建筑外窗传热系数结果的不确定度评定

康云

摘要：根据国家标准GB/T 8484《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》的要求，对单框中空塑钢外窗进行多次传热系数检测。利用多次的检测结果进行不确定度的评定，分析影响检测结果的各种因素，为提高检测水平和准确度提供参考。

关键词：建筑外窗;传热系数;不确定度

1前言

目前，建筑外窗的保温性能检测已经成为建筑工程节能验收的重要参数之一，其中传热系数作为体现外围护构件保温性能的重要参数传热系数检测结果的准确度就显得尤为重要。在外窗传热系数的检测中，检测结果因检测过程中的各种因素影响而出现较大误差。本文以单框中空塑钢外窗为检测对象，通过检测实例与检测数据，根据标准JJF 1059.1《测量不确定度评定与表示》的评定要求，分析在检测过程中可能出现的使检测结果出现偏差的不确定因素，以期为此类检测提供参考。

2检测过程

2.1检测对象：单框中空塑钢外窗，规格为1500mm×1500mm。

2.2检测依据：JJF 1059.1《测量不确定度评定与表示》;GB/T8484《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》》

2.3检测仪器设备：建筑外门窗保温性能检测设备钢卷尺。

2.4检测原理

基于稳定传热原理，采用标定热箱法检测建筑门、窗传热系数，试件一侧为热箱，模拟采暖建筑冬季室内气候条件，另一侧为冷箱，模拟冬季室外气温和气流速度，在对试件缝进行密封处理，试件两侧各自保持稳定的空气温度、气流速度和热辐射条件下，测量热箱中加热器的发热量，减去通过热箱外壁和试件框的热损失（两者均由标定试验确定），除以试件面积和两侧空气温差的乘积，即可得出试件的传热系数K值。

2.5检测条件

检测装置应放在装有空调的试验室内，保证热箱外壁内外表面面积加权平均温差小于1.0K，试验室空气温度波动不应大于0.5K。

2.6传热系数檢测

窗体试件安装后，试件与试件洞口周边之间的缝隙宜用聚苯乙烯泡沫塑料条填塞，并用密封胶密封。待密封胶完全干透，粘贴好试件表面传感器。

运行仪器自带软件“建筑门窗保温性能检测系统”，点击“传热系数检测”按钮，设置检测参数，温度设置分别为：冷箱温度-20℃，热箱温度20℃，试件尺寸分别为：试件面积2.25m2、填充物面积0.99 m2;采集时间间隔根据标准设置为30min。点击软件“开始测试”按钮，开始试验，并根据软件中的标准公式计算出窗体的传热系数。一次检测结束后，将设备降至初始状态。

按照上述步骤重复试验9次，得出10组传热系数结果进行不确定度分析。

3外窗传热系数的数学模型

建筑外窗传热系数检测所使用的计算公式为：

4不确定度预估和来源

从上述式中可知，在窗体传热系数检测过程中，检测结果所涉及的不确定度分量包括以下几点：（1）测量重复性引起的不确定度分量u1;（2）检测人员或操作造成的不确定度分量u2;（3）面积导致的不确定度分量u3;（4）功率测量引起的不确定度分量u4;（5）温度测量引起的不确定度分量u5;u1、u2属于A类评定标准不确定度，u3、u4、u5属于B类评定标准不确定度。

5不确定度分量计算

5.1 A类评定标准不确定度

5.1.1测量重复性引起的不确定度分量u1

被评定外窗进行10次传热系数检测的结果见表1。

5.1.2检测人员或操作造成的不确定度分量u2

由于本次检测为同一检测人员对同一试件在规定温度范围内进行，因此由检测人员或操作导致的不确定度可以忽略不计。

5.2 B类评定标准不确定度

5.2.1面积导致的不确定度分量u3

面积的不确定度分量主要在试件安装洞口的尺寸测量时有所使用的钢卷尺的不确定度引入，其评定方法主要是根据钢卷尺的检定证书中标明的扩展不确定度U和k值进行评定。但是由于本次检测所使用的设备测定的计量面积为固定数值，其试件面积为2.25m2，该数据直接在检测系统软件中输入，并不需要使用钢卷尺反复进行测量，不存在反复测量的误差，因此此项由面积导致的不确定度可以忽略不计。

5.2.1功率测量引起的不确定度分量u4

功率测量的不确定度分量主要是由建筑外门窗保温性能检测设备的功率表的示值不确定度引入。功率测控范围10～1100W，精度：0.2级。

5.2.2温度测量引起的不确定度分量u5

温度测量的不确定度分量主要是由建筑外门窗保温性能检测设备的温度传感器在控制软件上的示值不确定度引入。

温度传感器共有168个，给每个传感器进行不不确定度分析是不可能的，因此，只能以一个有代表性的温度测点的最不利相对标准不确定度为建筑外门窗保温性能检测设备的温度测量引起的不确定度分量，即u3=0.116%。

6传热系数的合成标准不确定度

由于以上分析的各个不确定度分量时彼此独立的，故本次传热系数检测的合成标准不确定度为：

7传热系数的相对扩展不确定度

取包含因子k=2，则其相对扩展不确定度为：

8结论

经过上述计算，该外窗的传热系数Uc=1.96 （1±10%）W/（m2·K），k=2。通过此评定，可以得出影响外窗传热系数检测结果的主要因素为功率和温度，因此定期对检测设备的计量和标定是十分重要的;平时要通过多方面对检测质量进行控制，才能得到准确的检测结果。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准。GB/T 8484《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》.

[2]中华人民共和国国家计量技术规范。JJF 1059.1《测量不确定度评定与表示》.

（作者单位：抚顺市工程质量检测中心有限公司）