保温隔热材料导热系数检测方法

保温隔热材料导热系数检测方法第1页/共52页1.概

述

保温材料的导热系数是反映其导热性能的物理量，它不仅是评价材料热力学性能的指标，并且是材料在节能工程应用时的一个重要设计依据。在工程开工前的图纸设计，以及竣工后建筑节能的评定，都必须进行热工计算，其中导热系数是保温材料最重要的热物性指标。为了使热工计算结果准确，使其与材料的实际使用情况相符，我们就必须正确的选择材料的导热系数。同时，材料的导热系数受许多因素的影响，例如：材料的化学成分、密度、温度、湿度等；在实际使用中，由于气候、施工工艺、施工水分等各方面的影响，都会导致材料的保温性能下降。第2页/共52页1.概

述

所以不应将实验室的测定值不加修正地应用于所有的使用情况。在通常的热工计算中，我们引入了导热系数的修正因子，（例如：XPS板α=1.10、EPS板α=1.20），这就将各种不利影响因素考虑进去。从而使热工计算结果更符合了实际，或是更保守了一些。在热工计算或保温图集中，材料的导热系数一般是选取产品标准中的规定值。因此，我们只要严格按照标注要求，对保温材料导热系数进行检测，把好产品使用前的质量关，就能确保材料在实际使用中满足其设计要求。第3页/共52页2.定义

导热系数：在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1K时，在1h内，通过

1m2面积传递的热量。公式：；单位：W/(m·K)。表征：物质导热能力的大小（与材料的厚度、温差无关）注意：*稳态条件下；*材料应为单一均质的干燥材料。第4页/共52页3.影响因素导热系数因物质种类不同而异，还与其温度、湿度、压力等因素有关。

1）温度：大多数材料，在一定温度范围内，导热系数可认为是温度的线性函数；

：参考温度时的导热系数；：实验室确定的常数；

：试件的平均温度。

第5页/共52页3.影响因素

金属材料，b＜0，随升高而减小；非金属材料，b＞0，随升高而增大。

2）湿度：材料导热系数一般随着自身湿度的增大而增大。对于湿材料的导热系数，比干材料和水都要大。

例如：干砖、水的导热系数分别0.35、0.55W/(m·K),而湿砖可高达1.00W/(m·K)。第6页/共52页4.保温材料及其特点

EPS、XPS、橡塑海绵、加气混凝土、EVA发泡塑料第7页/共52页4.保温材料及其特点

玻璃棉板岩棉管、玻璃棉管第8页/共52页4.保温材料及其特点

聚氨酯板聚氨酯板、管第9页/共52页4.保温材料及其特点

玻化微珠胶粉聚苯颗粒第10页/共52页4.保温材料及其特点

1）定义：凡平均温度不高于350℃，导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料统称为保温材料。

2）结构特点：多孔体或纤维性材料。这些材料由于存在孔隙，其中填充低导热系数的气体（如空气：0.0243W/(m·K)），因此整体具有了良好保温性能。

多孔材料电子显微镜照片第11页/共52页4.保温材料及其特点3）与均质材料的区别：由于孔隙的存在，严格说保温材料不应视为均质介质，但如果孔隙的大小和物体的总几何尺寸比起来很小的话，仍可以有条件地认为它们是均质介质，用“表观导热系数”来考虑。这种情况下材料内部的实际传热包括以下不同方式的复杂组合：

——辐射；

——固相和气相的传导；

——对流；以及三者之间的相互作用和传质。尤其是在含湿材料的情况下，传热过程更为复杂。第12页/共52页4.保温材料及其特点

根据ISO9288,该性质应被称作“传递系数”，因为它可能受测试条件的影响(在相同的测试平均温度下，传递系数可能在很大程度上取决于试件的厚度或温差)。这种性质也被称为：“表观导热系数”或“有效导热系数”。第13页/共52页4.保温材料及其特点4）导热系数影响因素：材料密度和性质、平均温度、闭孔中气体组成、开闭孔率、含湿量等；

a）导热系数随平均温度的升高而增大；

b）人为的增加材料的孔隙可以提高保温性能；

c）材料密度减小的一定程度后，密度的减下又会使导热系数增大；（原因：人为的增加材料的孔隙可以提高保温性能，但密度轻到一定程度后，小的孔隙变大或连成沟道时，引起孔隙内的空气的对流作用及孔隙间的辐射作用都有所加强，反而使材料的整体表观导热系数升高。）第14页/共52页4.保温材料及其特点d）湿度的影响：保温材料多孔状的结构，当水分侵入时，不仅替代孔隙内的部份空气，更重要的是水分存在大大加快了热量的传递。因此保温材料的干湿状态对导热系数测试结果会有很大的影响。样品测试前必须严格进行状态调节。第15页/共52页5.相关产品标准1）EPS板：GB/T10801.1-2002《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》分类ⅠⅡ

ⅢⅣⅤⅥ

导热系数W/(m·K)≤0.041≤0.039

试样厚度（mm）25±1(mm)平均温度（℃）25±2(℃)

状态调节23/50二级环境下调节16h温差（℃）15-20(℃)

依据标准GB/T10294-2008(仲裁)GB/T10295-2008第16页/共52页5.相关产品标准2)XPS板：GB/T10801.2-2002《绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料》分类带表皮不带表皮X150~X300X400~X500W200W300导热系数W/(m·K)平均温度10℃≤0.028≤0.027≤0.033≤0.030平均温度25℃≤0.030≤0.029≤0.035≤0.03225mm热阻(m2·K)/W平均温度10℃≥0.89≥0.93≥0.76≥0.83平均温度25℃≥0.83≥0.86≥0.71≥0.78平均温度（℃）10±225±2温差（℃）15-25依据标准GB/T10294-2008(仲裁)GB/T10295-2008状态调节23/50二级环境第17页/共52页5.相关产品标准3)柔性泡沫橡塑绝热制品：GB/T17794-2008《柔性泡沫橡塑绝热制品》分类Ⅰ类板（管）Ⅱ类板（管）导热系数W/(m·K)平均温度-20℃≤0.034平均温度0℃≤0.036平均温度40℃≤0.041依据标准GB/T10294-2008(仲裁)GB/T10295-2008GB/T10296-2008状态调节按GB/T2918进行备注当管由于形状不适宜进行试验或制备时，应以同一配方、同一工艺、同期生产的板代替；第18页/共52页5.相关产品标准4)聚氨酯：JC/998-2006《喷涂聚氨酯硬质泡体保温材料》分类Ⅰ类(墙面)Ⅱ类(屋面)

导热系数W/(m·K)≤0.024平均温度(℃)23±2℃试样厚度(mm)25依据标准GB/T10294-2008状态调节23/50二级环境调节72h第19页/共52页5.相关产品标准5)玻璃棉、岩棉和矿渣棉：

GB/T13350-2008《绝热用玻璃棉及其制品》

GB/T11835-2007《绝热用岩棉、矿渣及其制品》

a）按其形状，均分类：棉、板、带、毯、毡、管壳；

b）导热系数平均温度：

玻璃棉（℃）岩棉、矿渣棉（℃）

c）依据标准：GB/T10294-2008（仲裁）

GB/T10295-2008

GB/T10296-2008第20页/共52页6.仪器设备

1）量具：应符合GB/T6342-1996《泡沫塑料和橡胶线性尺寸的测量》的规定：测试部位尺寸范围精度要求量具读数中值精确度长、宽＞100mm0.5mm直尺、游标卡尺1mm厚度10~100mm0.1mm游标卡尺0.2mm第21页/共52页6.仪器设备

2）导热系数仪：检测方法稳态法防护热板法热流计圆管法护热平板法非稳态法准稳态法热带法常功率热源法热线法（一维稳态原理）（不稳定态原理）（GB/T10294）（10295）（10296）（3399）第22页/共52页6.仪器设备1）防护热板法(双试件式、单试件式)测试原理：根据一维稳态情况下，通过试件的导热量Q和被测导热系数、平板两面的温差△T成正比，和试件的厚度成反比的关系设计的。

——加热单元计量部分的平均热流量，其值等于平均发热功率，单位为W；

——试件平均厚度，单位为m；

——试件热面温度平均值，单位为K；

——试件冷面温度平均值，单位为K；

——计量面积(双试件装置需乘以2)，m2。

——设备校核系数；

原理公式：

第23页/共52页控制界面试件自动夹紧a）双试件式第24页/共52页

防护热板式导热系数仪夹紧装置a）双试件式第25页/共52页

低温导热系数仪a）双试件式（低温导热系数仪）第26页/共52页

低温恒温装置测厚装置a）双试件式（低温导热系数仪）第27页/共52页低温导热系数仪的技术指标：1.导热系数测量：

测量范围：0.005~2.20W/(m·K)

测量重复性：优于±1.5%；测量的精度：优于±2.5%。2.仪器温度范围：

冷板温度：-30至90℃，热板温度：-20至90℃平均温度范围：-20℃至80℃。3.试件规格要求：尺寸：300×300（mm）；厚度：最大可达45mm。第28页/共52页7、仪器设备该仪器设备:1.测试平均温度范围宽，对常用保温材料导热系数测试温度要求均可满足；2.实现了在测试条件下，对试件厚度的直接测量；3.仪器配置了夹持力控制与显示模块，对其夹持力可进行监控和调节；4.能实现对粉状样品导热系数的测试。第29页/共52页

防护热板式导热系数仪a）双试件式第30页/共52页a）双试件式防护热板法：加热单元

双试件式原理图冷却单元

被测试件

防护外套

第31页/共52页加热单元

双试件式原理图冷却单元

被测试件

防护外套

计量单元防护单元

加热单元部分

隔缝a）双试件式防护热板法：第32页/共52页加热单元

双试件式原理图冷却单元

被测试件

防护外套

计量单元防护单元

测温仪表冷、热单元表面测温热电偶

平衡温差热电偶隔缝a）双试件式防护热板法：第33页/共52页b）单试件式防护热板法：第34页/共52页单试件式原理图b）单试件式防护热板法：第35页/共52页较双试件式：

添加了

（背防护加热器/背防护绝热层/背防护温差热电偶)。为了提高测试精度，必须保证背防护尽可能减小热量损失。这就对单试件式仪器提出更为严格的技术要求。背防护单试件式原理图b）单试件式防护热板法：第36页/共52页防护热板法测量导热系数装置是测量各基本物理参数(长度、温度、电功率等)间接计算出试件的导热系数。其测量误差不仅仅是参数测量误差的综合，更重要的是保持计量区域单向一维热流的原理误差。测量参数的误差：

·厚度的测量：标准中，建议试件的厚度尽可能在实际测定温度和压力下测量，同时提供了几种方案：测量针、测微螺栓等。

·功率的测量：仪器功率测量的精度及量程对测量结果的影响。c）防护热板法仪器测量误差：第37页/共52页

·计量面积：常被误认为计量单元面积，一般应为隔缝中心线包围的面积；计量单元

防护单元

隔缝

防护热板c）防护热板法仪器测量误差：第38页/共52页

·夹持力：设备配备恒定压紧力装置，是为了使试件和测试板面充分接触，避免接触热阻的产生。但压力过大也会引起试件严重变形。因此标准要求施加压力一般不大于2.5KPa。所以加紧装置施力应稳定可靠，并应能显示压力。是否能保持一维热流的原理误差:

当设备不能提供稳定的温度场，或者受外界环境的影响很大时，被测试件内部热流就不再是一维稳态的，这时所测得计量面积的功率就不准确了，因此会对测试的结果带来很大的影响。c）防护热板法仪器测量误差：第39页/共52页6.仪器设备2）热流计式导热系数仪：

单试件双传感器式热流计式导热仪第40页/共52页6.仪器设备2）热流计式导热系数仪：

a）分类：根据（热流计的个数/布置方式/试件个数）分为以下5种形式：

第41页/共52页6.仪器设备2）热流计式导热系数仪：

b）测试原理：与防护热板法不同的是，在冷热板间垂直方向通入恒定的单向热流，使用校正过热流传感器测量通过样品的热流。计算公式：

—热流计的标定系数，单位为W/(m2·V)；

—热流计的输出，单位为V；

—试件平均厚度，单位为m；

—试件热面温度平均值，单位为K；

—试件冷面温度平均值，单位为K；

第42页/共52页6.仪器设备2）热流计式导热系数仪：注：1）当采用双热流计对称布置时，用

代替；

2）当采用多试件装置时，试件厚度应为各试件厚度之和，计算的导热系数为多试件的平均值；

3）热流计装置应该用边缘绝热材料、控制周围空气温度或者同时使用两种方法来限制边缘损失的热量。尤其在测定平均温度与实验室空气温度有显著差异时，应该用外壳包围热流计装置，保持箱内温度等于试件的平均温度。

第43页/共52页6.仪器设备3)其它设备：*样品制备过程中的切割工具；

热熔切割工作台第44页/共52页6.仪器设备3)其它设备：*对硬质材料试件表面平整度研磨的工具；

砂轮、砂纸第45页/共52页6.仪器设备3)其它设备：*对样品进行状态调节的设备；

恒温恒湿养护箱第46页/共52页6.仪器设备3)其它设备：

标准参比板第47页/共52页6.仪器设备3)其它设备：标准板使用应注意的事项：

1）使用前应在1