保溫材料性能檢測試驗(yàn)方案

1、墻體保溫性能檢測試驗(yàn)方案背景資料:近幾年我國建筑行業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，也伴隨著能源的大量浪費(fèi)。因而，針對高能耗建筑，減少其能源的消耗勢在必行。相對于建筑系統(tǒng)的節(jié)能，建筑本體的節(jié)能更受到人們的關(guān)注。諸如針對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體保溫、門窗節(jié)能以及屋面保溫節(jié)能，已有很多的研究。而要實(shí)現(xiàn)建筑物本體節(jié)能，就離不開建筑保溫材料及其構(gòu)件。為指導(dǎo)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，提供確切可靠的建筑材料熱物理性能數(shù)據(jù)（如比熱阻、傳熱系數(shù)等），確保最終建筑體的節(jié)能可靠性，有必要對建筑材料及其構(gòu)件進(jìn)行非常準(zhǔn)確的節(jié)能檢測。防護(hù)熱箱法是對非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的測定，如垂直試件（自保溫砌墻）、水平試件（屋面板、樓板）、建筑保溫材料等。實(shí)驗(yàn)室測量參

2、照的主要標(biāo)準(zhǔn)：GB/T13475GB/T1347520082008絕熱穩(wěn)態(tài)傳熱性質(zhì)的測定標(biāo)定和防護(hù)熱箱法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1 .學(xué)習(xí)墻體保溫性能檢測裝置的實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的使用情況；2 2 .對墻體砌塊進(jìn)行熱工參數(shù)的檢測實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理；3 3 .培養(yǎng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法， 加深對專業(yè)知識(shí)的理解， 學(xué)會(huì)獨(dú)立分析和解決一些工程技術(shù)問題的能力。設(shè)計(jì)思想：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(fēng)速和輻射條件，達(dá)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(jì)量箱的功率，從而計(jì)算出試件的熱傳遞性質(zhì)一一傳熱系數(shù)。因?yàn)橐獧z測通過被測

3、對象的熱量，因此要把傳向別處的熱量進(jìn)行剔除，這樣根據(jù)處理方式的不同又分為標(biāo)定熱箱法和防護(hù)熱箱法。本實(shí)驗(yàn)室采用的是防護(hù)熱箱法實(shí)驗(yàn)裝置，具結(jié)構(gòu)如圖 1 1 所示。圖 1:1:防護(hù)熱箱裝置結(jié)構(gòu)圖（具體尺寸依現(xiàn)場裝置而定）1 1-防護(hù)箱微調(diào)加熱器 2-2-試驗(yàn)墻體 3-3-支撐件 4-4-導(dǎo)流板（無）5 5-熱箱微調(diào)加熱器6 6-分體式變頻空調(diào)器 7 7-冷箱加熱送風(fēng)器（無）基于一維穩(wěn)定傳熱原理，模擬夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)件的傳熱，將構(gòu)件置于裝置為兩個(gè)不同溫度箱體之間，在這兩個(gè)箱體內(nèi)分別建立夏季室內(nèi)外氣象條件而進(jìn)行測試。熱箱模擬夏季室外空氣溫度、風(fēng)速、輻射條件；冷箱模擬夏季室內(nèi)空調(diào)房問空氣溫度、風(fēng)速。經(jīng)過若干小

4、時(shí)的運(yùn)行，整個(gè)裝置均達(dá)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(hù)箱溫度：以及輸入熱箱的風(fēng)扇電量和電加熱器耗電量，就可以算出試件傳熱系數(shù) K,K,從而判別該試件熱工性能優(yōu)劣。具體計(jì)算方法如下：根據(jù)熱平衡原理，有Qp=Q1+Q2+Q3。QpQp 為輸入到計(jì)量箱的總功率，Q1Q1為流過被測試件的熱量，Q3Q3 為流過計(jì)量箱壁的熱量，Q2Q2 為試件內(nèi)不平衡熱流量通過控制防護(hù)箱的環(huán)境溫度，即控制其溫度與計(jì)量箱內(nèi)的環(huán)境溫度基本相等，從而使 Q2Q2 和 Q3Q3 減至最小，甚至為零。此時(shí)，有 Qp=Q1oQp=Q1o測試墻體構(gòu)件傳熱系數(shù) K=K=Q Q(w/m2*k

5、)(w/m2*k)A(Tn1-Tn2)Tn1-Tn1-試件熱測的環(huán)境溫度Tn2-Tn2-試件冷側(cè)的環(huán)境溫度A-A-垂直于熱流的計(jì)量面積(m2)m2)Q-Q-試墻表面與熱環(huán)境交換的總熱流量(w)w)試件兩側(cè)任一側(cè)面的熱平衡方程可寫成Q一=Ehr(Tr-Ts)+hc(Ta-Ts),ATr-Tr-導(dǎo)流板的平均輻射溫度Ta-Ta-導(dǎo)流腔內(nèi)流動(dòng)空氣溫度Ts-Ts-試件表面溫度，e-e-輻射率hrhr輻射換熱系數(shù)(w/m2*k)w/m2*k)hG-hG-對流換熱系數(shù)(w/m2*k)w/m2*k)Q1_、=(Tn-Ts)ARsTnTnTaTa 和 TrTr 的力口權(quán)平土勻值，RsRs 為表面比熱阻(m2*k

6、/wm2*k/w) )hrhcTnTrTahrhchrhc1Rs=hrhc111一二一1 二二 1;2hr=4；=Tr38 81 1一導(dǎo)流板表面輻射率，取 0.978 82 2一石墻表面輻射率，取 0.9實(shí)際情況下，Q2Q2、Q3Q3 并不為零。因此對試件檢測前需進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)冷箱和計(jì)量熱箱的溫度設(shè)定應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況確定，冷箱溫度應(yīng)與實(shí)際使用時(shí)一致；對于防護(hù)熱箱法，計(jì)量熱箱溫度設(shè)定為第一種工況比防護(hù)熱箱溫度低 3 35 5C C、第二種工況比防護(hù)熱箱溫度高 3 35 5C,C,而防護(hù)熱箱的溫度始終保持與實(shí)際使用時(shí)一致。實(shí)驗(yàn)裝置：該檢測裝置集現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、測試技術(shù)、傳感技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)于一

7、身，根據(jù)GB/T13475-92GB/T13475-92 標(biāo)準(zhǔn)用于建筑墻體（自保溫砌塊）或板狀建筑節(jié)能材料及產(chǎn)品的傳熱性能參數(shù)的測定。主要由冷室（固定）、移動(dòng)熱室、移動(dòng)試件框、壓縮機(jī)組（為冷室提供冷量）、電加熱系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)幾部分組成。各部分功能構(gòu)造如下：熱室：熱室采用萬向腳輪機(jī)構(gòu)，可向任意方向移動(dòng)，便于墻體的安裝、拆卸。整個(gè)空間分成防護(hù)箱和計(jì)量箱倆部分。計(jì)量箱的功能是在試件的熱測模擬， 維護(hù)夏季室外熱環(huán)境。 計(jì)量箱置于防護(hù)箱內(nèi)，由 8 8 個(gè)電加熱器（每個(gè) 275W275W）提供所需要的熱量，通過控制計(jì)量檢測裝置的計(jì)量箱電壓、電流來改變燈泡的亮度，從而控制計(jì)量箱的溫度。計(jì)量箱內(nèi)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)

8、流板，目的是將加熱器產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)流板的導(dǎo)流作用后使得計(jì)量箱內(nèi)形成一個(gè)均勻的溫度場，使加熱器所產(chǎn)生的熱量能較為均勻地從被測試件的整個(gè)表面進(jìn)行傳遞，計(jì)量熱箱內(nèi)外壁的溫度差宜不大于 0.5C0.5C。如果沒有導(dǎo)流板，會(huì)導(dǎo)致靠近加熱器附近的被測試件兩表面溫差過大，導(dǎo)致傳熱量比其他地方大、整個(gè)被測試件傳熱不均勻，造成測量準(zhǔn)確度的下降，這種現(xiàn)象在測試低熱阻試件時(shí)會(huì)更加明顯。防護(hù)箱的功能是在計(jì)量箱周圍建立適當(dāng)?shù)目諝鉁囟群捅砻鎿Q熱系數(shù)，使計(jì)量箱的五個(gè)壁面與周圍環(huán)境的熱交換量盡量接近于零，從而使計(jì)量箱內(nèi)發(fā)熱量幾乎全部由試件表面?zhèn)鞒?，以提高裝置的測量精度。另外，防護(hù)箱內(nèi)安裝電熱器及風(fēng)扇等設(shè)備的目的是使防護(hù)箱內(nèi)

9、空腔形成一個(gè)均勻穩(wěn)定的溫度場，該溫度場內(nèi)各點(diǎn)溫度與計(jì)量箱內(nèi)溫度場溫度盡可能保持一致。冷室：冷室為固定式結(jié)構(gòu)，其溫度由分體式變頻空調(diào)器進(jìn)行調(diào)節(jié)?？照{(diào)器的壓縮機(jī)安裝于室外，降低室內(nèi)噪聲的同時(shí)也延長了壓縮機(jī)的使用壽命。冷箱的功能是在試件另一側(cè)形成一個(gè)溫度比計(jì)量箱低的穩(wěn)定均勻溫度場，以便測試過程中在試件兩側(cè)形成恒定的溫差。試件框：試件框的主要作用是用于安放測試試件，本實(shí)驗(yàn)室的試件框基本尺寸為1200mm*1200mm1200mm*1200mm（寬*高）。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：主要由計(jì)量檢測裝置、數(shù)顯調(diào)節(jié)儀、和軟件部分。計(jì)量檢測裝置可以控制絕熱室的溫度、計(jì)量箱的電壓電流以及溫度。數(shù)顯調(diào)節(jié)儀的主要作用是控制冷室

10、的溫度。軟件部分是通過電腦反映整個(gè)測試過程的一些數(shù)據(jù)變化及記錄所要測量的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1檢測前期工作根據(jù)試件的檢查和分析，應(yīng)初步估計(jì)出試件熱工性能的可能范圍值，并評價(jià)可能獲得的準(zhǔn)確度。1.11.1 檢測設(shè)備標(biāo)定墻體保溫檢測設(shè)備在投入使用前應(yīng)進(jìn)行計(jì)量箱壁的標(biāo)定。標(biāo)準(zhǔn)試件采用長期存放的 EPSEPS 或 XPSXPS 板，厚度可以是 5050100mm100mm。標(biāo)準(zhǔn)試件可重復(fù)多次使用，但應(yīng)小心保存，避免受潮、陽光照射。標(biāo)定時(shí)冷箱和計(jì)量熱箱的溫度設(shè)定應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況確定，冷箱溫度應(yīng)與實(shí)際使用時(shí)一致；計(jì)量熱箱溫度設(shè)定為第一種工況比防護(hù)熱箱溫度低5 5C C、第二種工況比防護(hù)熱箱溫度高 3 35

11、5C,C,而防護(hù)熱箱的溫度始終保持與實(shí)際使用時(shí)一致。1.21.2 檢測前樣品處理墻體在砌筑過程中要進(jìn)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(jìn)行人工調(diào)節(jié)，控制墻體的含水率在 5%5%以下，盡量將被測試的墻體在干燥狀態(tài)下進(jìn)行，使檢測結(jié)果更加接近理論計(jì)算值，各個(gè)檢測機(jī)構(gòu)的檢測結(jié)果趨于接近。1.31.3 參數(shù)控制熱室最高溫度：3030C C 熱室溫度控制精度：0.1C0.1C冷室最低溫度：-10C-10C 冷室溫度控制精度：0.2C0.2C冷熱箱內(nèi)空氣溫度均勻，縱向梯度不超過0.5C0.5C制冷機(jī)組功率：2.2KW2.2KW 電暖器功率：

12、500W500W傳感器精度：0.06250.0625 溫差范圍：25c25c50c50c計(jì)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 50mmt50mmt 的平均風(fēng)速為 3.0m/s3.0m/s。（允許）2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備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(jì)量箱內(nèi)外側(cè)的空氣流。試件表面溫度傳感器布置本實(shí)驗(yàn)室檢測裝置試件冷熱側(cè)各有 5 5 個(gè)熱電偶，建議每側(cè)面的測點(diǎn)分布為四角各一個(gè)中間一個(gè)，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(qiáng)冷側(cè)面表溫度的準(zhǔn)確值。同時(shí)應(yīng)注意避免溫度測

13、點(diǎn)過多地布置于熱橋處。同時(shí)應(yīng)測量所有與試件進(jìn)行輻射換熱表面的溫度，以便計(jì)算平均輻射溫度。測量時(shí)間控制不同墻體、砌塊達(dá)到穩(wěn)態(tài)傳熱的時(shí)間是不同的，判斷一個(gè)墻體的傳熱是否會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)，應(yīng)至少在兩個(gè) 2h2h 的測量周期內(nèi)（1212 次的數(shù)據(jù)采集結(jié)果）其熱功率、溫度差、傳熱系數(shù)計(jì)算值的偏差值小于 1%,1%,且不是單方向變化，說明傳熱已經(jīng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)。注意的問題a,a,計(jì)量面積應(yīng)足夠大，b.b.熱源應(yīng)用絕熱反射罩屏蔽使得輻射到計(jì)量箱壁和試件上的輻射熱量減至最小。c.c.實(shí)驗(yàn)允許的話，可以在冷熱側(cè)均設(shè)置導(dǎo)流屏。導(dǎo)流屏應(yīng)與計(jì)量箱內(nèi)面同寬，上下端有空隙以便空氣循環(huán)。導(dǎo)流屏在垂直其表面方向上可以移動(dòng)，以調(diào)節(jié)

14、平行于試件表面的空氣速度。導(dǎo)流屏表面的輻射率亦應(yīng)大于 0,80,8。d,d,防護(hù)箱內(nèi)環(huán)境的不均勻性引起不平衡誤差應(yīng)小于 i0.i0.5%5%。為避免防護(hù)箱中的空氣停滯不動(dòng)，通常需要安裝循環(huán)風(fēng)扇。e e 試件表面如果不平整，可用砂漿、嵌縫材料或其他適當(dāng)?shù)牟牧蠈⑼?jì)量箱周邊密封接觸的面積填平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：略結(jié)果評價(jià)：.試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)同初步估計(jì)值進(jìn)行比較。 按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試其準(zhǔn)確度應(yīng)在 i5%i5%之內(nèi)。存在明顯差異時(shí).應(yīng)仔細(xì)檢查試件，找出它與技術(shù)要求的差異，然后根據(jù)檢查結(jié)果重新評價(jià)。.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果與標(biāo)準(zhǔn)值偏差較大，可能原因：a.a.檢測儀器本身的精度問題；無法去改變。b,b,測量過程中的操作問題；仔細(xì)分析過程中出現(xiàn)的問題，及時(shí)改正。c,c,填充材料的本身的密度等熱工參數(shù)隨外界環(huán)境不斷變化；d,d,計(jì)算過程過于簡單或各類的誤差3 3,防護(hù)熱箱法的誤差：3.13.1 溫度測量測量溫度的代表性（溫度傳感器的位置）；電偶（或溫度傳感器）的標(biāo)定；電偶參考接點(diǎn)的準(zhǔn)確度；電偶連接和補(bǔ)償導(dǎo)線；度傳感器輸出的測量準(zhǔn)確度（數(shù)字電壓表或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）；均溫度的計(jì)算。表面換熱系數(shù)a.a.空氣溫度的確定；b.b.對流和輻射傳熱復(fù)合效應(yīng)；c.c.沿計(jì)量箱邊緣的溫度不均勻性；