一种基于非稳态传热技术的玻璃传热系数的快速检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型创造提供了一种基于非稳态传热技术玻璃传热系数的快速检测装置，通过自主设计研发的控制装置及防护箱在中空玻璃一侧施加固定的加热功率，进而测量中空玻璃另一侧表面的温度变化及响应时间，分析温度与时间变化的曲线，找出不同组合形式的中空玻璃表面温度变化的规律，确定相关参数之间的关系及数学模型，寻找判定依据及判定指数(KP值)，进而鉴别被测试件是否为具有节能效果的中空玻璃。该装置适用于各种施工环境，可以快速准确地计算出门窗、幕墙用中空玻璃的传热系数，且检测数据精确，弥补了我国在现场检测建筑门窗、幕墙用中空玻璃传热系数的空白。
【专利说明】
-种基于非稳态传热技术的玻璃传热系数的快速检测装置
技术领域
[0001] 本发明创造属于建筑节能检测技术领域，尤其设及一种基于非稳态传热技术的施 工现场快速区分普通与LOW-E中空玻璃的定性分析检测装置与检测建筑口窗、幕墙用中空 玻璃传热系数的定量分析检测装置。
【背景技术】
[0002] 目前国内关于玻璃尤其是中空玻璃或锻膜中空玻璃的检测大多为试验室检测用 设备，设备体积大，因采用稳态传热原理，检测过程很长，对环境条件的控制要求很苛刻。
[0003] 本发明创造基于非稳态传热的原理对建筑口窗、幕墙用中空玻璃进行现场定性分 析与定量分析检测，并根据非稳态传热检测的方法及计算公式快速、准确、直观地鉴别被检 中空玻璃是否具有Low-E玻璃，并准确计算出中空玻璃的传热系数，从而保证建筑口窗、幕 墙的整体节能效果能够满足"四步节能"的要求。该项技术可W广泛应用于口窗及幕墙产品 工程复试、进场检测、监督检查等相关检测活动中，检测时间短，便于携带，适合全国推广使 用。由于此套设备用于工程现场检测，易受现场环境影响，通过防护箱的设计，最大程度减 少外界影响因素并提高准确度。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明创造旨在提出一种基于非稳态传热技术的玻璃传热系数的快速 检测装置，W解决现有技术无法现场快速检测中空玻璃传热系数W及现场快速鉴别普通与 1 ow-e中空玻璃的问题。
[0005] 为达到上述目的，本发明创造的技术方案是运样实现的：
[0006] -种玻璃传热系数的快速检测装置，包括便携式控制箱、防护箱和固定支架，所述 防护箱用于提供稳定的热源并检测待测玻璃的表面溫度，所述防护箱与所述便携式控制箱 通过导线相连，所述便携式控制箱用于监控检测过程并处理所述防护箱的检测数据，所述 固定支架用于将所述防护箱固定于待测中空玻璃上。
[0007] 进一步的，所述防护箱包括两个分置于待测玻璃两侧且对称设置的半封闭箱体， 箱体的各个角落均设有安装定位孔，两个所述半封闭箱体内填充有高效保溫材料，其中一 个半封闭箱体与待测玻璃的接触面内嵌设有加热片及溫度传感器，相应的另一个半封闭箱 体内在所述加热片的正对面与待测玻璃的接触面内设有溫度传感器，分别用于加热待测玻 璃或检测待测玻璃的表面溫度;所述半封闭箱体开口处的某一侧壁上设有凹槽或通孔，用 于引出导线;所述半封闭箱体的箱底背面中屯、处设有一中屯、安装孔，用于配合所述固定支 架固定安装。
[0008] 进一步的，所述半封闭箱体的箱底背面为中屯、高四周低的坡面结构。
[0009] 进一步的，所述半封闭箱体内的箱体深度为10~70mm。
[0010] 更进一步的，所述半封闭箱体采用尼龙作为主体材料加工制作而成，箱体内设有 若干隔热板隔断，且所述隔热板隔断与所述安装定位孔、中屯、安装孔和所述半封闭箱体一 体成型。
[0011] 进一步的，所述便携式控制箱包括加热控制模块和溫度检测模块，用于控制加热 所述加热片并检测记录所述溫度传感器的数据;所述固定支架包括一锁紧支架和位于支架 两端的玻璃吸附器。
[0012] 进一步的，所述待测玻璃为普通中空玻璃或锻膜中空玻璃。
[0013] 相对于现有技术，本发明创造所述的玻璃传热系数的快速检测装置具有W下优 势：
[0014] 按照非稳态传热原理，通过自主研发的便携式检测装置，可W准确快速检测出中 空玻璃的判定指数化P值)及传热系数，最大程度减少现场环境对检测结果的影响，提高了 检测数据的准确度及稳定度;且检测设备便于携带及安装，检测过程快速，检测结果准确。
【附图说明】
[0015] 构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创 造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在 附图中：
[0016] 图1为本发明创造实施例所述的快速检测装置的剖视图；
[0017] 图2为本发明创造实施例所述的快速检测装置的主视结构示意图；
[0018] 图3为本发明创造所述的快速检测装置中的半封闭箱体的实施例1的背面结构示 意图；
[0019] 图4为本发明创造所述的快速检测装置中的半封闭箱体的实施例1的正面结构示 意图；
[0020] 图5为本发明创造所述的快速检测装置中的半封闭箱体的实施例2的背面结构示 意图；
[0021] 图6为本发明创造所述的快速检测装置中的半封闭箱体的实施例2的正面结构示 意图。
[0022] 附图标记说明：
[0023] 1-待测玻璃;2-锁紧支架;3-半封闭箱体;4-加热片;5-溫度传感器;6-高效保溫材 料;7-玻璃吸附器;8-便携式控制箱;9-导线；31-中屯、安装孔;32-安装定位孔;33-凹槽;34- 通孔。
【具体实施方式】
[0024] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可 W相互组合。
[0025] 在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语"中屯、"、"纵向"、"横向"、"上"、"下"、 "前"、"后V'左'、"右V'竖曹'、"水甲V'顶'、"底V'胖V'外"等指示的方位或位置关系为 基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示 或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解 为对本发明创造的限制。此外，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不能理解为指示 或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"等 的特征可W明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另 有说明，"多个"的含义是两个或两个W上。
[0026] 在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安 装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或一体地 连接;可W是机械连接，也可W是电连接;可W是直接相连，也可W通过中间媒介间接相连， 可W是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可W通过具体情况理解上 述术语在本发明创造中的具体含义。
[0027] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
[0028] 实施例1
[0029] -种玻璃传热系数的快速检测装置，可适用于采用定性分析的方法检测中空玻璃 传热系数是否满足施工要求，如图1和2所示，包括便携式控制箱8、防护箱和固定支架，所述 防护箱用于提供稳定的热源并检测待测玻璃的表面溫度，所述防护箱与所述便携式控制箱 8通过导线9相连，所述便携式控制箱8用于监控检测过程并处理所述防护箱的检测数据，所 述固定支架用于将所述防护箱固定于待测中空玻璃上。
[0030] 其中，如图3和4所示，所述防护箱包括两个分置于待测玻璃两侧且对称设置的矩 形半封闭箱体3,箱体采用尼龙作为主体材料加工制作成型，箱体的四个角均设有安装定位 孔32,两个所述半封闭箱体3内填充有高效保溫材料6(优选硬质发泡聚氨醋），其中一个半 封闭箱体3与待测玻璃1的接触面内嵌设有加热片4及溫度传感器，相应的另一个半封闭箱 体3内在所述加热片4的正对面与待测玻璃的接触面内设有溫度传感器5,分别用于加热待 测玻璃或检测待测玻璃的表面溫度;所述半封闭箱体3开口处的某一侧壁上设有凹槽33，用 于引出导线;为了增加对固定支架对防护箱的固定效果，便于施力，所述防护箱的半封闭箱 体3的箱底背面设计为中屯、高四周低的坡面结构，箱底背面中屯、处设有一中屯、安装孔31，用 于配合所述固定支架固定安装。
[0031] 由于定性分析的保溫效果相对要求较低，所W上述检测装置在应用到定性分析方 法检测待测玻璃时，半封闭箱体内的箱体深度为l〇mm(此箱体深度可W根据实际保溫效果 要求增加厚度，增加的厚度在方便施工的基础上越厚保溫越好，最低不能小于10mm)，且箱 体内无需设置多余的隔热板，既能达到检测所需要的保溫效果的同时结构简单方便安装与 携带。
[0032] 所述便携式控制箱包括加热控制模块和溫度检测模块，用于加热所述加热片并检 测记录所述溫度传感器的数据，同时也可W根据非稳态传热检测的方法及计算公式，自主 开发检测及模拟计算软件并植入便携式控制箱内，可W更加快速准确地计算出口窗、幕墙 用中空玻璃的传热系数，节省时间的同时计算精确，可直接输出结果;所述固定支架包括一 锁紧支架2和位于支架两端的玻璃吸附器7,用于固定锁紧所述防护箱与待测玻璃，使得检 测效果更精确。
[0033] 实验例与结果分析：
[0034] 将实施例1所述的检测装置与定性分析的检测方法相结合用于区分工程中采用的 普通中空玻璃与带LOW-E膜的中空玻璃的具体实验例及统计数据如下：
[0035] 定性分析的检测方法的实验步骤：
[0036] 1.首先随机选定一组相同规格、传热系数符合设计及施工要求的待测玻璃(6+1化 611)胖-6玻璃)100件，并进行编号；
[0037] 2.依照编号顺序对玻璃进行检测，并按照本发明实施例1中的快速检测装置结构 描述安装防护箱与固定支架，使加热片及溫度传感器与待测玻璃表面贴紧；
[003引3.在所述待测玻璃的一侧施加固定加热功率，然后测量并记录该组待测玻璃另一 侧表面的溫度变化及响应时间，绘制并分析溫度与时间变化的曲线，计算其线性回归曲线 的斜率，记为Kn值，具体数值见表1;
[0039] 表 1
[0040]
[0043]
[0044] 4.将误差范围在±4%的上述Kn值确定为最终的判定指数，记为Kp值；
[0045] 5.采用步骤3所述方法对相同规格的其余待检玻璃进行检测，并记录溫度与时间 变化的曲线及斜率K，将被检样品的斜率K与Kp作比较，大于Kp值即为不符合设计及施工要求 的玻璃，小于或等于Kp值即为符合设计及施工要求的玻璃。
[0046] 6.数据存储:重复步骤1-4,对其他不同组合形式的中空玻璃产品进行检测，并收 集记录相关的试验数据及时间-溫度曲线，并将试验数据进行分析，找出并记录接收面表面 溫度曲线的Kp值。具体数据如下： 「nruvl
[004引 通过分析比对，6+12+6与6+1化化OW-E斜率化P值）相差约2.5倍，6+1化6+12+6与6+ 12+6+1化化OW-E斜率化P值)相差约2倍，区别很明显。所W通过比较溫度与时间变化曲线斜 率化P值)的方法能快速、准确地区分普通中空玻璃与LOW-E中空玻璃。
[0049] 实施例2
[0050] -种玻璃传热系数的快速检测装置，如图1和2所示，包括便携式控制箱、防护箱和 固定支架，所述防护箱用于提供稳定的热源并检测待测玻璃的表面溫度，所述防护箱与所 述便携式控制箱通过导线相连，所述便携式控制箱用于监控检测过程并处理所述防护箱的 检测数据，所述固定支架用于将所述防护箱固定于待测中空玻璃上。
[0051] 如图5和6所示，与实施例1不同的是本实施例中的所述半封闭箱体采用尼龙作为 主体材料加工制作而成，箱体内设有若干隔热板隔断，且所述隔热板隔断与所述安装定位 孔、中屯、安装孔和所述半封闭箱体一体成型;所述半封闭箱体开口处的某一侧壁上设有通 孔34,用于引出导线。
[0052] 本实施例的防护箱体结构是针对于定量分析的保溫要求设计的，所述半封闭箱体 内的箱体深度为70mm，上述结构也可W应用到采用定性分析方法检测待测玻璃中，相较于 实施例1中的结构保溫效果更好，检测结果更准确、精度更高。
[0053] 实验例与结果分析：
[0054] 将实施例2所述的检测装置与定量分析的检测方法相结合用于检测工程中采用的 普通中空玻璃或带LOW-E膜的中空玻璃的具体实验例及统计数据如下：
[0055] 定量分析的检测与计算方法的步骤如下：
[0056] (1)选用实施例1中的待测玻璃(6+1化化OW-E中空玻璃）100件进行数据检测；（2) 按照本发明实施例2中的快速检测装置结构描述安装防护箱与固定支架，使加热片及溫度 传感器与待测玻璃表面贴紧；（3)记录玻璃表面初始溫度，然后选择加热功率，加热片开始 升溫，加热一段时间，停止加热，记录停止加热时接收面的溫度与对应时间；（4)继续等待一 段时间，记录接收面的溫度与对应时间，结束检测；（5)按照国家标准用热脉冲法检测材料 导热系数的计算公式，计算出被测玻璃的导热系数；（6)按照国家标准用传热系数的计算公 式，计算出被测玻璃的传热系数。
[0057]检测结果见表1，为了更清晰的描述整个定量分析的检测过程，将检测过程中的数 据记录在表2中：
[0化引 表2
[0化9]
[0060]根据表2中记录的检测结果，采用下列计算公式计算待测玻璃的传热系数，并记录 在表1中：
[0061 ] (1)计算:功率密度
[0062] 式中：Q-加热功率(W);S-加热面积（m);
[0063] U-加热电压(V) ;1-加热电流(A);
[0064] (2)升溫时间：Tl = Tmax-Tstar = S:18:19-8:10:01 = 8' 9" =0.1383化）；
[0065] 式中：Tmax -停止加热时刻；Tstar-开始加热时刻；
[0066] (3)加热时间：T2 = Ti = O. 1383 化）；
[0067] (4)降溫时间：T3 = Tend-Tstar = S:34:55-8:10:01 = 24'54" =0.415化）；
[006引式中：Tend-记录降溫时刻；
[0069] (5)加热面加热过余溫度：目1 = tim-tis = 79.25-24.80 = 54.45 rc );
[0070] 式中：tlm-加热面停止加热时溫度;tis-加热面初始溫度；
[0071 ] (6)接收面加热过余溫度：目2 = t2m-t2s = 26.91-24.80 = 2.11 rc );
[0072]式中：t2m-接收面停止加热时溫度;t2s-接收面初始溫度；
[007；3] (7)加热面降溫过余溫度：目3 = tie-tis = 78.25-24.80 = 53.45 rc );
[0074] 式中：tie-加热面记录降溫时刻溫度
[0075]
[0076]
[0077]
[007引
[0079]
[0080]
[0081]
[0082]
[0083] 式中：U-传热系数也一内表面换热系数，取8(W/m2 ? K);
[0084] he-外表面换热系数，取23(W/m2 ? K)。
[00化]100组6+12+6L0W-E玻璃的传热系数统计数据见表3:
[00化]表3
[0089]
[0090] 上述数据表明，采用本发明中设备及定量分析的方法可W快速准确的计算出中空 玻璃的传热系数，误差较小，同时还可W在控制箱中植入自主开发的检测及模拟计算软件， 快速准确地计算出口窗、幕墙用中空玻璃的传热系数，数据精确，检测时间短，且便于携带， 适合全国推广使用。
[0091] W上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用W限制本发明创造，凡在本 发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种玻璃传热系数的快速检测装置，其特征在于:包括便携式控制箱、防护箱和固定 支架，所述防护箱用于提供稳定的热源并检测待测玻璃的表面温度，所述防护箱与所述便 携式控制箱通过导线相连，所述便携式控制箱用于监控检测过程并处理所述防护箱的检测 数据，所述固定支架用于将所述防护箱固定于待测玻璃上。2. 根据权利要求1所述的玻璃传热系数的快速检测装置，其特征在于:所述防护箱包括 两个分置于待测玻璃两侧且对称设置的半封闭箱体，箱体的各个角落均设有安装定位孔， 两个所述半封闭箱体内填充有高效保温材料，其中一个半封闭箱体与待测玻璃的接触面内 嵌设有加热片及温度传感器，相应的另一个半封闭箱体内在所述加热片的正对面与待测玻 璃的接触面内设有温度传感器，分别用于加热待测玻璃或检测待测玻璃的表面温度;所述 半封闭箱体开口处的某一侧壁上设有凹槽或通孔，用于引出导线;所述半封闭箱体的箱底 背面中心处设有一中心安装孔，用于配合所述固定支架固定安装。3. 根据权利要求2所述的玻璃传热系数的快速检测装置，其特征在于:所述半封闭箱体 的箱底背面为中心高四周低的坡面结构。4. 根据权利要求2所述的玻璃传热系数的快速检测装置，其特征在于:所述半封闭箱体 内的箱体深度为10~70_。5. 根据权利要求2所述的玻璃传热系数的快速检测装置，其特征在于:所述半封闭箱体 采用尼龙作为主体材料加工制作而成，箱体内设有若干隔热板隔断，且所述隔热板隔断与 所述安装定位孔、中心安装孔和所述半封闭箱体一体成型。6. 根据权利要求2所述的玻璃传热系数的快速检测装置，其特征在于:所述便携式控制 箱包括加热控制模块和温度检测模块，用于控制加热所述加热片并检测记录所述温度传 感器的数据； 所述固定支架包括一锁紧支架和位于支架两端的玻璃吸附器。7. 根据权利要求1所述的玻璃传热系数的快速检测装置，其特征在于:所述待测玻璃为 普通中空玻璃或镀膜中空玻璃。
【文档编号】G01N25/20GK205691524SQ201620508734
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月27日 公开号201620508734.5, CN 201620508734, CN 205691524 U, CN 205691524U, CN-U-205691524, CN201620508734, CN201620508734.5, CN205691524 U, CN205691524U
【发明人】徐凯, 庞伟, 白锡庆
【申请人】天津市建筑材料产品质量监督检测中心