保溫隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)方法資料課件

保溫隔熱材料導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)方法陳文

山東省建筑科學(xué)研究院2019.041.概述

保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)是反映其導(dǎo)熱性能的物理量，它不僅是評(píng)價(jià)材料熱力學(xué)性能的指標(biāo)，并且是材料在節(jié)能工程應(yīng)用時(shí)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)依據(jù)。在工程開工前的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，以及竣工后建筑節(jié)能的評(píng)定，都必須進(jìn)行熱工計(jì)算，其中導(dǎo)熱系數(shù)是保溫材料最重要的熱物性指標(biāo)。為了使熱工計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，使其與材料的實(shí)際使用情況相符，我們就必須正確的選擇材料的導(dǎo)熱系數(shù)。同時(shí)，材料的導(dǎo)熱系數(shù)受許多因素的影響，例如：材料的化學(xué)成分、密度、溫度、濕度等；在實(shí)際使用中，由于氣候、施工工藝、施工水分等各方面的影響，都會(huì)導(dǎo)致材料的保溫性能下降。1.概述

所以不應(yīng)將實(shí)驗(yàn)室的測(cè)定值不加修正地應(yīng)用于所有的使用情況。在通常的熱工計(jì)算中，我們引入了導(dǎo)熱系數(shù)的修正因子，（例如：XPS板α=1.10、EPS板α=1.20），這就將各種不利影響因素考慮進(jìn)去。從而使熱工計(jì)算結(jié)果更符合了實(shí)際，或是更保守了一些。在熱工計(jì)算或保溫圖集中，材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般是選取產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值。因此，我們只要嚴(yán)格按照標(biāo)注要求，對(duì)保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，把好產(chǎn)品使用前的質(zhì)量關(guān)，就能確保材料在實(shí)際使用中滿足其設(shè)計(jì)要求。2.定義

導(dǎo)熱系數(shù)：在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1K時(shí)，在1h內(nèi)，通過(guò)

1m2面積傳遞的熱量。公式：；單位：W/(m·K)。表征：物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大?。ㄅc材料的厚度、溫差無(wú)關(guān)）注意：*穩(wěn)態(tài)條件下；*材料應(yīng)為單一均質(zhì)的干燥材料。3.影響因素導(dǎo)熱系數(shù)因物質(zhì)種類不同而異，還與其溫度、濕度、壓力等因素有關(guān)。

1）溫度：大多數(shù)材料，在一定溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)熱系數(shù)可認(rèn)為是溫度的線性函數(shù)；

：參考溫度時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)；：實(shí)驗(yàn)室確定的常數(shù)；

：試件的平均溫度。

3.影響因素

金屬材料，b＜0，隨升高而減??；非金屬材料，b＞0，隨升高而增大。

2）濕度：材料導(dǎo)熱系數(shù)一般隨著自身濕度的增大而增大。對(duì)于濕材料的導(dǎo)熱系數(shù)，比干材料和水都要大。

例如：干磚、水的導(dǎo)熱系數(shù)分別0.35、0.55W/(m·K),而濕磚可高達(dá)1.00W/(m·K)。4.保溫材料及其特點(diǎn)

EPS、XPS、橡塑海綿、加氣混凝土、EVA發(fā)泡塑料4.保溫材料及其特點(diǎn)

玻璃棉板巖棉管、玻璃棉管4.保溫材料及其特點(diǎn)

聚氨酯板聚氨酯板、管4.保溫材料及其特點(diǎn)

玻化微珠膠粉聚苯顆粒4.保溫材料及其特點(diǎn)

1）定義：凡平均溫度不高于350℃，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.12W/(m·K)的材料統(tǒng)稱為保溫材料。

2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多孔體或纖維性材料。這些材料由于存在孔隙，其中填充低導(dǎo)熱系數(shù)的氣體（如空氣：0.0243W/(m·K)），因此整體具有了良好保溫性能。

多孔材料電子顯微鏡照片4.保溫材料及其特點(diǎn)3）與均質(zhì)材料的區(qū)別：由于孔隙的存在，嚴(yán)格說(shuō)保溫材料不應(yīng)視為均質(zhì)介質(zhì)，但如果孔隙的大小和物體的總幾何尺寸比起來(lái)很小的話，仍可以有條件地認(rèn)為它們是均質(zhì)介質(zhì)，用“表觀導(dǎo)熱系數(shù)”來(lái)考慮。這種情況下材料內(nèi)部的實(shí)際傳熱包括以下不同方式的復(fù)雜組合：

——輻射；

——固相和氣相的傳導(dǎo)；

——對(duì)流；以及三者之間的相互作用和傳質(zhì)。尤其是在含濕材料的情況下，傳熱過(guò)程更為復(fù)雜。4.保溫材料及其特點(diǎn)

根據(jù)ISO9288,該性質(zhì)應(yīng)被稱作“傳遞系數(shù)”，因?yàn)樗赡苁軠y(cè)試條件的影響(在相同的測(cè)試平均溫度下，傳遞系數(shù)可能在很大程度上取決于試件的厚度或溫差)。這種性質(zhì)也被稱為：“表觀導(dǎo)熱系數(shù)”或“有效導(dǎo)熱系數(shù)”。4.保溫材料及其特點(diǎn)4）導(dǎo)熱系數(shù)影響因素：材料密度和性質(zhì)、平均溫度、閉孔中氣體組成、開閉孔率、含濕量等；

a）導(dǎo)熱系數(shù)隨平均溫度的升高而增大；

b）人為的增加材料的孔隙可以提高保溫性能；

c）材料密度減小的一定程度后，密度的減下又會(huì)使導(dǎo)熱系數(shù)增大；（原因：人為的增加材料的孔隙可以提高保溫性能，但密度輕到一定程度后，小的孔隙變大或連成溝道時(shí)，引起孔隙內(nèi)的空氣的對(duì)流作用及孔隙間的輻射作用都有所加強(qiáng)，反而使材料的整體表觀導(dǎo)熱系數(shù)升高。）4.保溫材料及其特點(diǎn)d）濕度的影響：保溫材料多孔狀的結(jié)構(gòu)，當(dāng)水分侵入時(shí)，不僅替代孔隙內(nèi)的部份空氣，更重要的是水分存在大大加快了熱量的傳遞。因此保溫材料的干濕狀態(tài)對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果會(huì)有很大的影響。樣品測(cè)試前必須嚴(yán)格進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。5.相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)1）EPS板：GB/T10801.1-2019《絕熱用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》分類ⅠⅡ

ⅢⅣⅤⅥ

導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)≤0.041≤0.039

試樣厚度（mm）25±1(mm)平均溫度（℃）25±2(℃)

狀態(tài)調(diào)節(jié)23/50二級(jí)環(huán)境下調(diào)節(jié)16h溫差（℃）15-20(℃)

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T10294-2019(仲裁)GB/T10295-20195.相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)2)XPS板：GB/T10801.2-2019《絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料》分類帶表皮不帶表皮X150~X300X400~X500W200W300導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)平均溫度10℃≤0.028≤0.027≤0.033≤0.030平均溫度25℃≤0.030≤0.029≤0.035≤0.03225mm熱阻(m2·K)/W平均溫度10℃≥0.89≥0.93≥0.76≥0.83平均溫度25℃≥0.83≥0.86≥0.71≥0.78平均溫度（℃）10±225±2溫差（℃）15-25依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T10294-2019(仲裁)GB/T10295-2019狀態(tài)調(diào)節(jié)23/50二級(jí)環(huán)境5.相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)3)柔性泡沫橡塑絕熱制品：GB/T17794-2019《柔性泡沫橡塑絕熱制品》分類Ⅰ類板（管）Ⅱ類板（管）導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)平均溫度-20℃≤0.034平均溫度0℃≤0.036平均溫度40℃≤0.041依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T10294-2019(仲裁)GB/T10295-2019GB/T10296-2019狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB/T2918進(jìn)行備注當(dāng)管由于形狀不適宜進(jìn)行試驗(yàn)或制備時(shí)，應(yīng)以同一配方、同一工藝、同期生產(chǎn)的板代替；5.相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)4)聚氨酯：JC/998-2019《噴涂聚氨酯硬質(zhì)泡體保溫材料》分類Ⅰ類(墻面)Ⅱ類(屋面)

導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)≤0.024平均溫度(℃)23±2℃試樣厚度(mm)25依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T10294-2019狀態(tài)調(diào)節(jié)23/50二級(jí)環(huán)境調(diào)節(jié)72h5.相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)5)玻璃棉、巖棉和礦渣棉：

GB/T13350-2019《絕熱用玻璃棉及其制品》

GB/T11835-2019《絕熱用巖棉、礦渣及其制品》

a）按其形狀，均分類：棉、板、帶、毯、氈、管殼；

b）導(dǎo)熱系數(shù)平均溫度：

玻璃棉（℃）巖棉、礦渣棉（℃）

c）依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T10294-2019（仲裁）

GB/T10295-2019

GB/T10296-20196.儀器設(shè)備

1）量具：應(yīng)符合GB/T6342-2019《泡沫塑料和橡膠線性尺寸的測(cè)量》的規(guī)定：測(cè)試部位尺寸范圍精度要求量具讀數(shù)中值精確度長(zhǎng)、寬＞100mm0.5mm直尺、游標(biāo)卡尺1mm厚度10~100mm0.1mm游標(biāo)卡尺0.2mm6.儀器設(shè)備

2）導(dǎo)熱系數(shù)儀：檢測(cè)方法穩(wěn)態(tài)法非穩(wěn)態(tài)法準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法熱線法熱帶法常功率熱源法防護(hù)熱板法熱流計(jì)圓管法護(hù)熱平板法（一維穩(wěn)態(tài)原理）（不穩(wěn)定態(tài)原理）（GB/T10294）（10295）（10296）（3399）6.儀器設(shè)備1）防護(hù)熱板法(雙試件式、單試件式)測(cè)試原理：根據(jù)一維穩(wěn)態(tài)情況下，通過(guò)試件的導(dǎo)熱量Q和被測(cè)導(dǎo)熱系數(shù)、平板兩面的溫差△T成正比，和試件的厚度成反比的關(guān)系設(shè)計(jì)的。

——加熱單元計(jì)量部分的平均熱流量，其值等于平均發(fā)熱功率，單位為W；

——試件平均厚度，單位為m；

——試件熱面溫度平均值，單位為K；

——試件冷面溫度平均值，單位為K；

——計(jì)量面積(雙試件裝置需乘以2)，m2。

——設(shè)備校核系數(shù)；

原理公式：

控制界面試件自動(dòng)夾緊a）雙試件式

防護(hù)熱板式導(dǎo)熱系數(shù)儀夾緊裝置a）雙試件式

低溫導(dǎo)熱系數(shù)儀a）雙試件式（低溫導(dǎo)熱系數(shù)儀）

低溫恒溫裝置測(cè)厚裝置a）雙試件式（低溫導(dǎo)熱系數(shù)儀）低溫導(dǎo)熱系數(shù)儀的技術(shù)指標(biāo)：1.導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量：

測(cè)量范圍：0.005~2.20W/(m·K)

測(cè)量重復(fù)性：優(yōu)于±1.5%；測(cè)量的精度：優(yōu)于±2.5%。2.儀器溫度范圍：

冷板溫度：-30至90℃，熱板溫度：-20至90℃平均溫度范圍：-20℃至80℃。3.試件規(guī)格要求：尺寸：300×300（mm）；厚度：最大可達(dá)45mm。7、儀器設(shè)備該儀器設(shè)備:1.測(cè)試平均溫度范圍寬，對(duì)常用保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試溫度要求均可滿足；2.實(shí)現(xiàn)了在測(cè)試條件下，對(duì)試件厚度的直接測(cè)量；3.儀器配置了夾持力控制與顯示模塊，對(duì)其夾持力可進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)；4.能實(shí)現(xiàn)對(duì)粉狀樣品導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試。

防護(hù)熱板式導(dǎo)熱系數(shù)儀a）雙試件式a）雙試件式防護(hù)熱板法：加熱單元

雙試件式原理圖冷卻單元

被測(cè)試件

防護(hù)外套

加熱單元

雙試件式原理圖冷卻單元

被測(cè)試件

防護(hù)外套

計(jì)量單元防護(hù)單元

加熱單元部分

隔縫a）雙試件式防護(hù)熱板法：加熱單元

雙試件式原理圖冷卻單元

被測(cè)試件

防護(hù)外套

計(jì)量單元防護(hù)單元

測(cè)溫儀表冷、熱單元表面測(cè)溫?zé)犭娕?/p>

平衡溫差熱電偶隔縫a）雙試件式防護(hù)熱板法：b）單試件式防護(hù)熱板法：?jiǎn)卧嚰皆韴Db）單試件式防護(hù)熱板法：較雙試件式：

添加了

（背防護(hù)加熱器/背防護(hù)絕熱層/背防護(hù)溫差熱電偶)。為了提高測(cè)試精度，必須保證背防護(hù)盡可能減小熱量損失。這就對(duì)單試件式儀器提出更為嚴(yán)格的技術(shù)要求。背防護(hù)單試件式原理圖b）單試件式防護(hù)熱板法：防護(hù)熱板法測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)裝置是測(cè)量各基本物理參數(shù)(長(zhǎng)度、溫度、電功率等)間接計(jì)算出試件的導(dǎo)熱系數(shù)。其測(cè)量誤差不僅僅是參數(shù)測(cè)量誤差的綜合，更重要的是保持計(jì)量區(qū)域單向一維熱流的原理誤差。測(cè)量參數(shù)的誤差：

·厚度的測(cè)量：標(biāo)準(zhǔn)中，建議試件的厚度盡可能在實(shí)際測(cè)定溫度和壓力下測(cè)量，同時(shí)提供了幾種方案：測(cè)量針、測(cè)微螺栓等。

·功率的測(cè)量：儀器功率測(cè)量的精度及量程對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。c）防護(hù)熱板法儀器測(cè)量誤差：

·計(jì)量面積：常被誤認(rèn)為計(jì)量單元面積，一般應(yīng)為隔縫中心線包圍的面積；計(jì)量單元

防護(hù)單元

隔縫

防護(hù)熱板c）防護(hù)熱板法儀器測(cè)量誤差：

·夾持力：設(shè)備配備恒定壓緊力裝置，是為了使試件和測(cè)試板面充分接觸，避免接觸熱阻的產(chǎn)生。但壓力過(guò)大也會(huì)引起試件嚴(yán)重變形。因此標(biāo)準(zhǔn)要求施加壓力一般不大于2.5KPa。所以加緊裝置施力應(yīng)穩(wěn)定可靠，并應(yīng)能顯示壓力。是否能保持一維熱流的原理誤差:

當(dāng)設(shè)備不能提供穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，或者受外界環(huán)境的影響很大時(shí)，被測(cè)試件內(nèi)部熱流就不再是一維穩(wěn)態(tài)的，這時(shí)所測(cè)得計(jì)量面積的功率就不準(zhǔn)確了，因此會(huì)對(duì)測(cè)試的結(jié)果帶來(lái)很大的影響。c）防護(hù)熱板法儀器測(cè)量誤差：6.儀器設(shè)備2）熱流計(jì)式導(dǎo)熱系數(shù)儀：

單試件雙傳感器式熱流計(jì)式導(dǎo)熱儀6.儀器設(shè)備2）熱流計(jì)式導(dǎo)熱系數(shù)儀：

a）分類：根據(jù)（熱流計(jì)的個(gè)數(shù)/布置方式/試件個(gè)數(shù)）分為以下5種形式：

6.儀器設(shè)備2）熱流計(jì)式導(dǎo)熱系數(shù)儀：

b）測(cè)試原理：與防護(hù)熱板法不同的是，在冷熱板間垂直方向通入恒定的單向熱流，使用校正過(guò)熱流傳感器測(cè)量通過(guò)樣品的熱流。計(jì)算公式：

—熱流計(jì)的標(biāo)定系數(shù)，單位為W/(m2·V)；

—熱流計(jì)的輸出，單位為V；

—試件平均厚度，單位為m；

—試件熱面溫度平均值，單位為K；

—試件冷面溫度平均值，單位為K；

6.儀器設(shè)備2）熱流計(jì)式導(dǎo)熱系數(shù)儀：注：1）當(dāng)采用雙熱流計(jì)對(duì)稱布置時(shí)，用

代替；

2）當(dāng)采用多試件裝置時(shí)，試件厚度應(yīng)為各試件厚度之和，計(jì)算的導(dǎo)熱系數(shù)為多試件的平均值；

3）熱流計(jì)裝置應(yīng)該用邊緣絕熱材料、控制周圍空氣溫度或者同時(shí)使用兩種方法來(lái)限制邊緣損失的熱量。尤其在測(cè)定平均溫度與實(shí)驗(yàn)室空氣溫度有顯著差異時(shí)，應(yīng)該用外殼包圍熱流計(jì)裝置，保持箱內(nèi)溫度等于試件的平均溫度。

6.儀器設(shè)備3)其它設(shè)備：*樣品制備過(guò)程中的切割工具；

熱熔切割工作臺(tái)6.儀器設(shè)備3)其它設(shè)備：*對(duì)硬質(zhì)材料試件表面平整度研磨的工具；

砂輪、砂紙6.儀器設(shè)備3)其它設(shè)備：*對(duì)樣品進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的設(shè)備；

恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱6.儀器設(shè)備3)其它設(shè)備：

標(biāo)準(zhǔn)參比板6.儀器設(shè)備3)其它設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)板使用應(yīng)注意的事項(xiàng)：

1）使用前應(yīng)