建筑用绝热材料导热系数的测试及其应用

刘 瑞 瑞

(山西省建筑节能监管中心，山西 太原　030013)



建筑用绝热材料导热系数的测试及其应用

刘 瑞 瑞

(山西省建筑节能监管中心，山西 太原030013)

介绍了建筑用绝热材料的含义，从材料生产、节能设计、工程施工、试验检测、管理等阶段，分析了建筑用绝热材料导热系数在测试与应用中需改进的一些问题，以真正实现节能减排的目标。

保温材料，导热系数，建筑节能，热工性能

1　问题的提出

建设行业实施节能减排的重大举措就是抓建筑节能。我国现行的民用建筑节能设计标准多为65%标准，北京、山东等地为75%标准。河北省工程建设地方标准《被动式超低能耗居住建筑节能设计标准》已于2015年5月1日实施，住建部在同年年底也发布了《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)居住建筑》，与此对应的行业标准正在起草过程中。可见，节能目标已向更高发展，近零能耗、超低能耗的建筑已经示范完成并取得了经验。分析发现，围护结构的热工性能是达到上述节能目标的主要技术保证措施，绝热材料的导热系数则是贯穿建筑节能全过程的关键参数，非常重要。本文就建筑绝热材料导热系数的测试及其在建筑节能工程各环节中的作用进行分析探讨，提出一些建议，供参考。

2　绝热材料及导热系数

建筑用绝热材料是指能阻滞热流传递的材料，在严寒和寒冷地区主要用在围护结构保温，习惯称之为建筑保温材料，根据其重要性，业内给予重要关注的是墙体保温材料，本文以下称其为保温材料。

导热系数是指稳定传热条件下，1 m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K，℃)，在1 s内，通过1 m2面积传递的热量，常用“λ”表示，单位是W/(m·K)。

现行的用于保温材料导热系数测试的方法标准有：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绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法，仲裁检验要求使用防护热板法。

3　导热系数的测试及应用

3.1保温材料生产阶段

保温材料的生产过程中，导热系数是必须检验的控制参数，影响材料导热系数的因素较多，温度、湿度、表观密度(容重)、孔隙率、热流方向、填充气体、材料的结构等。

生产时，对原材料选择、生产工艺参数优化和产品定型鉴定等，导热系数是主要的技术评价指标。前些年，导热系数测试仪器的生产厂家少、价格贵，企业没有能力购买，常用表观密度作为产品质量控制的主要依据，现在按照传统的表观密度控制法已经不能够满足新材料新产品的生产需要了。现行的保温材料产品标准，基本上都将导热系数列为了出厂检验项目，因此，企业应购置导热系数测定仪器，逐批地对产品进行测试，并提供完整有效的出厂检验报告。同时建立产品导热系数长期检测档案，用数学概率统计方法，分析产品的可靠性水平，向用户科学地给出产品的标称导热系数。然而现实情况是企业的技术能力不足以提出上述要求的客观标称值，不仅如此，为与其他企业或新技术新产品在市场竞争中胜出，所提出的导热系数则是数次检测中的最小值，甚至是虚假值。

3.2建筑节能设计阶段

建筑围护结构的节能设计，控制的依据是各级设计标准规范给出的该地区的传热系数限值。通常采用的是指标法和平衡计算法，不管选择哪种方法，保温材料的导热系数和其修正系数是进行热工计算的基本依据，由计算得出的所需绝热材料的厚度，决定了节能建筑是否能够达效。

设计阶段出现的问题是，设计人员对材料不是很了解，一些设计单位对建筑节能材料的选择不重视，市场的原因，经常受建设单位制约，被迫选择建设单位推荐的产品，即使选择技术成熟的产品和做法，也存在国标、行标、地标、协会标及标准设计不一致的问题，据了解少数的甲级设计院关注到了上述问题，并在本院的技术文件和技术管理审定批准流程上做了统一规定，但仅仅是小范围的。此阶段对结果影响大的问题最直接的表现就是保温材料的导热系数选择和修正系数的选择依据不一，选择太过随意，例如原设计是50 mm厚的挤塑聚苯板薄抹灰外墙外保温做法，因保温层不是A级材料，燃烧等级达不到消防要求的不燃要求，所以在设计变更时，对选择的所谓改性的聚苯板A级材料的技术评估就依据不足，导热系数和其修正系数的选择明显偏小，按此变更所实施的做法，严重影响了建筑节能率。有些采用指标法设计的，甚至让保温材料提供方提供设计变更方案和计算书，直接认可完事。

3.3节能工程施工实施阶段

施工时，保温材料执行见证取样送检制度，《建筑节能工程施工验收规范》要求保温材料的进场复试项目有导热系数、密度和压缩强度。导热系数成为材料是否能够用于工程的决定性条件，是验收的主控项目。

在此阶段，存在的问题主要有：取样送检的时机滞后，多数边施工边送检，此种做法有隐患，特别是对于一些新材料、新产品和新技术。取样不具代表性，送样过程中不注意试件为原状，影响测试的因素条件交代不清，判定的依据模糊混乱。

还有就是施工的做法上不能够将防水、锚固等细节做好，对保温材料导热系数的影响超出了导热系数修正系数限定的条件，致使最终工程的热工效率不达标。

3.4试验检测阶段

材料导热系数的检测结果不能客观地反映材料的真值，造成偏离的原因如下：

首先，制样过程存在有较大的偏离，导热系数的测定方法标准中规定使用防护热板法或热流计法，此类仪器多数要求试样尺寸为300 mm×300 mm×30 mm，而现在多数情况下，保温材料的厚度均超过了这个厚度，所以对送达检测实验室的样品需要切割加工，还有就是有的标准对试验试件没有强调进行干燥处理，有的检验人员试验时，对试件不做干燥处理，或对干燥的过程不予控制，干燥时急速升温，烘干的温度不恰当等，都会造成试件在制备和环境调整处理阶段就产生较大偏离，影响测试结果的准确可靠性。

其次，试件的表面状态如何保证。例如GB 10801.2—2002绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)标准中，关于导热系数对带皮产品的要求不大于0.030 W/(m·K)，不带皮产品不大于0.033 W/(m·K)，现在各生产企业为了改善挤塑聚苯板(XPS)的界面状态，提升其与聚合物水泥砂浆的粘结效果，均采取了拉毛、压花、开槽等机械措施，在制作导热系数测试试件时，有的用电阻丝将表面全部切除，有的则保留一面，产品的厚度不大于30 mm时，则全部保留，多单位多批次的检验，导热系数的实测值均有大于0.030 W/(m·K)，给各方实验检测带来了很大困惑，甚至有市场上XPS保温板大量不合格的说法。

其三，基于性别气质进行目的地营销组合策略的高效制定和传播。随着女性出游群体规模的迅速扩大，如何调整和开发适用于女性的旅游产品和营销模式成为目的地营销面临的迫切问题。未来研究可考虑结合男性和女性旅游者在信息搜索和处理方面的不同偏好，以及认知心理学中的框架效应等个体的非理性行为定律，针对男性和女性目标市场，分别借助不同营销媒介、传播不同营销信息组合，实现精准营销。

第三，对岩棉、矿棉、玻璃棉及其他一些软质、半硬质和强度差的产品，测试时，不能精确控制夹紧力，致使试件变形，造成测试时输入并参与计算的试件厚度与实际不符，影响测试结果。

第四，不同导热系数的产品应根据试件的热阻选择恰当的试件厚度，导热系数小时，厚度可选20 mm，导热系数大时，厚度可选30 mm，冷热面的温差应选择合理，一般在15 ℃～20 ℃范围内。

第五，仪器的校检及导热系数标准板的使用也存在问题，不能将仪器调校到最佳状态。同样的样品经多家检测单位测试结果在0.018 W/(m·K)～0.028 W/(m·K)之间，离散性很大。

3.5管理阶段

建筑节能保温材料及产品出新太快，企业产品标准的备案及产品认证备案管理均保留了，并在规范市场秩序和引导行业技术进步方面起到了很大作用。保温材料相关标准的审查和产品的认定，当然应重点确认其导热系数，该阶段存在认可少数几次产品检测报告中的较小值的情况，没有考核产品质量的稳定可靠性，导热系数的修正系数也不是试验给出的。任何一项产品和应用技术的研发都是严谨科学的，急功近利的做法隐患较多。例如，一些外墙外保温系统的性能指标的设置和采用的检测评价方法机械地套用原模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统的评价方法就存在不妥之处。空腔、无空腔粘板，饰面层的材质及做法等，对导热系数和其修正系数的影响都是非常大的。所以，不能将技术评估过程简单化。

现在实行的示范工程项目验收，能效测评，绿色建筑标准等活动，均会涉及建筑节能工程的节能效率理论测评和实测，材料导热系数的测试和选用都会对结果产生很大的影响，甚至会得出截然相反的结果。

同时，保温工程的做法在全寿命周期内其热工性能的保持率的变化规律，人工模拟气候环境试验并没有对其导热系数或热工性能做出评估。

4　结语

2)新产品新技术的应用推广存在的问题隐患较大，急功近利的行为会造成不可挽回的损失。导热系数的给出存在不科学的做法，技术产品的认定，技术标准的批准备案均应在大量实验数据的支持下方可通过，否则应对其的工程应用加以限制。

3)提高对绝热材料导热系数及其影响因素的认知水平，优化绝热材料使用的环境并保证其有合适的维护保障措施。

4)加强从事此行业相关人员的知识水平，正确设计、精心施工、严控质量、科学管理。

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

刘瑞瑞(1982- )，女，工程师

TU551

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