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建筑物隔热层

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  • 环境试验箱保温隔热层的材质介绍

    环境试验箱保温隔热层的材质介绍

    环境试验箱温度均与度是试验检测的重点,影响均匀度因素有很多,其中保温材质就是一项,保温材质是决定试验箱性能的一大方面。一般行业采用的保温层材料分为两种:一是聚氨酯硬质发泡,二是超细玻璃纤维棉。这两种材质具备很好的保温效果,设备外形是冰冷的不会发热,如果质量要是差些的,外箱就会发烫温度很高影响到试验室内的均匀度。下面我们来详细分析一下这两种材质:[align=center][img=,348,348]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/03/202103221538562982_5984_1037_3.jpg!w348x348.jpg[/img][/align]  一、环境试验箱硬质的聚氨酯材料塑料泡沫,通称聚氨酯材料硬泡,它在聚氨酯制品中的使用量仅次聚氨酯软泡。聚氨酯材料硬泡多见网膜囊构造,具备隔热好用、重量较轻、强度大、工程施工便捷等优质特点,另外还具备隔音降噪、抗震、绝缘、耐高温、耐低温、耐水洗等特性,普遍用以电冰箱、冷柜的壳体绝热材料、冻库、冷藏运输车等保温隔热材料,房屋建筑、储存罐及保温管道,小量用以非隔热场所,如仿木料、包装制品等。一般而言,较密度低的聚氨酯材料硬泡关键作为隔热保温(隔热保温)原材料,较密度高的的聚氨酯材料硬泡可作为构造原材料(仿木料)。但硬质的聚氨酯材料泡耐受性溫度一般范畴在-40℃~+80℃,溫度高过80℃会使硬质的聚氨酯材料泡结块、隔热保温性减少等特性上的变弱,针对一些更高溫设备不能选用。  二、环境试验箱极细玻璃棉板:极细玻璃棉板的耐火性能好,在许多阻燃材料上都加上有极细玻璃棉板,极细玻璃棉板具备非常高的耐高温、隔热性,一般用以实验自然环境保温隔热材料。在制做环境试验箱的隔热保温层时,极细玻璃棉板的添充全过程较为繁杂且有一定难度系数。这类原材料能够隔绝高溫和低温,融入的溫度范畴范围广,都是环境试验箱制造行业选用较多、实际效果不错的原材料。

  • 具体介绍红外热成像技术在建筑节能检测中的应用

    1.红外热成像基本原理 任何温度高于绝对零度的物体都会释放出红外线,其能量与该物体温度的四次方成正比。红外线不为人眼所见,但是红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜可接受被测目标的红外辐射能量,并把能量分布反映到红外探测器的光敏组件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应。当热流在物体内部扩散和传递的路径中,将会由于材料或传导的热物理性质不同,或受阻堆积,或通畅无阻传递,最终会在物体表面形成相应的“热区”和“冷区”,这种由里及表出现的温差,通过红外热成像仪进行检测并成像,进而可以评估其质量或状态。2.红外热成像技术在建筑结构工程领域的应用自二十世纪70年代以来,欧美一些发达国家先后开始了红外热像仪在建筑结构工程领域诊断维护的探索,使得红外热像技术在该领域的应用日臻完善,给建筑结构工程质量检测和评估技术前进和发展带来了较大的帮助,并制定了相应的技术规程。国内的红外建筑检测在二十世纪九十年代开始起步,一开始主要集中在外墙饰面砖的粘结质量以及渗漏检测方面。由于这些应用领域没有其它适合的检测手段,而红外热成像技术具有大面积、非接触远距离检测,不影响被测物体,使用安全,检测快速,结果直观可视等优势,使得该技术在建筑领域得到了迅猛的发展。通过大量的科研和工程实践,总结出了具体的测试方法和注意事项,颁布了各种测试规程,例如《CECS204:2006红外热像法检测建筑外墙饰面层粘结缺陷技术规程》,对该测试技术的发展和应用起到了很大的推动作用。目前红外热成像技术已经在以下几个方面得到了成熟的应用(如图1所示):墙面缺陷的检测,粘贴饰面的检测,渗漏和受潮的检测,热桥等热工缺陷检测,室内管道和电气设施的检测等。如图:建筑物缺陷的红外成像仪检测图像http://www.jetronl.com/uploads/allimg/120829/1_120829114451_1.jpg3.红外热成像技术在建筑节能检测中的应用 能量的消耗主要分成三部分:工业,运输和住宅。据统计,有30-50%的能量消耗集中在住宅。因此提倡节能建筑,提高能效,是一项紧迫的任务。对于新建筑和工程,比较容易处理,即建立并执行严格的节能标准和法规。然而对于现有建筑,能效相对较低,而每年只有1-2%的旧楼能得到翻新,因此,改善现有建筑降低其能耗势在必行。由于环境保护和节能的迫切需要,国内外特别是加拿大、美国、日本等国家都非常重视红外热成像技术在建筑节能方面的应用研究,取得了丰富的经验和成果。建筑中隔热层和气密性缺陷会造成室内空气不良、空气泄漏和受潮等,导致居住不舒适以及能源浪费。而解决这些问题最主要的困难是难以找到合适的方法和设备来诊断出问题所在。常规的视觉检测和评估通常效率不高,只能检测出一些明显的缺陷、表面缺陷,或隐藏的大面积缺陷。然而通常大部分缺陷并不明显,而且往往只有在造成严重的破坏之后才能知道,到时唯一的补救办法只能是花费高昂的重建费用。红外热像仪作为一种预维护诊断技术,是一种极为经济而且对建筑物本身没有损坏的诊断办法。热工性缺陷如隔热材料缺失、热桥、漏气和受潮等都会造成墙面的温度变化,通过红外热图像测得的表面温度可以表征出次表面的异常。以下将通过一些图片资料来阐述红外热成像技术在热传导损失、热对流损失、受潮、渗漏、外墙饰面质量检测中的应用,供有关质量检测和标准制订等部门在进行相关检测和标准编撰时参考。3.1.热传导损失检测在建筑围护结构中设计有隔热层,主要目的是以最合理的方式达到所期望的室内环境。经验表明,缺少隔热材料、隔热材料安装不正确、气密层和气密性不良都会降低轮廓的整体隔热性能,从而大幅提升能耗。对于新楼或旧楼,满足新的节能标准非常重要,隔热和气密层以及结构中其它任何缺陷都必须诊断并得到修补。建筑和隔热标准在过去几十年中不断改进。许多国家根据新的“环境能源效率指导方针”拥有或正在制订相应的节能标准。http://www.jetronl.com/uploads/allimg/120829/1_120829114558_1.jpg(2)红外热图显示出此新建楼房的节能效果很好,在检测中找不出热缺陷典型的隔热缺陷有: 隔热材料没有填充整个设计的空间(缝隙、孔洞、隔热层薄、隔热材料沉降、安装后材料收缩、在错误的位置进行刚性绝缘等) 隔热材料安装不当 HVAC 通过隔热层进行安装 有渗透性的隔热材料不足以阻挡气流的运动 隔热材料受潮http://www.jetronl.com/uploads/allimg/120829/1_120829114807_1.jpg(3)图红外检测清楚的显示楼房能量损失程度图3中楼龄为8年,红外图像显示在墙体和房顶都有明显的热损失,基础部位也没有隔热处理。对楼顶进行检测发现天花板没有安装隔热材料。另外,墙体没有足够的隔热层也会造成明显的热损失。室内外温差越大或材料的K值越低,就需要越大的制冷或制热功率。图4中显示在窗户和天花板之间的隔热层存在孔穴。http://www.jetronl.com/uploads/allimg/120829/1_120829114851_1.jpg图4红外成像可以找出天花板和窗口之间隔热材料的缺损。图4中此楼的其它地方也可以找到类似的情况。这可能导致更为严重的问题,如在墙体空穴中形成受潮。合同承包商忽略了在墙体空穴中放置隔热材料,通过红外热像仪检测很容易发现。在墙体空穴中安装隔热材料要求很严,必须填充在空穴中并紧实贴在墙壁上。如果没有这样安装很有可能成为空气对流的一个通道,隔热效果将会大打折扣。建筑围护结构中的一些部位,在室内外温差的作用下,形成热流相对密集、内表面温度较低的区域。这些部位成为传热较多的桥梁,故称为热桥(thermalbridges),有时又可称为冷桥(coldbridges)。热桥附加能耗占整体建筑能耗的比例不断上升,根据调查和计算,在非节能型建筑中,各种热桥的附加能耗占建筑能耗的3%~5%,而在新型节能建筑中,一般占节能建筑的20%左右。砌在砖墙或加气混凝土墙内的金属,混凝土或钢筋混凝土的梁、柱、板和肋,预制保温中的肋条,夹心保温墙中为拉结内外两片墙体设置的金属联结件,外保温墙体中为固定保温板加设的金属锚固件,内保温层中设置的龙骨,挑出的阳台板与主体结构的连接部位,保温门窗中的门窗框特别是金属门窗框等等。整个楼房存在大量的热桥,若图6所示,找出了热桥存在的位置,可以通过设置断热条来解决。http://www.jetronl.com/uploads/allimg/120829/1_120829114944_1.jpg图5红外热成像技术在建筑节能检测中的应用-不当的隔热材料安装的影响图5中红外图像显示了不当的隔热材料安装的影响隔热材料没有紧贴在墙体上。这降低了隔热效率从而造成热损失。http://www.jetronl.com/uploads/allimg/120829/1_120829115028_1.jpg图6红外热成像技术在建筑节能检测中的应用-建筑围护结构中热桥红外图像3.2.对流热损失检测密封连接不良就会造成泄漏,气密内衬层安装不当或损坏往往会出现规律性缺陷。空气很容易通过刚性隔热体之间的部分。这些缺陷会引起不均匀的度分布,会引起房间里空气产生运动(气流),从而引起局部温度降低而增加能耗和尘土的沉降。这种泄漏路径比较复杂,不利用红外成像仪就很难发现。虽然气密性测试可以找出房间总体的漏气量,可以为气密性准确定量,但不能很好的找出气漏位置,除了窗边,门缝之外,很多时候气漏的位置在墙壁某处,一般不易被肉眼察觉。要找出气漏位置,传

  • 【转帖】我国建筑节能材料开发及推广方向

    在建筑上大量采用节能新型材料,具有显著的社会效益、经济效益和环境效益,潜力很大。目前,我国常见的节能绝热材料主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硅酸盐复合绝热砂浆。岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料,经高温熔制成的无机人造纤维。自1983年北新建材集团从瑞典容格公司引进岩棉生产线以来,各种岩棉制品以其优良的绝热效果和经济效益引起人们的关注。岩棉制品主要品种有:岩棉板、岩棉玻璃布缝毡、岩棉铁丝网缝毡、岩棉保温条、岩棉管壳等。岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等件能和良好的化学稳定性。岩棉用于建筑外墙。有三种绝热方式:内绝热、中间夹芯绝热和外绝热。玻璃棉是矿物棉的第二大类产品,以硅砂、石灰石、萤石等矿物为主要原料,经熔化,用火焰法、离心法或高压载能气体喷吹法等工艺,将熔融玻璃液制成无机纤维。玻璃棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、不燃、耐腐蚀等性能,广泛应用于房屋、管道、贮罐、锅炉、飞机、船舶等有关部位的保温、隔热和吸声。目前我国的玻璃棉产量仅为美国的1/60。聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料,加入发泡剂等辅助材料,经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等优点。自1996年以来,国内聚苯乙烯泡沫塑料制品生产进入了高速发展阶段。聚苯乙烯泡沫塑料板材(如舒乐舍板、泰柏板、GRG聚苯芯材保温板、EPS建筑模块、彩色钢板聚苯乙烯泡沫夹芯板)现已在建筑市场上广泛应用。我国在建材中已经大量使用聚苯乙烯泡沫塑料,但EPS板材所占的比例和数量是远远不够的。以西欧为例,EPS建材占其EPS总量的67%,即1995年西欧在建材中耗用45.5万多吨的EPS。而我国目前EPS建材占其EPS总量的25%,即不到6万吨/年。水泥聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料下脚料或废聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒,加水泥、水、EC起泡剂和稳泡剂等材料,经搅拌、成型、养护而成的一种新型保温隔热材料,具有质轻、导热系数小、保温隔热性能好、有一定强度和韧性、耐水、难燃、施工方便、粘贴牢固、便于抹灰、价格较低等优点,适用于建筑物外墙和屋顶的保温隔热层。硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料,是以精选海泡石、硅酸铝纤维为主原料,附以多种优质轻体无机矿物为填料,在数种加剂的作用下经细纤化、扩散膨胀、混溶、粘接等多种工艺深度复合而成的灰白色粘稠浆状物。此种材料显著特点为:保温隔热性能好,施工简便(直接涂抹),解决了板材拼接处罩面层开裂现象。针对此种新型绝热材料,北京市建委制定了《北京市采暖居住建筑使用浆体保温材料暂行规定》。硅酸盐复合绝热砂浆已被国家列为新型绝热材料及制品的重点发展对象。

  • 纳米材料在隔热涂料中的应用

    当前,节能和新能源探索已经成为世界的重要课题。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占的比例一般在30%~40%,它们绝大多数是采暖和空调造成的能耗,而通过门窗散失的热量约占整个建筑采暖及空调耗能的50%。因此,提高门窗的保温隔热性能是降低建筑能耗的有效途径。为节约能源,人们发明了多种节能方法,都是为了阻隔太阳光中多余的热辐射而达到降温的目的。但是有些产品有的隔热效果不佳,有的价格过于昂贵等多种原因在应用推广上有些困难。纳米材料由于具有宏观尺寸物体所没有的性质,能为新型涂料的研制带来意想不到的效果而成为研究的热点。透明隔热宝(UG-C06)是由优锆纳米新研发出的一种水性陶瓷类隔热保温涂料,采用最新复合陶瓷隔热技术和纳米二氧化钛材料,设计用来反射光能和辐射热能。在炎热的季节降低表面温度和内部温度;在寒冷的季节更好地保持室内温度;在使用空调的环境中降低能源消耗。不仅如此,透明隔热宝(UG-C06)独特的环保成分――液体纳米ATO,纳米二氧化钛更能消除周围环境中的异味,解甲醛和其他有害物质。透明隔热宝(UG-C06)中的4种陶瓷微珠能够产生魔术般的功效!第一种陶瓷微珠能够有效地阻隔紫外线达99%;第二种陶瓷微珠能反射90%以上的可见光;第三种陶瓷能够阻隔红外线达92.5%,而神奇的第4种陶瓷分子能够防止超量的水蒸汽进入,而允许正常数量的水分子的通过。由此极大增加整个建筑表面的防晒绝热能力。该产品采用先进的生产工艺将纳米超活性ATO ,TIO2做成适合在玻璃,瓷砖,金属,水泥、PE,PET,PC,PP,PVC等表面涂覆的纳米涂层材料。其透明性的超活性ATO,起到吸收红外线和阻隔紫外线功能。超活性ATO化学性稳定的对热,湿度等外部环境引起的物性变化小,所以能保持半永久性导电性质,能有效地阻止红外辐射和紫外线辐射,阻隔红外效果达95%,阻隔紫外效果达90%,该涂层材料与基材有极好的相容性,铺展,流平性能好,附着力强,持久不脱落。纳米隔热涂料(优锆纳米)不仅能够兼顾隔热与透光性,而且具有机械性能优异、耐老化、耐腐蚀等优点。纳米透明隔热涂料的开发应用能够很好地解决对采光玻璃既透明又隔热节能的技术要求,加上其自身的结构特点保证了该涂料的使用寿命长,因而纳米透明隔热涂料在普通玻璃、有机玻璃等透明载体表面的开发应用,不但环保节能,而且经济实用。在当今社会能源危机和环保压力日益增大的情况下,隔热涂料将具有很好的应用前景。

  • 【转载】防火涂料分类

    防火涂料依据基料组成、分散介质、保护对象、防火机理等的不同,可有不同方式的分类。防火涂料按基料组成的不同,可分为无机防火涂料和有机防火涂料。无机防火涂料用天机盐作基料,有机防火涂料用合成树脂作基料。防火涂料按分散介质的不同,分为水溶性防火涂料和溶剂性防火涂料。无机防火涂料和乳胶防火涂料一般用水作分散介质,而有机防火涂料一般用有机溶剂作分散介质。防火涂料按其应用场合,可分为饰面型防火涂料、钢结构防火涂料、电缆防火涂料。饰面型防火涂料,施涂于可燃基材(如木材、塑料、纸板、纤维板等)表面,能形成具有防阻燃保护和装饰作用的涂膜。钢结构防火涂料,施涂于建筑物及钢结构建筑物表面,能形成耐火隔热保护层,以提高钢结构耐火极限。钢结构防火涂料可分为厚涂型、薄涂型和超薄型防火涂料以及室内、室外用防火涂料。电缆防火涂料,施涂于电线电缆表面能形成防火阻燃涂层,以防止电线电缆延续燃烧。这类防火涂料的构成、理化性能等待点与饰面型防火涂料相似,但防火性能与试验方法不同。防火涂料按防火机理的不同,可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。非膨胀型防火涂料在火灾小受热时,会生成一种玻璃釉状物,覆盖在材料表面.起到隔绝空气和隔热作用,使基材不易着火。这种釉状物是在配方中加一定量的硼化物、硅酸盐、磷化物、锑化物及卤化物,在遇火燃烧时烧结而形成的。这种釉状物比较薄,防火效果较差,玻璃状釉化物隔热性能有限,高温中易损坏,但非膨胀型防火涂料具有较好的装饰性,着色方便,耐水性、耐腐蚀、硬度也比较好。膨胀型防火涂料是防火涂料家族中的主要类型。由于它在火灾中受热时,表面涂层会熔融、起泡、隆起,形成海绵状隔热层,并释放出不燃性气体,充满在海绵状隔热层中。这种膨胀的海绵状隔热层,厚度往往是原涂层厚度的十多倍甚至上百倍,泡沫层不仅隔绝了氧气。而且具有良好的隔热性能,可以延滞热量传向被保护基材的速度,防止火焰迅速蔓延。此外,涂层膨胀形成泡沫隔热层的过程是吸热反应,使体系的温度降低,故其阻燃防火效果显著。 因而,目前同内外无论是饰面型防火涂料,还是钢结构防火涂料, 或者是电缆防火涂料的研制,绝大多数都是走“膨胀型”这条技术路线。膨胀型防火涂料隔热效果显著,隔热性能优良,但外观装饰性稍差。我国目前所用的防火涂料,主要品种有改性氨基膨胀防火涂料、膨胀型过氯乙烯防火涂料、钢结构防火涂料、室外钢结构防火隔热涂料、室外钢结构膨胀防火涂料、超薄型钢结构膨胀防火涂料、木结构乳胶膨胀防火涂料、膨胀型乳胶防火涂料、膨胀型无机防火涂料、木材防火涂料、透明防火涂料、饰面型防火涂料、水性膨胀型防火涂料等。

  • 【转贴】城市交通对建筑物的环境影响及降噪对策探讨

    近年来高等级公路和城市轨道交通建设作为基础设施建设的必需和缓解城市交通拥堵的法宝,得到普遍认可和高速发展,但其噪声振动对沿线建筑物的影响也日益突出。  城市交通噪声振动的投诉、治理工程以及城市景观保护等相关内容也就顺理成章地逐渐成为行业关注热点。对于轨道交通减振处理,我国早已开始在城市轨道交通经过敏感建筑物的地段采用弹性减振扣件和专用橡胶隔振器对轨道或建筑结构进行隔振处理;2001年开始又陆续引进了阻尼弹簧浮置板道床、T型轨枕轨道减振器、VAN-GUARD先锋扣件等隔振技术和产品,取得了较好的减振降噪效果。对于城市交通的空气声扰民问题,近年来全国各地也已经在大量城市铁路和公路项目中建造了各种不同材质、不同造型、不同布局的大量隔声屏障;单纯依靠声屏障无法达标的部分高层建筑还加装了大量隔声窗。这方面大量理论研究和工程经验的相关文章、报道、交流已经很多,在此不再赘述。  本文只是想就此次交流之际,对城市交通噪声控制工程中所暴露出的一些问题和引发的相关思考,进行有限范围内的探讨与揭示,期望引起相关从业单位的关注与配合。  一、目前道路声屏障普遍存在设计高度和水平延伸长度不足的问题:其中有些路段确实是受到高架桥原有结构预留荷载不足的限制,按照抗风荷载强度和结构承载上限大多只能加装高度3.5米以下的声屏障;但也确有大量路基和新建桥区声屏障本可以通过合理设置声学高度和遮挡角度获得更好降噪效果,却出于经费考虑或“一刀切”的习惯思维,使新建声屏障“形同虚设”。而在水平延伸长度方面的疏忽就更不可以原谅:有些路段的声屏障两段起止点只与需要防护的建筑物正交对正(与建筑物暴露面等长度),完全忽略了线状声源两端的水平绕射。  二、 许多声屏障结构设计、造型、材质单一,既没能因地制宜与周围景观协调美化,也没有去繁就简节约成本。还有些声屏障高度建得不低,底部与路基之间或面板间却留着很大的缝隙(笔者就见过建在路基高肩处的铁路声屏障底下还可以钻过人去),这样不负责任的工程不知是怎样通过验收的?  三、国内早期曾经有大量轨道交通声屏障由于没有考虑轨道隔振问题,而导致固体噪声传导辐射,使声屏障无法达到预期降噪效果;有些甚至将轮轨-桥梁的振动激励放大辐射出来,成了“扩音器”。现在大多数环评和设计单位都知道了,凡是在设置高等级隔声屏障(特别是建造半封闭、全封闭声屏障的路段),均同步采取了轨道隔振措施。但仍旧存在隔振措施或简陋或单一、与隔声设计不匹配、忽视高频失效影响等弊病。  四、与道路声屏障一样,很多地铁轨道隔振项目的水平延伸长度也存在明显的不足:很多环评报告在拟定隔振对策时仍会忘记两端延伸衰减的必要长度;而很多隔振从业单位自己也对此不闻不问。最极端的例子是:北京某地铁工程中采用了国外引进的、号称隔振效果可以达到20~40dB的钢弹簧浮置板隔振道床,但全部由其自行设计的全线顶级隔振区段的部分实际安装长度只有30或60米,要知道该线路列车编组长度可是120米啊!  五、隔振宣传的浓墨重彩与工程实际的轻描淡写:还是上面谈到的地铁钢弹簧浮置板隔振道床,由于是“舶来品”,在国内专家学者的积极倡导和帮助下,2001年就顺利拿到了“独生子女证书”,随后通过浓墨重彩的宣传和商业运作在国内地铁高等级隔振工程中占据了垄断地位。在大量宣传媒介和专业文章中介绍阻尼弹簧浮置板的隔振效果时都赫然写着“隔振效果可以达到20~40dB”。但真正熟悉地铁隔振专业的同志都知道,无论从理论分析还是仿真模拟,这样的弹簧浮置板的真实隔振效果应该是“插入损失”20~25dB、“传递损失”40dB左右;前面避实就虚的宣传实在是太不专业也太不敬业了吧?更何况此成熟技术尚存在高频失效和阻尼欠佳(其弹簧是部分浸泡在阻尼剂中的)等技术缺陷。与其铺天盖地浓墨重彩的隔振宣传形成鲜明对比的是工程实际效果的轻描淡写:截止到2008年初,我们在公开途径尚未见到各线路工程应用的实际隔振效果测试数据;直到2008年中期才经多家单位的客观测试了解到真实情况,“20~40dB的西洋景”才得以揭穿。

  • 城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声的现场疑问

    城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声的现场疑问

    JCJ/TC170-2009中建筑物振动布点应选在建筑物室内1楼,至少布置3个测点,每个测点同时测量的持续时间内部少于上下行各5列车,想咨询一下,是需要三个测点必须同时进行测量吗?还是说可以每个测点分开测量呢?还有一种理解是每次测量的数据,算一个测点?[img=,627,289]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205121112093354_9406_5603749_3.png!w627x289.jpg[/img]

  • 新型表征参数——根据密度和导热系数关系评价材料的隔热性能

    新型表征参数——根据密度和导热系数关系评价材料的隔热性能

    [color=#990000]摘要:针对低密度隔热材料在实际工程中的应用,介绍了两个新型表征参数,分别在固定厚度和固定热阻情况下,对低密度隔热材料进行评价、选材和优化。同时,还推荐采用瞬态法测量隔热材料的热扩散系数,可以在准确表征隔热性能的同时,还能简化测试设备及其造价。[/color][hr/][b][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/b] 在低密度隔热材料的实际工程应用中,往往存在着以下两方面的问题: (1)普遍认为隔热材料的密度越低,隔热性能越好,从而在保温板等行业内将密度视为影响保温板隔热性能的唯一因素和产品指标,但实际情况并非如此。 (2)在隔热系统设计中,往往需要根据事先明确的隔热层热阻指标,来选择合理的隔热材料并进行优化。但根据热物理性能参数(如导热系数和密度)如何对隔热材料进行正确的优化选择,并没有一个简便和有效的方法。 本文将针对以上问题,介绍了两个新型表征参数,以便更直观、更具有物理意义和更简便的对隔热材料进行评价,来满足实际工程应用中隔热材料的选择和优化需要。[color=#990000][b]2. 新表征方式的提出[/b]2.1. 密度因子(λ/ρ)[/color] 隔热材料的导热系数与材料密度有很强的相关性,大多数隔热材料都为多孔材料,随着隔热材料孔隙率的提高或密度的降低,其导热系数变小,但导热系数并不是随着密度的减小而无限降低,如图2-1所示,当密度小于某个临界值后,由于孔隙率太高,空隙中的气体开始产生对流,辐射传热也相应加强,这时隔热材料的导热系数反而增大[1]。因此对于多孔材料隔热性能的评价,不仅只采用导热系数这个参数,还要同时考虑密度的影响。[align=center][img=,618,884]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172009301230_3093_3384_3.png!w618x884.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-1 不同温度下采用不同稳态热流计法设备(PMA2和PMA4)测试不同密度氧化铝纤维毡导热系数的结果[/color][/align] 在隔热材料的各个热物理性能参数之间,有以下关系存在:[align=center][img=,690,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172009580845_1756_3384_3.png!w690x193.jpg[/img][/align] 由上式可以看出,密度因子的大小决定了材料的隔热能力,密度因子越小代表隔热能力越强。其物理意义在于:在材料厚度固定情况下,密度与热阻乘积表征了材料的隔热能力,乘积越大,隔热能力越强。 密度因子应用的典型案例是评价不同类型膨胀聚苯乙烯(EPS)板[2],四种牌号的EPS板热物理性能如图2-2所示。从图中可以看出,四种牌号EPS板的导热系数随着蜜豆的增大而单调降低,密度越大反而导热系数越大。[align=center][img=,690,207]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172010225882_6318_3384_3.png!w690x207.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-2 四种牌号EPS板的热物理性能[/color][/align] 将四种牌号EPS板的密度因子绘制成直方图,如图2-3所示,由此可见,密度更高的EPS 150和200板具有最好的隔热能力。[align=center][img=,690,476]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172010432515_6258_3384_3.png!w690x476.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-3 密度因子的直方图[/color][/align] 另外,从上式中还可以看出,材料的隔热性能还可以通过直接测量热扩散系数进行表征,这在实际测试中有着十分重要的意义。因为导热系数的直接测量往往十分复杂,通常必须检测量热流量。此外在这种导热系数直接测试实验中,通常情况下,加热器产生的一些热量不会流过样品,而是通过辐射损失掉。而在直接测量热扩散系数的方法中,大多采用瞬态法,只需测量温度随时间的变化,往往无需考虑辐射热损带来的影响,由此可以使得测试装置大大简化,这在高温下的测试中效果尤为明显。[color=#990000]2.2. 隔热效率(ρλ)[/color] 隔热的主要功能是限制热流,当热流密度为q的热流通过厚度为d 、具有有效导热系数λ (有效热阻R )的隔热层,那么贯穿整个厚度的温差为△T ,它们之间的关系由傅里叶传热定律给出:[align=center][img=,690,259]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172011074275_944_3384_3.png!w690x259.jpg[/img][/align] 因此,上式的物理意义在于:对于给定的所需热阻R,单位面积所需的隔热质量与密度和导热系数的乘积成正比。即对于任何设计要求的热阻,最小化隔热效率参数ρλ可以最小化稳态传热中每单位面积所需的隔热质量。 隔热效率参数应用的典型案例是评价航天飞行器金属热防护系统用不同类型隔热材料的评价[3,4],在0.1Pa的高真空下,测试研究了多种纤维隔热材料样品隔热效率参数作为温度的函数,如所示图2-4。所提供的数据包括密度分别为96、96、107、267和202.4 kg/m3的Q-Fiber、Saffil、APA、ZYF和OFI五种纤维类隔热材料。从图中可以看出,OFI的隔热效率参数最低,对于特定的应用,其单位面积的质量要求更低。Q-Fiber和Saffil有相似的性能。在高达1000 K的温度下,APA的性能类似于Saffil和Q-Fiber,但在较高温度下性能稍差。ZYF在整个温度范围内具有最高的隔热效率参数,但具有更高的使用温度。Q-Fiber、Saffil、APA、ZYF和OFI五种纤维类隔热材料长期使用的极限温度分别为1370、1760、1760、2200和1600 K。[align=center][img=,690,476]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002172011243545_7239_3384_3.png!w690x476.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-4 空气中0.1Pa压力下多种隔热材料隔热效率参数岁温度变化的比较。[/color][/align][color=#990000][b]3. 结论[/b][/color] 综上所述,针对低密度隔热材料在不同工程应用中的评价,引入了物理意义明确的两个实用参数,即: (1)在材料厚度固定情况下对材料隔热能力进行评价时,可以选择隔热因子参数,隔热因子越小,隔热能力越强。 (2)在材料热阻固定情况下对材料隔热能力进行评价时,可以选择隔热效率参数,隔热效率参数越小,隔热效率越高。 (3)采用直接测试隔热材料热扩散系数的瞬态法,可以忽略传热边界条件对测量的影响,简化测量装置,在高温下可以采用结构非常简单的设备来完成隔热材料热扩散系数的准确测量。 总之,上述介绍两个新型表征参数对于初步比较十分有用,但隔热材料在实际使用中会经历热流、气压和周围材料温度的变化,因此它们很少达到稳定状态,这使得在复杂的瞬态环境中很难建立一个简单参数来精确比较材料的隔热性能。确定特定热系统中使用最有效的隔热材料是一项复杂的任务,不仅需要考虑隔热材料本身的瞬态热性能,还必须考虑与其他部件的相互热作用,以及在不降低性能情况下抵抗其他环境影响。然而,上述两个表征参数,至少可以在实际工程应用中粗略比较稳态条件下现有的各种隔热材料。[b][color=#990000]4. 参考文献[/color][/b](1) Wulf R, Barth G, Gross U. Intercomparison of insulation thermal conductivities measured by various methods[J]. International journal of thermophysics, 2007, 28(5): 1679-1692.(2)Lakatos á. Thermal conductivity of insulations approached from a new aspect[J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2018, 133(1): 329-335.(3)Daryabeigi K, Cunnington G R, Knutson J R. Combined heat transfer in high-porosity high-temperature fibrous insulation: Theory and experimental validation[J]. Journal of thermophysics and heat transfer, 2011, 25(4): 536-546.(4)Daryabeigi,K., "Effective Thermal Conductivity of High Temperature Insulations for Reusable Launch Vehicles," NASA TM-1999-208972, February 1999.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 高低温试验箱保温层用的是什么材料

    高低温试验箱广泛的用于科研、工业生产、航天、军工等行业,主要对试验样品或材料进行高温、低温的老化性测试,用以研究试验物品在温度变化时发生的热胀冷缩效应是否对物品性能造成影响。[url=http://www.dongguanruili.com/product/36.html][color=#333333]高低温试验箱[/color][/url]可以进行-70℃到100℃或150℃的温度范围测试,其温度控制精确,常用于科研试验。  高低温试验箱的温度能够稳定的保持,一是得益于其灵敏的温度传感器P.I.D自动调控系统,二是得益于其保温材料。高低温试验箱的保温层使用的材料一般有两种:一种是聚氨酯硬质发泡,一种是超细玻璃纤维棉(石棉)。两种保温材料的保温性能都非常好,但根据其材料特性,在不同的情况下选择不同的材料。下面我们来详细分析一下这两种材料。[align=center][img=聚氨酯硬质发泡,500,305]http://www.dongguanruili.com/d/file/6b182b01b05a3a7049e60fb29105c53e.jpg[/img][/align]  聚氨酯硬质发泡简称聚氨酯硬泡,呈海绵泡沫状,其绝热效果好、重量轻、强度高的特点使得在隔热材料的应用上广泛应用,在进行施工安装的时候比较容易,广泛用于冰箱、冰柜、烤箱、冷库、冷藏车等等,以及建筑物、传输管道的隔热等等。高密度的聚氨酯硬泡可以用于仿制木材,结构较硬。硬质聚氨酯硬泡能够承受的温度范围在-40℃~80℃,超过温度会出现结板状况,会使保温效果减弱,对于更高温的设备来说,这种材料不可采用。[align=center][img=超细玻璃纤维棉,500,280]http://www.dongguanruili.com/d/file/87c58f9d2d043cef9793d7b6c0dc4466.jpg[/img][/align]  超细玻璃纤维棉的隔热性能好,在很多防火材料中都添加有超细玻璃纤维棉,超细玻璃纤维棉具有极高的耐热、绝热性,通常用于试验环境保温材料。在制作高低温试验箱的保温隔热层时,超细玻璃纤维棉的填充过程比较繁琐且有一定难度。这种材料可以阻隔高温和低温,适应的温度范围较广,也是现在制作环境温度试验箱采用最多、效果最好的材料。

  • 【转帖】建筑节能检测标准及建筑节能检测设备

    随着时代的发展,许多建筑都开始推广建筑节能,那么这些工程需要满足哪些国家要求的建筑节能标准呢?[font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]1[/font][font=宋体 ]、墙体节能工程[/font][font=宋体 ]主要验收内容:[/font][font=宋体 ]主体结构基层;保温材料;饰面层灯[/font][font=宋体 ]主控项目:[/font][font=Times New Roman ]4.2.2 [/font][font=宋体 ]墙体节能工程使用的保温隔热材料,其导热系数、密度、抗压强度或压缩强度、燃烧性能应负荷设计要求[/font][font=Times New Roman ]4.2.7 [/font][font=宋体 ]墙体节能工程的施工,应符合下列规定:[/font][font=宋体 ]([/font][font=Times New Roman ]2[/font][font=宋体 ])保温材料昱基层及各构造层之间的粘贴或连接必须牢固。粘贴强度和连接方式应符合设计要求。保温板材与基层的粘贴强度应做现场拉拔试验。[/font][font=宋体 ]([/font][font=Times New Roman ]4[/font][font=宋体 ])当墙体节能工程的保温层采用欲埋或后置锚固件数量、位置、锚固深度和拉拔力应符合设计要求。后置锚固件应进行锚固件应进行锚固力现场拉拔试验。[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]2[/font][font=宋体 ]、幕墙节能工程[/font][font=宋体 ]主要验收内容:[/font][font=宋体 ]主体结构基层;隔热材料;保温材料;隔汽层;幕墙玻璃;单元式幕墙板块;通风换气系统;遮阳设施;冷凝水收集排放系统等[/font][font=宋体 ]主控项目:[/font][font=Times New Roman ]5.2.2 [/font][font=宋体 ]幕墙节能工程使用的保温隔热材料,其导热系数、密度、燃烧性能应符合设计要求。幕墙玻璃的传热系数、遮阳系数、可见光透射比、中空玻璃露点应符合设计要求。[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]3[/font][font=宋体 ]、门窗节能工程[/font][font=宋体 ]主要验收内容:[/font][font=宋体 ]门;窗;玻璃;遮阳设施等[/font][font=宋体 ]主控项目:[/font][font=Times New Roman ]6.2.2 [/font][font=宋体 ]建筑外窗的气密性、保温性能、中空玻璃露点、玻璃遮阳系数和可见光投射比应符合设计要求。[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]4[/font][font=宋体 ]、屋面节能工程[/font][font=宋体 ]主要验收内容:[/font][font=宋体 ]基层;保温隔热层;保护层;防水层;面层等[/font][font=宋体 ]主控项目:[/font][font=Times New Roman ]7.2.2 [/font][font=宋体 ]屋面节能工程使用的保温隔热材料,其导热系数、密度、抗压强度或压缩强度、燃烧性能应符合设计要求。[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]5[/font][font=宋体 ]、地面节能工程[/font][font=宋体 ]主要验收内容:[/font][font=宋体 ]基层;保温层;保护层;面层等[/font][font=宋体 ]主控项目:[/font][font=Times New Roman ]8.2.2 [/font][font=宋体 ]地面节能工程使用的保温材料,其导热系数、密度、抗压强度或压缩强度、燃烧性能应符合设计要求。[/font][color=#ffa500]相对应设备推荐[/color][font=Times New Roman ]1[/font][font=宋体 ]、墙体节能工程[/font][font=宋体 ]①、平板导热仪[/font][font=宋体 ]②、建筑热工多路温度热流检测仪[/font][font=宋体 ]③、建筑保温板材阻燃性检测设备[/font][font=宋体 ]④、建筑饰面砖粘贴强度及锚固件拉拔检测仪[/font][font=宋体 ]⑤、保温材料压缩性及拉伸性测试仪[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]2[/font][font=宋体 ]、幕墙节能工程[/font][font=宋体 ]①、平板导热仪[/font][font=宋体 ]②、建筑保温板材阻燃性检测设备[/font][font=宋体 ]③、建筑玻璃可见光透射比、遮阳系数检定系统[/font][font=宋体 ]④、中空玻璃露点仪[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]3[/font][font=宋体 ]、门窗节能工程[/font][font=宋体 ]①、建筑门窗气密性能现场检测设备[/font][font=宋体 ]②、建筑门窗保温性能检测设备[/font][font=宋体 ]③、中空玻璃露点仪[/font][font=宋体 ]④、建筑玻璃可见光透射比、遮阳系数检定系统[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]4[/font][font=宋体 ]、屋面节能工程[/font][font=宋体 ]①、平板导热仪[/font][font=宋体 ]②、保温材料压缩性能测试仪[/font][font=宋体 ]③、建筑保温板材阻燃性检测设备[/font][font=Times New Roman ][/font][font=Times New Roman ]5[/font][font=宋体 ]、地面节能工程[/font][font=宋体 ]①、平板导热仪[/font][font=宋体 ]②、保温材料压缩性及拉伸性测试仪[/font][font=宋体 ]③、建筑保温板材阻燃性检测设备[/font][font=Times New Roman ][/font]

  • 绿色建筑节能利用率检测装置

    绿色建筑节能利用率检测装置

    绿色建筑节能利用率检测装置绿色建筑节能利用率检测装置实验室与现场检测与常规建筑工程质量检测一样,建筑节能工程的检测分实验室检测和现场检测两大部分。实验室检测是指测试试件在实验室加工完成,相关检测参数均在实验室内测出;而现场检测是指测试对象或试件在施工现场,相关的检测参数在施工现场测出。从建筑节能工程施工质量控制过程来分,绿色建筑节能利用率检测装置建筑节能检测分进场部品构件材料、保温隔热节能系统及组成材料的型式检测(简称型式检测)和现场抽样复查检测(简称复检)以及现场监督检查检测(简称监督检测)。检测是建筑节能部品构件材料、保温隔热节能系统进人建筑工程施工现场的必要条件,进人施工工程现场的企业应具有检测参数齐全的有效检测报告。因建筑工程使用建筑节能部品、构件材料量大,现场施工人员文化程度大多不高,对新的建筑节能新产品和系统均不熟悉,且缺乏相关的实际操作使用经验,故绿色建筑节能利用率检测装置对进人现场的建筑节能部品构件材料、保温隔热节能系统组成材料抽样进行复查抽检非常必要。由于建筑节能工作大量推广时间不长,建筑工程设计、施工和供应等各层面的相关人员对建筑节能技术、能系统产品认识普遍有待提高。[img=绿色建筑节能利用率检测装置,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211160904288601_1063_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]绿色建筑节能利用率检测装置建筑节能检测内容包括:1、保温系统主要组成材料性能(导热系数、密度、含水率);2、外墙保温系统性能(传热系数、耐候性、抗风荷载性能、抗冲击性能、粘结强度、外墙节能构造现场实体检验);3、采暖居住建筑节能检验(室内外平均温度检测、围护结构传热系数、热桥内表面温度、建筑物单位采暖耗热量、热工缺陷);4、建筑外门、窗(气密性、保温性能);5、采暖与空调系统节能工程(室内温度、相对湿度、水压、风压、风量、风速、水力平衡度、补水率、热输送效率、空调机组水流量、冷热水总流量、冷却水总流量);6、配电与照明节能工程(平均温度、照明功率密度、低压配电电源、转速);7、监测与控制节能工程(监测与控制节能工程);8、中空玻璃(露点);9、锚栓(锚固力现场拉拔试验)主要仪器设备包括导热系数测定仪、红外线摄像仪、外墙耐候性检测仪、拉拔仪、保温系统测定仪、门窗气密性测定、鼓风门气密性测试系统(建筑物气密性测试系统),仪尘埃粒子计数器等。[img=绿色建筑节能利用率检测装置,400,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211160904504822_8610_4136176_3.jpg!w690x690.jpg[/img]

  • 警惕丨季节交替时建筑外墙系统的安全隐患

    目前,建筑外墙大多使用保温材料,除了装饰建筑外观外,其构建的外墙外保温系统起到了节能隔热的作用,同时保温材料的应用替代了传统建筑材料,减少了污染和不必要的排放,是我国在2060年实现碳中和战略中非常重要的一环。然而实际应用中由于建筑外墙系统长期暴露在室外,尤其在南方地区,季节更替时气候变化频繁,状况多变。外墙系统会频繁接受着“风吹日晒”和“雨水冲刷”的考验,再加上可能存在的施工中操作不严谨或者不达标材料的使用,为外墙系统埋下安全隐患。各类事故如:外墙保温层脱落、开裂以及起火等情况也多次发生,造成各种质量安全事故,危及人们的财产和人身安全。合格的外墙保温系统该具备工程安全长期稳定、表观质量长期稳定、节能效果长期稳定、满足设计标准等基本要求。因此,为了保证外墙外保温系统安全性能和系统稳定性,实施外墙外保温的建筑物的评估变得十分重要。这时需要一支专业的第三方团队来定期对建筑外墙外保温系统进行安全质量检测及评估能有效的减少各类安全隐患的发生,保证保温系统的功能性延续,对已产生问题的保温系统可以做到及时的修缮并得出合适的处理方案。

  • 薄织物和隔热材料的热阻及热导率测试中存在的问题

    薄织物和隔热材料的热阻及热导率测试中存在的问题

    [color=#ff0000]摘要:薄的织物和隔热材料的逐渐广泛应用,使得现有各种测试方法已经无法满足这些材料导热系数和热阻准确测试的要求。本文详细介绍了现阶段对这些低导热薄材料热导率测试中存在的错误现象,从测试方法方面分析造成这些问题的原因,为今后准确测量提供参考和借鉴。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#ff0000][b]一、问题案例[/b][/color][/size]隔热材料作为有效阻断热量散失材料在各个领域发挥着重要重要,特别是在服装行业,薄的隔热织物越来越得到了重视和发展,为人体保温抗寒提供了更轻便和更舒适的面料。随着低导热薄织物的出现和技术发展,对薄织物的隔热性能,如导热系数和热阻,就提出了严峻的挑战,现有的各种测试方法都无法满足准确测量要求。如国内某机构研制开发了一种新型隔热面料,开发目的是设法采用纳米孔技术来大幅度降低面料的导热系数。面料的厚度为0.75±0.1mm,重量为48±2g/㎡,体积密度为65±11kg/m3,孔隙率为96%以上,闭孔率为95%以上,孔径30~190微米,壁厚为20~180纳米,面料如图1所示。此面料经不同检测机构采用多种测试方法进行了测试评价,导热系数测试结果如图2所示。[align=center][color=#ff0000][img=薄织物热阻和热导率测量,550,373]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206061135481562_7545_3384_3.jpg!w600x407.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图1 新型隔热面料[/color][/align][align=center][color=#ff0000][img=薄织物热阻和热导率测量,550,221]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206061136137426_2566_3384_3.jpg!w600x242.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图2 隔热面料导热系数测试结果汇总[/color][/align]从上述多种测试方法的导热系数测试结果可以看出,结果之间相差巨大,甚至出现了数量级的差别。特别是由纺织行业权威检测机构得到的超低导热系数测试结果(0.00824W/mK),严重误导了织物的提供方,织物提供方对这测试结果也表示怀疑,但检测机构也无法对测试的准确性进行核实。如图2所示,该薄织物还采用其他测试方法进行了导热系数测试,尽管没有出现太离谱的测试结果,但测试结果之间还是相差较大,测试结果显示出的是完全不同的隔热能力。鉴于上述混乱的导热系数测试结果,此织物的研发生产机构只能在官网上声明“导热系数是某某材料的核心数据。现有测试仪器和方法,无法测试出材料导热系数的绝对值。使用不同测试方法,供应用单位参考”。这是一个非常典型的无法得到准确测试结果的案例,此现象在纺织行业普遍存在。为彻底解决此问题,本文将针对薄织物的导热系数测试,从测试方法方面分析造成测量不准确的原因,为今后进一步开展新型测试方法研究提供参考和借鉴。[size=18px][color=#ff0000][b]二、薄织物和隔热材料导热系数测试方法分析[/b][/color][/size]在图2所示的导热系数测试结果中,几乎用到了现有的大多数标准测试方法,下面将对现有的已经和可能用于薄织物和隔热材料导热系数测量的各种测试方法进行分析。导热系数测试方法主要分为稳态法和瞬态法两大类,本文分析的具体路线是从稳态法和瞬态法的源头开始,然后延伸到相应的拓展方法,以期对多个测试方法的整体轮廓有一个清晰的概念。[color=#ff0000][size=16px][b]2.1 导热系数和热阻测试稳态法[/b][/size]2.1.1 稳态护热板法和稳态热流计法[/color]对于隔热材料导热系数测试,普遍采用的测试方法是经典的稳态护热板法(GB/T 10294)。稳态护热板法作为一种绝对法具有最高的测试精度,并同时用来校准相对测试方法稳态热流计法(GB/T 10295),其测量原理如图3所示。[align=center][color=#ff0000][img=薄织物热阻和热导率测量,550,358]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206061136309581_831_3384_3.png!w600x391.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#ff0000]图3 稳态护热板法测量原理示意图[/color][/align]为保证测量准确性,GB/T 10294标准文本做出明确规定,规定试件热阻不应小于0.1 m2K/W,规定用此来确定试件最小厚度。如果按照此规定,对于上述薄织物的0.75mm厚度,薄织物相应的导热系数不应大于0.0075W/mK才能符合规定。对于试件最小厚度做出规定,是因为试件太薄后试件内部热流分布不均匀和热场变形,并会造成试件上的温差很小,相应的温度传感器测量精度会在小温差测量上产生很大误差。由此,在标准文本中指出:当试件热阻低于0.1m2K/W时,表面温度的测量需要使用特殊的方法。冷板、中心量热计和护热板的表面应机械加工或切削平整、平行且不能有应力,同时它们的温度均匀性要求很高。这些要求在现实中很难实现或实现造价很高,因此对于厚度小于1mm的薄织物和隔热材料,稳态护热板法并不适合,很难满足导热系数准确测量的要求。对于稳态热流法导热系数测试,相应标准GB/T 10295给出了相同的最小热阻0.1m2K/W规定,同样需要按照此规定来确定试件最小厚度。由此可见,稳态热流计法同样存在温差测量不准确等一系列很难克服的问题,对于厚度小于1mm的薄织物和隔热材料,热流计法同样不适用。当然,在不得已的情况下,可以将多层薄织物叠加成厚试件以增大被测试件热阻来测量薄织物的导热系数。这种多层叠加形式在理论上确实能够测量导热系数,但最大问题是叠加过程中会在被测试件中产生空气隙而引入接触热阻,从而使得被测试件的热阻值变大,导致导热系数测试结果偏小,所以一般情况下不推荐采用多层叠加形式进行稳态法测量,除非被测试件比较柔软。[color=#ff0000]2.1.2 纺织品蒸发热板法[/color]纺织品蒸发热板法是一种上述稳态护热板法的一种变形,其基本原理完全基于稳态护热板法,不同之处是将图3稳态护热板法中的试件用空气层和被测试件来代替,以模拟人体散热和外部空气散热条件。 纺织品蒸发热板法目前执行的标准为GB/T 11048-2018,在具体测试中,通过从测定试件加上空气层的热阻值中减去空气层的热阻值得出所测材料的热阻值。需要特别注意的是,蒸发热板法中的热阻值与稳态护热板法中的热阻值并不能等效,这主要是因为以下不同:(1)蒸发热板法在测试热阻时,试件冷面处于空气对流传热环境;而稳态护热板法测试热阻时,试件冷面处于与冷板的导热传热环境。两种测试方法尽管原理相同,但边界条件和物理意义完全不同,蒸发热板法测试的是模拟环境下的等效热阻,稳态护热板法测试的是纯热传导环境下的导热热阻,在稳态护热板法中,根据此导热热阻和试件厚度,可以准确得到导热系数。(2)蒸发热板法中被测试件是平放在中心量热计上,试件靠自身重量与量热计接触。而稳态护热板法中试件通过上面的冷板加载一定的力与量热计接触,两者所形成的热接触效果完全不同,稳态护热板法中的接触热阻更小,即蒸发热板法中得到的试件热阻含有较大的接触热阻。(3)在蒸发热板法标准GB/T 11048中,只涉及了织物热阻的测量,并未涉及通过厚度和测量得到的热阻来计算获得织物的导热系数。这基本就意味着蒸发热板法不能用来测量导热系数。(4)另外,在蒸发热板法标准GB/T 11048中,规定可测量的最小热阻不能小于2m2K/W,与稳态护热板法和热流计法规定的0.1m2K/W最小热阻相比高了20倍,即蒸发热板法比较适合较大热阻的测量。根据上述分析,我们再来看图2得到的导热系数测试结果,就明显存在以下两大问题:(1)图2中的导热系数测量是依据GB/T 11048-2008,在此版本的蒸发热板法中,规定的热导率为热传导、热辐射和热对流的总和,是存在着三种传热形式的等效热导率,不能用此等效热导率与图2中的其他方法获得的纯导热传热过程的热导率相比较。(2)如果按照图2中的0.00824W/mK导热系数计算结果和0.75mm厚度可以反推出实际测量的热阻值,可得到热阻值为0.09m2K/W。显然此热阻值要远小于GB/T 11048-2008和GB/T 11048-2018中规定的最小可测热阻2m2K/W。从上述分析基本可以得出结论,即蒸发热板法不适合测量薄织物的热阻,更不适合测量纯导热性质的导热系数,这也是GB/T 11048-2018不再提热导率这个参数的主要原因。另外,检测机构出具图2所示的检测结果,也说明相关检测人员对标准方法GB/T 11048的适用范围还缺乏了解。[color=#ff0000]2.1.3 恒定热流法[/color]恒定热流法是上述稳态热流计法的一种变形,其测量原理与稳态热流计法完全相同,同样采用了热流计来测量流经试件厚度方向上的热流密度,不同之处在于采用了独特的技术手段来测量薄试件厚度方向上的小温差,并且可以加载压力以保证较小的接触热阻和准确控制试件厚度。恒定热流计法的相应标准为ASTM D5470,这种方法普遍用于薄型导热胶垫和固态电绝缘板材的导热系数和热阻测量。根据测量原理,恒定热流法应该比较适合薄织物和隔热材料的热导率和热阻的测量,但在具体测试过程中流经薄试件的热流密度很小,这就对热流密度测量精度提出了很高要求,现有执行标准ASTM D5470的测试仪器还无法实现如此小热流的准确测量,需要研发测量精度更高的测试设备以满足低导热薄片样品的测试要求。[color=#ff0000][b]2.2 导热系数测试瞬态法[/b]2.2.1 瞬态平面热源法(HOT DISK法)[/color]在图2所示的薄织物导热系数测试案例中,显示了采用瞬态平面热源法(HOT DISK法)的测试结果。已经有很多研究并报道了这种方法在低导热系数测试中存在测试结果偏高很多的现象,这方面的详细介绍及其解决方案可在网上搜索上海依阳编写的《气凝胶隔热材料超低导热系数测试中存在的问题及解决方案》应用报告。在瞬态平面热源法导热系数测试中,最大的问题是测量准确性无法进行考核。在稳态护热板法和热流计法中可以采用不同厚度标准参考材料来考核热阻的测量精度,而在HOT DISK法中只能测量热导率而无法测量热阻,那么对于导热系数低于标准参考材料数值0.03W/mK的低导热材料,就根本无法考核其测量的准确性。总之,瞬态平面热源法(HOT DISK法)也不适合测试低导热系数的薄织物和隔热材料。[color=#ff0000]2.2.2 闪光法[/color]闪光法作为一种应用最为普遍的绝对法,广泛用于各种固体材料的热扩散系数测量。但闪光法对于薄织物和隔热材料并不适用,主要原因如下:(1)对于低导热的薄织物和隔热材料,隔热性能比较好,热阻比较大,闪光信号很难传输到样品背面,信噪比较差,测量误差较大。(2)薄织物和隔热材料,多为多孔材料且透光,闪光加热很容易穿透被测试件。如果对试件表面进行遮光处理,遮挡涂层很容易进入试件孔隙而改变试件的导热系数。[size=18px][color=#ff0000][b]三、结论和今后工作[/b][/color][/size]通过上述薄织物和隔热材料测试案例和现有各种测试方法的分析,可以得出以下结论:(1)现有的各种导热系数测试方法,不论是稳态法还是瞬态法,都无法满足薄织物和隔热材料导热系数准确测试的需求。各种测试方法都有各自的局限性,没有一种完全适合低导热系数薄试件的测试方法。特别是目前用于纺织品热阻测量的GB/T 11048-2018测试方法,还存在很多问题,其中测量的热阻值应为等效热阻,是多种传热机理的复合作用结果,这很容易误导纺织品的开发人员。有关GB/T 11048-2018测试方法的更详尽研究分析,将在后续专文进行论述。(2)由于缺乏准确的测试方法,给新型织物材料的研究和研制带来的不便和困难,无法通过准确的热导率和热阻测量来调整材料的相应工艺。(3)对于薄织物和隔热材料的热导率测试,需要解决小温差和低热流密度精密测量难题,需要解决材料透光性的影响,这些都是今后工作的主要内容。(4)现有大多数采用稳态法的热阻和热导率测试仪器,所要求的样品尺寸太大,如大多采用面积为300mm×300mm的样品。对于薄织物和隔热材料的热导率测试,如果要实现高精度测量,如此大的样品尺寸势必会增大测试仪器的护热、机加工和热应力变形等方面的技术难度和造价。因此,对于厚度小于1mm的被测样品,完全可以采用小尺寸样品,如50mm×50mm,同样可以保证稳态下的一维热流。(5)对于难度最大的小温差准确测量,可以借鉴闪光法而避开热导率的直接测量,可通过测量热扩散率来间接获得热导率,热扩散率的测量则可以采用频域技术,通过频域技术可以非常准确的将温差信号转换为频域信号。这可能将是今后的一个重要研究方向。(6)另外,表征薄织物的热性能参数中,除了导热系数和热阻之外,还涉及到人体触摸织物的冷感或热感表征参数:吸热系数。最好有新型测试方法能将这些热性能参数进行整体考虑和测试,为织物热性能提供完整的准确测试评价。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

  • 热流传感器在评估建筑物墙体保温性能的检测应用

    热流传感器在评估建筑物墙体保温性能的检测应用

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