建筑圍護結構熱阻（傳熱系數）現場檢測方法山東省建筑節能監督檢驗站山東省建設發展研究院

二○○六年八月傳熱—指包括各種形式熱能轉移現象的總稱。傳熱的基本方式分為導熱、對流和輻射。導熱—是由溫度不同的質點（分子、原子、自由電子），在熱運動中引起的熱能傳遞過程。對流—對流傳熱只發生在流體之中，它是由溫度不同的各部分流體之間發生相對運動，互相摻合而傳遞熱能的。輻射—物體因自身具有一定的溫度，便由表面發射出電磁波，這種電磁波的發射，即使在物體溫度達到絕對溫度零K時，即273.16℃時，也不會停止。所謂熱輻射就是熱由一物體透過真空或空氣以電磁波的形式向其他物體傳遞的現象。傳熱的三種形式一、建筑絕熱材料及其影響導熱系數的因素熱流密度(q)W/m2

是指單位時間內通過單位傳熱面上的熱量（熱流量），稱為熱流密度或面積熱流量。導熱系數（λ）W/（m·K）材料導熱特性的一個物理指標。數值上等于熱流密度除以溫度梯度，稱導熱系數或稱熱導率。熱阻（R）（m2·K）/W

在穩定狀態下，與熱流方向垂直的物體兩表面溫度差除以熱流密度。對于均質材料層（如聚苯板），熱阻R值可由厚度和導熱系數計算R=δ/λ

對于非均質墻體構造（如空心砌塊墻體），熱阻R值取決于具體構造。傳熱阻（RO）（m2·K）/W

傳熱系數的倒數。數值上為物體兩側環境溫度差除以熱流密度。傳熱阻RO

RO=Ri+R+Re

在計算外墻傳熱阻時，一般取參考值，如取Ri=0.11，Re=0.04。傳熱系數（K）W/（m2·K）穩定狀態下的熱流密度除以物體兩側環境溫度差。傳熱系數KK=1/RO

建筑絕熱材料建筑絕熱材料是建筑保溫、保冷、隔熱材料的總稱。通常，把導熱系數小于0.174W/（m·K）的建筑材料稱為建筑絕熱材料。建筑材料的種類從材料形狀來分，可分為密實塊狀材料、多孔塊狀材料、纖維狀材料、顆粒狀材料等；從分子結構來分，可分為晶體材料、微晶體材料和玻璃體材料；從化學成分來分，又可分為有機材料和無機材料。

常用建筑絕熱材料的導熱系數硬泡聚氨酯：λ=0.017～0.027W/（m·K）

膨脹聚苯板（EPS）：λ=0.035～0.041W/（m·K）

擠塑聚苯板（XPS）：λ=0.025～0.030W/（m·K）

巖棉：λ=0.041W/（m·K）

玻璃棉：λ=0.041～0.052W/（m·K）

大理石：λ=3.5W/（m·K）左右靜止空氣：λ=0.027W/（m·K）材料導熱系數與容重的關系容重是指單位體積的材料重量，它是影響材料導熱系數的重要因素之一。對于大多數材料來說，都是由固體骨架和其間的氣孔所組成。比如輕骨料混凝土總的孔隙率大約為30-60%，而70-40%是由固體部分組成的。所以材料的容重取決于孔隙率。當材料的比重一定時，孔隙率愈大，則容重愈小，導熱系數也越小。其規律是導熱系數隨容重的增大而增大。濕度對導熱系數有著極其重要的影響，導熱系數隨著濕度增大而增大。由于施工、氣候和使用的影響，建筑材料含有一定的水分。在進行圍護結構熱工計算時，導熱系數應乘以修正系數。并且還必須采取各種措施來控制材料濕度，以保證圍護結構的保溫性能。材料導熱系數與濕度的關系1—粉煤灰陶粒混凝土

ρ=1648kg/m32—粘土陶粒混凝土

ρ=1486kg/m33—自燃煤矸石混凝土

ρ=1252kg/m34—頁巖陶粒混凝土

ρ=1052kg/m35—大顆粒珍珠巖混凝土

ρ=888kg/m36—浮石粒混凝土

ρ=1330kg/m37—珍珠巖粘土陶粒混凝土

ρ=1040kg/m3；8—大顆粒珍珠巖混凝土

ρ=888kg/m3圖1-2輕骨料混凝土導熱系數與濕度的關系

λKcal/(m·.h·℃)ω0（%）

二、建筑材料絕熱性能及其檢測方法測定建筑絕熱材料的導熱系數的方法可分為兩類：

1、穩定熱流法穩定熱流法是通過材料的熱流，其數值和方向都不隨時間而變，即溫度場是恒定的。穩態法有防護熱板法（單平板法、雙平板法）和熱流計法。采用標準：《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定--防護熱板法和熱流計法》GB10294～10295-882、非穩定熱流法非穩態法有熱脈沖法、線熱源法等采用標準：《輕骨料混凝土技術規程》JGJ51-2002——熱流計法適用范圍：本方法適用于測量試件熱阻大于0.1m2·K/W的材料，適合測干燥勻質材料。原理：利用恒定溫度較高與一塊恒定溫度較低的兩個等溫表面之間的傳熱，其中傳熱量通過兩塊形狀厚度及密度相同的試件。用熱電偶測定材料冷熱側的表面溫度，用熱流計測量通過兩塊試件或者單塊試件的熱流量，利用測得的熱流密度及試件溫差即可計算出試件的導熱系數。計算公式：式中：

R—試件熱阻，m2·K/WCt—熱流計在平均溫度為t時的標定常數，W/m2·mvEt—熱流計在平均溫度為t時的輸出信號，mvλ—導熱系數，W/m

·

KΔt—試件冷熱表面溫差，℃

d—試件厚度，m裝置的各個部分應滿足下列要求：（1）加熱器的厚度不應大于0.4mm，應有彈性，在使用過程中堅固而耐久。加熱絲應選用電阻溫度系數小的鏮銅、錳銅等材料，使得加熱器在溫度變化10～20℃時，它的電阻變化很小。加熱器之間的間距宜小于2mm，整個面積發出的熱量應均勻，對試件應對稱傳熱，加熱器不應有吸濕性，其尺寸應與試件尺寸相同。（2）熱電偶直徑宜選用0.1mm。（3）試驗過程中，應保持測量裝置電壓穩定。（4）應設有試件夾緊裝置，以保證相互間的接觸緊密。導熱系數測定所用試件應符合下列要求：（1）三塊試件為一組，必須是同一種材料一次成形，相互之間的表觀密度差應小于5%。（2）三塊試件分別為：薄試件一塊（200×200×20～30mm），厚試件二塊（200×200×60～100mm）（3）厚度要均勻，試件兩表面應平行，各試件之間的接觸面應結合緊密。這樣可以避免形成縫隙而受空氣的影響，造成測試結果的誤差。（4）測量干燥狀態下的熱物理性能時，試件應在105～110℃下烘干至恒重。測不同含水率狀況下的熱物理性能時，應將干燥試件培養至所需濕度后再進行測定，一組試件之間的濕度差應小于1%，一塊試件內濕度要分布均勻。導熱系數試驗步驟：（1）稱試件重量，測量試件尺寸，計算試件密度。（2）按圖安裝試件，接通加熱器電源，預熱30分鐘后，校正檢流計光點為零。測得薄試件上下表面溫度小于0.1℃時，可開始測定。（3）開啟加熱電源，并同時啟動二塊秒表，測量加熱回路電流。（4）加熱時間（t′）控制在4～6分鐘，當薄試件上表面溫度升高1～2℃（0.04—0.08mv）時，關加熱器及一塊秒表，記錄上表熱電勢E′、t′及t1值（t′=t1）。然后再測下表面電勢值E2、及t2值。導熱系數計算公式：

導溫系數計算公式：

材料蓄熱系數計算公式：

三、各種墻體的說明與分析

節能墻體按其材料及組成可分為兩大類：即單一材料節能墻體與復合材料節能墻體。

1、單一材料節能墻體主要有承重粘土空心磚、燒結頁巖磚、碎磚砼空心砌塊、焦渣混凝土空心砌塊、礦渣混凝土空心砌塊、火山渣砼空心砌塊、浮石砼空心砌塊、普通砼空心砌塊、加氣砼砌塊、粉煤灰砼空心砌塊、煤矸石砼空心砌塊及保溫承重裝飾砼空心砌塊等。2、復合材料節能墻體這類材料是由絕熱材料與傳統墻體材料（各種多孔磚和混凝土）組成的。目前常用的絕熱材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、巖棉、玻璃棉制品、硬泡聚氨酯以及各種保溫漿料等。保溫形式分類：按絕熱材料在墻體中的位置，可分為內保溫、外保溫和中間保溫三種節能墻體形式。

三種節能墻體形式的優缺點

（1）內保溫復合節能墻體的優缺點

①在這類墻體中，絕熱材料被設置在外墻的內側，通常用石膏板、飾面磚或混合砂漿等覆面作為保護面層。絕熱材料的厚度應按當地的節能要求設計。

②這類墻體的構造、施工較方便，在室內工作，不受外界氣候狀況影響，連續作業面不大，均為干作業施工，施工較為安全，減輕勞動強度，加快施工進度，提高了施工效率。

③必須采取措施消除特殊部位不可避免的“熱橋”，防止表面結露與增加額外熱損失。④由于保溫材料容重較低，蓄熱能力差，因此室溫會受間歇供熱與室外溫度波動的影響。供熱時室溫升得快，停止供熱時室溫也降得快。到了夏季，晚上室外空氣溫度下降其外墻內表面溫度也隨之迅速下降，有利于改善熱環境。

⑤因絕熱材料設置在墻體內側，占去了約3%的使用面積。⑥不適用于舊房改造，施工時會影響住戶的正常生活。（2）夾心保溫復合節能墻體的優缺點這是指在砼預制外墻板或外墻砌體中間設置或填充絕熱材料形成的節能墻體，也可以在兩塊金屬板材或非金屬板材之間夾填絕熱材料。夾心保溫復合節能墻體大致可分兩類。

①預制砼板—保溫板—預制砼板復合外墻體這種外墻板又可分為厚壁型（70mm）與薄壁型（50mm）兩種，適用于框架結構體系。施工吊裝方便快速，效率高，質量易保證，但自重大，要用大型起重設備。另外，在預制生產板材澆灌砼時會壓縮保溫板厚度和增加水分，對保溫性能產生不利影響。在實際應用時，板肋與內外墻交接部位對保溫存在不利影響，應設法改進。②磚或砼空心砌塊中間填入保溫材料的節能墻體這種墻體，可在對稱的磚砌體中間填入散狀絕熱材料（如膨脹珍珠巖散粒等，用塑料袋包裝）或插入EPS保溫板，其優點是成本低，有一定的保溫性能，塑料包裝可以防潮。缺點是墻體厚度與自重偏大，施工質量要求較高，應保證內外兩層砌體間拉接牢固，保證墻身穩定和安全。砌體之間縫隙用水泥砂漿嚴實勾縫，確保不滲雨水并在施工期間防止保溫材料不受潮和淋雨。（3）外保溫復合節能墻體的優缺點這種節能墻體的做法是把絕熱材料置于墻體結構層的外側，再在保溫層上鋪設覆面保護層。從建筑熱工原理來說，這種節能墻體是比較理想的，它具有以下的特點：

①可有效地消除外墻上的“熱橋”從而防止了“熱橋”部位出現結露和增加散熱量。

②結構層在絕熱層內側，受太陽輻射生產的熱應力很小，減輕了對結構層的有害作用，絕熱層起了保護作用。

③對于間歇供暖的房間，當供暖停止時，墻體內表面溫度高，且室內溫度也較高，不易產生表面結露。

④由于結構層與絕熱層設置合理，室內側不設置防潮層，絕熱層內不會結露受潮。但因外部裝修材料種類繁多，有可能在外裝修材料與絕熱材料之間的交界面上發生結露，在這種情況下，應設防潮層或加強通風換氣。

⑤不占用建筑物的使用面積，大約可節省3%的使用面積，絕熱層的安裝施工在室外進行，特別適合于舊房節能改造工程，不影響居民的正常生活。

⑥外保溫特別適合于磚與小型砼空心砌塊的結構層，因為這類墻體的氣密性較差，設置外保溫之后可以大大提高墻體的氣密性。

⑦其不足之處是施工要在室外進行，氣候影響較大，關鍵問題是保證墻體外覆面保護層的施工質量，應防止表面出現裂縫、起鼓、脫落等現象。目前，國外采用巖棉與聚苯乙烯泡沫板的外保溫節能墻體已有30多年的成熟經驗，國內也積累多年的研究、設計、生產與施工經驗。四、圍護結構現場隔熱性能檢測房間在自然通風情況下，建筑物的屋頂及東西外墻的隔熱應滿足下式要求（民用建筑熱工設計規范

GB50176－93）：式中：—圍護結構內表面最高溫度（實測值），℃

—夏季室外計算最高溫度（北京規定最高溫度36.3℃），℃

（1）建筑物圍護結構隔熱性能的檢測僅限于屋面和東、西朝向外墻、樓梯間隔墻、地下室頂板。（2）圍護結構隔熱性能檢測應在夏季進行，檢測持續時間不得少于24h。天氣條件應符合下列要求：①檢測開始前2天應為晴天或少云天氣；②檢測當天應為晴天或少云天氣，水平面的太陽輻射照度最高值不宜低于《民用建筑熱工設計規范》GB50176給出的當地夏季太陽輻射照度最高值的90％；③檢測當天室外最高空氣溫度不宜低于《民用建筑熱工設計規范》GB50176給出的當地夏季室外計算溫度最高值2.0℃或多于2.0℃；④檢測當天的風速不宜過高，室外氣象風速不宜超過4級(含4級)以上。（3）被檢圍護結構內表面所在房間應有較好的自然通風環境，圍護結構外表面的直射陽光在白天不應被其它物體遮擋，檢測時房間的窗應全部開啟且應有自然通風在室內形成。（4）檢測時應同時檢測室內外空氣溫度、被檢圍護結構內外表面溫度、室外風速、室外太陽輻射強度。（5）內外表面溫度的測點應對稱布置在圍護結構主墻體部位的兩側，且應避開熱橋。每側應至少各布置3點，其中一點取接近中央的位置。（6）表面溫度應取所有相應測點檢測結果的平均值，如果某個測點溫度出現明顯異常應剔除該異常值。

1.檢測前的準備工作

1.1由委托單位提供熱工計算書、圖紙等資料，了解待檢測工程的建筑材料、體型系數、建筑面積等有關內容，要求委托單位在委托書上詳細填寫墻體、屋面、地下室頂板、門窗等圍護結構的建筑做法及相應厚度，并蓋委托單位公章，經辦人簽字確認。1.2樓號的抽取：被檢測工程相同結構按照棟數抽取20%進行檢測。保證24小時供電。1.3檢測房間及檢測點的選擇：必須對建筑物的屋頂、地下室頂板、外墻、樓梯間隔墻各部位進行檢測，且應選擇墻體面積較大且具有代表性的房間。1.4布點：檢測點應盡量位于被檢測墻面（或屋頂、地下室頂板）的中央部位，應檢查墻體抹灰層有無空鼓現象，并且要避開構造柱或墻板接縫。2.熱流測點和溫度測點的粘貼

2.1熱流測點：每個測點應布兩片熱流計，內外各一片。為保證熱流計與墻體（或頂板、屋面）接觸良好，常用黃油粘貼，并用透明膠帶“井”字形固定，防止空氣進入影響測量的準確性。外墻及屋面的外部熱流計應避免陽光直射，并做好防水處理。

2.2溫度測點：溫度測點應選擇在熱流測點邊沿上下左右各15cm處的室內外對應位置，每一個熱流測點應對應選擇4對測溫點，用透明膠帶固定，防止空氣和水進入。3.設備的安裝

3.1電源、溫控儀、制冷箱（電暖氣）之間的電纜線接頭要嚴格按設備說明連接，并且擰緊。電源和溫控儀插頭應插在不同的插排上，防止電線超負荷。

3.2非采暖季檢測用制冷箱，要用專用頂桿進行支撐，保證制冷箱與墻面（或頂板）之間的緊密性。檢測時要保證房間的散熱通風。

3.3采暖季用電暖氣進行加熱時，要將房間內的易燃、可燃物品轉移，確保現場檢測安全。

3.4溫控儀：采用自動溫控儀控制室內外溫差保持在20℃以上。非采暖季檢測時，調整溫控儀的設定溫度直到與室外溫差達到20℃。采暖季檢測時，自動溫控儀室內溫度探頭一般應設在加熱房間中央離地1.6m處，并采取措施避免電暖器的直接熱輻射。

3.5溫度與熱流巡回檢測儀（新主機）：熱流測點和溫度測點分別通過平行線和導線與主機相連，主機負責