建筑工程外保温墙体传热性能检测

包海蓉，黄孟祺

(1.常州工学院基建处，江苏常州213002；2.常州工学院土木建筑工程学院，江苏常州213002)



建筑工程外保温墙体传热性能检测

包海蓉1，黄孟祺2

(1.常州工学院基建处，江苏常州213002；2.常州工学院土木建筑工程学院，江苏常州213002)

摘要：通过热流计法对5个竣工建筑进行测试，获得被测墙体的保温性能试验数据。通过数据分析，计算得出被测墙体的传热系数，进而评价不同保温材料的保温隔热性能。

关键词：保温墙体；热流计法；传热性能

1热流计实验装置及原理

1.1热流计法原理

目前，现场测试墙体传热系数普遍采用的是热流计法。热流计法是利用热流计及带温度传感器的电子元器件，测量通过墙体的热流值和物体表面温度，测量的内容包括热流密度，室内、外环境温度，保温隔热建筑墙体的内、外表面温度。国际标准和美国ASTM标准都对热流计法做了较为详细的规定[1-2]。

在试验中，由于墙体热阻的存在，在墙体厚度方向热流流过时，墙体两侧温差梯度呈现衰减状态。检测被测对象的热流E，冷端温度T外和热端温度T内，通过数据处理，可导出热流值及温度值，经数据分析得出热流量、温差、热阻之间的对应关系,从而得出被测对象的热阻和传热系数。现场检测保温墙体热传递示意图如图1所示[3]。

图1　保温墙体热传递模拟示意图

当热流计探头有一定的热流q垂直流过墙体时，墙体两侧的探头会有一定的温差ΔT，被测对象的热阻与ΔT及热流q的关系为

式中：ΔT为被测墙体内外温差，ΔT=T内-T外，T内为室内温度，T外为室外温度，K；q为单位面积平均热流，W/m2；R为被测保温墙体的热阻，(m2·K)/W。

1.2外墙外保温墙体热传导假定

被测外墙包括外墙保温系统、结构墙和室内粉刷层3部分，为简化研究维度，根据上述墙体物理结构层做出如下墙体热传导假定：墙体各物理结构层的热工参数为常数，通过热流计的热流沿着墙体厚度方向进行稳定的一维传导，不考虑向四周扩散传导，外墙外保温墙体的热阻值为

R=R1+R2+R3+R4

式中：R1为结构墙体热阻值，(m2·K)/W；R2为黏结聚合物砂浆热阻值，(m2·K)/W；R3为室内抹灰层热阻值，(m2·K)/W；R4为被测保温材料热阻值，(m2·K)/W。

通常情况下，导热系数和热阻是互为倒数的关系，因此在传热学中一般是先测得热阻的数值，然后经过计算得到导热系数。被测保温材料导热系数λ为

式中：R为被测保温墙体的热阻，(m2·K)/W；δ为被测保温材料物理厚度，m；λ为导热系数，W/(m·K)。

2 现场实测案例

热流计法受被测墙体内外环境温差影响较大，当内外环境温差超过20 ℃时，测量结果才会相对稳定。检测标准参照《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》(GB/T 10295—2008)。为使测试结果精确，采取了人为制造内外环境温差不小于20 ℃的措施，在传热过程稳定后开始进行计量，每个测试点的检测时间为7 d。

2.1实验装置

实验设备：螺丝刀；剪刀；笔；黄油；大胶带；热流计；热电偶；JTRG-Ⅱ型建筑热工温度与热度自动测试系统。

2.2实验过程

1)选择阴向房间的一面向阴墙体；

2)接好热流计、温度传感器与JTRG-Ⅱ型建筑热工温度与热度自动测试系统的连接线；

3)在墙体两侧贴热流与温度传感器，内侧贴1个热流传感器及2个温度传感器，外墙相对应位置贴1个温度传感器；

4)关上门窗，打开空调加热房间；

5)接通电源，清空JTRG-Ⅱ型建筑热工温度与热流自动测试系统，设置采集间隔时间，数据采集30 min 1组。

2.3数据采集及分析

2.3.1数据采集

在被测墙体内外各布置1个热流计，在热流计周围的内外表面各布置3个热电偶，通过导线连接测试所用的元器件，JTRG-Ⅱ型建筑热工温度与热度自动测试系统的测试信号直接接入计算机，数据采集汇总见表1。

表1　不同外墙保温系统实测导热系数衰减率

2.3.2数据分析

1)XPS板较EPS板具有更好的保温隔热性能，但是通过检测发现，XPS保温系统衰减比EPS聚苯板保温系统高8%，现场观测分析后发现XPS挤塑保温板外墙保温系统的抗裂砂浆有一些裂缝。相关资料表明，XPS板本身的强度较高，板材较脆，容易开裂，保温板表面光滑，抹灰界面处理不好，抹灰砂浆容易产生裂缝并脱落，降低保温隔热性能。

2)聚氨酯保温板PUR导热系数为0.25 W/(m·K)，比聚苯乙烯低近1/2，通过检测发现，聚氨酯保温板材料的离散性较大，例如景城名轩不同楼栋样本衰减有差异，虽然外墙保温系统一样，但保温材料导热系数的衰减却相差5%。现场观测分析景城名轩A栋楼，发现外墙保温系统的抗裂砂浆有一些裂缝。显然，衰减是由施工质量离散性造成的，同时查阅相关资料发现，聚氨酯保温板配方杂乱，配比不稳定，导致板材物理稳定性差，保温效果差，喷涂类施工性难以保证质量。

3)酚醛保温板PF导热系数为0.23 W/(m·K)，如按国家建筑节能65%的要求，40 mm厚酚醛硬泡板相当于80 mm厚EPS板的保温效果。酚醛保温板在一定的温度范围内具有良好的热稳定性，燃烧性能最高达A级。通过检测发现，PF保温系统衰减最小，性能最稳定。

3实体检测成果

由于实体测量地点均为已建成小区，外墙外保温系统材料衰减时间不同，但这5栋建筑外墙外保温系统均经历了1年以上的自然老化，尽管受检测方式及施工离散性影响，导致最终结果有一定误差，但仍然能够根据表1的相关数据，得出保温材料导热系数的衰减变化规律：

1)测试的几个小区的保温材料基本能满足保温隔热节能要求，但是实验结果指向各类保温材料的导热系数均增大10%左右，XPS保温板导热系数衰减较大，而酚醛泡沫保温板导热系数衰减较小。

2)部分小区外墙保温系统保护不当，保温系统的保温性能明显降低，例如：和平国际工程外墙保温材料采用的60 mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)，实验导热系数值为0.036 W/(m·K)，而标准的导热系数为0.029 W/(m·K)，该工程已经竣工1年半左右，经过自然环境的风化、温湿度和光照的影响，以及施工过程中可能存在的一些工艺不到位的问题，再加之实验过程中的误差，挤塑板的总体衰减达24.5%。

3)综合上述几个测点的情况来看，实际运用中酚醛泡沫板的保温性能最好，聚氨酯保温板的导热系数较低，耐候性也较好。

4)结合外墙保温系统的耐火要求，聚氨酯保温板和酚醛泡沫板更适宜使用在外墙保温上，聚氨酯保温板施工难度相对较小，而酚醛泡沫板使用寿命更长。经走访实地工程与查阅相关资料，目前苏南地区使用这2种材料较为普遍。

4实体检测注意事项

为保证测试结果的准确性，应注意以下问题：

1)对热流计元器件的粘贴。在实际测试过程中，为减小对墙体的破坏，使用凡士林粘贴热流计。为了避免热流计和墙体之间出现空隙，采用透明宽胶带进行补充固定，若仍有缝隙可使用钉子固定感应片四角。

2)环境因素对热流计法的影响。在建筑维护结构检测过程中，应避免人为因素影响，尽量减少被测墙体环境的开启次数，避免被其他热源干扰。同时注意不要用力触碰热流计表面，否则会改变热流计的读数，影响实验结果的准确性。

3)对于已经使用的建筑墙体，在现场测试中，无法直接判断其热工缺陷部位，仅凭设计图纸很难确定代表性测点。为此，建议先采用红外热像仪进行初步诊断，通过仪器发现墙体温度分布情况和热工缺陷部位，再实测导热系数，最后结合整个建筑的热工缺陷总体情况对建筑热工性能进行评价。

[参考文献]

[1]李华，李思扬.建筑外墙传热系数检测技术的研究[J].墙材革新与建筑节能，2012(2)：46-48.

[2]田向伟，马立.既有建筑墙体传热系数现场检测方法对比分析[J].墙材革新与建筑节能,2013(2)：55-57.

[3]吴培浩，麦粤帮，路建岭.建筑围护结构传热系数现场检测方法的改进及应用[J].新型建筑材料，2011(4)：79-83.

责任编辑：唐海燕

doi:10.3969/j.issn.1671-0436.2016.03.003

收稿日期：2015-12- 04

基金项目：住房和城乡建设部科学技术项目(2013-K1-35)；国家级大学生创新创业训练计划项目(201511055008)

作者简介：包海蓉(1966—)，女，高级工程师。

中图分类号：TU55+1

文献标志码：A

文章编号：1671- 0436(2016)03- 0010- 03

Thermal Insulation Performance Test on Exterior Walls of Buildings

BAO Hairong1,HUANG Mengqi2

(1.Infrastructure Construction Department,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002;2.School of Civil Engineering and Architecture，Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002)

Abstract：Experimental data of the thermal performance of walls was obtained through heat flow meter method based on tests of five completed constructions.The heat transfer coefficient of walls was calculated through data analysis,and the performance of different thermal insulation materials was evaluated.

Key words：thermal insulated wall;heat flow meter;heat transfer performance