外墙外保温系统中保温材料导热系数现场检测方法研究_王连盛

-3.41 2.99
无机发泡水 泥保温板 0.0544 0.0537 0.0532
-2.21
-0.93
岩棉板 0.0375 0.0373 0.0380
1.33
1.88
注 ：以 上 结 果 测 试 温 度 都 在 （25±2）℃。
大， 误差分别为-4.17%和-3.41%；XPS 板的相对误差 分别 3.68%和 2.99%； 无机发泡水泥保温板和岩棉板 导热系数的相对误差较小。 就测试结果看，所有的误 差值都小于 5%。
技术指标（精度）： 5%比热；5%导热率/热阻率；10% 热扩散率。 传感器操作环境：-50℃～150℃。 依从标准： IEEE 标准 442-1981 和 ASTM 标准 D 5334-00。
3 试验
按照我国现行国家标准规定的两种导热系数测 定方法，GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关 特性的 测 定 防 护 热 板 法 》和 GB/T 10295-2008《绝 热
两个案例测试的结果见表 3。
表 3 KD2 Pro 热特性分析仪既有建筑现场测试结果[W/（m·K）]
案例
保温材 料类别
测试点 1 测试点 2 测试点 3 平均值
测试温度 （℃）
案例一 EPS 0.037 0.036 0.036 0.0363 10.9
案例二 EPS 0.035 0.035 0.036 0.0353 16.9
表 2 三种方法测试的导热系数值比较[W/（m·K）]
样品
防护 热流 热板法 计法
KD2 Pro 与 KD2 Pro 与
KD2 防护热板法 热流计法的
Pro 的相对误差 相对误差
（%）
（%）
EPS
0.0384 0.0381 0.0368
-4.17
XPS
0.0299 0.0301 0.0310
3.68
全球首条在线 LOW-E 超白超厚玻璃线 海南建成
本刊讯 近日，海南中航特玻公司特玻生产基地 15mm 厚在线低辐射镀膜（LOW-E）超白超厚玻璃在生 产线下片装箱， 全球首条在线 LOW-E 超白超厚玻璃 线在我国诞生。
海南中航特玻技术研发团队在国际先进技术基 础上， 通过自主创新， 将在线 LOW-E 大板的厚度从 3mm、4mm、5mm、6mm、8mm 增加至 10mm、12mm， 现在 又成功地生产出 15mm 超厚玻璃，这是目前世界上最 厚的在线 LOW-E 玻璃产品。 据统计，单片 15mm 在线 LOW-E 玻璃的传热系数比普通浮法玻璃传热系数低 36%，比 普 通 单 片 玻 璃 提 高 节 能 效 率 1/3，应 用 在 建 筑领域可节约大量的电力，减少煤炭资源消耗。
建筑节能
Building Energy Saving
外墙外保温系统中保温材料导热系数 现场检测方法研究
王连盛 张仁瑜 姜广明
（中国建筑科学研究院， 北京 100013）
[摘 要] 用防护热板法、热流计法和 KD2 Pro 热特性分析仪三种方法分别测试 EPS、XPS、无机发泡 水泥保温板、岩棉板等四种保温材料的导热系数，分析比较三种方法的测试结果；并将 KD2 Pro 热特 性分析仪应用到既有建筑物的检测中，在现场测试两个既有建筑保温系统中保温材料的导热系数。 [关键词] 既有建筑外墙外保温系统；导热系数
55 2013.1 墙材革新与建筑节能
KD2 Pro 热特性分析仪的测试方法和设备， 如果 要广泛应用到国内既有建筑的现场检测中，还需要进 行以下工作：
第一，与设备的研制单位— ——美国 DECAGON 公 司进行技术方面交流，将目前测试比对的数据传给他 们，对设备的精度、准确性、测试范围进一步调整和改 善，使设备、检测方法更加适用于我国既有建筑外墙 外保温系统的现场检测。
53 2013.1 墙材革新与建筑节能
建筑节能
Building Energy Saving
材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法》， 分别测 试四种保温材料在 25℃条件下的导热系数值。
测试完的样品，放在 25℃的环境下放置至少 24h 后，用 KD2 Pro 热特性分析仪测试四种样品的导热系 数值。 测试时，分别在四边选取不同的位置将 KS-1 型 6cm 传感器探针插入，预热稳定一段时间后开始测量， 见图 2。
海南中航特玻公司研发的在线超白厚板大尺寸 LOW-E 玻璃，具有极高的透过率，可见光透过率可达 92%，通过与在线 LOW-E 膜层结合，既可保证超白玻 璃有较高的可见光透过率、满足室内采光要求与舒适 度、减少室内照明用电，又具有低辐射功能，达到综合 节能效果。 特别是通透性高的超白厚板玻璃，是北方 建筑和滨海地区建筑中大堂玻璃及幕墙玻璃的最佳 材料，抗风压能力强，不会产生自爆，安全且寿命长。
图1 KD2 Pro热特性分析仪及三种传感器
工作原理：KD2 Pro 使用线形热源方法进行测量， 通过监测样品中给定某一电压的线形探针的热耗散 和温度， 计算物质的热特性。 一个测量周期包括：30s 平衡、30s 加热和 30s 冷却时间，在加热和冷却期间以 1s 为间隔进行温度测量， 然后用指数积分函数拟和 （使用非线性最小二乘方程），对测量期间样品温度变 化进行线性校正，最优化测量的精度。
2 试验材料和设备
2.1 试验材料 模塑聚苯乙烯泡沫塑料保温板（EPS）：表 观 密 度
18.6kg/m3， 厚 度 50mm； 挤 塑 聚 苯 乙 烯 泡 沫 塑 料 保 温 板（XPS）：表观密度 30kg/m3，厚度 50mm；无机发泡水 泥 保 温 板 ： 干 密 度 195kg/m3， 厚 度 50mm； 岩 棉 板 ： 密 度 120kg/m3，厚度 50mm。 将四种保温材料裁成（300× 300）mm 的板。 2.2 试验设备
KD2 Pro 热特性分析仪在施工现场的检测， 创新 了既有建筑物外墙外保温系统中保温材料导热系数 的测试方法，在工程验收时可直接对保温系统中保温 材料的导热系数进行现场检测，完善建筑物保温节能 的验收指标，杜绝保温材料供应商“偷梁换柱”在保温 材料上墙时以次充好的现象，保证工程质量。
参考文献： [1]GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》. [2]GB/T 10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 热流计法》.
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测试温度 （℃）
EPS
0.036 0.037 0.037 0.037 0.0368 25.1
XPS
0.031 0.031 0.031 0.031 0.0310 25.4
无机发泡水 泥保温板
0.053
0.053
0.053
0.054 0.0532
24.8
岩棉板 0.038 0.038 0.038 0.038 0.0380 24.6
从两个工程案例 可 以 得 出 ： 热 特 性 分 析 仪 KD2 Pro 与传统的防护热板法和热流计法相比较， 具有体 积小、测试周期短、携带方便、操作简单、测试结果稳 定等优点，通过现场工程实例检测验证，可以用于既 有建筑物外墙外保温系统中保温材料的现场检测。
6 小结和展望
KD2 Pro 热特性分析仪对 EPS、XPS、 无机发泡水 泥保温板、岩棉板四种保温材料测试结果与传统的防 护热板法、热流计法相比较，测试结果较一致、稳定， 测试周期短、携带方便、操作简单，适合应用于既有建 筑物上保温材料的现场检测。 KD2 Pro 热特性分析仪 的测试方法和设备弥补了国内既有建筑上保温材料 导热系数测定方法与设备的空白。
（2）案例二：北京大兴区农家院。 工程概况：位于北京大兴区长子营朱庄村中路西
54 墙材革新与建筑节能 2013.1
13 排 5 号 的 农 家 四 合 院 ，建 筑 面 积 350m2，外 墙 外 保 温为 EPS 板薄抹灰保温系统，无饰面层，见图 4。
图4 北京大兴区农家院检测
现场描述：北侧临街墙面多处防护层破损，从破损 处可以看到，防护层厚度较薄，只有大约 3mm。不少地方 直接看就能看到白色的 EPS 保温板。 将 KD2 Pro 热特 性分析仪的探针插入 EPS 保温层进行导热系数测定。
1 前言
在建筑能耗中，通过墙体散失的热量占整个散热 量的四分之一以上。 在建筑节能检测中，墙体的保温 隔热性能检测是一个重点，同时也是一个难点。
当前，针对既有建筑墙体的保温性能检测，是按 照 JGJ132-2001《采暖居住建筑节能检验标准》规定， 对整个建筑物外墙墙体的传热系数进行检测。 测定方 法主要有三种：即热流计法、热箱法、红外热像仪法。 这三种方法都不能直接测试出既有建筑保温系统中 保温材料的导热系数；并且，三种传热系数的测试方 法和设备都存在缺陷， 使测试结果受很多因素的影 响。 本文介绍一种可应用于既有建筑外墙外保温系统 中保温材料现场检测的新型便携式热特性分析仪 KD2 Pro， 并且在试验室对其测试结果与传统防护热 板法和热流计法进行比较。
从表 2 可以看出：防护热板法和热流计法测试的 结果较一致，KD2 Pro 热特性分析仪测试 EPS 板的导 热系数值与防护热板法和热流计法测定的值相差较
本 文 引 进 美 国 DECAGON 新 研 制 的 热 特 性 分 析 仪 KD2 Pro 的目的是要对既有建筑外墙外保温系统中 保温材料的导热系数进行测试， 下面选取两个工程案 例对 KD2 Pro 热特性分析仪的现场检测进行验证。
（1）案例一：北京世纪龙祥嘉园。 工程概况：世纪龙祥嘉园位于北京朝阳区亚运村奥 林匹克公园北侧，板楼小高层，集中供暖，该工程 2000 年竣工。 外墙围护结构为 EPS 板薄抹灰外墙外保温系 统。 整楼为涂料饰面，其中第一、二层为喷涂的具有浮雕 效果的灰色涂料，三层以上为橙黄色外墙涂料，见图 3。
图3 北京世纪龙祥嘉园检测 该建筑是薄抹灰系统，底层有些墙面由于碰撞出 现防护层破损现象，在这些破损处把防护层剥落，将 探针插入保温层测试其导热系数值。
防护热板法导热系数测定仪：中国建筑科学研究院 物理研究所研制生产的 TPMBE-300Ⅲ平板导热仪。
热流计法导热系数测定仪：北京东方奥达仪器设 备有限公司研制生产的 JW-Ⅲ型热流计式导热仪。
KD2 Pro 热 特 性 分 析 仪 ：KD2 Pro 是 美 国 DECAGON 公司新研制的“更高端”的热特性分析仪。 The KD2 Pro 使用 3 种热特性传感器， 测量材料的热 扩散率、比热、导热系数和热阻，见图 1。
5 现场检测案例
图2 KD2 Pro便携式热特性分析仪的测试过程
4 测试结果比对
用 KD2 Pro 热 特 性 分 析 仪 测 试 四 种 保 温 材 料 样 品的导热系数值见表 1。
表 1 KD2 Pro 热特性分析仪测试的导热系数值[W/（m·K）]
样品
测试点 1
测试点 2
测试点 3
测试点 4
平均值
从表 1 可以看出，用 KD2 Pro 热特性分析仪测试 所得的值相对比较稳定，该设备的稳定性满足要求。 取 KD2 Pro 热 特 性 分 析 仪 的 测 试 结 果 中 四 个 测 试 值 的平均值，将防护热板法和热流计法测试的四种保温 材料 导 热 系 数 值 与 KD2 Pro 热 特 性 分 析 仪 测 试 结 果 相比较，见表 2。
建筑节能
Building Energy Saving
第二， 与国家计量部门沟通， 完善针对 KD2 Pro 热特性分析仪的计量认证工作。
第三， 要进一步随着设备的完善申请国家或者行 业标准、规范，使其成为能够用以检测我国既有建筑物 中保温材料导热系数切实可行的方法和设备， 以此来 规范和监管建筑行业中外墙外保温系统的工程质量。