新型建筑節(jié)能耐候性檢測技術的應用

王偉

摘 要 在夏熱冬冷地區(qū)，非節(jié)能型住宅一直飽受“冬冷夏熱”之苦，保溫性能不理想，能源浪費量大。根據新規(guī)定，實用的測試和評價對于提升我國建筑節(jié)能性能具有重要的意義。需要對檢測行業(yè)技術進行快速跟蹤，因此需要開發(fā)出符合標準要求、節(jié)能、耐用、易于使用的新型檢測設備，供節(jié)能耐候性檢測使用，及時提供可靠的技術參數。本文針對新型建筑節(jié)能耐候性檢測技術的應用進行了詳細的論證。

關鍵詞 節(jié)能 外墻保溫 耐候性

中圖分類號：TU761 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）09-0001-02

1 項目背景及意義

建筑行業(yè)大量使用墻體保溫材料，需要快速跟進測試行業(yè)技術。目前外墻外保溫系統(tǒng)耐候老化試驗機的研制通常還不夠完善、試驗臺數少、價格昂貴、標準不容易掌握。設備本身耗電、不省水、不節(jié)能，并且其本身不能承受通常耐候性的問題。因此必須研制出符合標準要求、節(jié)能、耐用、使用方便的試驗設備，以服務節(jié)能住宅建筑行業(yè)，為國家提供及時、可靠的能源制定技術參數和節(jié)約準則。為此，我們研發(fā)生產了完全符合標準要求、節(jié)能、易觀察、經久耐用、使用方便的新型檢測裝置，服務于住宅建筑行業(yè)，提供及時、有效的檢測。

2 耐候測試方法

2.1 自然氣候

自然的室外測試需要標本照射陽光，暴露在大氣中，它們或是直接或是用玻璃擋板。

2.2 室外強化

當要更大程度地暴露于太陽輻射下，可以用太陽跟蹤器或者集中處理系統(tǒng)直接暴露在真實的戶外風化條件下，來獲得更快的戶外測試。這些測試方法能提供比原來真實時間風化情況下至少快八倍的有效結果。

2.3 實驗室模擬

將實驗室測試利用具有特殊環(huán)境的測試箱和人工的光源，這些能提供極好的重復性和再現(xiàn)性，類似于真實時間條件，但又可以快許多倍的時間取得結果?？捎貌煌沫h(huán)境控制和燈源（如熒光，碳氙弧，或金屬鹵化物）。每種都有獨特的光譜特性，能和太陽光的幾個關鍵的波長相匹配，來預測產品的性能。

2.4 檢測儀器

氣相色譜（GC）、紫外、紫外分光光度計、原子吸收光譜（AAS）、液相色譜（LC）、X熒光光譜、XRF、X射線衍射儀（XRD）、紅外光譜（IR、傅立葉）、氣質聯(lián)用（GC-MS）、液質聯(lián)用（LC-MS）等等。

3 檢測建筑外墻節(jié)能保溫材料的節(jié)能性質

3.1 樣品檢測

利用樣本檢測，將樣本應用到溫濕度控制臺，并且合理調整溫濕度。在調節(jié)階段，樣本必須不斷與環(huán)境進行協(xié)調，技術人員需要測試樣品的抗熱性能和抗低溫性能，同時需要檢查材料在潮濕環(huán)境的狀態(tài)。結束了測試之后，可以通過對于試驗參數的調整讓樣品達到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 檢測導熱性能

建筑外墻節(jié)能保溫材料導熱性能直接關系到工程節(jié)能效果，導熱性能指的是在溫度恒定狀態(tài)下，改變材料兩側溫度，在固定時間里，材料在每平方米產生的熱力值。測試材料導熱性能，需要利用專業(yè)的測定設備，通過檢測材料的導熱性能，環(huán)境溫濕度和材料組成成分以及分子運行速度等因素都會影響到材料性能，因此在檢測過程中，需要綜合計算材料的多種因素，這樣檢測數值才可以符合材料實際性能。

3.3 檢測材料密度不同

材料具有不同的密度，在密度檢測過程中主要是檢測表觀和干密度，密度直接關系到建筑外墻節(jié)能保溫材料的節(jié)能性能，如果氣流導熱性能低于固體，說明節(jié)能材料中具有較大的氣孔，導致材料表觀密度因此降低，同時還會降低材料導熱性能，因此需要保障材料保溫性能。在導熱階段，可以利用輻射實現(xiàn)傳熱，因此不僅需要減小材料的導熱性能，同時需要降低材料輻射傳熱性能。

3.4 檢測網格布

工作人員需要及時剪裁網格布，在剪裁過程中注意保護砂線，保障砂線剪裁的垂直性。如果試樣無法折疊，工作人員需要利用針對性措施避免影響到砂線。在夾設網格布的過程中，需要保障網格的垂直性，不能出現(xiàn)受力偏心問題。合理控制夾具的夾持力度，如果夾持力度比較大，將會集中應力，甚至會發(fā)生斷裂問題，影響到整體檢測效果。

4 檢測建筑耐候性主要過程分析

4.1 檢測材料基礎性能

性能檢測發(fā)揮著重要的作用，主要需要檢測材料的導熱性能、抗壓性能以及化學性能等。節(jié)能材料經過檢測合格之后，才可以在建筑外墻保溫設計中利用。

4.2 檢測材料的拉伸能力

使用建筑外墻保溫層的過程中，經常會出現(xiàn)形變問題，需要引起施工單位的重視。發(fā)生形變的原因比較多，例如外界溫度和墻體應力等都會導致形變。因此在建筑外墻保溫層施工過程中，需要經過應力檢測。保溫層發(fā)生形變之后還會帶來裂紋和漏水以及脫落等問題，直接影響到建筑的使用性能，因此需要及時檢測建筑外墻節(jié)能保溫材料的拉伸性能，由此提高建筑外墻質量。

4.3 檢測材料的防腐能力

建筑外墻保溫層直接接觸外界，因此外界因素很容易影響到保溫層，如果地域環(huán)境質量比較差，各種自然災害會影響到保溫層質量，從而引發(fā)風化和腐蝕等問題，在材料檢測過程中，需要檢測保溫材料的受力能力和腐蝕能力等。通過模擬化學物質，創(chuàng)設出不同的環(huán)境特征，從而在不同環(huán)境中分析樣本性能的變化，分析材料的質量，因此延長材料使用壽命，使保溫層的質量因此提高。

4.4 檢測施工配件質量

在建筑外墻保溫層施工過程中，需要利用各種材料配件，因此利用單獨的保溫材料無法達到保溫效果。因此施工單位需要嚴格選擇施工配件，檢測施工配件的質量，使其更好地輔助建筑外墻節(jié)能保溫材料，協(xié)調整體使用狀態(tài)，由此保障建筑外墻保溫層的施工質量。

5 新型耐候試驗技術的組成

目前國內測試耐候性有兩個工位裝置，但存在等待時間太長，控溫范圍小，波動幅度的調整很難調整到0.5度以內，調濕效果也難達到精度高，模擬自然條件、測試環(huán)境不能滿足標準樣品的環(huán)境要求等問題，樣品板只是一個平面，不能滿足標準要求的角和邊。因此建議盡快制定科技方案，交替控制均勻分布的溫度場，具有良好的模擬性以實現(xiàn)自動化，同時解決設備本身的天氣測試問題。外部環(huán)境設備條件完善體系，建立先進的內、外環(huán)境試驗設備，對模型包括轉角在內的物理性能進行測試，使技術指標達到國內外一流水平[1]。

經過大量的基礎試驗，對建筑節(jié)能耐候試驗設施進行了改造。制造工藝和工作方法是：制作雙面墻推車→將保溫系統(tǒng)放在墻外→壓入玻璃盒內→鎖上并啟動密封門→微機控制→系統(tǒng)電源→操作模式調試→記錄試件狀態(tài)→打印出結果?？梢钥闯?，本次操作流程由耐候性測試儀、新建筑設計、耐候性測試儀、環(huán)境箱、除濕干燥系統(tǒng)、風冷加熱系統(tǒng)、噴霧干燥系統(tǒng)、通風、樣品檢測、裝卸系統(tǒng)等組成。

6 新型耐候裝置的設計

6.1 載樣機構

目前國內市場建筑節(jié)能耐候試驗設備的結構不能滿足標準中試驗設備的要求，包括單面要求。因此我們提出以下建議：

（1）支撐機制的探索性兩堵墻可以同時進行或分時進行，試驗人員可以在較為安全的狀態(tài)下進行工作，保證實驗環(huán)境的安全可靠。

（2）在主體結構中有100的中間層，由左右底墻和前后密封板組成，空氣中間層設計有安裝分流格柵和前后密封板片上設有帶溫度傳感器的通風管連接件，在使用底壁時密封空氣中間層的溫度檢測。

（3）支持機構的地基檢查可以同時或不同時間安裝兩堵墻，施工安保人員可以輕松打理在地基上創(chuàng)建不同形式的外墻結構系統(tǒng)。

（4）支撐機構底座采用鋼制滾輪，使較重的測試物品可以輕松進入環(huán)境箱。

6.2 環(huán)境通風系統(tǒng)

新型耐候設備采用離心風機連接試樣支撐機構空氣夾層前后密封板的通風管接頭[2]。

6.3 控制系統(tǒng)設計

溫濕控制由冷卻管、冷卻裝置、加熱器和轉輪除濕機等部分構成。我們的設計基于模型重量約2*0.5噸，在-18℃時所需的冷卻能力約為25kW。因此，選用15馬力低溫冷卻機組，提高倉庫內溫度場的均勻性。冷暖系統(tǒng)采用超壓、過熱等較多的策略。系統(tǒng)負責計算和控制，方便顯示在計算機頁面上，選擇所需的測試狀態(tài)和測試次數。為了避免在停電狀態(tài)下導致的影響試驗問題，系統(tǒng)配備了斷電記憶功能，故障排除后可原狀繼續(xù)測試，系統(tǒng)具有相應的智能化記憶功能。耐候性測試可以根據各種標準進行，具體取決于客戶的要求。

6.4 噴水滅火系統(tǒng)的設計

多噴頭用于均勻噴灑。噴淋水流量按標準調節(jié)至0～ 2000升/小時。水管采用銅管材質，經久耐用。

7 結論

國家正在推進建筑節(jié)能目標，到2020年新建的建筑物將實現(xiàn)節(jié)能65%的目標。為此，我國先后通過了一系列關于節(jié)能的法律、法規(guī)和標準[3]。在夏熱冬冷地區(qū)，非節(jié)能型住宅一直飽受“冬冷夏熱”之苦，保溫性能不理想，能源浪費量大。本產業(yè)政策的評價和實施，必須以技術指標和待檢參數為衡量標準。因此，由于標準規(guī)定的測試周期為兩到三個月，不同的省市和地區(qū)需要多種測試設備來滿足市場的要求，所以即使一個地級市的測試部門也能滿足當地的測試市場，雖然只需要幾臺試驗裝置，但國內市場需求量依舊很大。隨著科學技術的發(fā)展，滿足標準測試方法和滿足各種測試市場的需求，四工位解決方案是最佳選擇。外墻檢測前景肯定會更好。

參考文獻：

[1] 朱靜，張帥.建筑外墻節(jié)能材料保溫隔熱能耗控制仿真研究[J].居舍，2020（34）：27-28.

[2] 朱向東.保溫節(jié)能施工技術在土建建筑外墻施工中的運用[J].城市建筑，2020，17（32）：190-192.

[3] 何曉康，錢雨桐，周順發(fā)，王嘯，張素銀.我國建筑外墻保溫節(jié)能材料現(xiàn)狀分析及標準化研究[J].質量探索，2020，17 （03）：22-29.