建筑保温材料及构件热工性能的检测方法

传热阻（RO） （m2·K）/W 传热系数的倒数；数值上为物体两侧环境温 度差除以热流密度。 传热阻 RO=Ri+R+Re （举例）在计算外墙传热阻时，取Ri=0.11， Re=0.04 传热系数（K） W/（m2·K） 稳态条件下，围护结构两侧空气温差为1K， 1s内通过1 m2面积传递的热量。 传热系数K K=1/RO
（7）试件热阻不能太小。 其中，标准建议要大于0.1（m2·K）/W。 潜台词：试件不能太薄；试件的导热系数不能太大。 注意问题：同时试件不能太厚，否则在有限的测量尺寸 下，试件越厚会导致测量温度场偏离一维稳态传热的程 度越大，而一维稳态传热是测试的理论基础，必须得 到保证才能确保测量的准确性。 （8）试件厚度对测量有较大影响，对于 300mm×300mm尺寸的设备，比较理想的试件厚度为 20 mm～30mm，一般不要超过10 mm～50mm的范围。
（9）不应对所有的材料都用统一的夹紧力。一般说 来， 试件越不平所需的夹紧力应越大，试件越硬所需的夹紧力 越大。 （10）设备测量区的防护罩对试件的测量影响大小因不 同测试温度条件和不同试件而不同，建议不要放弃防 护罩的使用。 （11）测试时设备的大环境温度尽量保持稳定。
双试件（平板法）设备与单试件 （平板法）设备的对比
• 第三，由于采用了热流计测量原理，因此测量所 需达到平衡的稳定时间理论上要短于平板法设备。
二、围护结构传热系数测量相关标准
1、 门窗传热系数测试 2 、 非透明围护结构传热系数测试
2.1 门窗传热系数测试
• 主要标准 GB/T 8484-2008《建筑外门窗保温性能分级 及检测方法 》
注：门窗传热系数不宜现场测量
• GB/T 10295-2008 《绝热材料稳态热阻及有关特 性的测定 热流计法》
通过计量被测试件的两侧温度和通过试件的热流密度， 从而获得材料的导热系数。
• 本文以防护热板法（ GB/T 10294方法）中的单 试件法为例来重点介绍，然后将双平板法、热流 计法与单平板法的不同之处做简略的介绍。 • 首先介绍一下仪器设备的原理，示意图如下：
• 对于仪器开发人员来说，如何提高仪器自身的测 量精度是研究的重点。 • 但对于节能检测人员来说，仪器的内部因素不是 关注的重点，如何更好地使用仪器设备则才是重 要的关注点。
测试达到平衡的判断
（ 1 ）一般凭经验确定测量间隔。对于泡沫塑料等轻质试件 可取30分钟，对于较厚重试件取1小时。 （2）当连续四组读数给出的热阻值的差别不超过±1%，并 且不是单调地朝一个方向改变时即表示达到稳定状态。
测试达到平衡的判断：
当温度达到设定值后，逐时记录的热箱相关温 度变化不大于 0.1K ，冷箱相关温度变化不大于 0.3K，并且温度和温差的变化不是单向变化。 此外，经验对测试是否达到平衡和检测结果初 评是有重要作用的，因此检测人员对各类典型窗 户的传热系数范围应该有一个大致的了解，建筑 外窗的传热系数范围如下表所示：
• 设备重点：
– ①试件冷热侧表面温度务必要保证一定的均匀 性； – ②试件冷侧表面的平均风速控制在3.0m/s； – ③热侧空气温度波幅小于0.1K；
• 设备标定：
对于一台门窗传热系数测定设备来说，为了保证测量 的准确性，除了要做好设备生产环节的工作以外，更为重 要的是把设备标定准确，这对测量结果是有决定性的。
•
参加能力验证的检测机构共36家，由于各检 测机构都采用的是玻璃棉或聚苯板等类的软质、 低导热系数的材料做为标准件，因此各检测机构 的聚苯板导热系数能力验证整体结果比较理想， 而丙烯酸树脂板导热系数能力验证整体结果非常 差。检测结果偏差柱状图如下所示：
说明：其中有的检测机构没有能测出丙烯酸树脂板的导热 系数
使用过程的一些基本注意事项
（1）试件冷热面温度差的设定要按照相关标准或其他规定 进行，对于普通绝热材料，不宜将冷热面温差设定在10K 以下，极端情况也不应低于5K，否则不易保持测试的准确 性。 （2）对于软质保温材料，在保证夹紧的同时还要避免过度 压缩试件，防止改变试件的热工性能而影响测量结果。 （3）对于硬质材料，要避免仪器的冷热板与试件之间产生 空气间隙，采用导热良好的膏体材料排出缝隙间的空气是 一个好办法。
• 热流计设备原理图（双热流计） 示意图如下所示：
• 注意事项：
热流计法导热仪的准确性与设备所使用的热流计系数 标定有很大关系。通常来说，热流计法导热仪是利用标准 件进行标定的，在仪器的使用范围内，应该针对不同热流 密度（绝热材料一般为低热流密度，非绝热材料一般为高 热流密度）进行至少两种热流情况进行标定，不能仅仅进 行一次标定就用来测量多类型材料，尤其是测量与标准件 性能差别过大的材料一定要慎重，否则测量结果可能会产 生巨大误差。 以某次能力验证为例来说明（当然检测机构使用的为 平板法和热流计法两种设备，但很多设备都是以标准板标 定为基础的）：
要实现建筑物本体节能（相对建筑系统节 能），离不开建筑保温材料及其构件。 为了指导建筑节能设计，提供确切可靠的建 筑材料热物理性能数据，同时为了有效监督建筑 节能施工，确保最终建筑体的节能可靠性，因此 对建筑材料及其构件进行准确的节能检测非常重 要。
针对日益广泛的建筑节能检测工作，本文主 要介绍与之相关的主要国家标准和行业标准，把 其中比较常用、比较关键的问题讨论一下。通过 相互交流与磋商，把与建筑节能检测相关的一些 基本问题阐述清楚，为更好地开展节能检测做一 些力所能及的工作。
9-15 mm
≥12mm 12mm
1.8～2.7
1.4～2.0 1.5～2.2
• 使用过程的一些基本注意事项
（1）不可按比例缩小或放大目标门窗进行测试，否则将得 不到目标门窗的传热系数； （2）试件框的表面温度布置要有代表性，数量要足够多；
（3）热箱中尽量选择热容性好的加热器，这样更容易保证 热箱中空气温度波动不会过大；
（4）填堵面积不足区域的保温材料（如聚苯乙烯泡沫塑料 等）必须是经过一定陈化时间的稳定材料； （5）当并联使用热电偶时，务必保证各并联热电偶的引线 长度基本一致，否则平均温度的测量会出现偏差；
2.2非透明围护结构传热系数测试
建筑节能材料常用术语及定义：
导热系数（λ ） W/（m·K） 在稳态条件下，1m厚物体，两侧表面温差为1k， 1s内通过1m2面积传过的热量。 导热系数值越小，材料的绝热（保温）性能越 好。 热阻（R ） m2·K/W 在稳定状态下，与热流方向垂直的物体两表面 温度差除以热流密度。 对于均质材料层，热阻R值可由厚度和导热系 数计算 R=δ /λ 对于非均质墙体构造（如空心砌块墙体、复 合墙体），热阻R值取决于具体构造。
建筑外窗保温性能检测结果一览表
外窗类型 中空玻璃断热铝合金窗 中空玻璃PVC窗 中空玻璃空气间层 厚度 (mm) ≥12 mm 9mm ≥12 mm 9 mm 传热系数 [W/（m2· K）] 2.6～2.8 2.8～3.8 2.1～2.3 2.4～2.7
中空玻璃木窗
LOW-E中空玻璃PVC窗 LOW-E中空玻璃玻璃钢窗
其次，双试件设备所使用的两块试件必须完 全一致（理论上），否则可能会引起主加热板向 双侧的传热不均而导致测量结果产生偏差。 实际中，无论是试件的厚度还是试件的均匀性， 两块试件不可能做的完全一致，从这个角度看双 试件设备不利于提高设备测量精度。
防护热板法（平板法）设备与热流 计法设备的对比
热流计法设备采用GB/T 10295-2008标准， 因为它不精确计量热量（功率）参数，所以它是 一种相对法设备。设备所使用的热流计是经过系 数标定的，因此测量的准确性与热流计的标定准 确性有着决定性的关系。
（4）对于常规材料，应在实验结束前对其测量结果做一个 基本判断（其中，密度是一个重要参考因素），如果出现 意外结果，则应及时查找各方面原因。 （5）对于非常规材料，应在实验前根据材料的密度，以及 与其相似材料的一些性能等参数做参考，粗估材料的导热 系数，从而设定合理的温度范围，有利于缩短测量过程并 得到更为准确的测量结果。 （6）仪器的冷热板表面不宜覆盖其他材料（一般是促进冷 热板与试件的接触）；如果采用这种方式，应做好与之相 关的校准工作。
• 测试原理：
门窗传热系数测量基于一维稳态传热原理，在试 件两侧的箱体（热箱和冷箱）内，分别建立所需 的温度、风速和辐射条件，达到稳定状态后，测 量热箱和冷箱空气温度、试件框相关温度、热箱 内外表面温差及输入到热箱的功率，就可计算出 试件的传热系数。
• 设备原理图如下所示：
• 1－热箱 2-冷箱 3-试件框 4-电暖气 5-试件 6-隔风板7-风机 8-蒸发器 9-加热器 10-环境空间 11-空调器 12-冷冻机
• 建筑本体节能（相对系统节能）检测中最 重要的两个参数 ——材料的导热系数 ——围护结构的传热系数 本文通过结合相关标准的方法对以上 两个参数的测量做一些基础性的讨论。
一、材料的导热系数测量相关标准
• GB/T 10294-2008 《绝热材料稳态热阻及有关特 性的测定 防护热板法》
通过计量被测试件的两侧温度和热侧的加热功率，从 而获得材料的导热系数。
双试件法设备简单说来，就是采用在主加热 板的两侧各设置一块相同试样，进行材料导热系 数测试的方法。
与单平板法设备相比，两者的区别在于：
首先，由于双试件设备采用了两块试件，这 就使得双试件设备避免使用了单试件设备中主加 热板背后的背护热板，从而避免了主加热板向背 护热板的传热问题，从这个角度看有利于提高设 备的测量精度。
• 仪器重点：
– ①试件两侧温度计量准确； – ②试件热侧加热功率计量准确； – ③试件温度和侧向护热板、背向护热板要保持 高度一致。 事实上，为了达到上述目的，对仪器的要 求是方方面面的，如：测试元件的精度、测温 点的布置、控制系统的灵活，甚至包括仪器的 机械加工精度等等，这些都会对仪器的测量结 果产生影响。
热流计法导热仪与防护热板法设备相比， 其特点在于：