ICS91.100.01 Q04 中华人民共和国国家标准 GB/T32981—2016 墙体材料当量导热系数测定方法 Testmethodforeffectivethermalconductivityofwallmaterials 2016-08-29发布 2017-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国建筑材料联合会提出。 本标准由全国墙体屋面及道路用材料标准化技术委员会(SAC/TC285)归口。 本标准负责起草单位:中国建材检验认证集团西安有限公司。 本标准参加起草单位:沈阳微特应用技术开发有限公司、淄博功力机械制造有限责任公司、双鸭山 东方墙材集团有限公司、陕西宝深机械(集团)有限公司、宁夏中节能新材料有限公司、协创机械(杭州) 有限公司。 本标准主要起草人:王博、马岸奇、安秉华、高玲、柴常清、王攀、郭权、谢勇、李桂朋、谢和根、张军仓、 高华、汤利刚、陈建平、方胜全、吴正宏、周炫。 ⅠGB/T32981—2016 墙体材料当量导热系数测定方法 1 范围 本标准规定了墙体材料当量导热系数测定方法的术语和定义、原理、测定装置、试验方法。 本标准适用于构建墙体的非均质材料。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 当量导热系数 effectivethermalconductivity λe 在稳定传热状态下,表征1m厚非均质材料,两侧表面温差为1K,单位时间内通过1m2面积传递 的热量,用符号λe表示,单位为W/(m·K)。 2.2 非均质材料 heterogeneousmaterials 任意组成部分各种物理化学性质不相等的材料。 3 原理 本方法基于稳定传热原理。将填充体(已知材料导热系数)、试件(置于填充体中)安装在冷箱和计 量箱之间,控制冷箱和计量箱的温度保持热传导平衡,在同一工况下,分别测量通过填充体和试件的热 流量,根据温度和功率的变化计算出试件的当量导热系数λe。 4 测定装置 4.1 装置结构 测定装置(见图1)由冷箱、防护热箱、计量箱、试件框、控制与数据采集处理系统5部分组成。试件 安装在计量箱和冷箱之间,试件框与计量箱连接。在冷箱中安装加热装置和制冷机组,以模拟恒定冷室 实验条件。在计量箱外侧放置防护热箱,以减少计量箱温度损失(一般防护箱温度设定值与计量箱温度 设定值相同)。在箱体内布置温度传感器监控测定过程。 1GB/T32981—2016 说明: 1———防护热箱; 2———温度传感器; 3———试件; 4———试件框; 5———冷箱;6———电加热器; 7———电能表; 8———导流屏; 9———制冷压缩机; 10———计量箱。 图1 墙体材料当量导热系数测定装置结构示意图 4.2 冷箱 4.2.1 冷箱箱内空间以能容纳制冷、加热及气流组织设备为宜。 4.2.2 冷箱外壁应采用不吸湿的保温材料,热阻值不小于3.5m2·K/W,内表面应采用不吸水、耐腐蚀 的材料。 4.2.3 冷箱通过导流屏进行对流,形成沿试件表面自上而下的均匀气流。 4.3 防护热箱 4.3.1 防护热箱应由均质材料组成,要求结构具有良好的密封性能,其热阻值不小于3.5m2·K/W。 4.3.2 防护热箱置于计量箱外,将计量箱包裹住,防护热箱内表面与计量箱外表面的距离大于或等于 150mm。 4.3.3 通过防护箱中的控温系统来平衡计量箱和防护箱的温度变化,从而减少计量箱中的热量损失, 以达到实验稳定状态。 4.4 计量箱 计量箱由保温材料组成,要求结构不产生冷桥且具有良好的密封性能,其热阻不小于3.5m2·K/W。 空间应能容纳下加热装置和导流装置。 2GB/T32981—2016 4.5 试件框 试件框是安装试件的装置,试件框洞口尺寸为500mm×500mm,试件框安装试件最大厚度尺寸 为400mm。 4.6 控制与数据采集处理系统 4.6.1 冷箱温度控制系统 由冷箱制冷压缩机、冷箱温度平衡电加热器、温度控制仪表、测温热电偶组成。测温热电偶的测量 不确定度不大于0.25K,数量至少5只。位于导流屏与试件的间隙中测量点不少于两点,且应水平方向 布置。冷箱温度设定范围在-20℃~-10℃之间。 4.6.2 防护热箱温度控制系统 由热箱制冷压缩机、热箱温度平衡电加热器、温度控制仪表、测温热电偶组成。测温热电偶的测量 不确定度不大于0.25K。测量点位于计量箱外壁表面,每个壁面不少于一个测量点。防护热箱温度设 定范围在20℃~30℃之间。 4.6.3 计量箱温度控制系统 由电加热器、温度控制仪表、测温热电偶组成。加热功率表精度等级不低于0.5级。测温热电偶的 测量不确定度不大于0.25K。测量点位于计量箱内壁表面,每个壁面不少于一个测量点。计量箱温度 的设定值与防护热箱温度设定值一致。 4.6.4 数据采集处理系统 由计算机和数据采集仪表组成,数据采集仪表可以与温度控制仪表共用,也可以单独使用。用于数 据采集的温度传感器不应使用数字温度传感器,宜采用热电偶和铂电阻。控制软件通过曲线反应箱体 内温度变化情况,可实时显示实验过程中各个测点温度值的变化情况。 4.7 环境空间 4.7.1 测定装置应放在装有空调设备的试验室内,试验室空气温度波动不应大于2.0K。 4.7.2 试验室围护结构应有良好的保温性能和热稳定性,应避免太阳光透过窗户进入室内。 4.7.3 试验室墙体及顶棚内表面应进行绝热处理。热箱外壁与周边壁面之间至少应留有500mm的 空间。 5 试验方法 5.1 填充体制备 根据被测试件,制备已知导热系数规格为500mm×500mm×d(d为被测试样传热方向厚度)的 填充体,一般选用聚苯板。 5.2 试样制备 5.2.1 被测试样长宽尺寸大于500mm×500mm时,按长宽尺寸500mm×500mm切割制备而成。 5.2.2 被测试样长宽尺寸小于500mm×500mm时,则取整块试样进行测定,例如烧结多孔砖、空心砖 3GB/T32981—2016 和保温砌块等。 5.2.3 测定装置测定厚度范围为30mm~400mm之间。 5.2.4 所有被测试样需干燥至恒质状态。 5.3 测定方法 5.3.1 测量被测试样长、宽、高尺寸,确定被测试样传热方向厚度d。在试样被测面上长度、宽度、高度 方向上距边10mm处分别量取两个尺寸,取算术平均值作为测量结果。 5.3.2 根据被测试样厚度d,制成500mm×500mm×d填充体。 5.3.3 将填充体安装在试件框上,用密封胶(中性胶)将填充体与试件框四周密封并固定,室温条件下 养护24h。 5.3.4 启动检测装置,设定冷、热箱温度,将热箱设定为25℃,冷箱设定为-15℃,监控各控温点温度 变化,使冷箱、热箱温度维持稳定。逐时测量得到热箱和冷箱的空气平均温度每小时变化的绝对值分别 不大于0.1K和0.3K,则表示传热过程已达到稳定过程。 5.3.5 传热过程稳定后,每30min测定一次通过填充体的热流量QT,共测6次,将6次取得的数值取 平均值。 5.3.6 将被测试样密封镶嵌于填充体中心部位,试样厚度方向与填充体厚度方向一致,用密封胶(中性 胶)将试样与填充体四周密封并固定,室温条件下养护24h。 5.3.7 启动检测装置,设定冷、热箱温度,将热箱设定为25℃,冷箱设定为-15℃,监控各控温点温度 变化,使冷箱、热箱温度维持稳定。逐时测量得到热箱和冷箱的空气平均温度每小时变化的绝对值分别 不大于0.1K和0.3K,则表示传热过程已达到稳定过程。 5.3.8 传热过程稳定后,每30min采集一次通过填充体和试样的热流量QS,共采集6次。 5.4 计算方法 5.4.1 采集所得到的参数QT、QS取6次采集数据算术平均值。 5.4.2 试样当量导热系数按如下式计算: Q2=QS-QT …………………………(1) Q=Q1+Q2 …………………………(2) λe=Q×d S×(T2-T1)×k …………………………(3) 式中: λe———试样当量导热系数,单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)]; Q———总热流量,单位为瓦(W); Q1———穿过与试样同等面积填充体的热流量,单位为瓦(W); Q2———试件安装于填充体前后的热流量之差,单位为瓦(W); QT———穿过填充体的热流量,单位为瓦(W); QS———穿过试样和填充体的热流量,单位为瓦(W); T2———计量箱平均温度,单位为摄氏度(℃); T1———冷箱平均温度,单位为摄氏度(℃); S———被测试件面积,单位为平方米(m2); d———被测试件的厚度,单位为米(m); k———修正系数(见表1)。 4GB/T32981—2016 表1 修正系数 试样面积S/m2≤0.01 ≤0.04 ≤0.09 ≤0.16 修正系数k 0.87 0.92 1.03 1.07 5GB/T32981—2016