張丹

摘 要：根據(jù)國家建筑節(jié)能驗(yàn)收規(guī)范要求，需要對墻體屋面等保溫隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，文章介紹了保溫隔熱材料和檢測中需注意的若干問題。

關(guān)鍵詞：建筑保溫隔熱材料；導(dǎo)熱系數(shù)檢測；影響；結(jié)果；問題

中圖分類號：TKl24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0177-02

建筑節(jié)能的意義是提高建筑熱工性能減少對能源的利用，主要包括了夏季隔熱、冬季保溫以及過度季節(jié)的除濕和自然通透等因素。表現(xiàn)為熱量通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室內(nèi)外傳遞的過程，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能直接影響建筑節(jié)能的效果，墻體作為建筑與外界分隔的重要組成部分，其使用的節(jié)能材料導(dǎo)熱性能是節(jié)能驗(yàn)收中嚴(yán)格控制的指標(biāo)。

1 常用的建筑保溫隔熱材料

1.1 蒸壓加氣混凝土砌塊

蒸壓加氣混凝土砌塊應(yīng)用于墻體自保溫系統(tǒng)中，墻體自保溫系統(tǒng)是指按照一定的建筑構(gòu)造，采用節(jié)能型墻體材料及配套的專用砂漿使墻體熱工性能等物理性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)的建筑墻體保溫隔熱系統(tǒng)。這種材料是應(yīng)用最廣泛的建筑主體材料之一，根據(jù)節(jié)能驗(yàn)收規(guī)范的強(qiáng)制性要求，其導(dǎo)熱系數(shù)必須符合節(jié)能設(shè)計(jì)要求。當(dāng)前工程中使用的蒸壓加氣混凝土砌塊尺寸與我們進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)樣品通常相差較大，廠家需切割成標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗(yàn)。

1.2 保溫砂漿

保溫砂漿應(yīng)用于外墻內(nèi)保溫和外墻外保溫系統(tǒng)，也可用于隔墻和分戶墻的保溫隔熱。墻體的保溫層可以通過使用抹面或者砌筑保溫砂漿增加外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻值，改善墻體的熱工性能。按照主要成分，保溫砂漿主要分為硅酸鹽保溫砂漿，有機(jī)硅保溫砂漿和聚苯顆粒保溫砂漿。在進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)檢測時，需要按照其配比制作標(biāo)準(zhǔn)型試樣。在成型過程中，表面刮平后覆蓋聚乙烯膜后放入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3 泡沫混凝土（保溫板）

泡沫混凝土用于屋面泡沫混凝土保溫層現(xiàn)澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質(zhì)墻板、泡沫混凝土補(bǔ)償?shù)鼗?。泡沫混凝土保溫板有時可以替代苯板等有機(jī)材料在外墻外保溫系統(tǒng)中使用。

1.4 聚苯板

聚苯板又分為模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）和擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）兩種，應(yīng)用于建筑中的外墻外保溫系統(tǒng)和屋面保溫系統(tǒng)。

1.5 巖 棉

巖棉板以玄武巖為材料，經(jīng)過高溫融熔加工成的人工無機(jī)纖維，具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸熱、不燃的特點(diǎn)。其主要應(yīng)用于外墻外保溫系統(tǒng)和屋面保溫系統(tǒng)，巖棉制品以其優(yōu)異的防火保溫特性是國際上公認(rèn)的"第五常規(guī)能源"中的主要節(jié)能材料。

1.6 玻璃棉

玻璃棉保溫材料屬于玻璃纖維中的一個類別，是一種人造無機(jī)纖維，具有良好的絕熱吸聲功能。用玻璃棉保溫材料制成的玻璃棉板、玻璃棉氈、玻璃棉管已大量用于建筑各等領(lǐng)域的保溫隔熱、吸聲降噪，效果十分顯著。在建筑中其應(yīng)用于外墻外保溫系統(tǒng)和屋面保溫系統(tǒng)。

2 導(dǎo)熱系數(shù)檢測中需要注意的若干問題

導(dǎo)熱系數(shù)λ是描述在穩(wěn)定傳熱狀態(tài)下，1 m厚的材料兩表面溫差為1 ℃時，在1 h內(nèi)通過1 m2的圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的熱量，其單位為W/m·K，它反映了材料的導(dǎo)熱能力，導(dǎo)熱系數(shù)越小，導(dǎo)熱能力越好，保溫性能越好。

2.1 國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法和適用范圍

GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定 防護(hù)熱板法》；GB/T10295-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定 熱流計(jì)法》；以上方法只適用于測定均質(zhì)干燥試件，試件熱阻應(yīng)大于0.1 m2k/W。

2.2 原理及裝置

2.2.1 原 理

在穩(wěn)態(tài)條件下，在只有平行表面的均勻板狀試件內(nèi)，建立類似于以兩個平行的溫度均勻的平面為界的無限大平板中的一維相對恒定熱流。通過測定穩(wěn)定狀態(tài)下流過計(jì)量單元的一維恒定熱流Q、計(jì)量單元面積A及試件冷、熱表面的溫度差ΔT，可以計(jì)算出厚度為d的試件熱阻R或者導(dǎo)熱系數(shù)λ。

為保證中心計(jì)量單元建立一維熱流和準(zhǔn)確測量熱流密度，加熱單元應(yīng)分為在中心的計(jì)量單元和由隔縫分開的環(huán)繞計(jì)量單元的防護(hù)單元。需要有足夠的邊緣絕熱和（或）外防護(hù)套，特別是遠(yuǎn)高于或低于室溫下運(yùn)行的裝置，必須設(shè)置外防護(hù)套。

2.2.2 裝置（防護(hù)熱板法）

根據(jù)原理可建造兩種型式的防護(hù)熱板裝置，如圖1所示。

雙試件式（和一個中間加熱單元）：兩個幾乎相同的試件中夾一個加熱單元，試件外側(cè)各設(shè)一個冷卻單元。熱流由加熱單元分別經(jīng)兩側(cè)試件傳給兩側(cè)的冷卻單元。

單試件式：該裝置加熱單元的一側(cè)用絕熱材料和背防護(hù)單元代替冷卻單元。絕熱材料的兩表面應(yīng)控制溫差為零，即無熱流通過。

2.3 導(dǎo)熱系數(shù)影響因素

①檢測環(huán)境溫度與測試平均溫度。在導(dǎo)熱系數(shù)測定中測試平均溫度接近室溫時，測量傳熱性質(zhì)的準(zhǔn)確度較高。在給定的平均溫度下，以不同的溫差測量導(dǎo)熱系數(shù)其結(jié)果應(yīng)與溫差無關(guān)。在實(shí)際測量中，由于熱阻或熱導(dǎo)率經(jīng)常是試件兩側(cè)的函數(shù)，所有傳熱過程的程度與兩側(cè)的溫差有關(guān)，使用典型的溫度差在一定溫差范圍內(nèi)測定是合理的。為使溫差的測量誤差最小，介意溫差最少為10 ～20 K。常用建筑節(jié)能保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的技術(shù)指標(biāo)所給出的平均溫度為接近室溫的溫度。所以在確定導(dǎo)熱系數(shù)測定使用平均溫度后，需要對檢測的環(huán)境溫度進(jìn)行控制，使得環(huán)境溫度與測試平均溫度相同，減少檢測過程中對邊緣熱傳遞對導(dǎo)熱系數(shù)測定的干擾。

②檢測環(huán)境濕度與試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)。試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)：測定試樣質(zhì)量后，需把試件放在干燥器或通風(fēng)的烘箱里，以對材料適宜的溫度將試件調(diào)節(jié)到恒定質(zhì)量。當(dāng)測量傳熱性質(zhì)所需的時間比試件從實(shí)驗(yàn)室空氣中吸收顯著的濕氣所需的時間短（如混凝土試件），建議在干燥結(jié)束時，很快將試件放入裝置中避免吸收濕氣。反之（例如測量低密度的纖維材料或泡沫塑料試件），建議把試件留在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室空氣（296±1 K，50%±10% RH）持續(xù)調(diào)節(jié)到試樣質(zhì)量衡定。

檢測環(huán)境濕度：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)使環(huán)境濕度達(dá)到50%±10% RH，減少因空氣濕度對檢測過程中保溫材料因濕氣導(dǎo)致的結(jié)果誤差，由于水的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜態(tài)空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，當(dāng)環(huán)境濕度過大導(dǎo)致某些試樣材料受潮，所測出的導(dǎo)熱系數(shù)將遠(yuǎn)大于實(shí)際導(dǎo)熱系數(shù)，所以檢測環(huán)境濕度的調(diào)節(jié)也直接影響導(dǎo)熱系數(shù)的測定。

③試件制備和尺寸的選擇。在防護(hù)熱板法測量導(dǎo)熱系數(shù)時，選用的兩塊試件應(yīng)盡可能一樣，厚度之差小于2%。試件表面應(yīng)光滑平整，其尺寸應(yīng)該完全覆蓋加熱單元表面。并且加熱單元工作面的平整度應(yīng)優(yōu)于0.025%。剛性試件的表面制備應(yīng)與面板一樣平整，整個表面的不平行度應(yīng)在試件厚度的±2%以內(nèi)。試件的厚度應(yīng)是實(shí)際使用厚度或大于能給出被測材料熱性質(zhì)的最小厚度。試件的最小厚度受接觸熱阻的限制，厚度過小將導(dǎo)致試件與熱板、冷板的熱阻分布不均。試件的最大厚度受平板導(dǎo)熱儀的限制，經(jīng)評估試件厚度合適的范圍為20～37.5 mm。試件的邊長標(biāo)準(zhǔn)尺寸為30 cm，邊長小于30 cm的試件無法代表整個材料的性質(zhì)。

④試樣厚度測定和試樣裝卡。試樣厚度測定：由于熱膨脹或板的壓力，試件的厚度可能變化。建議盡可能在裝置里、在實(shí)際測定溫度和壓力下測量試件厚度。有效厚度由試件在裝置內(nèi)和不在裝置內(nèi)時（冷板用相同的力相對加緊）測定距離的差值的平均值確定。

試樣裝卡：在測試的冷熱板之間施加可重新恒定夾緊力的裝置，以改善試件與板的熱接觸或在裝置的板之間保持準(zhǔn)確的間距。就大多數(shù)絕熱材料而言，施加的壓力一般不大于2.5 kPa。測定可伸縮試件時，冷板的角落與防護(hù)單元的角落之間需要墊入小截面的低導(dǎo)熱系數(shù)的支柱以限制試件的壓縮，所墊支柱厚度為所測材料正常狀態(tài)下厚度的95%，同時限制試樣的壓縮不超過正常使用狀態(tài)下的90%，亦可用其他控制冷板與熱板距離的方法。

⑤過渡時間和測量間隔。由于本方法建立在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，為了得到熱性質(zhì)的準(zhǔn)確值，讓裝置和試件有充分的熱平衡時間很重要。連續(xù)四組讀書給出的熱阻值差別不得超過±1%，并且不是單調(diào)的朝一個方向改變。在不可能較準(zhǔn)確的估計(jì)過渡時間或者沒有在同一裝置里，在同一測定條件下測定類似試件的經(jīng)驗(yàn)時，按照穩(wěn)定狀態(tài)開始的定義，讀取數(shù)據(jù)至少持續(xù)24 h。

⑥電功率的輸入。推薦自動穩(wěn)壓的輸入功率。輸入功率的隨機(jī)波動、變化，引起熱板表面溫度波動或變化應(yīng)小于熱板和冷板溫差的0.3%。調(diào)節(jié)并維護(hù)防護(hù)部分的輸入功率，以滿足熱性質(zhì)溫差不大于±0.5%的計(jì)量單元和防護(hù)單元之間的溫度不平衡程度。調(diào)節(jié)并維持合適的輸入功率，才能保持測試系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

⑦標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參比板對設(shè)備的標(biāo)定。因?yàn)閷?dǎo)熱系數(shù)儀的標(biāo)定中，只能校準(zhǔn)冷、熱板溫度和計(jì)量裝置，無法反應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備整體系統(tǒng)的測試水平，存在一定的系統(tǒng)誤差，為了保證測試結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，應(yīng)至少對國家認(rèn)可的試驗(yàn)室標(biāo)定過熱性質(zhì)穩(wěn)定的材料進(jìn)行測定。絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)參比板是國家發(fā)行的標(biāo)準(zhǔn)樣品，專門用于標(biāo)定防護(hù)熱板裝置，該樣品材料為特種工藝中堿玻璃，導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的方程式為：

λt=2.2184×10-3+1.1869×10-4×t

其中，t—試件平均溫度K；λt—導(dǎo)熱系數(shù)W/m·k。

通過多次試驗(yàn)，實(shí)測參比板導(dǎo)熱系數(shù)的值與參比板導(dǎo)熱系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值的相對比，對導(dǎo)熱系數(shù)儀中設(shè)備修正系數(shù)進(jìn)行修正。防護(hù)熱板裝置經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)樣品各項(xiàng)校核、成功比對后，在測定導(dǎo)熱系數(shù)時，也能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 結(jié) 語

在建筑節(jié)能驗(yàn)收規(guī)范中，導(dǎo)熱系數(shù)是控制節(jié)能材料質(zhì)量的重要指標(biāo)。導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確與否有重要的意義。但在檢測過程中，我們還要結(jié)合材料的性能，掌握檢測方法的特點(diǎn)和適用范圍，在具體操作試驗(yàn)中對各種產(chǎn)生誤差的過程加以控制，這樣才能保證檢測數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性和代表性。

參考文獻(xiàn)：

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