《相变墙体构件热惰性测试方法》-编制说明（征求意见稿）

《相变墙体构件热惰性测试方法》团体标准编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

由中国建筑材料科学研究总院有限公司提出，经中国材料与试验团体标准委

员会（简称CSTM标准委员会）建筑材料领域委员会审查，CSTM标准委员会批准

的CSTM标准《相变墙体构件热惰性测试方法》成功立项，标准项目归口管理委员

会为CSTM/FCO3/TC17建筑材料领域委员会环境友好与有益健康建筑材料技术委员

会，标准计划标号为CSTMLX031700308-2019，标准牵头单位为中国建筑材料

科学研究总院有限公司（详见CSTM标准委员会材试标字[2019]190号文件）。

（二）目的意义

相变建材在建筑节能中效果明显，目前得到广泛应用，诸如北新集团的相变

石膏板产品。随着国家“碳达峰碳中和”目标的提出，各类相变节能产品将大量

涌入市场，目前的状况是各类相变建材初步进入大面积工程示范阶段，下一阶段

将是相变建材的市场化阶段。在相变墙体构件的发展过程中，相变墙体构件的产

品标准、性能测试标准是该行业发展过程中重要的一环，相变标准的建立可以为

相变产品行业保驾护航，同时引领市场向健康的方向发展，无论是性能测试方法

标准，还是产品标准，其目的为了更好地评价分析产品的优劣，让相变产品得到

用户的认可，促进行业的规范化和产品的标准化。本标准制定的目的是为相变墙

体构件产品的热惰性提供一个科学的、可靠的测试评价方法，测试结果能够真实

地、直观的反映产品在实际应用过程中表现出来的相变性能和热惰性，为相变墙

体构件的工程设计应用提供一个数据支持，从而促进相变类产品的发展使用。

（三）起草单位及起草人

本标准主要起草单位:中国建筑材料科学研究总院有限公司

本标准主要起草人：李海建

（四）主要工作过程

1.4.1标准调查研究工作

在标准制定之前，针对相变墙体构件热惰性方法的测试方法标准，查阅了相

关的国内外的标准，并且阅读了大量有关相变墙体构件的文献，未查到有关相变

墙体构件热惰性测试方法方面的国际标准、国家标准或行业标准。仅仅查到国内

0

有三个相变材料性能方面的标准，但也只是局限于材料的相变潜热、相变温度、

材料耐久性等基本性能测试，没有检索到涉及材料实际应用性能方面测试的标准。

1.4.2成立工作组

CSTM标准委员会材试标字[2019]190号文件下达了《相变墙体构件热惰性测

试方法》立项任务，由中国建筑材料科学研究总院有限公司牵头。

中国建筑材料科学研究总院有限公司对此标准高度重视，成立了专门的《相

变墙体构件热惰性测试方法》标准起草小组，其中还包括了与相变墙体构件研究

相关的大学、科研院所、上市企业、高新企业、测试机构、最终用户等，各参与

单位选出有经验的科研人员组成团队，来收集样品、试验测试和起草标准内容等。

经过标准起草小组近两年的辛苦工作，样品的制备、测试方法的反复尝试、改进

和优化，试验结果的科学分析，评价方法确立，遇到困难时常咨询相关行业专家、

草稿经多次的讨论修改，最终形成了标准的初稿。

1.4.3样品征集和验证试验

标准的测试方法初步确定后，工作组开始征集相变墙体构件的试验样品。虽

然目前国内清华大学、同济大学、中科院等几个大的科研机构有相变材料的研究，

但仅仅局限于相变材料的理论研究，相变材料及其应用产品很少；国内从事相变

建材生产的企业有几家，但最终能提供产品的企业极少，而相变墙体构件更是少

之又少，因此，试验样品主要来之几家研究相变墙体构件的高新企业。主要是包

括相变砂浆、相变保温一体板、相变石膏板等产品。

根据本标准测试方法得到的结果可以清楚看出，本标准具有较强科学性和应

用可行性，可从定性和定量两方面来真实表征相变墙体构件的热惰性性能。

1.4.4撰写征求意见稿和编制说明

经过前期试验验证和各参与单位的多次讨论，最终确定了标准征求意见稿，

并完成标准编制说明的编制。标准编制工作组于2022年7月把征求意见稿发给相

变墙体构件生产企业、有关标准委员会、科研单位等相关部门和专家公开征求意

见。

二、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

此标准为方法标准，试验方法的水平及使用情况，试验设备及仪器情况等。

本标准属于试验方法标准，针对的是相变墙体构件热惰性的测试，目前国内

外还没有类似的测试方法出现。测试的具体对象包括具有相变储能和调温性能的

1

相变保温板、相变石膏板、相变地板、相变混凝土、相变砖等相变墙体构件，也

包含相变涂料、相变砂浆等相变墙体材料。

本标准制定的测试方法是目前唯一评价相变墙体构件热惰性性能的方法，通

过测试相变墙体构件如何抵抗外界温变的能力来定性定量地测试构件实际应用的

效果，测试结果可以为相变墙体构件类产品的应用提供科学依据，为制订相变墙

体构件产品标准打下坚实的基础。

试验方法采用的是自主设计的整套测试系统，包括环境试验箱、温度记录仪、

样品箱、温控仪、结果处理方法等。测试设备稳定度高、数据精确、试验操作简

单、节省人力、基本实现自动化。

三、采用国际标准和国外先进标准的项目

本标准采用了国家标准《GB/T50176-2016民用建筑热工设计规范》中的部

分术语和部分计算方法。

具体采用的术语包括：热惰性、蓄热系数、衰减倍数、延迟时间，但根据本

标准的情况针对定义进行了部分修改，更加准确地表述了定义的实际内容。

采用了部分计算公式，如热惰性指标、蓄热系数、衰减倍数、延迟时间等的

计算方法。

四、标准主要内容

（一）标准使用范围

本标准的使用范围是测试相变墙体构件产品的热惰性指标，测试对象包括具

有相变储能和调温性能的相变保温板、相变石膏板、相变地板、相变混凝土、相

变砖等相变墙体构件，也包含相变涂料、相变砂浆等相变墙材。

（二）术语和定义

本标准中的术语和符号的规定，是为了让标准使用者更加清楚地理解和使用

标准的内容和计算公式。标准中针对涉及到相变墙体构件热惰性的术语进行了定

义，部分采标于国家标准《GB/T50176-2016民用建筑热工设计规范》中热惰性、

蓄热系数、衰减倍数、延迟时间等，定义中的内容根据本标准的测试过程的实际

情况进行了修改。

4.2.1、热惰性指标当量thermalinertiaindexequivalent

国标中定义：受到波动热作用时，材料层抵抗温度波动的能力，用热惰性指

标(D)来表示。

2

本标准定义：受到波动热作用时，材料层抵抗温度波动的能力，用热惰性指

标当量(D)来表示。

本标准中的热惰性是直接根据衰减倍数和延迟时间与参比标样的对比计算出

来的，并且计算的数据与导热系数或者热阻的稳态（或静态）测试方法不同，本

标准采用的是动态法测试法，表现出来的性能不同，所以本标准的热惰性的名称

采用热惰性指标当量，以与国标中的定义进行区别。

4.2.2温度波幅temperatureamplitude

国标中定义：当温度呈周期性波动时，温度最高值与平均值的差值。

本标准中定义：当温度呈周期性波动时，温度最高值与最低值的差值。

理由：本编制测试的是材料的相变性带来的室内温度变化的性能，相变温度

平台不可能正好处于温度评价值的中心线上，因此把最高温和最低温整个温度区

间变化值作为波幅参数来对比才能真实反映温度的变化规律。

4.2.3衰减倍数dampingfactor

本标准定义：房间外侧受室外空气温度周期性变化的作用，环境箱（或参比

箱）空气温度波幅与试样箱内部空气温度波幅的比值。

国标中定义：围护结构内侧空气温度稳定，外侧受室外综合温度或室外空气

温度周期性变化的作用，室外综合温度或室外空气温度波幅与围护结构内表面温

度波幅的比值。

理由：本标准是测试室内空气温度的变化量，测试的是墙体构件的传热性质

和对室内温度的调节作用整体性能；国标测试的是内表面的温度变化，表征的是

热传递过程墙体构件的传热性质。

4.2.4延迟时间timelag

本标准中定义：房间外侧受室外空气温度周期性变化的作用，试样箱（或参

比箱）内部空气温度最高值(或最低值)出现时间与基准箱内部空气温度最高值(或

最低值)出现时间的差值。

国标中定义：围护结构内侧空气温度稳定，外侧受室外综合温度或室外空气

温度周期性变化的作用，其内表面温度最高值（或最低值）出现时间与室外综合

温度或室外空气温度最高值（或最低值）出现时间的差值。

理由：本标准中考虑到相变材料的存在，是对室内温度的影响和调节作用，

因此采用室内整体温度来计算。

3

4.2.5衰减系数dampingcoefficient

试样箱与参比箱之间衰减倍数的比值。

4.2.6延迟系数timelagcoefficient

试样箱与参比箱延迟时间的比值。

4.2.7热惰性指标系数

试样箱衰减系数和延迟系数和的平均数。

（三）测试方法制定的依据说明

4.3.1环境温度模拟箱

由保温腔体、加热制冷装置、程序控温仪、循环风扇等组成的环境温度模拟

系统。环境模拟箱可以模拟温度范围从低温-10℃到高温60℃的之间任意两个温

度点的谐频变化，力争模拟自然界环境温度的真实变化,温度稳定性高，误差小于

0.5摄氏度。

4.3.2基准箱

基准箱的内部体积为要求40cm40cm40cm，材质选用保温材料，材料导热

系数要求为0.03~0.045W/(m﹒K)，厚度规定为5cm。基准箱的存在是为了模拟真

实建筑的墙体结构，采用外保温的形式，内部墙体设计相变墙体。从试样的测试

结果可以知道，这样的结构设计较合理。

4.3.3参比样

参比样的材质选用普通石膏板，石膏板的物理参数要求为密度（0.95±0.05）

g/cm3、比热容（1.05±0.05）kJ/(kg℃)、导热系数（0.35±0.02）W/(m℃)、

厚度（1.2±0.1）cm。参比样选用石膏板，主要原因是石膏板是常见的建筑墙体

构件，性能比较稳定，物理参数变化不大。

4.3.4试样

测试试样需要6块，要求为正方形的板状，边长等于30cm(±0.5cm)，把六

块试验拼接成密封的盒状，试样房正好可以放进基准房中。

4.3.5标准规定的试验温度范围

利用程序控温仪模拟环境温度从10℃到40℃的谐频变化，一个谐频变化周

期为24小时，进行三个循环周期后查看各个箱体内的温度变化。标准把测试温度

定为10℃到40℃的动态模拟循环，一方面考虑到相变材料发挥效果的最佳温度范

4

围通常为15℃到30℃；另一方面是因为环境每天的温度波动大小在15~25℃之间，

因此本标准把试验温度范围设定到上述温度。

（四）测试方法和步骤

具体测试方法和步骤见标准文本。

（五）试验验证

本标准的测试方法的可行性、可靠性和准确性是通过测试不同的样品和同种

样品的不同循环次数来验证。标准的数值基本上是由温度的变化曲线中直接看出，

因此，结果具有直观性。

试验验证的样品来之于不同类型的产品或者不同的厂家，从普通石膏板、普

通保温砂浆、各种保温板到相变石膏板、相变砂浆、相变保温一体板等，进行了

系统性的试验对比。

为了让样品的测试结果具有对比性，验证的试验条件温度都设定为10~40℃

的谐频变化，每次循环的时间为24个小时，同批次试验周期为三个循环，共三天。

以下结果是具体的试验验证过程和结果对比。

4.5.1基准箱

本标准的基准箱材料采用挤塑聚苯乙烯板，尺寸为40cm40cm40cm，材质材

料导热系数为0.035W/(m﹒K)，厚度为5cm。

按照标准测试步骤，把基准箱放入环境试验箱，进行10~40℃温度谐频变化，

一个循环周期为24小时，共进行三个循环周期。

图是基准箱的升降温曲线。

5

图1基准箱温度变化曲线图

4.5.2参比箱

参比箱由石膏板（厚度1.2cm）做成的参比箱放入基准箱中，进行冷热循环

测试。环境温度10~40℃谐频变化，24小时为一个循环，共进行3个循环。

图为参比箱温度变化曲线图

图2参比箱温度变化曲线图

4.5.3试样箱

试样箱测试和参比箱相同，使用试样做成试样箱，放入基准箱中进行冷热温

度循环试验。环境温度10~40℃谐频变化，24小时为一个循环，共进行3个循环。

为了观察试验的测试效果，用相同的试样基础材料（不含有相变材料）进行冷热

循环试验，与含有相变材料的试样进行对比。

4.5.3.1相变石膏板

测试了两种相变石膏板，一种是北新集团生产的相变石膏板，另一种是南宁

亚西亚公司的相变石膏板。

6

4.5.3.1.1北新相变石膏板北新相变石膏板厚度为1.2cm，用六块相同的相

变石膏板做成试样房进行测试。同时利用北新提供的普通石膏板进行对比测试。

图3北新普通石膏板温度变化曲线图

图4北新石膏板温度变化曲线图

4.5.3.1.2南宁相变石膏板

南宁相变石膏板厚度为1.0cm，用六块相同的相变石膏板做成试样房进行测

试。同时利用南宁普通石膏板进行对比测试。

7

图5南宁普通石膏板温度变化曲线图

图6南宁相变石膏板温度变化曲线图

4.5.3.2酚醛树脂相变板

把酚醛树脂相变板（厚度2.3cm）做成的试样房放入基准箱中，进行循环测

试。环境温度10~40℃谐频变化，24小时为一个循环，共进行2个循环。用普通

酚醛树脂板进行冷热循环试验进行对比。

8

图7酚醛树脂相变板温度变化曲线图

图8普通酚醛树脂板温度变化曲线图

4.5.3.3相变砂浆

9

相变砂浆做成厚30030030mm的砂浆块，然后组装成试验箱放入基准箱

中进行冷热温度循环测试，高温40℃、低温10℃。同样，普通砂浆做成砂浆块做

冷热温度循环试验。结果如下。

图9普通砂浆温度变化曲线图

图10相变砂浆温度变化曲线图

4.5.4热惰性指标当量

首先计算出参比样的热惰性指标（计算方法参照标准文本）

10

由下列公式计算得到。

2𝜋𝜆�2𝜋𝜆

式�中�=：�Dr∙�—=参�∙比样3.6的�热=惰�∙性指3.6标�，无量纲；

R—参比样的热阻（m2﹒K/W），；

S—参比样的蓄热系数[W/(m2﹒K)]；

π—圆周率，取π=3.14；

δ—参与样的厚度，m；

λ—参比样的导热系数[W/(m﹒K)]；

c—参比样的比热容[kJ/(kg﹒K)]；

ρ—参比样的密度（kg/m3）;

T—温度波动周期（h），一般选取周期为24h，计算时取值T=24。

（h是小时，公式中已经换算成秒）

经过计算得出，参比样的蓄热系数S=4.82[W/(m2﹒K)]，热惰性指标为

0.176。

通过本标准中的计算方法，对结果进行分析计算，得到各种相变构件的延迟

时间、衰减倍数、延迟系数、衰减系数等，最后得到试验样品的热惰性指标当量。

表1热惰性指标当量详表

热惰性

温度衰减衰减延迟延迟热惰性指标

序号样品名称指标系

波幅倍数系数时间系数当量

数

1基准箱2923

普通石膏板

221.71.336152.50.176

（参比样）

相变石膏板

3-118.71.5511.161821.1931.1760.207

（北新）

普通石膏板

3-221.71.3361152.5110.176

（北新）

4-1相变石膏板19.71.4721.101931.2661.1830.208

11

（南宁）

普通石膏板

4-221.51.3491.011350.8850.9470.167

（南宁）

相变砂浆（齐

5-115.31.8951.418222.51.4591.4750.253

齐哈尔）

普通砂浆

5-219.51.4871.1131751.1481.3180.214

（齐齐哈尔）

酚醛树脂相变

6-17.33.3922.542781.8232.1820.384

板（南宁）