论文部分内容阅读
[摘 要]文章首先针对材料传热及影响因素进行了分析，然后特别针对建筑材料的保温性能进行论述，最后阐述了当前对于建筑墙体热阻现场检测的基本方法及使用要求，对于从事建筑节能检测相关工作人员有较好的参考意义。
[关键词]建筑节能；墙体热阻；检测；分析
中图分类号：TU111.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0149-01
1.建筑传热及影响因素分析
1.1 传热原理分析
传热指包括各种形式热能转移现象的总称。传热的基本方式分为导热、对流和辐射，其中导热是由温度不同的质点（分子、原子、自由电子），在热运动中引起的热能传递过程；对流传热只发生在流体之中，它是由温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的；辐射是由于物体因自身具有一定的温度，便由表面发射出电磁波，这种电磁波的发射，即使在物体温度达到绝对温度零K时，即273.16℃时，也不会停止。所谓热辐射就是热由一物体透过真空或空气以电磁波的形式向其他物体传递的现象。
1.2 建筑绝热材料及其影响导热系数的因素
热流密度（q）。单位时间内通过单位传热面上的热量（热流量），称为热流密度或面积热流量。
导热系数（λ）。材料导热特性的一个物理指标。数值上等于热流密度除以温度梯度，称导热系数或称热导率。
热阻（R）。在稳定状态下，与热流方向垂直的物体两表面温度差除以热流密度。对于均质材料层（如聚苯板），热阻R值可由厚度和导热系数计算；对于非均质墙体构造（如空心砌块墙体），热阻R值取决于具体构造。
传热阻（RO）。传热系数的倒数。数值上为物体两侧环境温度差除以热流密度。在计算外墙传热阻时，一般取参考值，如取Ri=0.11，Re=0.04。
传热系数（K）。稳定状态下的热流密度除以物体两侧环境温度差。
2.建筑材料保温性能
2.1 各种墙体保温性能的说明与分析
节能墙体按其材料及组成可分为两大类：即单一材料节能墙体与复合材料节能墙体。
（1）单一材料节能墙体
主要有承重粘土空心砖、烧结页岩砖、碎砖砼空心砌块、焦渣混凝土空心砌块、矿渣混凝土空心砌块、火山渣砼空心砌块、浮石砼空心砌块、普通砼空心砌块、加气砼砌块、粉煤灰砼空心砌块、煤矸石砼空心砌块及保温承重装饰砼空心砌块等。
（2）复合材料节能墙体
这类材料是由绝热材料与传统墙体材料（各种多孔砖和混凝土）组成的。目前常用的绝热材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、岩棉、玻璃棉制品、硬泡聚氨酯以及各种保温浆料等。
2.2 材料导热系数与容重的关系
容重是指单位体积的材料重量，它是影响材料导热系数的重要因素之一。对于大多数材料来说，都是由固体骨架和其间的气孔所组成。比如轻骨料混凝土总的孔隙率大约为30-60%，而70-40%是由固体部分组成的。所以材料的容重取决于孔隙率。当材料的比重一定时，孔隙率愈大，则容重愈小，导热系数也越小。其规律是导热系数随容重的增大而增大。
3.建筑墙体热阻现场检测方法分析
3.1 建筑材料绝热性能及其检测方法
（1）稳定热流法
稳定热流法是通过材料的热流，其数值和方向都不随时间而变，即温度场是恒定的。稳态法有防护热板法（单平板法、双平板法）和热流计法。采用标准：《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定--防护热板法和热流计法》 GB 10294～10295-88。
（2）非稳定热流法
非稳态法有热脉冲法、线热源法等采用标准：《轻骨料混凝土技术规程》 JGJ 51-2002
以上两种方法适用于测量试件热阻大于0.1m2？K/W的材料，适合测干燥匀质材料。其基本原理是利用恒定温度较高与一块恒定温度较低的两个等温表面之间的传热，其中传热量通过两块形状厚度及密度相同的试件。用热电偶测定材料冷热侧的表面温度，用热流计测量通过两块试件或者单块试件的热流量，利用测得的热流密度及试件温差即可计算出试件的导热系数。
3.2 检测的基本要求
（1）建筑物围护结构隔热性能的检测仅限于屋面和东、西朝向外墙、楼梯间隔墙、地下室顶板。
（2）围护结构隔热性能检测应在夏季进行，检测持续时间不得少于24h。天气条件应符合下列要求：
①检测开始前2天应为晴天或少云天气；
②检测当天应为晴天或少云天气，水平面的太阳辐射照度最高值不宜低于《民用建筑热工设计规范》GB50176给出的当地夏季太阳辐射照度最高值的90%；
③检测当天室外最高空气温度不宜低于《民用建筑热工设计规范》GB50176給出的当地夏季室外计算温度最高值2.0℃或多于2.0℃；
④检测当天的风速不宜过高，室外气象风速不宜超过4级（含4级）以上。
（3）被检围护结构内表面所在房间应有较好的自然通风环境，围护结构外表面的直射阳光在白天不应被其它物体遮挡，检测时房间的窗应全部开启且应有自然通风在室内形成。
（4）检测时应同时检测室内外空气温度、被检围护结构内外表面温度、室外风速、室外太阳辐射强度。
（5）内外表面温度的测点应对称布置在围护结构主墙体部位的两侧，且应避开热桥。每侧应至少各布置3点，其中一点取接近中央的位置。
（6）表面温度应取所有相应测点检测结果的平均值，如果某个测点温度出现明显异常应剔除该异常值。
然后，要做好相关的准备工作。
3.3 热流测点和温度测点的粘贴
热流测点：每个测点应布两片热流计，内外各一片。为保证热流计与墙体（或顶板、屋面）接触良好，常用黄油粘贴，并用透明胶带“井”字形固定，防止空气进入影响测量的准确性。外墙及屋面的外部热流计应避免阳光直射，并做好防水处理。 温度测点：温度测点应选择在热流测点边沿上下左右各15cm处的室内外对应位置，每一个热流测点应对应选择4对测温点，用透明胶带固定，防止空气和水进入。
3.4 设备的安装与数据采集
电源、温控仪、制冷箱（电暖气）之间的电缆线接头要严格按设备说明连接，并且拧紧。电源和温控仪插头应插在不同的插排上，防止电线超负荷。非采暖季检测用制冷箱，要用专用顶杆进行支撑，保证制冷箱与墙面（或顶板）之间的紧密性。检测时要保证房间的散热通风。采暖季用电暖气进行加热时，要将房间内的易燃、可燃物品转移，确保现场检测安全。温控仪：采用自动温控仪控制室内外温差保持在20℃以上。非采暖季检测时，调整温控仪的设定温度直到与室外温差达到20℃。采暖季检测时，自动温控仪室内温度探头一般应设在加热房间中央离地1.6m处，并采取措施避免电暖器的直接热辐射。
现场检测中，温度和热流的测定和计量是最重要的两个参数。主机带有自动存储功能，可以将这两个参数自动采集并存储起来，最大可存储1800的数据。并可用F2设置采集时间间隔5—30分钟，一般为30分钟。用F2设置完采集时间后，应关机重启，设置方能生效。数据采集的过程中，应每天进行两次现场巡视，巡视内容包括：现场有无断电、导线与平行线有无断路、温度与热流显示是否正常、设备降温（或升温）效果如何等，并应根据现场环境温度进行调节控温范围，使满足温差大于20℃的要求。
4.结论
我国是能源短缺的国家，节能是我国的一项重大战略决策。建筑节能是住宅建设发展的方向，建筑的节能效果直接取决于节能材料的产品质量。伴随着建筑节能工作的逐渐展开，节能材料检测成为确保居住建筑的节能质量、实现节能目标的一个至关重要的方面。因此作为建筑材料检测人员，要加强学习，不断提高检测技术水平，确保建筑节能材料的节能质量，为实现建筑节能目标作出贡献。
参考文献
[1] 高寿云，王保泉，何嘉鹏，等.建筑墙体热工性能测试技术研究[J].节能，2009，28（2）：23-26.
[2] 王珍吾，孟慶林，张百庆.双面热流计法现场测墙体构造热阻[J].墙材革新与建筑节能，2005（9）：38-40.
[3] 阎丽萍，王路威，王琼，等.空心墙体建筑的节能及经济性分析[J].南京工业大学学报：自然科学版，2004，26（3）：20-23.
[4] 张泽平，李珠，董彦莉.建筑保温节能墙体的发展现状与展望[J][J].工程力学，2007，24（2）：121-127.
[关键词]建筑节能；墙体热阻；检测；分析
中图分类号：TU111.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0149-01
1.建筑传热及影响因素分析
1.1 传热原理分析
传热指包括各种形式热能转移现象的总称。传热的基本方式分为导热、对流和辐射，其中导热是由温度不同的质点（分子、原子、自由电子），在热运动中引起的热能传递过程；对流传热只发生在流体之中，它是由温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的；辐射是由于物体因自身具有一定的温度，便由表面发射出电磁波，这种电磁波的发射，即使在物体温度达到绝对温度零K时，即273.16℃时，也不会停止。所谓热辐射就是热由一物体透过真空或空气以电磁波的形式向其他物体传递的现象。
1.2 建筑绝热材料及其影响导热系数的因素
热流密度（q）。单位时间内通过单位传热面上的热量（热流量），称为热流密度或面积热流量。
导热系数（λ）。材料导热特性的一个物理指标。数值上等于热流密度除以温度梯度，称导热系数或称热导率。
热阻（R）。在稳定状态下，与热流方向垂直的物体两表面温度差除以热流密度。对于均质材料层（如聚苯板），热阻R值可由厚度和导热系数计算；对于非均质墙体构造（如空心砌块墙体），热阻R值取决于具体构造。
传热阻（RO）。传热系数的倒数。数值上为物体两侧环境温度差除以热流密度。在计算外墙传热阻时，一般取参考值，如取Ri=0.11，Re=0.04。
传热系数（K）。稳定状态下的热流密度除以物体两侧环境温度差。
2.建筑材料保温性能
2.1 各种墙体保温性能的说明与分析
节能墙体按其材料及组成可分为两大类：即单一材料节能墙体与复合材料节能墙体。
（1）单一材料节能墙体
主要有承重粘土空心砖、烧结页岩砖、碎砖砼空心砌块、焦渣混凝土空心砌块、矿渣混凝土空心砌块、火山渣砼空心砌块、浮石砼空心砌块、普通砼空心砌块、加气砼砌块、粉煤灰砼空心砌块、煤矸石砼空心砌块及保温承重装饰砼空心砌块等。
（2）复合材料节能墙体
这类材料是由绝热材料与传统墙体材料（各种多孔砖和混凝土）组成的。目前常用的绝热材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、岩棉、玻璃棉制品、硬泡聚氨酯以及各种保温浆料等。
2.2 材料导热系数与容重的关系
容重是指单位体积的材料重量，它是影响材料导热系数的重要因素之一。对于大多数材料来说，都是由固体骨架和其间的气孔所组成。比如轻骨料混凝土总的孔隙率大约为30-60%，而70-40%是由固体部分组成的。所以材料的容重取决于孔隙率。当材料的比重一定时，孔隙率愈大，则容重愈小，导热系数也越小。其规律是导热系数随容重的增大而增大。
3.建筑墙体热阻现场检测方法分析
3.1 建筑材料绝热性能及其检测方法
（1）稳定热流法
稳定热流法是通过材料的热流，其数值和方向都不随时间而变，即温度场是恒定的。稳态法有防护热板法（单平板法、双平板法）和热流计法。采用标准：《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定--防护热板法和热流计法》 GB 10294～10295-88。
（2）非稳定热流法
非稳态法有热脉冲法、线热源法等采用标准：《轻骨料混凝土技术规程》 JGJ 51-2002
以上两种方法适用于测量试件热阻大于0.1m2？K/W的材料，适合测干燥匀质材料。其基本原理是利用恒定温度较高与一块恒定温度较低的两个等温表面之间的传热，其中传热量通过两块形状厚度及密度相同的试件。用热电偶测定材料冷热侧的表面温度，用热流计测量通过两块试件或者单块试件的热流量，利用测得的热流密度及试件温差即可计算出试件的导热系数。
3.2 检测的基本要求
（1）建筑物围护结构隔热性能的检测仅限于屋面和东、西朝向外墙、楼梯间隔墙、地下室顶板。
（2）围护结构隔热性能检测应在夏季进行，检测持续时间不得少于24h。天气条件应符合下列要求：
①检测开始前2天应为晴天或少云天气；
②检测当天应为晴天或少云天气，水平面的太阳辐射照度最高值不宜低于《民用建筑热工设计规范》GB50176给出的当地夏季太阳辐射照度最高值的90%；
③检测当天室外最高空气温度不宜低于《民用建筑热工设计规范》GB50176給出的当地夏季室外计算温度最高值2.0℃或多于2.0℃；
④检测当天的风速不宜过高，室外气象风速不宜超过4级（含4级）以上。
（3）被检围护结构内表面所在房间应有较好的自然通风环境，围护结构外表面的直射阳光在白天不应被其它物体遮挡，检测时房间的窗应全部开启且应有自然通风在室内形成。
（4）检测时应同时检测室内外空气温度、被检围护结构内外表面温度、室外风速、室外太阳辐射强度。
（5）内外表面温度的测点应对称布置在围护结构主墙体部位的两侧，且应避开热桥。每侧应至少各布置3点，其中一点取接近中央的位置。
（6）表面温度应取所有相应测点检测结果的平均值，如果某个测点温度出现明显异常应剔除该异常值。
然后，要做好相关的准备工作。
3.3 热流测点和温度测点的粘贴
热流测点：每个测点应布两片热流计，内外各一片。为保证热流计与墙体（或顶板、屋面）接触良好，常用黄油粘贴，并用透明胶带“井”字形固定，防止空气进入影响测量的准确性。外墙及屋面的外部热流计应避免阳光直射，并做好防水处理。 温度测点：温度测点应选择在热流测点边沿上下左右各15cm处的室内外对应位置，每一个热流测点应对应选择4对测温点，用透明胶带固定，防止空气和水进入。
3.4 设备的安装与数据采集
电源、温控仪、制冷箱（电暖气）之间的电缆线接头要严格按设备说明连接，并且拧紧。电源和温控仪插头应插在不同的插排上，防止电线超负荷。非采暖季检测用制冷箱，要用专用顶杆进行支撑，保证制冷箱与墙面（或顶板）之间的紧密性。检测时要保证房间的散热通风。采暖季用电暖气进行加热时，要将房间内的易燃、可燃物品转移，确保现场检测安全。温控仪：采用自动温控仪控制室内外温差保持在20℃以上。非采暖季检测时，调整温控仪的设定温度直到与室外温差达到20℃。采暖季检测时，自动温控仪室内温度探头一般应设在加热房间中央离地1.6m处，并采取措施避免电暖器的直接热辐射。
现场检测中，温度和热流的测定和计量是最重要的两个参数。主机带有自动存储功能，可以将这两个参数自动采集并存储起来，最大可存储1800的数据。并可用F2设置采集时间间隔5—30分钟，一般为30分钟。用F2设置完采集时间后，应关机重启，设置方能生效。数据采集的过程中，应每天进行两次现场巡视，巡视内容包括：现场有无断电、导线与平行线有无断路、温度与热流显示是否正常、设备降温（或升温）效果如何等，并应根据现场环境温度进行调节控温范围，使满足温差大于20℃的要求。
4.结论
我国是能源短缺的国家，节能是我国的一项重大战略决策。建筑节能是住宅建设发展的方向，建筑的节能效果直接取决于节能材料的产品质量。伴随着建筑节能工作的逐渐展开，节能材料检测成为确保居住建筑的节能质量、实现节能目标的一个至关重要的方面。因此作为建筑材料检测人员，要加强学习，不断提高检测技术水平，确保建筑节能材料的节能质量，为实现建筑节能目标作出贡献。
参考文献
[1] 高寿云，王保泉，何嘉鹏，等.建筑墙体热工性能测试技术研究[J].节能，2009，28（2）：23-26.
[2] 王珍吾，孟慶林，张百庆.双面热流计法现场测墙体构造热阻[J].墙材革新与建筑节能，2005（9）：38-40.
[3] 阎丽萍，王路威，王琼，等.空心墙体建筑的节能及经济性分析[J].南京工业大学学报：自然科学版，2004，26（3）：20-23.
[4] 张泽平，李珠，董彦莉.建筑保温节能墙体的发展现状与展望[J][J].工程力学，2007，24（2）：121-127.