建筑用絕熱材料導熱系數的測試及其應用

劉 瑞 瑞

(山西省建筑節能監管中心，山西 太原　030013)

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建筑用絕熱材料導熱系數的測試及其應用

劉 瑞 瑞

(山西省建筑節能監管中心，山西 太原030013)

介紹了建筑用絕熱材料的含義，從材料生產、節能設計、工程施工、試驗檢測、管理等階段，分析了建筑用絕熱材料導熱系數在測試與應用中需改進的一些問題，以真正實現節能減排的目標。

保溫材料，導熱系數，建筑節能，熱工性能

1　問題的提出

建設行業實施節能減排的重大舉措就是抓建筑節能。我國現行的民用建筑節能設計標準多為65%標準，北京、山東等地為75%標準。河北省工程建設地方標準《被動式超低能耗居住建筑節能設計標準》已于2015年5月1日實施，住建部在同年年底也發布了《被動式超低能耗綠色建筑技術導則(試行)居住建筑》，與此對應的行業標準正在起草過程中。可見，節能目標已向更高發展，近零能耗、超低能耗的建筑已經示范完成并取得了經驗。分析發現，圍護結構的熱工性能是達到上述節能目標的主要技術保證措施，絕熱材料的導熱系數則是貫穿建筑節能全過程的關鍵參數，非常重要。本文就建筑絕熱材料導熱系數的測試及其在建筑節能工程各環節中的作用進行分析探討，提出一些建議，供參考。

2　絕熱材料及導熱系數

建筑用絕熱材料是指能阻滯熱流傳遞的材料，在嚴寒和寒冷地區主要用在圍護結構保溫，習慣稱之為建筑保溫材料，根據其重要性，業內給予重要關注的是墻體保溫材料，本文以下稱其為保溫材料。

導熱系數是指穩定傳熱條件下，1 m厚的材料，兩側表面的溫差為1度(K，℃)，在1 s內，通過1 m2面積傳遞的熱量，常用“λ”表示，單位是W/(m·K)。

現行的用于保溫材料導熱系數測試的方法標準有：GB/T 10294—2008絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定防護熱板法和GB/T 10295—2008絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定熱流計法，仲裁檢驗要求使用防護熱板法。

3　導熱系數的測試及應用

3.1保溫材料生產階段

保溫材料的生產過程中，導熱系數是必須檢驗的控制參數，影響材料導熱系數的因素較多，溫度、濕度、表觀密度(容重)、孔隙率、熱流方向、填充氣體、材料的結構等。

生產時，對原材料選擇、生產工藝參數優化和產品定型鑒定等，導熱系數是主要的技術評價指標。前些年，導熱系數測試儀器的生產廠家少、價格貴，企業沒有能力購買，常用表觀密度作為產品質量控制的主要依據，現在按照傳統的表觀密度控制法已經不能夠滿足新材料新產品的生產需要了。現行的保溫材料產品標準，基本上都將導熱系數列為了出廠檢驗項目，因此，企業應購置導熱系數測定儀器，逐批地對產品進行測試，并提供完整有效的出廠檢驗報告。同時建立產品導熱系數長期檢測檔案，用數學概率統計方法，分析產品的可靠性水平，向用戶科學地給出產品的標稱導熱系數。然而現實情況是企業的技術能力不足以提出上述要求的客觀標稱值，不僅如此，為與其他企業或新技術新產品在市場競爭中勝出，所提出的導熱系數則是數次檢測中的最小值，甚至是虛假值。

3.2建筑節能設計階段

建筑圍護結構的節能設計，控制的依據是各級設計標準規范給出的該地區的傳熱系數限值。通常采用的是指標法和平衡計算法，不管選擇哪種方法，保溫材料的導熱系數和其修正系數是進行熱工計算的基本依據，由計算得出的所需絕熱材料的厚度，決定了節能建筑是否能夠達效。

設計階段出現的問題是，設計人員對材料不是很了解，一些設計單位對建筑節能材料的選擇不重視，市場的原因，經常受建設單位制約，被迫選擇建設單位推薦的產品，即使選擇技術成熟的產品和做法，也存在國標、行標、地標、協會標及標準設計不一致的問題，據了解少數的甲級設計院關注到了上述問題，并在本院的技術文件和技術管理審定批準流程上做了統一規定，但僅僅是小范圍的。此階段對結果影響大的問題最直接的表現就是保溫材料的導熱系數選擇和修正系數的選擇依據不一，選擇太過隨意，例如原設計是50 mm厚的擠塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫做法，因保溫層不是A級材料，燃燒等級達不到消防要求的不燃要求，所以在設計變更時，對選擇的所謂改性的聚苯板A級材料的技術評估就依據不足，導熱系數和其修正系數的選擇明顯偏小，按此變更所實施的做法，嚴重影響了建筑節能率。有些采用指標法設計的，甚至讓保溫材料提供方提供設計變更方案和計算書，直接認可完事。

3.3節能工程施工實施階段

施工時，保溫材料執行見證取樣送檢制度，《建筑節能工程施工驗收規范》要求保溫材料的進場復試項目有導熱系數、密度和壓縮強度。導熱系數成為材料是否能夠用于工程的決定性條件，是驗收的主控項目。

在此階段，存在的問題主要有：取樣送檢的時機滯后，多數邊施工邊送檢，此種做法有隱患，特別是對于一些新材料、新產品和新技術。取樣不具代表性，送樣過程中不注意試件為原狀，影響測試的因素條件交代不清，判定的依據模糊混亂。

還有就是施工的做法上不能夠將防水、錨固等細節做好，對保溫材料導熱系數的影響超出了導熱系數修正系數限定的條件，致使最終工程的熱工效率不達標。

3.4試驗檢測階段

材料導熱系數的檢測結果不能客觀地反映材料的真值，造成偏離的原因如下：

首先，制樣過程存在有較大的偏離，導熱系數的測定方法標準中規定使用防護熱板法或熱流計法，此類儀器多數要求試樣尺寸為300 mm×300 mm×30 mm，而現在多數情況下，保溫材料的厚度均超過了這個厚度，所以對送達檢測實驗室的樣品需要切割加工，還有就是有的標準對試驗試件沒有強調進行干燥處理，有的檢驗人員試驗時，對試件不做干燥處理，或對干燥的過程不予控制，干燥時急速升溫，烘干的溫度不恰當等，都會造成試件在制備和環境調整處理階段就產生較大偏離，影響測試結果的準確可靠性。

其次，試件的表面狀態如何保證。例如GB 10801.2—2002絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)標準中，關于導熱系數對帶皮產品的要求不大于0.030 W/(m·K)，不帶皮產品不大于0.033 W/(m·K)，現在各生產企業為了改善擠塑聚苯板(XPS)的界面狀態，提升其與聚合物水泥砂漿的粘結效果，均采取了拉毛、壓花、開槽等機械措施，在制作導熱系數測試試件時，有的用電阻絲將表面全部切除，有的則保留一面，產品的厚度不大于30 mm時，則全部保留，多單位多批次的檢驗，導熱系數的實測值均有大于0.030 W/(m·K)，給各方實驗檢測帶來了很大困惑，甚至有市場上XPS保溫板大量不合格的說法。

其三，基于性別氣質進行目的地營銷組合策略的高效制定和傳播。隨著女性出游群體規模的迅速擴大，如何調整和開發適用于女性的旅游產品和營銷模式成為目的地營銷面臨的迫切問題。未來研究可考慮結合男性和女性旅游者在信息搜索和處理方面的不同偏好，以及認知心理學中的框架效應等個體的非理性行為定律，針對男性和女性目標市場，分別借助不同營銷媒介、傳播不同營銷信息組合，實現精準營銷。

第三，對巖棉、礦棉、玻璃棉及其他一些軟質、半硬質和強度差的產品，測試時，不能精確控制夾緊力，致使試件變形，造成測試時輸入并參與計算的試件厚度與實際不符，影響測試結果。

第四，不同導熱系數的產品應根據試件的熱阻選擇恰當的試件厚度，導熱系數小時，厚度可選20 mm，導熱系數大時，厚度可選30 mm，冷熱面的溫差應選擇合理，一般在15 ℃～20 ℃范圍內。

第五，儀器的校檢及導熱系數標準板的使用也存在問題，不能將儀器調校到最佳狀態。同樣的樣品經多家檢測單位測試結果在0.018 W/(m·K)～0.028 W/(m·K)之間，離散性很大。

3.5管理階段

建筑節能保溫材料及產品出新太快，企業產品標準的備案及產品認證備案管理均保留了，并在規范市場秩序和引導行業技術進步方面起到了很大作用。保溫材料相關標準的審查和產品的認定，當然應重點確認其導熱系數，該階段存在認可少數幾次產品檢測報告中的較小值的情況，沒有考核產品質量的穩定可靠性，導熱系數的修正系數也不是試驗給出的。任何一項產品和應用技術的研發都是嚴謹科學的，急功近利的做法隱患較多。例如，一些外墻外保溫系統的性能指標的設置和采用的檢測評價方法機械地套用原模塑聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統的評價方法就存在不妥之處。空腔、無空腔粘板，飾面層的材質及做法等，對導熱系數和其修正系數的影響都是非常大的。所以，不能將技術評估過程簡單化。

現在實行的示范工程項目驗收，能效測評，綠色建筑標準等活動，均會涉及建筑節能工程的節能效率理論測評和實測，材料導熱系數的測試和選用都會對結果產生很大的影響，甚至會得出截然相反的結果。

同時，保溫工程的做法在全壽命周期內其熱工性能的保持率的變化規律，人工模擬氣候環境試驗并沒有對其導熱系數或熱工性能做出評估。

4　結語

2)新產品新技術的應用推廣存在的問題隱患較大，急功近利的行為會造成不可挽回的損失。導熱系數的給出存在不科學的做法，技術產品的認定，技術標準的批準備案均應在大量實驗數據的支持下方可通過，否則應對其的工程應用加以限制。

3)提高對絕熱材料導熱系數及其影響因素的認知水平，優化絕熱材料使用的環境并保證其有合適的維護保障措施。

4)加強從事此行業相關人員的知識水平，正確設計、精心施工、嚴控質量、科學管理。

The test and application of building thermal insulation materials thermal conductivity

Liu Ruirui

(Shanxi Building Energy Conservation Supervision Center, Taiyuan 030013, China)

This paper introduced the meaning of building insulation material, from the materials production, energy saving design, construction, testing, management and other stages, analyzed some improvement problems of building thermal insulation material thermal conductivity in testing and application, in order to realize the purpose of energy saving and emission reduction.

thermal insulation material, thermal conductivity, building energy saving, thermal performance

1009-6825(2016)25-0180-02

2016-07-08

劉瑞瑞(1982- )，女，工程師

TU551

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