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“门窗热工性能，现场能测吗？”

文摘 2024-05-25 17:54 北京

又到了炎炎夏日，时不时又会接到电话，“门窗热工性能，现场能测吗？”，多针对因房间过热问题如何选改造方案，到底是贴膜？涂膜？加玻璃？还是加窗帘？

这背后反映的其实是，门窗热工性能现场如何准确、快速测评的问题。

那么，门窗热工性能现场能测吗？

答案当然是能。但在给出解决方案之前，我们先科普一下，什么是门窗热工性能。

门窗热工性能包括保温性能和隔热性能，分别以传热系数K值和太阳得热系数SHGC值来表征。

门窗保温性能，是门窗在冬季阻止热量从室内高温侧向室外低温侧传递的能力；门窗隔热性能，是门窗在夏季阻隔太阳辐射得热的能力。

关于二者的区别，请参考作者以下文章：

好了，明白了门窗保温与隔热区别，下边来看看如何在现场快速测评门窗K值。

K值和温度、热流有关，需要我们现场监测门窗室内外空气温度、表面温度以及热流，根据K值和温度、热流的关系测算得到K值。

测试了玻璃、窗框等K值，面积加权平均就可得到整窗K值。笔者写过文章一篇：

如何现场测试门窗幕墙K值？

太阳得热系数如何测试呢？这里要区分透光的玻璃和不透光的窗框。

玻璃太阳得热系数包括两部分，一部分是太阳能直接透射比，一部分是玻璃吸收热量后向室内的二次传热比。

其中，太阳能直接透射比可通过监测太阳接近垂直照射时，玻璃附近室内外太阳辐射照度来测算得到。

二次传热测量相对麻烦，要考虑玻璃吸收辐射后向室内传递的热量，还要考虑因温差引起的热量传递。

窗框不透光，只有吸收太阳辐射热量后的二次传热，可测算得到框的SHGC值。

测得玻璃、窗框SHGC值后，通过面积加权平均，就可得到整窗SHGC值。

现场测试还要考虑一个问题，就是操作便捷性。所以在研究初始，笔者已经将热箱法排除在外。

门窗幕墙为非均质材料，且尺寸各不相同，导致热箱大小难以标准化。

箱体在室外安装很不方便，尤其是高空测试时；因为热箱法不仅仅是两个箱体，还要附带加热、制冷和热量计量装置等。

热箱法更适用于墙体K值的现场检测，见下图。

除了热箱法，就是热流法计了，以测量热流和温度为主，这里主要采用温度传感器、热流计、总辐射表、照度计等仪器仪表，简单可靠。

门窗主要由玻璃和框组成，二者构造具有相对确定性，可以用玻璃、框局部测试值作为各自热工性能代表值，再面积加权平均得到整窗值。

与墙体不同的是，门窗是透光围护结构，具有玻璃等透光组件，因此需要考虑透光部分太阳辐照度和可见光照度(非热工性能)的测试。

需要监测窗口附近室外气象参数，最简便就是通过开窗(幕墙窗开启角度较小)，将传感器布置于室外，这就要求传感器数量要少、安装要牢固，且要防高空坠落。

这里仅在室外玻璃表面布置总辐射表、照度计和温度传感器，采用吸盘固定，且设置了安全绳，室外仪器仪表数据线通过窗口与采集仪连接。

由于数据线要穿过窗口，可能导致外窗关闭不严，这就需要在外窗尽可能关闭后，用胶带将外窗开口一圈进行密封，以保证窗口附近室内外有一定温差。

然后就可以测试了，测试完再处理数据；这就是这个方法的大概过程。

回想起来，笔者做这个方法的想法要追溯到2009年刚工作时的一次检测经历，从那时起断断续续多年至今，心里始终惦记着想要做这件事情。

2009年，在评估某大厦钢化玻璃自爆时，曾连续监测得到玻璃内外表面温度变化“心电图”，只是当时对K值、SHGC值现场测试一无所知。

2015年初，因超低能耗建筑性能评估原因，和同事组团去测评第一批被动房项目；当时门窗现场测试比较成熟的是气密性，成了我们的必测项目。

然而，多个项目测试下来发现门窗气密性基本上都是最高级别(8级)，再测更多也没有多大意义。

于是，在一次内部讨论会上，领导建议我们同步监测门窗玻璃、窗框内外表面温度和空气温度等参数。

面对一堆测回的温度数据，我也是一脸茫然，但总觉得温度和热工性能之间有一定关联，于是就研究温度和K值之间的关系。

琢磨了一段时间之后终于想通了，在室内外温差足够大且相对稳定时，内表面温度和K值有关，K值越小，内表面温度越高，于是得到了用温度测算K值的方法。

并将这个方法应用于实验室K值测试，提出了基于表面平均温度的门窗K值测试方法，可用来验算GB/T 8484的基于热功率法的K值测试结果。

2018年，再次去测试超低能耗建筑时，我就不测气密性了，根据总结的方法测试窗户K值；测了多个工程，并和设计值进行了比较，结果一致性较高。

当然，这个方法也有一个大问题，就是需要室内空气温度和内表面温差足够大，也就意味着室内外空气温差要足够大，决定了该方法除了冬季外其他季节难以应用。

如何在小温差下测试门窗K值，就成为了一个需要突破的点。

2023年，在和同行交流时，大家不约而同提到了需要研究如何在现场测评门窗热工性能，并一起立项了一个研究项目。

项目立项后，我突发奇想，将太阳能总辐射表和照度计也集成在了数据采集仪上，并在武汉一个项目上进行了十多天的数据采集，结果除了K值外，还得到了太阳能直接透射比t_s值和透光折减系数T_r值。

当然，在前边经验基础上，这个也是在冬季进行的，以避免得不到K值。

2024年，也就是今年的4月份，室外温度已经升高了，有客户急需测试K值和SHGC值，在抱着试试看的心态去做了几天监测，处理数据时又有意外惊喜。

一个是在小温差下居然得到了准确的K值，这就意味着门窗K值测试不用再受到季节限制，全年均可进行。

另一个是研究明白了二次传热如何测试，在太阳能直接透射比t_s值基础上，可得到太阳得热系数SHGC值。

这时，我知道，基于热原理的“门窗幕墙热工性能现场检测仪”算是初步研发成功了。

好了，整个过程我也做了一个小视频：

当然，每种设备都有自己的特点和适用范围，这个设备是基于热原理的，需要室内外有一定温差，即使是一个较小的温差，这就要求有一个封闭房间。

太阳得热系数SHGC值测试时，需要太阳接近于垂直入射，那就需要西向房间(冬季时南向也可以)。

一个状态完整测试需要24h，且SHGC值测试还要在太阳直接照射时段，也就是说阴雨天无法测到SHGC值。

这个方法适用对象范围比较广，因为是监测室内外窗口附近温度、热流、辐照度、可见光照度等参数，对于测试对象要求不高，窗帘、内置百叶等大体上都适用。

目前已完成了多个工程项目的现场测试：

回想起来，从2009年开始时的一无所知，到面对一堆数据时的茫然无措，再到一点点探索规律的抽丝剥茧，到最终能给出明确指标的功德圆满，转眼间15年就这么匆匆而过了，人生啊~

同样，由于这个方法是基于热的原理，就无法测试得到光谱数据；如果需要了解紫外线、可见光、近红外等的透光率，那就要用到光学的方法。

这里推荐奥博泰公司开发的“慧眼1000便携式节能玻璃现场综合测试系统”，仪器组成见下图。

详细介绍如下：

节能玻璃上墙后，K值和SC值等参数还能测吗？

该系统基于光学原理，可快速测量玻璃构造，无损检测玻璃保温隔热性能，尤其适合工程现场进场玻璃及已上墙玻璃的性能测试与评价，验证大板面中空玻璃与小样片的一致性。

和上边开发的设备基于热原理不同，这个设备是基于光学原理，而且主要用于现场测试建筑玻璃，检测对象和应用场景均不大相同。

好了，小结一下，本文阐述了基于热原理的“门窗幕墙热工性能现场检测仪”的原理和研发过程，对比了基于光学原理的“便携式节能玻璃现场综合测试系统”，二者各有特点，大家可根据具体需求来选择使用。

当然，除了本文提到的现场检测设备外，还有很多门窗幕墙专业检测仪器，有兴趣的话可点击动图详细了解！

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