建筑外窗傳熱系數結果的不確定度評定

康云

摘要：根據國家標準GB/T 8484《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》的要求，對單框中空塑鋼外窗進行多次傳熱系數檢測。利用多次的檢測結果進行不確定度的評定，分析影響檢測結果的各種因素，為提高檢測水平和準確度提供參考。

關鍵詞：建筑外窗;傳熱系數;不確定度

1前言

目前，建筑外窗的保溫性能檢測已經成為建筑工程節能驗收的重要參數之一，其中傳熱系數作為體現外圍護構件保溫性能的重要參數傳熱系數檢測結果的準確度就顯得尤為重要。在外窗傳熱系數的檢測中，檢測結果因檢測過程中的各種因素影響而出現較大誤差。本文以單框中空塑鋼外窗為檢測對象，通過檢測實例與檢測數據，根據標準JJF 1059.1《測量不確定度評定與表示》的評定要求，分析在檢測過程中可能出現的使檢測結果出現偏差的不確定因素，以期為此類檢測提供參考。

2檢測過程

2.1檢測對象：單框中空塑鋼外窗，規格為1500mm×1500mm。

2.2檢測依據：JJF 1059.1《測量不確定度評定與表示》;GB/T8484《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》》

2.3檢測儀器設備：建筑外門窗保溫性能檢測設備鋼卷尺。

2.4檢測原理

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

2.5檢測條件

檢測裝置應放在裝有空調的試驗室內，保證熱箱外壁內外表面面積加權平均溫差小于1.0K，試驗室空氣溫度波動不應大于0.5K。

2.6傳熱系數檢測

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，粘貼好試件表面傳感器。

運行儀器自帶軟件“建筑門窗保溫性能檢測系統”，點擊“傳熱系數檢測”按鈕，設置檢測參數，溫度設置分別為：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;采集時間間隔根據標準設置為30min。點擊軟件“開始測試”按鈕，開始試驗，并根據軟件中的標準公式計算出窗體的傳熱系數。一次檢測結束后，將設備降至初始狀態。

按照上述步驟重復試驗9次，得出10組傳熱系數結果進行不確定度分析。

3外窗傳熱系數的數學模型

建筑外窗傳熱系數檢測所使用的計算公式為：

4不確定度預估和來源

從上述式中可知，在窗體傳熱系數檢測過程中，檢測結果所涉及的不確定度分量包括以下幾點：（1）測量重復性引起的不確定度分量u1;（2）檢測人員或操作造成的不確定度分量u2;（3）面積導致的不確定度分量u3;（4）功率測量引起的不確定度分量u4;（5）溫度測量引起的不確定度分量u5;u1、u2屬于A類評定標準不確定度，u3、u4、u5屬于B類評定標準不確定度。

5不確定度分量計算

5.1 A類評定標準不確定度

5.1.1測量重復性引起的不確定度分量u1

被評定外窗進行10次傳熱系數檢測的結果見表1。

5.1.2檢測人員或操作造成的不確定度分量u2

由于本次檢測為同一檢測人員對同一試件在規定溫度范圍內進行，因此由檢測人員或操作導致的不確定度可以忽略不計。

5.2 B類評定標準不確定度

5.2.1面積導致的不確定度分量u3

面積的不確定度分量主要在試件安裝洞口的尺寸測量時有所使用的鋼卷尺的不確定度引入，其評定方法主要是根據鋼卷尺的檢定證書中標明的擴展不確定度U和k值進行評定。但是由于本次檢測所使用的設備測定的計量面積為固定數值，其試件面積為2.25m2，該數據直接在檢測系統軟件中輸入，并不需要使用鋼卷尺反復進行測量，不存在反復測量的誤差，因此此項由面積導致的不確定度可以忽略不計。

5.2.1功率測量引起的不確定度分量u4

功率測量的不確定度分量主要是由建筑外門窗保溫性能檢測設備的功率表的示值不確定度引入。功率測控范圍10～1100W，精度：0.2級。

5.2.2溫度測量引起的不確定度分量u5

溫度測量的不確定度分量主要是由建筑外門窗保溫性能檢測設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，給每個傳感器進行不不確定度分析是不可能的，因此，只能以一個有代表性的溫度測點的最不利相對標準不確定度為建筑外門窗保溫性能檢測設備的溫度測量引起的不確定度分量，即u3=0.116%。

6傳熱系數的合成標準不確定度

由于以上分析的各個不確定度分量時彼此獨立的，故本次傳熱系數檢測的合成標準不確定度為：

7傳熱系數的相對擴展不確定度

取包含因子k=2，則其相對擴展不確定度為：

8結論

經過上述計算，該外窗的傳熱系數Uc=1.96 （1±10%）W/（m2·K），k=2。通過此評定，可以得出影響外窗傳熱系數檢測結果的主要因素為功率和溫度，因此定期對檢測設備的計量和標定是十分重要的;平時要通過多方面對檢測質量進行控制，才能得到準確的檢測結果。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準。GB/T 8484《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》.

[2]中華人民共和國國家計量技術規范。JJF 1059.1《測量不確定度評定與表示》.

（作者單位：撫順市工程質量檢測中心有限公司）