創(chuàng)新結(jié)題報告(共13頁)

1、大學生創(chuàng)新計劃(jhu)（實踐中心開放）項目結(jié)題報告(bogo) 二一四年九月結(jié)題報告(bogo)新農(nóng)村住房建設(shè)(jinsh)保溫材料的研究關(guān)鍵詞：新農(nóng)村、節(jié)能、導熱(dor)系數(shù)、防火性能通過相關(guān)資料的查詢，我們了解到了近10年來，每年新建的農(nóng)村住宅為6億7億m2，占全國新建住宅總量的一半以上。農(nóng)村居民采暖能源消耗量占到其建筑總能源消耗的52%左右，成為能源消耗的主要組成部分。因此，應(yīng)將探求農(nóng)村住宅的節(jié)能技術(shù)放在首要位置。為實現(xiàn)農(nóng)村住宅由高能耗向低碳型的根本轉(zhuǎn)變，研究推廣節(jié)能保溫、綠色環(huán)保抗震性能好、經(jīng)濟實用的新型結(jié)構(gòu)體系迫在眉睫。實現(xiàn)農(nóng)村住宅建筑的低碳化最簡便有效的措施是能夠開發(fā)一種以低能

2、耗、低排放、高效率為基本特征的，符合可持續(xù)發(fā)展理念的新型建筑。在我國社會總能耗中,建筑能耗占了相當大的比例,而建筑能耗當中,外墻熱損失又占了很大份額,其保溫材料主要以水泥基發(fā)泡材料、 HYPERLINK /view/1662673.htm t /view/_blank 巖棉板、 HYPERLINK /view/96360.htm t /view/_blank 珍珠巖、膨脹聚苯板（EPS板 ) 、 HYPERLINK /view/1452620.htm t /view/_blank 擠塑聚苯板（XPS板） 、聚氨酯發(fā)泡材料和酚醛樹脂復合板為主。從我國多年實施建筑節(jié)能的實踐過程看，在取得了重大經(jīng)濟

3、效益和社會效益的同時，也暴露出了一些保溫材料性能衰減強弱的問題。由于建筑外保溫材料長期處于自然界的各種因素的綜合作用，保溫材料性能逐漸變化，很可能造成外保溫材料系統(tǒng)保溫隔熱性能失效，最后失去使用價值，所以研究對保溫材料的衰減情況顯得至關(guān)重要。只有調(diào)查研究好已經(jīng)黏貼在外墻上的保溫材料且經(jīng)過光照和溫濕度的影響，才能更準確的看出保溫材料的耐久性和保溫性。為將來住宅由高能耗向低碳型、研究推廣綠色環(huán)保節(jié)能保溫、經(jīng)濟實用的新型結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)型做基礎(chǔ)。同時也符合可持續(xù)發(fā)展理念。所以我們選擇了這一方面設(shè)立一個創(chuàng)新研究課題，相信這是一個很有意義的研究方向。保溫材料的絕熱性能的最重要的指標就是材料的導熱系數(shù)，導熱系

4、數(shù)越小，其保溫效果會越好。熱導率即導熱系數(shù)。保溫材料傳遞熱量的性質(zhì)稱為導熱性。它是保溫材料傳遞熱量能力大小的參數(shù)，反映了材料的導熱能力，是保溫材料的主要熱物理特性。熱導率與材料的其他一些物理性能(如密度和含水率)密切相關(guān)，還與材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與保溫層尺寸有關(guān)。材料導熱系數(shù)的大小，受本身的物理構(gòu)成、密實程度、構(gòu)造特征、環(huán)境的溫濕度及熱流方向的影響。通常，金屬材料的導熱系數(shù)最大，無機非金屬材料次之，有機材料最??；相同組成時，晶態(tài)比非晶態(tài)材料的導熱系數(shù)大些；密實性大的材料，導熱系數(shù)亦大；在孔隙率相同時，具有微細孔或封閉孔構(gòu)造的材料，其導熱系數(shù)偏小。此外，材料含水，導熱系數(shù)會明顯增大；材料在高溫

5、下的導熱系數(shù)比常溫下大些；順纖維方向的導熱系數(shù)也會大些。所以保溫材料的不合理選擇會導致材料的壽命減少，從到導致材料的浪費。因此選擇一種合適的新型保溫才料對新農(nóng)村外墻保溫性能有著很大影響。實驗(shyn)：1、防護熱箱法是對非透明圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的測定，如垂直(chuzh)試件（自保溫砌墻）、水平試件（屋面板、樓板）、建筑(jinzh)保溫材料等。實驗室測量參照的主要標準：GB/T134752008絕熱穩(wěn)態(tài)傳熱性質(zhì)的測定標定和防護熱箱法。2、通過燃燒性實驗對幾種外墻保溫材料的燃燒性進行測定對比。參照的主要標準：民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火規(guī)定和外墻保溫工程技術(shù)規(guī)程。一、 對保溫材料導熱系數(shù)的

6、測定本項目主要是針對各種保溫材料特性進行對比研究，熱箱法是基于一維穩(wěn)態(tài)傳熱的原理，在試件兩側(cè)的箱體（熱箱和冷箱）內(nèi)，分別建立所需的溫度、風速和輻射條件，達到穩(wěn)定狀態(tài)后，測量空氣溫度、試件和箱體內(nèi)壁的表面溫度及輸入到計量箱的功率，從而計算出試件的熱傳遞性質(zhì)傳熱系數(shù)。因為要檢測通過被測對象的熱量，因此要把傳向別處的熱量進行剔除，這樣根據(jù)處理方式的不同又分為標定熱箱法和防護熱箱法。 本實驗室采用的是防護熱箱法實驗裝置如圖 圖1：防護(fngh)熱箱裝置結(jié)構(gòu)圖（具體(jt)尺寸依現(xiàn)場裝置而定）1-防護箱微調(diào)加熱器 2-試驗(shyn)墻體 3-支撐件 4-導流板（無） 5-熱箱微調(diào)加熱器 6-分體式變

7、頻空調(diào)器 7-冷箱加熱送風器（無）基于一維穩(wěn)定傳熱原理，模擬夏季圍護結(jié)構(gòu)件的傳熱，將構(gòu)件置于裝置為兩個不同溫度箱體之間，在這兩個箱體內(nèi)分別建立夏季室內(nèi)外氣象條件而進行測試。熱箱模擬夏季室外空氣溫度、風速、輻射條件；冷箱模擬夏季室內(nèi)空調(diào)房間空氣溫度、風速。 經(jīng)過若干小時的運行，整個裝置均達到穩(wěn)定狀態(tài)。形成穩(wěn)定溫度場、速度場后， 測量試件兩側(cè)的空氣溫度，表面流速，表面防護箱溫度 ，以及輸入熱箱的風扇電量和電加熱器耗電量，就可以算出試件傳熱系數(shù) K，從而判別該試件熱工性能優(yōu)劣。 根據(jù)(gnj)熱平衡原理，有。Qp為輸入(shr)到計量箱的總功率，Q1為流過被測試件的熱量，Q3為流過計量箱壁的熱量，Q

8、2為試件內(nèi)不平衡熱流量。 通過控制(kngzh)防護箱的環(huán)境溫度，即控制其溫度與計量箱內(nèi)的環(huán)境溫度基本相等，從而使Q2和Q3減至最小，甚至為零。此時，有Qp=Q1。測試墻體構(gòu)件傳熱系數(shù)K=（w/m2*k） Tn1-試件熱測的環(huán)境溫度 Tn2-試件冷側(cè)的環(huán)境溫度 A-垂直于熱流的計量面積（m2） Q-試墻表面與熱環(huán)境交換的總熱流量（w） 1. 檢測前期工作 根據(jù)試件的檢查和分析，應(yīng)初步估計出試件熱工性能的可能范圍值，并評價可能獲得的準確度。1.1檢測設(shè)備標定 墻體保溫檢測設(shè)備在投入使用前應(yīng)進行計量箱壁的標定。 標準試件采用(ciyng)長期存放的EPS或XPS板，厚度可以是50100mm。標準試

9、件可重復多次使用，但應(yīng)小心保存，避免受潮、陽光照射。 標定時冷箱和計量熱箱的溫度設(shè)定應(yīng)根據(jù)實際使用情況(qngkung)確定，冷箱溫度應(yīng)與實際使用時一致；計量熱箱溫度設(shè)定為第一種工況比防護熱箱溫度低35 、第二種工況比防護(fngh)熱箱溫度高35 ，而防護熱箱的溫度始終保持與實際使用時一致。1.2檢測前樣品處理 墻體在砌筑過程中要進行潤濕處理，含水率較高。加上墻體倆側(cè)的砂漿面板、防水層等，短期內(nèi)水分不易蒸發(fā)。因此必須要對墻體的含水率進行人工調(diào)節(jié)，控制墻體的含水率在 5%以下，盡量將被測試的墻體在干燥狀態(tài)下進行，使檢測結(jié)果更加接近理論計算值，各個檢測機構(gòu)的檢測結(jié)果趨于接近。 1.3參數(shù)控制 熱

10、室最高溫度：30 熱室溫度控制精度：0.1 冷室最低溫度：-10 冷室溫度控制精度：0.2 冷熱箱內(nèi)空氣溫度均勻，縱向梯度不超過0.5 制冷機組功率：2.2KW 電暖器功率：500W 傳感器精度：0.0625 溫差范圍：2550 計量熱箱的空氣流速可采用自然對流形式，冷箱空氣流速宜控制距離試件冷表面50mm處的平均風速為3.0m/s。（允許） 2.實驗準備 2.1試件安裝 安裝前檢查試件倆側(cè)是否有連通的空氣孔，如有應(yīng)充分填埋。熱箱側(cè)的試件表面應(yīng)平整，保證鼻錐帶與試件框表面充分接觸，隔絕計量箱內(nèi)外側(cè)的空氣流。2.2試件表面(biomin)溫度傳感器布置 本實驗室檢測裝置試件冷熱側(cè)各有5個熱電偶，

11、建議每側(cè)面的測點分布為四角各一個中間一個，且冷熱面對稱分布。需要注意的是，熱電偶端應(yīng)用硅膠粘合，增強冷側(cè)面表溫度(wnd)的準確值。同時應(yīng)注意避免溫度測點過多地布置于熱橋處。同時應(yīng)測量所有與試件進行輻射(fsh)換熱表面的溫度，以便計算平均輻射溫度。2.3測量時間控制 不同墻體、砌塊達到穩(wěn)態(tài)傳熱的時間是不同的，判斷一個墻體的傳熱是否會達到平衡狀態(tài)，應(yīng)至少在兩個 2h 的測量周期內(nèi) (12 次的數(shù)據(jù)采集結(jié)果) 其熱功率、溫度差、傳熱系數(shù)計算值的偏差值小于 1%，且不是單方向變化，說明傳熱已經(jīng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)。2.4注意的問題 a.計量面積應(yīng)足夠大， b.熱源應(yīng)用絕熱反射罩屏蔽使得輻射到計量箱壁和試件

12、上的輻射熱量減至最小。 c.實驗允許的話，可以在冷熱側(cè)均設(shè)置導流屏。導流屏應(yīng)與計量箱內(nèi)面同寬，上下端有空隙以便空氣循環(huán)。導流屏在垂直其表面方向上可以移動，以調(diào)節(jié)平行于試件表面的空氣速度。導流屏表面的輻射率亦應(yīng)大于0.8。 d. 防護箱內(nèi)環(huán)境的不均勻性引起不平衡誤差應(yīng)小于05。為避免防護箱中的空氣停滯不動，通常需要安裝循環(huán)風扇。 e.試件表面如果不平整，可用砂漿、嵌縫材料或其他適當?shù)牟牧蠈⑼嬃肯渲苓吤芊饨佑|的面積填平。 經(jīng)過測定導熱系數(shù)的實驗和相關(guān)資料查詢暫時得出以下數(shù)據(jù)：1 、膨脹聚苯板（EPS板) 導熱系數(shù)0.038-0.041 保溫(bown)效果好，價格便宜，強度稍差 2 、擠塑聚苯板

13、（XPS板） 導熱系數(shù)(xsh)0.028-0.03 保溫效果更好，強度高，耐潮濕，施工時表面需要處理3 、巖棉板導熱系數(shù)(xsh)0.041-0.045 ，吸濕性大，保溫效果差4 、膠粉聚苯顆粒保溫漿料導熱系數(shù)0.057-0.06 ，廢品回收保溫效果不理想，對施工要求高。5 、聚氨酯發(fā)泡材料導熱系數(shù)0.025-0.028 防水性好，保溫效果好，強度高，價格較貴6 、珍珠巖等漿料導熱系數(shù)0.07-0.09 ，保溫效果差，吸水性高對保溫材料燃燒性能的測定TRSJ-B建筑材料可燃燒試驗箱又稱建筑材料可燃燒試驗機，它是專門用于試驗評定建筑材料是否具有可燃性的試驗設(shè)備，是建筑工程檢測項目當一項重要的試

14、驗器材，建筑材料可燃燒試驗箱由試驗部分和控制部分組成采用一體化設(shè)計，建筑材料可燃燒試驗箱主要是方便現(xiàn)場安裝和調(diào)試。建筑材料可燃燒試驗箱外殼及重要部件采用不銹鋼制造，耐煙、氣腐蝕?？刂葡到y(tǒng)自動化程度高，具有自動點火功能。溫度和時間數(shù)字顯示，觀察記錄方便，使用穩(wěn)定可靠。TRSJ-B建筑材料可燃燒試驗箱依據(jù)標準：GB 8626-2007建筑材料可燃性試驗方法設(shè)計的。實驗裝置如圖 TRSJ-B建筑材料可燃燒試驗箱建筑材料燃燒性能的級別和名稱級別名稱A不燃B1難燃B2可燃B3易燃根據(jù)民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾(zhungsh)防火暫行規(guī)定中規(guī)定：民用建筑外保溫材料的燃燒性能宜為A級，且不應(yīng)低于B2級。

15、民用建筑(mn yn jin zh)外保溫材料規(guī)定如圖序號建筑分類建筑物高度（m）保溫材料燃燒性能等級備注1非幕墻式建筑100A級260H100B2級當采用B2級保溫材料時，每層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶324H60B2級當采用B2級保溫材料時，每兩層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶4H24B2級當采用B2級保溫材料時，每三層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶5其他民用建筑50A級624H50A級或B1級當采用B1級保溫材料時，每兩層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶7H24B2級當采用B2級保溫材料時，每層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶8幕墻式建筑24A級9H24A級或B1級當采用B1級保溫材料時，每層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶10屋頂屋頂基層采用耐火

16、極限不小于1.00h的不燃燒體的建筑B2級其他情況，保溫材料的燃燒性能不應(yīng)低于B1級經(jīng)過(jnggu)實驗以上各類保溫材料性能對比：如表2.1所示：表2.1 各類保溫材料性能對比表名稱項目表觀密度（kg/m3)導熱系數(shù)w(m.k)燃燒性能吸水率（%）尺寸穩(wěn)定性(%)抗壓強度（kpa）膨脹型聚苯乙烯泡沫板18-300.041B2級2.0-4.03.060-150擠塑型聚苯乙烯泡沫板25-380.028B1級1.02.5150-250硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫板40-600.025B2級32.0200-270酚醛泡沫保溫板50-800.025A級0.5-1.02.7250巖棉板1200.04A級3.7-4

17、.51.5100-150水泥發(fā)泡板1500.045A級2.0-3.02.3200-300STP板 4500.008A級1.02.6400-450由表2.1的數(shù)據(jù)(shj)對比可以看出，有機保溫材料的導熱系數(shù)相對于無機保溫材料來說較小，也就是說有機保溫材料的保溫性能較好；從燃燒性能的指標來看，無機保溫材料的燃燒性能較差，符合65號文件的要求，而有機保溫材料卻無法達到規(guī)定的要求；STP保溫板作為一種新型的建筑保溫材料，其各方面的性能指標都是有機保溫材料和無機保溫材料優(yōu)點的集大成者，所以STP保溫板的發(fā)展和應(yīng)用值得關(guān)注。三、 適用(shyng)于新農(nóng)村住宅建設(shè)的保溫材料以市場調(diào)查為依據(jù)，并結(jié)合農(nóng)村住

18、宅的一些實際情況，現(xiàn)在對膨脹型聚苯乙烯泡沫板、擠塑型聚苯乙烯泡沫板、巖棉板、水泥發(fā)泡板、硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫板、酚醛泡沫保溫板、這幾種國內(nèi)外常用的建筑保溫材料進行保溫性、耐久性和價格等因素進行比較，并選擇(xunz)出適合新農(nóng)村住宅建設(shè)的保溫材料。3.1 保溫性保溫性能的優(yōu)劣是衡量一個建筑保溫材料性能的最基本指標，而保溫材料的導熱系數(shù)則能充分的體現(xiàn)出保溫材料的保溫性。各種保溫材料的導熱系數(shù)如表3.1所示： 表3.1 各類保溫材料導熱系數(shù)材料名稱導熱系數(shù)（W/(m.K)）膨脹型聚苯乙烯泡沫板0.041擠塑型聚苯乙烯泡沫板0.03巖棉板0.04水泥發(fā)泡板0.045硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫板0.025酚醛泡

19、沫保溫板0.0253.2 耐久性受傳統(tǒng)因素的影響，農(nóng)村居民在選擇產(chǎn)品(chnpn)時，相對于城市居民來說，都會更為注重商品的耐久性，并且建房對于農(nóng)村居民來說是一生之中的一件大事，他們會格外的重視住宅的質(zhì)量以及耐久性。建筑保溫材料既是商品的一種，又是住宅建設(shè)的必要原材料，它的耐久性勢必會得到農(nóng)村居民的重視，各類建筑保溫材料的使用年限如表3.2所示。表3.2 各類建筑(jinzh)保溫材料的使用年限材料名稱使用壽命膨脹型聚苯乙烯泡沫板20-30年擠塑型聚苯乙烯泡沫板40-50年巖棉板30-40年（非潮濕環(huán)境下）水泥發(fā)泡板50-60年硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫板30-40年酚醛泡沫保溫板50-60年3.3

20、經(jīng)濟性農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展相對來說較為落后，農(nóng)村居民對商品價格的高低較為敏感，商品價格如果過高，農(nóng)村居民一般不會(b hu)選擇。所以在農(nóng)村地區(qū)的住宅上使用保溫材料，應(yīng)當選用相對廉價一些的保溫材料，一定要選擇一個農(nóng)村居民相對可以接受的價位，各類保溫材料的報價如表3.3所示。表3.3 各類建筑保溫材料價格（來源于廣材網(wǎng)）材料名稱價格膨脹型聚苯乙烯泡沫板215元（8kgm3）擠塑型聚苯乙烯泡沫板20-30元m2巖棉板480元（80kgm3）水泥發(fā)泡板20-30元m2硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫板300-500元m3酚醛泡沫保溫板400-700元m3實驗(shyn)數(shù)據(jù)分析：綜合以上各類保溫材料的使用壽命、導熱系數(shù)、價格三方面因素(yn s)，在系統(tǒng)分析以及征求有關(guān)工程人員的意見后，建議在新農(nóng)村住宅建設(shè)中使用的保溫材料是擠塑型聚苯乙烯泡沫板。四、總結(jié)(zngji)在以上試驗中，試驗整體上還算順利，對上訴幾種保溫材料進行了標定熱箱法測試材料試驗，獲得保溫材料的保溫性能試驗數(shù)據(jù)，對