation wall materials is a means to effectively use and use energy. The application of a large number of wall insulation materials in the construction industry requires that the detection industry technology can be quickly followed up， so it is necessary to develop a new type of testing equipment that meets the requirements of the standard， energy-saving， durable and easy to use to serve the domestic building energy-saving industry， and provide timely and reliable technical parameters for the national energy-saving policy.

Key words： energy saving;wall external insulation;weatherability;detection

1 項(xiàng)目背景和意義

處于夏熱冬冷的中原地區(qū)，非節(jié)能住宅一直存在著“冬冷夏熱”的弊病，保溫隔熱性能不盡人意，大量的住宅需靠空調(diào)、電熱器等抵御“冬冷夏熱”，其耗能浪費(fèi)很大。按新規(guī)，住宅外墻必須使用保溫隔熱材料，內(nèi)含泡沫和砂漿，現(xiàn)階段緊迫的任務(wù)是對相關(guān)的節(jié)能新型材料和產(chǎn)品的節(jié)能性能作出科學(xué)實(shí)際的檢測和評價(jià)。

大量的墻體保溫材料在建筑行業(yè)的應(yīng)用，要求檢測行業(yè)技術(shù)能快速跟進(jìn)，目前外墻外保溫系統(tǒng)耐候檢測裝置普遍存在發(fā)展驗(yàn)證不足的情況，有工位少、價(jià)格昂貴、曲解和簡化標(biāo)準(zhǔn)的要求、設(shè)備本身耗電、耗水、不節(jié)能和設(shè)備本身經(jīng)不住耐候的通病。需要研制出符合標(biāo)準(zhǔn)要求、節(jié)能、耐久并且使用方便的檢測設(shè)備來為國內(nèi)建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)服務(wù)，為國家制定節(jié)能政策提供及時(shí)可靠的技術(shù)參數(shù)。為此，我們開展研制工作，制造出一種新型的、完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求、節(jié)能、便于觀察、耐久并且使用方便的檢測設(shè)備來為國內(nèi)建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)服務(wù)，為國家制定節(jié)能政策提供及時(shí)可靠的技術(shù)參數(shù)。

2 對國內(nèi)存在的建筑節(jié)能耐候性檢測設(shè)備的問題總結(jié)

目前，國內(nèi)制造并使用的設(shè)備都是兩工位、檢測樣品不滿足要包含保溫層側(cè)面的要求、試驗(yàn)過程中不能直接觀看到試驗(yàn)樣品的檢測情況、不能模擬標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境。

3 新型耐候檢測技術(shù)組成

目前國內(nèi)耐候性檢測有二工位的設(shè)備，排隊(duì)時(shí)間過長，溫度控制范圍較小，波動(dòng)范圍調(diào)節(jié)難以精確到0.5度，濕度調(diào)節(jié)效果也難以達(dá)到較高精度，對自然條件的模擬不好，試驗(yàn)環(huán)境無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)試樣環(huán)境要求，樣板也只是一個(gè)平面，無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的轉(zhuǎn)角和側(cè)邊。建議盡快開展科技計(jì)劃，考慮交變有效控制均勻分布的溫度場，模擬噴淋實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化同時(shí)解決儀器設(shè)備本身耐候試驗(yàn)問題，提高系統(tǒng)外環(huán)境條件，建立先進(jìn)的內(nèi)設(shè)外環(huán)境式物理性能檢測設(shè)備，使一向難以控制的外部溫場實(shí)現(xiàn)0.5 ℃以下精度的外場條件，實(shí)現(xiàn)樣板含轉(zhuǎn)角的多工位檢測，使技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，國際先進(jìn)水平。

經(jīng)過大量基礎(chǔ)性試驗(yàn)并掌握了大量工程方面的第一手材料和技術(shù)要求，對建筑節(jié)能耐候性檢測設(shè)備進(jìn)行研制，其制造過程及操作流程為：制作雙面墻體推車→制作外墻外保溫系統(tǒng)→推入玻璃箱體→鎖緊部件密封門→啟動(dòng)微機(jī)控制系統(tǒng)→系統(tǒng)供電→選擇操作模式→記錄試件狀況→打印曲線測試結(jié)果。根據(jù)此操作流程我們進(jìn)行了耐候性檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、噴淋系統(tǒng)、軟件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及樣板支架等的設(shè)計(jì)。

新型建筑保溫耐候檢測設(shè)備主要由控制臺、環(huán)境箱、除濕干燥系統(tǒng)、空氣制冷制熱系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、環(huán)境通風(fēng)系統(tǒng)、試件裝卸系統(tǒng)七大部分組成。

1）控制臺：由控制柜、微機(jī)系統(tǒng)、儀表、按鈕等自動(dòng)控制、電氣控制元件組成。

2）環(huán)境箱：主要由中空玻璃及鋁塑型材組成。

3）除濕干燥系統(tǒng)：主要由中空玻璃保溫箱、地面保溫層、干燥除濕機(jī)組成。

4）空氣制冷制熱系統(tǒng)：主要由制冷管道、制冷機(jī)、加熱器、蒸發(fā)器等組成。

5）噴淋系統(tǒng)：主要由流量計(jì)、管道、電磁閥、球閥、水路管道、噴淋頭組成。

6）環(huán)境通風(fēng)系統(tǒng)：主要由離心風(fēng)機(jī)、管道、氣動(dòng)閥組成。

7）試件裝卸系統(tǒng)：由導(dǎo)軌、過渡架、墻體推車組成。

4 新耐候設(shè)備的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)境通風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)及制造如下。

1）試件支撐機(jī)構(gòu)

目前國內(nèi)市場上出現(xiàn)的建筑節(jié)能耐候性檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)上都不能滿足標(biāo)準(zhǔn)中檢測樣品要包括一個(gè)側(cè)面的要求，我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了移動(dòng)式封閉型雙試件支撐機(jī)構(gòu)。

a）支撐機(jī)構(gòu)的兩側(cè)可同時(shí)或不同時(shí)安裝兩個(gè)試件基墻，施工人員可安全方便地在兩個(gè)基墻上制作相同或不同的外墻外保溫體系。

b）支撐機(jī)構(gòu)的中間為由左右兩面基墻及前后封板組成的100mm寬的空氣夾層，該空氣夾層設(shè)計(jì)有均流格柵，前后封板各安裝有帶有溫度傳感器的通風(fēng)管接頭，可時(shí)時(shí)監(jiān)測該基墻兩側(cè)空氣夾層的進(jìn)出口空氣溫度。

c）支撐機(jī)構(gòu)的兩側(cè)可同時(shí)或不同時(shí)安裝兩個(gè)試件基墻，施工人員可安全方便地在兩個(gè)基墻上制作相同或不同的外墻外保溫體系。

d）支撐機(jī)構(gòu)的地部設(shè)計(jì)有鋼制滾輪，可使很重的被檢試件方便地進(jìn)入環(huán)境箱中。

2）環(huán)境通風(fēng)系統(tǒng)

新耐候設(shè)備采用了離心式風(fēng)機(jī)，與上述試件支撐機(jī)構(gòu)空氣夾層前后封板的通風(fēng)管接頭連接，與試驗(yàn)場區(qū)的自然環(huán)境共同組成風(fēng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)，以確保被試驗(yàn)基墻側(cè)的試驗(yàn)環(huán)境溫度（保持20±3 ℃）要求。

3）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

溫濕度控制系統(tǒng)主要由制冷管道、制冷機(jī)組、加熱器、蒸發(fā)器、轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)等組成。我們設(shè)計(jì)根據(jù)樣板重量約2×0.5 噸計(jì)算，在-18 ℃時(shí)所需冷量約為25 kW，故選用15 HP低溫制冷機(jī)組，為提高制冷效率，適應(yīng)冬夏季不同的氣候條件，采用風(fēng)冷+輔助水冷兩種冷凝方式，為提高系統(tǒng)可靠性，選用意大利富士豪壓縮機(jī)，其他主要制冷部件均采用國際品牌產(chǎn)品。為提高倉內(nèi)溫場的均勻度，采用水平吹風(fēng)結(jié)構(gòu)，在制冷及加熱系統(tǒng)中，采取了過壓、過流、過溫等多種保護(hù)措施，系統(tǒng)采用計(jì)算和控制，可以方便地在計(jì)算機(jī)頁面上選擇所需的試驗(yàn)狀態(tài)和次數(shù)。為克服突然斷電和緊急停機(jī)的情況，系統(tǒng)設(shè)有停電記憶功能，在排除故障后，可以在原狀態(tài)情況下繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，系統(tǒng)還有歷史記錄查詢及打印功能。

可以根據(jù)客戶需要執(zhí)行不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐候性試驗(yàn)?？刂蒲b置的核心部件采用SIEMENS公司S7-200系列可編程控制器，微機(jī)操作界面采用組態(tài)王軟件，采用中文對話方式，易于操作，可靠性高。

4）噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用多噴頭均勻噴淋，噴淋水流量按照標(biāo)準(zhǔn)控制在0～2000 L/h，水管道采用銅管材料，經(jīng)久耐用又防止熱脹冷縮（溫度過低時(shí)水管不會爆裂）。噴頭采用直徑可調(diào)的設(shè)計(jì)方式，確保噴水量均勻。噴淋系統(tǒng)流量采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，器具已經(jīng)過計(jì)量檢定，完全符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 新耐候設(shè)備的的科技創(chuàng)新點(diǎn)

1）試件支撐機(jī)構(gòu)采用內(nèi)部夾空，首次模擬了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境，一個(gè)樣板支架可做兩個(gè)試驗(yàn)樣品，并且滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求含有一個(gè)轉(zhuǎn)角的要求;

2）一套環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)可放置多個(gè)試件支撐機(jī)構(gòu)，同時(shí)檢測N個(gè)樣品，并可對九種不同的外墻外保溫體系（如膠粉聚苯顆粒墻體保溫系統(tǒng)、膨脹聚苯板墻體保溫系統(tǒng)、膠粉聚苯顆粒復(fù)合保溫材料墻體保溫系統(tǒng)、無機(jī)墻體保溫系統(tǒng)、擠塑聚苯板墻體保溫系統(tǒng)、巖棉板墻體保溫系統(tǒng)、聚氨酯發(fā)泡墻體保溫系統(tǒng)、膨脹珍珠巖墻體保溫系統(tǒng)、砌塊墻體保溫系統(tǒng)）進(jìn)行檢測，即提高了工作效率又節(jié)約了能源，首次采用中空隔熱斷橋型材及雙層玻璃，增強(qiáng)了可觀察便利性并且節(jié)約了能源。

6 結(jié)語

為了實(shí)施“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略，國家提出的建筑節(jié)能目標(biāo)是到2010年，全國新增建筑的1/3達(dá)到節(jié)能50%的目標(biāo);到2020年，全國新增建筑全部達(dá)到節(jié)能65%的目標(biāo)。為此我國相繼頒布了一系列的節(jié)能法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，建筑節(jié)能已成為社會各界的共識。

本設(shè)備應(yīng)用于墻體保溫耐候性能指標(biāo)的檢測，其產(chǎn)業(yè)化前景較好。國家對建筑節(jié)能提出硬性指標(biāo)，此產(chǎn)業(yè)政策的考評和實(shí)施都得需要檢測的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)來衡量，因而各個(gè)省市地區(qū)均需要大量的檢測設(shè)備來適應(yīng)市場的需求，由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測周期2～3個(gè)月，因而即使一個(gè)地市一個(gè)檢測部門為了能滿足當(dāng)?shù)氐臋z測市場，也需要數(shù)臺檢測設(shè)備，全國的市場需求量是相當(dāng)大。隨著科技發(fā)展，符合標(biāo)準(zhǔn)檢測方法、滿足大量檢測市場的需求，四工位是最好的選擇。而外墻外保溫檢測系統(tǒng)是一個(gè)剛剛興起的朝陽產(chǎn)業(yè)，其前景必將更加光明。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程：JGJ 144-2004[S].

[2] 膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)：JG 149-2003[S].

[3] 膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)：JG 158-2004[S].

【作者簡介】

李學(xué)玲（1985-），女，學(xué)士，研究方向?yàn)榻ㄖ?jié)能領(lǐng)域的設(shè)備檢測。