(高清版)GBT 41743-2022 真空玻璃保溫性能及其衰減快速檢測評估方法 非穩(wěn)態(tài)法

真空玻璃保溫性能及其衰減快速檢測評估方法非穩(wěn)態(tài)法2022-10-12發(fā)布I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由中國建筑材料聯(lián)合會提出。本文件由全國工業(yè)玻璃和特種玻璃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC447)歸口。本文件起草單位：海南大學(xué)、中國國檢測試控股集團(tuán)股份有限公司、航麒科技(深圳)有限公司、青島廣璃新材料科技有限公司、海口市城建建設(shè)工程施工圖設(shè)計文件審查有限公司、海南建設(shè)工程股份有限公司、大連海洋大學(xué)、沈陽市星辰儀器儀表有限公司、無錫學(xué)院、湖北晶爾真空玻璃技術(shù)有限責(zé)任公司、大連理工大學(xué)、重慶英諾維節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?、南通大學(xué)、海南師范大學(xué)、中國建材檢驗認(rèn)證集團(tuán)海南有限公司、皓晶控股集團(tuán)股份有限公司。本文件主要起草人：王磊、胡楊剛、王元麒、李建保、化山、節(jié)洪壯、凌海、李成良、張明揚、袁力、Ⅱ本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)提請注意，聲明符合本文件時，可能涉及第4章、第5章、第6章、第7章及附錄A和附錄B的內(nèi)容與《真空玻璃保溫性能非穩(wěn)態(tài)檢測方法與裝置》和《一種快速測量真空玻璃熱阻的方本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)對與專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)承諾，他愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下，就專利授權(quán)許可進(jìn)行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)備案。相關(guān)信息可以通過以下聯(lián)系方式獲得：1)專利持有人姓名：海南大學(xué)地址：海南省?？谑腥嗣翊蟮?8號2)專利持有人姓名：新立基節(jié)能玻璃(天津)有限公司地址：天津市寶坻區(qū)天津?qū)氎婀?jié)能環(huán)保工業(yè)區(qū)寶中道30號請注意除上述專利外，本文件的某些內(nèi)容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。1真空玻璃保溫性能及其衰減快速檢測評估方法非穩(wěn)態(tài)法本文件規(guī)定了利用非穩(wěn)態(tài)法檢測評估真空玻璃保溫性能及其衰減的方法原理、儀器裝置、試驗、數(shù)據(jù)處理與試驗報告。本文件適用于生產(chǎn)企業(yè)對真空玻璃保溫性能及其在研究過程中對保溫性能衰減的快速檢測評估。2規(guī)范性引用文件下列文件的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T8484—2020建筑外門窗保溫性能檢測方法GB/T38586—2020真空玻璃3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。真空玻璃保溫性能thermalinsulationperformanceforvacuuminsulatingglass真空玻璃阻止熱量從一側(cè)向另一側(cè)傳遞的能力。注：真空玻璃保溫性能一般用傳熱系數(shù)來表征。保溫性能衰減度declinedegreeofthermalinsulationperformance傳熱系數(shù)在一定測試周期(一個月)的變化率。注：保溫性能衰減度可快速評估真空玻璃保溫性能的衰減。4方法原理基于瞬態(tài)響應(yīng)，真空玻璃一側(cè)(熱端)溫度迅速地階躍上升，同時精確測量另一側(cè)(測量端)較小的較慢的溫升，可獲得真空玻璃非穩(wěn)態(tài)傳熱特性(此溫升過程在特征時刻的溫度變化率與傳熱系數(shù)正相關(guān))。而此溫度變化率檢測會受到環(huán)境溫度與溫差的影響，所以，通過建立以測量端溫度、環(huán)境溫度與熱端溫度為輸入變量，以傳熱系數(shù)為輸出變量的智能模型，可實現(xiàn)真空玻璃保溫性能的快速檢測與評估。定期檢測真空玻璃的保溫性能，傳熱系數(shù)保持不變的時間為保溫性能保持時間，從開始衰減的時間到達(dá)到分級閾值的時間為保溫性能衰減時間，可通過退化冪律模型擬合，以評估保溫性能衰減趨勢。5儀器裝置5.1真空玻璃保溫性能智能檢測儀真空玻璃保溫性能智能檢測儀由熱端(由加熱器、熱端溫度傳感器及溫度控制器組成)、測量端(由2測量端溫度傳感器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成)、環(huán)境溫度檢測系統(tǒng)(由環(huán)境溫度傳感器、溫度測量儀組成)及計算機(jī)系統(tǒng)組成，如圖1所示。標(biāo)引序號說明：1——試樣；2——加熱器；3——熱端溫度傳感器；4——測量端溫度傳感器；5——環(huán)境溫度傳感器；6——溫度測量儀；7——溫度控制器；8——模數(shù)轉(zhuǎn)換器；9——計算機(jī)系統(tǒng)。圖1真空玻璃保溫性能智能檢測儀示意圖5.2熱端一般由鋁或銅等金屬材料制成，導(dǎo)熱系數(shù)不低于237.2W/(m·K),與試樣接觸的表面平整度應(yīng)不大于0.005mm,形狀為圓形，直徑不小于100mm,內(nèi)部裝有加熱器及傳感器，溫度控制器控制精度5.3測量端應(yīng)由K型熱電偶制成，與試樣接觸面積不大于5mm2,測量位置放在試樣支撐點矩陣單元的正中間，且對應(yīng)熱端中心偏差不大于5mm,經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器溫度測量分辨率不低于0.001K。5.4環(huán)境溫度檢測系統(tǒng)環(huán)境溫度檢測系統(tǒng)包括傳感器及溫度測量儀，溫度測量分辨率不低于0.01K。5.5計算機(jī)系統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)主要實現(xiàn)熱端、測量端及環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的采集及計算等功能，算法應(yīng)滿足附錄A要求。5.6檢測區(qū)域測量點(接觸圓圓心)在真空玻璃四周邊線向中心偏移130mm的線段圍成的封閉區(qū)域。36試驗6.1試驗條件試驗在下述條件下進(jìn)行：a)測量裝置和待測試樣不應(yīng)陽光直射；b)放置測量裝置和試樣的臺面應(yīng)無震動。6.2試樣6.2.1試樣為真空玻璃，尺寸不小于300mm(長)×300mm(寬)。試樣的支撐物排列規(guī)則，不應(yīng)有缺6.2.2試樣試驗前，應(yīng)置于6.1a)試驗條件下不少于8h。6.3試驗步驟6.3.1傳熱特性檢測6.3.1.1開啟真空玻璃保溫性能智能檢測儀裝置，預(yù)熱30min。6.3.1.2熱端溫度控制應(yīng)高于環(huán)境溫度40℃~60℃。6.3.1.3待熱端溫度穩(wěn)定后，將試樣置于熱端和測量端之間，并應(yīng)接觸良好。6.3.1.4開始檢測測量端溫度，獲得至少連續(xù)5min數(shù)據(jù)。6.3.2保溫性能檢測6.3.2.1.1制備系列基準(zhǔn)樣品，按GB/T8484—2020或GB/T38586—2020分別檢測傳熱系數(shù)(U值或6.3.2.1.2端溫度。用真空玻璃保溫性能智能檢測儀按6.3.1分別檢測測量端溫度，并記錄相應(yīng)的環(huán)境溫度和熱按式(1)建立以測量端溫度、環(huán)境溫度、熱端溫度為輸入變量，傳熱系數(shù)為輸出變量的智能模6.3.2.2.1取待測樣品，按6.3.1檢測測量端溫度至少記錄連續(xù)5min數(shù)據(jù)，并記錄相應(yīng)的環(huán)境溫度和熱端溫度。6.3.2.2.2將6.3.2.2.1檢測的測量端溫度、環(huán)境溫6.3.3保溫性能衰減評估6.3.3.1按6.3.2每月檢測同一片真空玻璃傳熱系數(shù)一次，每次取連續(xù)三天平均值。按式(2)計算保溫性能衰減度，直到真空玻璃傳熱系數(shù)年增加0.1W/(m2·K)[對于傳熱系數(shù)小于或等于1.0W/(m2·K)的樣品]或者保溫性能年衰減度達(dá)到10%以上[對于傳熱系數(shù)大于1.0W/(m2·K)的樣品]時，記錄保溫性能保持時間。6.3.3.2繼續(xù)每月檢測真空玻璃傳熱系數(shù)一次，每次取連續(xù)三天平均值。依據(jù)12個月周期數(shù)據(jù)按附錄B的B.2擬合出退化軌跡冪律模型的待定系數(shù)，即退化率因子、退化軌跡參數(shù)和傳熱系數(shù)偏置。再依據(jù)4GB/T41743—2022表B.1,預(yù)測出真空玻璃保溫性能衰減時間。6.3.3.3用保溫性能保持時間和保溫性能衰減時間來評估真空玻璃保溫性能衰減趨勢。注：真空玻璃真空壽命預(yù)測研究參見附錄C。7數(shù)據(jù)處理7.1以測量端溫度、環(huán)境溫度、熱端溫度為輸入變量，傳熱系數(shù)為輸出變量，構(gòu)成樣本數(shù)據(jù)集。傳熱系數(shù)的預(yù)測模型(見附錄A)按式(1)構(gòu)建：U——傳熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)];th——熱端溫度，單位為攝氏度(℃);7.2真空玻璃保溫性能衰減度可按式(2)計算：U'?——保溫性能衰減度；U'——每月檢測的傳熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)],n=1,2,…,12;U'w——傳熱系數(shù)初始值，單位為瓦每平方米開爾文[W/(m2·K)]。7.3測量端溫度在小數(shù)點后保留三位數(shù)字，環(huán)境溫度和熱端溫度在小數(shù)點后保留兩位數(shù)字。7.4溫度變化率在小數(shù)點后保留三位數(shù)字。7.5傳熱系數(shù)在小數(shù)點后保留兩位數(shù)字。7.6保溫性能衰減度在小數(shù)點后保留兩位數(shù)字。8試驗報告試驗報告至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)(本文件編號);d)使用儀器；e)檢測環(huán)境溫度；f)檢測結(jié)果；h)檢測單位。55GB/T41743—2022(規(guī)范性)真空玻璃保溫性能檢測A.1智能模型原理智能模型采用隨機(jī)森林法，隨機(jī)森林法的結(jié)構(gòu)原理如圖A.1所示。圖A.1隨機(jī)森林法的結(jié)構(gòu)原理通過對訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行回寫采樣，得到的樣本數(shù)與原始數(shù)據(jù)集的樣本數(shù)一致，有些樣本數(shù)是重復(fù)的；或者對訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行不帶回寫的抽樣，提取60%的原始樣本構(gòu)成數(shù)據(jù)集，其余作為檢驗誤差的檢驗集。將提取的樣本作為生成的決策樹，然后將提取的樣本放回原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行新一輪的提取。這樣，依次生成的多個決策樹就構(gòu)成了一個隨機(jī)森林。若采用隨機(jī)森林分類，則每棵決策樹的計算原則為基尼指數(shù)?；嶂笖?shù)是隨機(jī)抽取的樣本被錯誤分類的一種概率。基尼指數(shù)越低，樣品被錯誤分類的概率就越低，這意味著樣品的純度越高，樣本集更高?；嶂笖?shù)很高，就意味著樣本集的純度很低?；嶂笖?shù)的計算方法見公式(A.1)。……(A.1)基尼指數(shù)等于樣本被選中的概率乘以樣本被分類錯誤的概率，其中，P、是樣本屬于k類的概率，(1-P)是樣本不屬于k類的概率，即分類錯誤的概率。對于回歸問題，原則是最小均方誤差。通過對數(shù)據(jù)集進(jìn)行隨機(jī)分割，得到均方誤差最小的數(shù)據(jù)集的分割點。c?和c?分別是數(shù)據(jù)集樣本的平均輸出值，具體計算方法見式(A.2)。隨機(jī)森林為每組重采樣數(shù)據(jù)集訓(xùn)練一個最優(yōu)模型，共k個模型。令X;為隨機(jī)可放回抽樣的子數(shù)據(jù)集的N維變量，根據(jù)可返回采樣并使用相同模型的子數(shù)據(jù)集的相似性，每個模型具有近似相等的偏差和方差，模型的分布也大致相同，但不是獨立的(因為子數(shù)據(jù)集之間存在重復(fù)變量)?；诩蓪W(xué)習(xí)的套袋6GB/T41743—2022方法，可從該方法的角度分析隨機(jī)森林的偏差和方差，計算方法見式(A.3)?！?A.3)采用極限分析法對袋裝法的方差問題進(jìn)行分析，將其分為兩種不同的情況?！?A.4)……………(A.5)式(A.4)和式(A.5)分別表示模型完全相同和模型完全獨立的兩種情況。結(jié)論是，套袋方法的子數(shù)………………(A.6)………(A.7)…………(A.8)………(A.9)A.2智能模型構(gòu)建智能模型構(gòu)建如圖A.2所示。上導(dǎo)變量選擇上導(dǎo)變量選擇樣本有放回數(shù)據(jù)集1數(shù)據(jù)集2*數(shù)據(jù)集n最終預(yù)測值ddo圖A.2智能模型構(gòu)建其中，測量端溫度需取至少連續(xù)5min的數(shù)據(jù)，按式(A.10)計算第5分鐘溫度變化率，為中間變量。7GB/T41743—2022t'。=tzt…………(A.10)t'?！?分鐘的溫度變化率，單位為攝氏度每分鐘(℃/min);t?——第240秒時測量端溫度，單位為攝氏度(℃);t?——第300秒時測量端溫度，單位為攝氏度(℃)。將數(shù)據(jù)集采用6:3:1的比例劃分成訓(xùn)練集、驗證集和測試集，運行建模程序。8(規(guī)范性)真空玻璃保溫性能衰減評估B.1真空玻璃保溫性能按傳熱系數(shù)分級閾值真空玻璃保溫性能按傳熱系數(shù)分級閾值，見表B.1。表B.1真空玻璃保溫性能按傳熱系數(shù)分級閾值傳熱系數(shù)(U值或K值)W/(m2·K)特級優(yōu)級注：本文件中熱流計法測試的傳熱系數(shù)用U值表示，標(biāo)定熱箱法測試的傳熱系數(shù)用K值表示。B.2傳