新型建筑節(jié)能耐候性檢測技術(shù)的應(yīng)用

王 偉

（煙臺(tái)市建工檢測服務(wù)中心有限公司，山東 煙臺(tái) 264003）

1 項(xiàng)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(jìn)測試行業(yè)技術(shù)。目前外墻外保溫系統(tǒng)耐候老化試驗(yàn)機(jī)的研制通常還不夠完善、試驗(yàn)臺(tái)數(shù)少、價(jià)格昂貴、標(biāo)準(zhǔn)不容易掌握。設(shè)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(biāo)準(zhǔn)要求、節(jié)能、耐用、使用方便的試驗(yàn)設(shè)備，以服務(wù)節(jié)能住宅建筑行業(yè)，為國家提供及時(shí)、可靠的能源制定技術(shù)參數(shù)和節(jié)約準(zhǔn)則。為此，我們研發(fā)生產(chǎn)了完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求、節(jié)能、易觀察、經(jīng)久耐用、使用方便的新型檢測裝置，服務(wù)于住宅建筑行業(yè)，提供及時(shí)、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(biāo)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(qiáng)化

當(dāng)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(shí)的戶外風(fēng)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(shí)時(shí)間風(fēng)化情況下至少快八倍的有效結(jié)果。

2.3 實(shí)驗(yàn)室模擬

將實(shí)驗(yàn)室測試?yán)镁哂刑厥猸h(huán)境的測試箱和人工的光源，這些能提供極好的重復(fù)性和再現(xiàn)性，類似于真實(shí)時(shí)間條件，但又可以快許多倍的時(shí)間取得結(jié)果。可用不同的環(huán)境控制和燈源（如熒光，碳氙弧，或金屬鹵化物）。每種都有獨(dú)特的光譜特性，能和太陽光的幾個(gè)關(guān)鍵的波長相匹配，來預(yù)測產(chǎn)品的性能。

2.4 檢測儀器

氣相色譜（GC）、紫外、紫外分光光度計(jì)、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(zhì)聯(lián)用（GC-MS）、液質(zhì)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(zhì)

3.1 樣品檢測

利用樣本檢測，將樣本應(yīng)用到溫濕度控制臺(tái)，并且合理調(diào)整溫濕度。在調(diào)節(jié)階段，樣本必須不斷與環(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào)，技術(shù)人員需要測試樣品的抗熱性能和抗低溫性能，同時(shí)需要檢查材料在潮濕環(huán)境的狀態(tài)。結(jié)束了測試之后，可以通過對(duì)于試驗(yàn)參數(shù)的調(diào)整讓樣品達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 檢測導(dǎo)熱性能

建筑外墻節(jié)能保溫材料導(dǎo)熱性能直接關(guān)系到工程節(jié)能效果，導(dǎo)熱性能指的是在溫度恒定狀態(tài)下，改變材料兩側(cè)溫度，在固定時(shí)間里，材料在每平方米產(chǎn)生的熱力值。測試材料導(dǎo)熱性能，需要利用專業(yè)的測定設(shè)備，通過檢測材料的導(dǎo)熱性能，環(huán)境溫濕度和材料組成成分以及分子運(yùn)行速度等因素都會(huì)影響到材料性能，因此在檢測過程中，需要綜合計(jì)算材料的多種因素，這樣檢測數(shù)值才可以符合材料實(shí)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(guān)系到建筑外墻節(jié)能保溫材料的節(jié)能性能，如果氣流導(dǎo)熱性能低于固體，說明節(jié)能材料中具有較大的氣孔，導(dǎo)致材料表觀密度因此降低，同時(shí)還會(huì)降低材料導(dǎo)熱性能，因此需要保障材料保溫性能。在導(dǎo)熱階段，可以利用輻射實(shí)現(xiàn)傳熱，因此不僅需要減小材料的導(dǎo)熱性能，同時(shí)需要降低材料輻射傳熱性能。

3.4 檢測網(wǎng)格布

工作人員需要及時(shí)剪裁網(wǎng)格布，在剪裁過程中注意保護(hù)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(duì)性措施避免影響到砂線。在夾設(shè)網(wǎng)格布的過程中，需要保障網(wǎng)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(huì)集中應(yīng)力，甚至?xí)l(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(chǔ)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(dǎo)熱性能、抗壓性能以及化學(xué)性能等。節(jié)能材料經(jīng)過檢測合格之后，才可以在建筑外墻保溫設(shè)計(jì)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(jīng)常會(huì)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(yīng)力等都會(huì)導(dǎo)致形變。因此在建筑外墻保溫層施工過程中，需要經(jīng)過應(yīng)力檢測。保溫層發(fā)生形變之后還會(huì)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(shí)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(zhì)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(zhì)量比較差，各種自然災(zāi)害會(huì)影響到保溫層質(zhì)量，從而引發(fā)風(fēng)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(xué)物質(zhì)，創(chuàng)設(shè)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(zhì)量，因此延長材料使用壽命，使保溫層的質(zhì)量因此提高。

4.4 檢測施工配件質(zhì)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(dú)的保溫材料無法達(dá)到保溫效果。因此施工單位需要嚴(yán)格選擇施工配件，檢測施工配件的質(zhì)量，使其更好地輔助建筑外墻節(jié)能保溫材料，協(xié)調(diào)整體使用狀態(tài)，由此保障建筑外墻保溫層的施工質(zhì)量。

5 新型耐候試驗(yàn)技術(shù)的組成

目前國內(nèi)測試耐候性有兩個(gè)工位裝置，但存在等待時(shí)間太長，控溫范圍小，波動(dòng)幅度的調(diào)整很難調(diào)整到0.5度以內(nèi)，調(diào)濕效果也難達(dá)到精度高，模擬自然條件、測試環(huán)境不能滿足標(biāo)準(zhǔn)樣品的環(huán)境要求等問題，樣品板只是一個(gè)平面，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)解決設(shè)備本身的天氣測試問題。外部環(huán)境設(shè)備條件完善體系，建立先進(jìn)的內(nèi)、外環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)模型包括轉(zhuǎn)角在內(nèi)的物理性能進(jìn)行測試，使技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外一流水平[1]。

經(jīng)過大量的基礎(chǔ)試驗(yàn)，對(duì)建筑節(jié)能耐候試驗(yàn)設(shè)施進(jìn)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(nèi)→鎖上并啟動(dòng)密封門→微機(jī)控制→系統(tǒng)電源→操作模式調(diào)試→記錄試件狀態(tài)→打印出結(jié)果。可以看出，本次操作流程由耐候性測試儀、新建筑設(shè)計(jì)、耐候性測試儀、環(huán)境箱、除濕干燥系統(tǒng)、風(fēng)冷加熱系統(tǒng)、噴霧干燥系統(tǒng)、通風(fēng)、樣品檢測、裝卸系統(tǒng)等組成。

6 新型耐候裝置的設(shè)計(jì)

6.1 載樣機(jī)構(gòu)

目前國內(nèi)市場建筑節(jié)能耐候試驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)設(shè)備的要求，包括單面要求。因此我們提出以下建議：

（1）支撐機(jī)制的探索性兩堵墻可以同時(shí)進(jìn)行或分時(shí)進(jìn)行，試驗(yàn)人員可以在較為安全的狀態(tài)下進(jìn)行工作，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全可靠。

（2）在主體結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)有安裝分流格柵和前后密封板片上設(shè)有帶溫度傳感器的通風(fēng)管連接件，在使用底壁時(shí)密封空氣中間層的溫度檢測。

（3）支持機(jī)構(gòu)的地基檢查可以同時(shí)或不同時(shí)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(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

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

6.2 環(huán)境通風(fēng)系統(tǒng)

新型耐候設(shè)備采用離心風(fēng)機(jī)連接試樣支撐機(jī)構(gòu)空氣夾層前后密封板的通風(fēng)管接頭[2]。

6.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

溫濕控制由冷卻管、冷卻裝置、加熱器和轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)等部分構(gòu)成。我們的設(shè)計(jì)基于模型重量約2*0.5噸，在-18℃時(shí)所需的冷卻能力約為25kW。因此，選用15馬力低溫冷卻機(jī)組，提高倉庫內(nèi)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(fù)責(zé)計(jì)算和控制，方便顯示在計(jì)算機(jī)頁面上，選擇所需的測試狀態(tài)和測試次數(shù)。為了避免在停電狀態(tài)下導(dǎo)致的影響試驗(yàn)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(yīng)的智能化記憶功能。耐候性測試可以根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，具體取決于客戶的要求。

6.4 噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

多噴頭用于均勻噴灑。噴淋水流量按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)至0~2000升/小時(shí)。水管采用銅管材質(zhì)，經(jīng)久耐用。

7 結(jié)論

國家正在推進(jìn)建筑節(jié)能目標(biāo)，到2020年新建的建筑物將實(shí)現(xiàn)節(jié)能65%的目標(biāo)。為此，我國先后通過了一系列關(guān)于節(jié)能的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)[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(fèi)量大。本產(chǎn)業(yè)政策的評(píng)價(jià)和實(shí)施，必須以技術(shù)指標(biāo)和待檢參數(shù)為衡量標(biāo)準(zhǔn)。因此，由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試周期為兩到三個(gè)月，不同的省市和地區(qū)需要多種測試設(shè)備來滿足市場的要求，所以即使一個(gè)地級(jí)市的測試部門也能滿足當(dāng)?shù)氐臏y試市場，雖然只需要幾臺(tái)試驗(yàn)裝置，但國內(nèi)市場需求量依舊很大。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，滿足標(biāo)準(zhǔn)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(huì)更好。