導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

中國(guó)建筑科學(xué)研究院（國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）導(dǎo)熱系數(shù)儀器原理和測(cè)試技術(shù)導(dǎo)熱系數(shù)儀器原理和測(cè)試技術(shù)

近年來(lái)，建筑節(jié)能工作在我國(guó)的發(fā)展十分迅速，建筑節(jié)能形勢(shì)也越來(lái)越好。但據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)節(jié)能建筑發(fā)展水平仍然參差不齊，建筑用能浪費(fèi)仍相當(dāng)嚴(yán)重，節(jié)能潛力還未充分發(fā)揮。全國(guó)每年新建城鄉(xiāng)建筑的建筑中80%以上是高耗能建筑。相同條件下，我國(guó)建筑平均使用能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家；同時(shí)伴隨著村鎮(zhèn)建筑用能的逐步提高，我國(guó)的建筑節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn)。

前言近年來(lái)，建筑節(jié)能工作在我國(guó)的發(fā)展十分迅速，建導(dǎo)熱系數(shù)是建筑材料的基本物性之一，是鑒別建筑材料保溫性能好壞的重要指標(biāo)。對(duì)于保溫材料來(lái)說(shuō)，導(dǎo)熱系數(shù)是其中最重要的一個(gè)參數(shù)，因?yàn)閷?dǎo)熱系數(shù)是決定保溫材料保溫能力的根本因素。

近些年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的要求越來(lái)越高，高保溫（低導(dǎo)熱系數(shù)）性能的材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此準(zhǔn)確測(cè)定保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)有利于合理選材及指導(dǎo)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于建筑節(jié)能來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

針對(duì)日益廣泛的建筑節(jié)能檢測(cè)工作，其中保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試在整個(gè)建筑節(jié)能檢測(cè)領(lǐng)域非常普遍，同時(shí)為了配合此次的認(rèn)監(jiān)委導(dǎo)熱系數(shù)能力驗(yàn)證項(xiàng)目（

CNCA-12-A10）的總結(jié)工作，本文主要介紹與導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試方法及測(cè)試儀器等問(wèn)題，通過(guò)此次交流，以期與大家共同進(jìn)步，為更好地開(kāi)展節(jié)能檢測(cè)做一些力所能及的工作。

一基本原理和概念二常用穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法★三導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀舉例分析四非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法介紹五檢測(cè)報(bào)告注意事項(xiàng)一基本原理和概念一基本原理和概念對(duì)于厚度為d的無(wú)限大的單層勻質(zhì)平壁，當(dāng)兩側(cè)的溫度保持恒定，分別為t1和

t2，且

t1>t2，根據(jù)傅立葉定律可以得到公式：將此式分離變量積分，得到單層勻質(zhì)平壁在一維穩(wěn)態(tài)條件下的熱流密度計(jì)算公式為：一基本原理和概念對(duì)于厚度為d的無(wú)限大的單層勻質(zhì)平壁，當(dāng)涵義簡(jiǎn)述：理論基礎(chǔ)：式中：q—單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積所傳遞的熱量（W/㎡）；

d—單層平壁的厚度（m）；

t1,t2—壁面兩側(cè)的溫度（℃）。導(dǎo)熱系數(shù)表述：λ，

W/（m·K）物理意義：在穩(wěn)態(tài)條件下，1m厚物體，兩側(cè)表面溫差為1k，1s內(nèi)通過(guò)1m2面積傳過(guò)的熱量。

導(dǎo)熱系數(shù)值越小，材料的絕熱（保溫）性能越好。涵義簡(jiǎn)述：基于穩(wěn)定熱狀況的測(cè)試方法大致可分為三種類型：1.平板法，包括單平板法、雙平板法、相對(duì)平板法（比較法、熱流計(jì)法）；2.圓管法；3.球體法。其中以平板法為最主要的測(cè)試方式?；诜€(wěn)定熱狀況的測(cè)試方法大致可分為三種類型：二、常用穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法2.1常用標(biāo)準(zhǔn)2.2防護(hù)熱板法（單試件）2.3雙試件（平板法）設(shè)備與單試件（平板法）設(shè)備的對(duì)比2.4熱流計(jì)法設(shè)備與防護(hù)熱板法（平板法）設(shè)備的對(duì)比二、常用穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法2.1常用標(biāo)準(zhǔn)2.1常用標(biāo)準(zhǔn)1GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》

通過(guò)計(jì)量被測(cè)試件的兩側(cè)溫度和熱側(cè)的加熱功率，從而獲得材料的導(dǎo)熱系數(shù)。2GB/T10295-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》

通過(guò)計(jì)量被測(cè)試件的兩側(cè)溫度和通過(guò)試件的熱流密度，從而獲得材料的導(dǎo)熱系數(shù)。2.1常用標(biāo)準(zhǔn)2.2防護(hù)熱板法（單試件）本節(jié)以防護(hù)熱板法（GB/T10294方法）中的單試件法為例來(lái)重點(diǎn)介紹穩(wěn)態(tài)法測(cè)量保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的情況，然后進(jìn)行介紹：防護(hù)熱板法中的雙平板法熱流計(jì)法（GB/T10295方法）

將這兩種常用的方法與單平板法的相同和不同之處做對(duì)比介紹。首先介紹一下儀器設(shè)備的原理，示意圖如下：2.2防護(hù)熱板法（單試件）導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件儀器重點(diǎn)：①試件兩側(cè)溫度計(jì)量準(zhǔn)確；②試件熱側(cè)加熱功率計(jì)量準(zhǔn)確；③試件溫度和側(cè)向護(hù)熱板、背向護(hù)熱板要保持高度一致。事實(shí)上，為了達(dá)到上述目的，對(duì)儀器的要求是方方面面的，如：測(cè)試元件的精度、測(cè)溫點(diǎn)的布置、控制系統(tǒng)的靈活，甚至包括儀器的機(jī)械加工精度等等，這些都會(huì)對(duì)儀器的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。儀器重點(diǎn)：對(duì)于儀器開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，如何提高儀器自身的測(cè)量精度是研究的重點(diǎn)。但對(duì)于節(jié)能檢測(cè)人員來(lái)說(shuō)，儀器的內(nèi)部因素不是關(guān)注的重點(diǎn)，如何更好地使用儀器設(shè)備則才是重要的關(guān)注點(diǎn)，但對(duì)儀器原理應(yīng)有基本的了解，便于在日常工作中解決特殊問(wèn)題及突發(fā)問(wèn)題。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件測(cè)試達(dá)到平衡的判斷（1）一般憑經(jīng)驗(yàn)確定測(cè)量間隔。對(duì)于泡沫塑料等輕質(zhì)試件可取30分鐘，對(duì)于較厚重試件取1小時(shí)。（2）當(dāng)連續(xù)四組讀數(shù)給出的熱阻值的差別不超過(guò)±1%，并且不是單調(diào)地朝一個(gè)方向改變時(shí)即表示達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件使用過(guò)程的一些基本注意事項(xiàng)（1）試件冷熱面溫度差的設(shè)定要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或其他規(guī)定進(jìn)行（GB/T10294標(biāo)準(zhǔn)建議溫差最少為10-20K），根據(jù)多年的科研檢測(cè)結(jié)果來(lái)看：對(duì)于普通絕熱材料，不宜將冷熱面溫差設(shè)定在10K以下；在實(shí)驗(yàn)研究或材料對(duì)比時(shí)，可以適當(dāng)放松溫差要求，但極端情況也不應(yīng)低于5K，否則不易保持測(cè)試的準(zhǔn)確性。（2）對(duì)于軟質(zhì)保溫材料，在保證夾緊的同時(shí)還要避免過(guò)度壓縮試件，防止改變?cè)嚰臒峁ば阅芏绊憸y(cè)量結(jié)果。

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（3）對(duì)于硬質(zhì)材料，要避免儀器的冷熱板與試件之間產(chǎn)生空氣間隙，采用導(dǎo)熱良好的膏體材料排出縫隙間的空氣是一個(gè)好辦法。舉例說(shuō)明空隙的影響：測(cè)試一種隔熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)，塑料的厚度15mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.18W/（m·K），假定塑料試件的平整度每面都是0.3mm（對(duì)于300mm尺寸的試件，相當(dāng)于平整度為1/1000），則在測(cè)試時(shí)的空氣間隙總厚度為0.6mm。由此可以簡(jiǎn)單評(píng)估一下空氣間隙對(duì)整個(gè)測(cè)試的影響，空氣間隙總熱阻約為：0.0003/0.024=0.0125m2·K/W

塑料試件的自身熱阻約為：0.015/0.18=0.0833m2·K/W空氣間隙熱阻約占試件熱阻的15%。這種巨大的偏差是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試所要堅(jiān)決避免的。（3）對(duì)于硬質(zhì)材料，要避免儀器的冷熱板與試件之間產(chǎn)生空氣間（4）對(duì)于常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前對(duì)其測(cè)量結(jié)果做一個(gè)基本判斷（其中，密度是一個(gè)重要參考因素，因?yàn)槊芏葘?duì)于很多材料來(lái)說(shuō)，在一定范圍內(nèi)與導(dǎo)熱系數(shù)有一定的相關(guān)關(guān)系），如果出現(xiàn)意外結(jié)果，則應(yīng)及時(shí)查找各方面原因。（4）對(duì)于常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前對(duì)其測(cè)量結(jié)果做一個(gè)基本（5）對(duì)于非常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)材料的密度，以及與其相似材料的一些性能等參數(shù)做參考，粗估材料的導(dǎo)熱系數(shù)，從而設(shè)定合理的溫度范圍，有利于縮短測(cè)量過(guò)程并得到更為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。（6）儀器的冷熱板表面不宜覆蓋其他材料（一般是促進(jìn)冷熱板與試件的接觸）；如果采用這種方式，應(yīng)做好與之相關(guān)的校準(zhǔn)工作。（5）對(duì)于非常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)材料的密度，以及與其相

（7）試件熱阻不能太小。其中，標(biāo)準(zhǔn)建議要大于0.1（m2·K）/W。

潛臺(tái)詞：試件不能太薄；試件的導(dǎo)熱系數(shù)不能太大。注意問(wèn)題：同時(shí)試件不能太厚，否則在有限的測(cè)量尺寸下，試件越厚會(huì)導(dǎo)致測(cè)量溫度場(chǎng)偏離一維穩(wěn)態(tài)傳熱的程度越大，而一維穩(wěn)態(tài)傳熱是測(cè)試的理論基礎(chǔ)，必須得到保證才能確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件（8）試件厚度對(duì)測(cè)量有較大影響，對(duì)于300mm×300mm尺寸的設(shè)備，比較理想的試件厚度為20mm～30mm，一般不要超過(guò)10mm～50mm的范圍。

（9）不應(yīng)對(duì)所有的材料都用統(tǒng)一的夾緊力。一般說(shuō)來(lái)，試件越不平所需的夾緊力應(yīng)越大，試件越硬所需的夾緊力越大。（8）試件厚度對(duì)測(cè)量有較大影響，對(duì)于300mm×300

（10）設(shè)備測(cè)量區(qū)的防護(hù)罩對(duì)試件的測(cè)量影響大小因不同測(cè)試溫度條件和不同試件而不同，建議不要放棄防護(hù)罩的使用。（11）測(cè)試時(shí)設(shè)備的大環(huán)境溫度盡量保持穩(wěn)定，同時(shí)盡量避免測(cè)試溫度和環(huán)境溫度接近的情況，否則容易增加一般設(shè)備的控制難度，造成穩(wěn)定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況出現(xiàn)。（10）設(shè)備測(cè)量區(qū)的防護(hù)罩對(duì)試件的測(cè)量影響大小因不同測(cè)

2.3雙試件（平板法）設(shè)備與單試件（平板法）設(shè)備的對(duì)比雙試件法設(shè)備簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是采用在主加熱板的兩側(cè)各設(shè)置一塊相同試樣，進(jìn)行材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試的方法。2.3雙試件（平板法）設(shè)備與單試件（平板法）設(shè)備的對(duì)T2T1T3Q1Q2Q3Q2T2T1T3Q1Q2Q3Q2

與單平板法設(shè)備相比，兩者的區(qū)別在于：首先，由于雙試件設(shè)備采用了兩塊試件，這就使得雙試件設(shè)備避免使用了單試件設(shè)備中主加熱板背后的背護(hù)熱板，從而避免了主加熱板向背護(hù)熱板的傳熱問(wèn)題，從這個(gè)角度看有利于提高設(shè)備的測(cè)量精度。

其次，雙試件設(shè)備所使用的兩塊試件必須完全一致（理論上），否則可能會(huì)引起主加熱板向雙側(cè)的傳熱不均而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差。實(shí)際測(cè)試中，無(wú)論是試件的厚度還是試件的均勻性，兩塊試件不可能做的完全一致，從這個(gè)角度看雙試件設(shè)備不利于提高設(shè)備測(cè)量精度。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

2.4防護(hù)熱板法（平板法）設(shè)備與熱流計(jì)法設(shè)備的對(duì)比

熱流計(jì)法設(shè)備采用GB/T10295-2008標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗痪_計(jì)量熱量（功率）參數(shù)，所以它是一種相對(duì)法設(shè)備。設(shè)備所使用的熱流計(jì)是經(jīng)過(guò)系數(shù)標(biāo)定的，因此測(cè)量的準(zhǔn)確性與熱流計(jì)的標(biāo)定準(zhǔn)確性有著決定性的關(guān)系。2.4防護(hù)熱板法（平板法）設(shè)備與熱流計(jì)法設(shè)備的對(duì)比熱流計(jì)設(shè)備原理圖（雙熱流計(jì)）示意圖如下所示：熱流計(jì)設(shè)備原理圖（雙熱流計(jì)）注意事項(xiàng)：

熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀的準(zhǔn)確性與設(shè)備所使用的熱流計(jì)系數(shù)標(biāo)定有很大關(guān)系。通常來(lái)說(shuō)，熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀是利用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行標(biāo)定的，在儀器的使用范圍內(nèi)，應(yīng)該針對(duì)不同熱流密度（絕熱材料一般為低熱流密度，非絕熱材料一般為高熱流密度）進(jìn)行至少兩種熱流情況進(jìn)行標(biāo)定，不能僅僅進(jìn)行一次標(biāo)定就用來(lái)測(cè)量多類型材料，尤其是測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)件性能差別過(guò)大的材料一定要慎重，否則測(cè)量結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生巨大誤差。以某次能力驗(yàn)證為例來(lái)說(shuō)明（當(dāng)然檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用的為平板法和熱流計(jì)法兩種設(shè)備，但很多設(shè)備都是以標(biāo)準(zhǔn)板標(biāo)定為基礎(chǔ)的）：注意事項(xiàng)：

參加能力驗(yàn)證的檢測(cè)機(jī)構(gòu)共36家，由于各檢測(cè)機(jī)構(gòu)都采用的是玻璃棉或聚苯板等類的軟質(zhì)、低導(dǎo)熱系數(shù)的材料做為標(biāo)準(zhǔn)件，因此各檢測(cè)機(jī)構(gòu)的聚苯板導(dǎo)熱系數(shù)能力驗(yàn)證整體結(jié)果比較理想，而丙烯酸樹(shù)脂板導(dǎo)熱系數(shù)能力驗(yàn)證整體結(jié)果非常差。檢測(cè)結(jié)果偏差柱狀圖如下所示：

說(shuō)明：其中有的檢測(cè)機(jī)構(gòu)沒(méi)有能測(cè)出丙烯酸樹(shù)脂板的導(dǎo)熱系數(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀與防護(hù)熱板法設(shè)備相比，其特點(diǎn)在于：

首先，由于熱流計(jì)法設(shè)備不計(jì)量功率（熱量）因此不存在主加熱板與護(hù)熱板之間傳熱問(wèn)題，設(shè)備構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

其次，熱流計(jì)法設(shè)備中，一般與被測(cè)試件接觸的都是熱流計(jì)，而防護(hù)熱板法設(shè)備中，與被測(cè)試件接觸的是冷熱板（一般是金屬材料）。金屬材料的導(dǎo)熱性能一般遠(yuǎn)好于普通材料，因此從設(shè)定溫度的角度來(lái)說(shuō)，熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀設(shè)定溫度與試驗(yàn)最終溫度水平之間差異較大，設(shè)定時(shí)需要一定的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，或者在測(cè)試過(guò)程中做較長(zhǎng)時(shí)間的漸進(jìn)式調(diào)整。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件第三，由于采用了熱流計(jì)測(cè)量原理，因此測(cè)量所需達(dá)到平衡的穩(wěn)定時(shí)間理論上要短于平板法設(shè)備。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件2.5熱流傳感器的標(biāo)定常用熱流傳感器其實(shí)就是熱電偶堆。隨著使用周期的延長(zhǎng)和自身老化等方面的影響，熱流傳感器可能會(huì)產(chǎn)生變形或損壞，熱流系數(shù)也隨之改變，一般情況下，熱流傳感器系數(shù)每年至少標(biāo)定一次。標(biāo)定熱流傳感器的儀器一般要符合GB/T10294《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法

》（從邏輯的角度上來(lái)說(shuō)不應(yīng)該采用GB/T10295《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》的方法進(jìn)行標(biāo)定。）2.5熱流傳感器的標(biāo)定采用GB/T10294法，并選擇用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行標(biāo)定的方法。注：標(biāo)定熱流傳感器應(yīng)根據(jù)未來(lái)應(yīng)用的范圍，至少針對(duì)高熱流狀態(tài)和低熱流狀態(tài)進(jìn)行兩次標(biāo)定。標(biāo)定原理圖如下：采用GB/T10294法，并選擇用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行標(biāo)定的方法。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件熱流計(jì)標(biāo)定系數(shù)C1如下：熱流計(jì)標(biāo)定系數(shù)C1如下：三導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀舉例分析導(dǎo)熱儀主要由

1主體部分（測(cè)試計(jì)量區(qū)）

2冷/熱源系統(tǒng)3智能測(cè)量?jī)x（控制系統(tǒng)）三部分組成。三導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀舉例分析導(dǎo)熱儀主要由

主體部分智能測(cè)量?jī)x熱源測(cè)控系統(tǒng)冷源測(cè)控系統(tǒng)輔助部件主體部分智能測(cè)量?jī)x熱源測(cè)控系統(tǒng)冷源測(cè)控系統(tǒng)輔助部件主體部分由熱板、冷板和試件壓緊裝置組成，熱板和冷板是儀器的硬件核心部分，主要目的是使檢測(cè)所必需的時(shí)間和空間達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并使熱板及冷板結(jié)構(gòu)合理，制造工藝精密與可靠，這對(duì)儀器性能的影響很大。由于時(shí)間有限，對(duì)于導(dǎo)熱儀中紛繁的各種部件，本節(jié)僅對(duì)檢測(cè)人員日常能最直觀接觸到的冷熱板及其系統(tǒng)進(jìn)行舉例說(shuō)明。主體部分由熱板、冷板和試件壓緊裝置組成，熱板和冷板是儀器的硬熱側(cè)熱板包括——背護(hù)熱板、主加熱板和護(hù)熱板（周?chē)o(hù)熱板）背護(hù)熱板采用40mm厚的鋁板加工制成，再由精密恒溫水槽提供穩(wěn)定熱源，恒溫水進(jìn)出采用螺旋形逆向流動(dòng)的液體槽板，這種設(shè)計(jì)可使板面的溫度均勻性達(dá)到較好的效果。背護(hù)熱板的熱源及冷源由兩套精密恒溫水槽組成。主熱板由主加熱器和金屬均熱板組成，護(hù)加熱板由護(hù)加熱器和金屬均熱板組成。主、護(hù)熱板的大小與被測(cè)試件厚度成一定比例關(guān)系，并且還與邊緣熱損失和不平衡誤差有關(guān)，因此，設(shè)計(jì)主護(hù)熱板時(shí)必須綜合考慮，使誤差和不平衡誤差之和最小。有關(guān)這方面的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外已做過(guò)大量工作，例如可以根據(jù)GB10294推薦的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。均熱板采用黃銅板制作并進(jìn)行涂黑處理，其輻射率大于0.8。主、護(hù)均熱板的平整度為0.04mm，不平整度小于0.025%。主、護(hù)加熱器采用0.1mm厚的鏮銅箔腐蝕而成，采用半固化板絕緣，這種工藝既保證均熱板和加熱器之間有良好的電絕緣又有較好的熱接觸。主加熱板、護(hù)熱板和背護(hù)熱板的溫度要保持高度一致。熱側(cè)冷側(cè)冷板是由鋁板、半導(dǎo)體制冷器、冷卻水系統(tǒng)組成。板面進(jìn)行氧化處理，板面的平整度為0.04mm，不平整度小于0.025%。冷卻水系統(tǒng)主要包含另一套恒溫水槽，由恒溫水槽提供穩(wěn)定的冷卻水流。當(dāng)測(cè)試需要冷板溫度設(shè)定在5℃以上時(shí)，直接通過(guò)恒溫水槽溫度的調(diào)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷板的溫度控制；當(dāng)測(cè)試需要冷板溫度設(shè)定在5℃以下時(shí)，用半導(dǎo)體制冷器來(lái)控制冷板溫度，此時(shí)水槽起到對(duì)半導(dǎo)體制冷器冷卻作用。冷側(cè)導(dǎo)熱儀加工試制完成后必須進(jìn)行如下工作：儀器測(cè)試（主要針對(duì)設(shè)備）1.1熱、冷板溫度場(chǎng)分布的均勻性應(yīng)用不同材質(zhì)試件進(jìn)行測(cè)試。1.2邊緣熱損一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)試件厚度和熱阻最大，而試件溫差最小時(shí)，此時(shí)邊緣熱損最大（指比例大）。1.3試件最小厚度的確定1.4最小溫差的確定導(dǎo)熱儀加工試制完成后必須進(jìn)行如下工作：2.驗(yàn)證測(cè)試（主要針對(duì)材料）2.1.線性實(shí)驗(yàn)（導(dǎo)熱系數(shù)與平均溫度的關(guān)系）2.2.不同溫差影響實(shí)驗(yàn)2.3.重復(fù)性試驗(yàn)影響實(shí)驗(yàn)2.驗(yàn)證測(cè)試（主要針對(duì)材料）3.誤差分析3.1.測(cè)量誤差（1）主加熱板功率測(cè)量誤差（2）試件厚度測(cè)量誤差（3）溫度測(cè)量誤差

……3.2.儀器結(jié)構(gòu)引起的誤差3.3.被測(cè)試件對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響本項(xiàng)誤差實(shí)際上已經(jīng)不是單純的儀器本身的精度問(wèn)題。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：測(cè)量有機(jī)玻璃時(shí)，由于試件表面的不平整（厚度也不完全處處相等），直接測(cè)量時(shí)，冷熱板與有機(jī)玻璃之間會(huì)形成空氣間隙，引起較大的附加接觸熱阻（含空氣間隙熱阻），測(cè)得導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.1592W/m·K（平均溫度22.36℃）；再涂上一層導(dǎo)熱硅油后再進(jìn)行測(cè)量，后得到的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.1774W/m·K（平均溫度22.35℃），導(dǎo)熱系數(shù)比直接測(cè)量時(shí)提高了11.43%。3.誤差分析四非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法介紹4.1熱脈沖法4.2線熱源法四非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法介紹4.1熱脈沖法4.1熱脈沖法

4.1.1基本原理熱脈沖法是以非穩(wěn)定熱流原理為基礎(chǔ)，在試驗(yàn)材料中給以短時(shí)間的加熱，使試驗(yàn)材料的溫度發(fā)生變化，根據(jù)其變化的特點(diǎn)，就可以計(jì)算出試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)和比熱容等相關(guān)參數(shù)。4.1熱脈沖法熱脈沖法具有以下特點(diǎn)：1.裝置簡(jiǎn)單，幾乎可以通過(guò)購(gòu)置有關(guān)儀表自行組裝設(shè)備；2.試驗(yàn)時(shí)間短，一次試驗(yàn)10～20分鐘左右；3.一次試驗(yàn)中可以同時(shí)測(cè)出材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)和比熱容等多項(xiàng)相關(guān)參數(shù)；4.測(cè)量范圍廣，可測(cè)定密度30～3000kg/m3的干燥和潮濕的塊狀和粉狀的建筑材料和保溫材料。熱脈沖法具有以下特點(diǎn)：根據(jù)熱脈沖法的基本原理，其試驗(yàn)裝置可分為三個(gè)主要部分。第一部分為試件及試件夾具。為了便于放置加熱器及測(cè)量溫度用的熱電偶，試件分為三塊，中間一塊試件比較薄，兩邊的試件比較厚。試件和試件之間夾以熱電偶和加熱器。第二部分為溫度測(cè)量系統(tǒng)。溫度的感應(yīng)元件成對(duì)出現(xiàn)，一對(duì)溫度傳感器相互之間必須高度一致，包括原點(diǎn)一致和斜率一致。第三部分為加熱系統(tǒng)。為了在試驗(yàn)過(guò)程中保持電壓恒定，讓電流首先經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器，然后經(jīng)過(guò)調(diào)壓器調(diào)至所需要的電壓，加熱電路中接入電壓表以讀出加熱器的兩端電壓。根據(jù)熱脈沖法的基本原理，其試驗(yàn)裝置可分為三個(gè)主要部分。4.1.2試驗(yàn)條件的控制1.加熱器的要求加熱器應(yīng)該滿足如下的要求：（1）加熱器的厚度要盡可能?。ú怀^(guò)0.4mm），有彈性，熱容量要?。ú怀^(guò)0.42kJ/m2·K），在使用過(guò)程中要堅(jiān)固而耐久；（2）制作加熱器的材料應(yīng)選電阻溫度系數(shù)小的材料（如康銅、錳銅等），使得加熱器在溫度變化10～20℃時(shí)，它的電阻變化實(shí)際上很??；（3）試驗(yàn)潮濕材料時(shí)加熱器不吸收濕氣；（4）接通電源時(shí)加熱器應(yīng)該使整個(gè)面積均勻地發(fā)熱，而且對(duì)于試件來(lái)說(shuō)是對(duì)稱的；（5）加熱器的尺寸應(yīng)與試件的尺寸相適應(yīng)。4.1.2試驗(yàn)條件的控制2.溫度傳感器和測(cè)試儀表的選擇對(duì)于溫度測(cè)定，溫度傳感器要使溫度讀數(shù)的精確度為0.01℃以上，例如，如果采用熱電偶的采集儀，其最小分辨率要小于0.0004毫伏。作為成對(duì)出現(xiàn)的溫度傳感器，其不但要原點(diǎn)高度一致，線性斜率也需要保持高度一致。2.溫度傳感器和測(cè)試儀表的選擇3.試件尺寸的確定和制作要求試件的制作不可能如同理論上假定的那樣作成無(wú)限厚，但是只要對(duì)試件的尺寸按一定的比例制作和合理控制試驗(yàn)時(shí)間，使加熱器發(fā)出的熱量擾動(dòng)尚未傳到試件的邊界面或影響力到達(dá)試件邊界面時(shí)，試驗(yàn)就已結(jié)束，這就滿足了理論上的要求，一般要求試件的長(zhǎng)和寬為薄試件厚度的5～10倍。同組試件必須是同一種材料，一次成型。試件相互接觸的表面要求制作得平整，接合緊密，這樣可以避免形成縫隙而受空氣間隙的影響，造成測(cè)試結(jié)果的誤差。3.試件尺寸的確定和制作要求4試驗(yàn)時(shí)間的控制熱脈沖法是以無(wú)限厚物體導(dǎo)熱方程的解為基礎(chǔ)的，但由于我們實(shí)際制作的試件是有限厚的，因此要滿足無(wú)限厚物體導(dǎo)熱方程解的要求，則試驗(yàn)時(shí)間（即時(shí)間）必須限制熱源面所發(fā)出的熱流尚未傳至試塊界面（一般是試件背面）之前，否則就要受到外界條件的影響而破壞原始的假定。當(dāng)然在實(shí)踐中與理論上的假定是有一定出入的，若這誤差相當(dāng)小的時(shí)候，就可以認(rèn)為已滿足理論上的假定。對(duì)于一般建筑材料來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)時(shí)間10分鐘左右是不會(huì)超過(guò)控制時(shí)間的，僅對(duì)少數(shù)過(guò)重或過(guò)輕的材料要事先計(jì)算一下大致的控制時(shí)間，并在實(shí)測(cè)中嘗試和調(diào)整。4試驗(yàn)時(shí)間的控制5試驗(yàn)環(huán)境的恒溫要求脈沖法導(dǎo)熱公式的推導(dǎo)中，試件的初始外界溫度和實(shí)驗(yàn)過(guò)程外界溫度是恒定不變的，因此，要求試驗(yàn)室內(nèi)的氣溫波動(dòng)盡量減小，以免試件內(nèi)部初始溫度引起不均勻而影響測(cè)定結(jié)果。5試驗(yàn)環(huán)境的恒溫要求4.2線熱源法4.1基本原理在試驗(yàn)材料中間，安置一根細(xì)長(zhǎng)的金屬加熱絲，當(dāng)加熱絲兩端接通電流后，就會(huì)發(fā)出熱量，使加絲溫度升高。加熱絲溫度升高的快慢，與試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)。如果試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，即材料的絕熱性能好，向外傳遞較慢，那么加熱絲的溫度升得幅度高、速度快；相反，試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大，向外傳遞較快，則加熱絲的溫度升得幅度小、速度慢。線熱源法就是根據(jù)這種原理研制成的。

4.2線熱源法材料的導(dǎo)熱系數(shù)與加熱絲的溫升關(guān)系可以通過(guò)求解無(wú)限長(zhǎng)圓柱體的導(dǎo)熱微分方程式很?chē)?yán)格地表示出來(lái)。我們知道，圓柱體的導(dǎo)熱微分方程為：它的解為：材料的導(dǎo)熱系數(shù)與加熱絲的溫升關(guān)系可以通過(guò)求解線熱源法適用于測(cè)定粉末材料，小顆粒狀材料，短纖維狀材料的導(dǎo)熱系數(shù)。線熱源法的特點(diǎn)是：1.測(cè)量時(shí)間短，約12分鐘。2.不需要測(cè)量試樣的尺寸，試樣放入容器內(nèi)即可。3.操作簡(jiǎn)單。4.精確度為3%左右，一般不超過(guò)5%。其它測(cè)試過(guò)程和因素分析參考熱脈沖法。線熱源法適用于測(cè)定粉末材料，小顆粒狀材料，短五檢測(cè)報(bào)告注意事項(xiàng)在材料導(dǎo)熱系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果（報(bào)告）中應(yīng)注明以下信息：（1）材料的名稱、標(biāo)志和物理性能。（2）試樣說(shuō)明及其與取樣關(guān)系的描述。（3）試樣的厚度、收到及檢測(cè)時(shí)的厚度。（4）方法和用于制備的環(huán)境（試驗(yàn)室制樣時(shí)）。（5）已制備和檢測(cè)的試樣密度（非常重要）。（6）測(cè)定的平均溫度。（7）平衡時(shí)的熱流密度，w/m2。（8）試樣的熱阻（m2·K/W）或?qū)嵯禂?shù)(W/m·K)。五檢測(cè)報(bào)告注意事項(xiàng)在材料導(dǎo)熱系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果（報(bào)告）中應(yīng)注明導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件中國(guó)建筑科學(xué)研究院（國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）導(dǎo)熱系數(shù)儀器原理和測(cè)試技術(shù)導(dǎo)熱系數(shù)儀器原理和測(cè)試技術(shù)

近年來(lái)，建筑節(jié)能工作在我國(guó)的發(fā)展十分迅速，建筑節(jié)能形勢(shì)也越來(lái)越好。但據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)節(jié)能建筑發(fā)展水平仍然參差不齊，建筑用能浪費(fèi)仍相當(dāng)嚴(yán)重，節(jié)能潛力還未充分發(fā)揮。全國(guó)每年新建城鄉(xiāng)建筑的建筑中80%以上是高耗能建筑。相同條件下，我國(guó)建筑平均使用能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家；同時(shí)伴隨著村鎮(zhèn)建筑用能的逐步提高，我國(guó)的建筑節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn)。

前言近年來(lái)，建筑節(jié)能工作在我國(guó)的發(fā)展十分迅速，建導(dǎo)熱系數(shù)是建筑材料的基本物性之一，是鑒別建筑材料保溫性能好壞的重要指標(biāo)。對(duì)于保溫材料來(lái)說(shuō)，導(dǎo)熱系數(shù)是其中最重要的一個(gè)參數(shù)，因?yàn)閷?dǎo)熱系數(shù)是決定保溫材料保溫能力的根本因素。

近些年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的要求越來(lái)越高，高保溫（低導(dǎo)熱系數(shù)）性能的材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此準(zhǔn)確測(cè)定保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)有利于合理選材及指導(dǎo)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于建筑節(jié)能來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

針對(duì)日益廣泛的建筑節(jié)能檢測(cè)工作，其中保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試在整個(gè)建筑節(jié)能檢測(cè)領(lǐng)域非常普遍，同時(shí)為了配合此次的認(rèn)監(jiān)委導(dǎo)熱系數(shù)能力驗(yàn)證項(xiàng)目（

CNCA-12-A10）的總結(jié)工作，本文主要介紹與導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試方法及測(cè)試儀器等問(wèn)題，通過(guò)此次交流，以期與大家共同進(jìn)步，為更好地開(kāi)展節(jié)能檢測(cè)做一些力所能及的工作。

一基本原理和概念二常用穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法★三導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀舉例分析四非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法介紹五檢測(cè)報(bào)告注意事項(xiàng)一基本原理和概念一基本原理和概念對(duì)于厚度為d的無(wú)限大的單層勻質(zhì)平壁，當(dāng)兩側(cè)的溫度保持恒定，分別為t1和

t2，且

t1>t2，根據(jù)傅立葉定律可以得到公式：將此式分離變量積分，得到單層勻質(zhì)平壁在一維穩(wěn)態(tài)條件下的熱流密度計(jì)算公式為：一基本原理和概念對(duì)于厚度為d的無(wú)限大的單層勻質(zhì)平壁，當(dāng)涵義簡(jiǎn)述：理論基礎(chǔ)：式中：q—單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積所傳遞的熱量（W/㎡）；

d—單層平壁的厚度（m）；

t1,t2—壁面兩側(cè)的溫度（℃）。導(dǎo)熱系數(shù)表述：λ，

W/（m·K）物理意義：在穩(wěn)態(tài)條件下，1m厚物體，兩側(cè)表面溫差為1k，1s內(nèi)通過(guò)1m2面積傳過(guò)的熱量。

導(dǎo)熱系數(shù)值越小，材料的絕熱（保溫）性能越好。涵義簡(jiǎn)述：基于穩(wěn)定熱狀況的測(cè)試方法大致可分為三種類型：1.平板法，包括單平板法、雙平板法、相對(duì)平板法（比較法、熱流計(jì)法）；2.圓管法；3.球體法。其中以平板法為最主要的測(cè)試方式。基于穩(wěn)定熱狀況的測(cè)試方法大致可分為三種類型：二、常用穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法2.1常用標(biāo)準(zhǔn)2.2防護(hù)熱板法（單試件）2.3雙試件（平板法）設(shè)備與單試件（平板法）設(shè)備的對(duì)比2.4熱流計(jì)法設(shè)備與防護(hù)熱板法（平板法）設(shè)備的對(duì)比二、常用穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法2.1常用標(biāo)準(zhǔn)2.1常用標(biāo)準(zhǔn)1GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》

通過(guò)計(jì)量被測(cè)試件的兩側(cè)溫度和熱側(cè)的加熱功率，從而獲得材料的導(dǎo)熱系數(shù)。2GB/T10295-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》

通過(guò)計(jì)量被測(cè)試件的兩側(cè)溫度和通過(guò)試件的熱流密度，從而獲得材料的導(dǎo)熱系數(shù)。2.1常用標(biāo)準(zhǔn)2.2防護(hù)熱板法（單試件）本節(jié)以防護(hù)熱板法（GB/T10294方法）中的單試件法為例來(lái)重點(diǎn)介紹穩(wěn)態(tài)法測(cè)量保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的情況，然后進(jìn)行介紹：防護(hù)熱板法中的雙平板法熱流計(jì)法（GB/T10295方法）

將這兩種常用的方法與單平板法的相同和不同之處做對(duì)比介紹。首先介紹一下儀器設(shè)備的原理，示意圖如下：2.2防護(hù)熱板法（單試件）導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件儀器重點(diǎn)：①試件兩側(cè)溫度計(jì)量準(zhǔn)確；②試件熱側(cè)加熱功率計(jì)量準(zhǔn)確；③試件溫度和側(cè)向護(hù)熱板、背向護(hù)熱板要保持高度一致。事實(shí)上，為了達(dá)到上述目的，對(duì)儀器的要求是方方面面的，如：測(cè)試元件的精度、測(cè)溫點(diǎn)的布置、控制系統(tǒng)的靈活，甚至包括儀器的機(jī)械加工精度等等，這些都會(huì)對(duì)儀器的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。儀器重點(diǎn)：對(duì)于儀器開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，如何提高儀器自身的測(cè)量精度是研究的重點(diǎn)。但對(duì)于節(jié)能檢測(cè)人員來(lái)說(shuō)，儀器的內(nèi)部因素不是關(guān)注的重點(diǎn)，如何更好地使用儀器設(shè)備則才是重要的關(guān)注點(diǎn)，但對(duì)儀器原理應(yīng)有基本的了解，便于在日常工作中解決特殊問(wèn)題及突發(fā)問(wèn)題。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件測(cè)試達(dá)到平衡的判斷（1）一般憑經(jīng)驗(yàn)確定測(cè)量間隔。對(duì)于泡沫塑料等輕質(zhì)試件可取30分鐘，對(duì)于較厚重試件取1小時(shí)。（2）當(dāng)連續(xù)四組讀數(shù)給出的熱阻值的差別不超過(guò)±1%，并且不是單調(diào)地朝一個(gè)方向改變時(shí)即表示達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件使用過(guò)程的一些基本注意事項(xiàng)（1）試件冷熱面溫度差的設(shè)定要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或其他規(guī)定進(jìn)行（GB/T10294標(biāo)準(zhǔn)建議溫差最少為10-20K），根據(jù)多年的科研檢測(cè)結(jié)果來(lái)看：對(duì)于普通絕熱材料，不宜將冷熱面溫差設(shè)定在10K以下；在實(shí)驗(yàn)研究或材料對(duì)比時(shí)，可以適當(dāng)放松溫差要求，但極端情況也不應(yīng)低于5K，否則不易保持測(cè)試的準(zhǔn)確性。（2）對(duì)于軟質(zhì)保溫材料，在保證夾緊的同時(shí)還要避免過(guò)度壓縮試件，防止改變?cè)嚰臒峁ば阅芏绊憸y(cè)量結(jié)果。

導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

（3）對(duì)于硬質(zhì)材料，要避免儀器的冷熱板與試件之間產(chǎn)生空氣間隙，采用導(dǎo)熱良好的膏體材料排出縫隙間的空氣是一個(gè)好辦法。舉例說(shuō)明空隙的影響：測(cè)試一種隔熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)，塑料的厚度15mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.18W/（m·K），假定塑料試件的平整度每面都是0.3mm（對(duì)于300mm尺寸的試件，相當(dāng)于平整度為1/1000），則在測(cè)試時(shí)的空氣間隙總厚度為0.6mm。由此可以簡(jiǎn)單評(píng)估一下空氣間隙對(duì)整個(gè)測(cè)試的影響，空氣間隙總熱阻約為：0.0003/0.024=0.0125m2·K/W

塑料試件的自身熱阻約為：0.015/0.18=0.0833m2·K/W空氣間隙熱阻約占試件熱阻的15%。這種巨大的偏差是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試所要堅(jiān)決避免的。（3）對(duì)于硬質(zhì)材料，要避免儀器的冷熱板與試件之間產(chǎn)生空氣間（4）對(duì)于常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前對(duì)其測(cè)量結(jié)果做一個(gè)基本判斷（其中，密度是一個(gè)重要參考因素，因?yàn)槊芏葘?duì)于很多材料來(lái)說(shuō)，在一定范圍內(nèi)與導(dǎo)熱系數(shù)有一定的相關(guān)關(guān)系），如果出現(xiàn)意外結(jié)果，則應(yīng)及時(shí)查找各方面原因。（4）對(duì)于常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束前對(duì)其測(cè)量結(jié)果做一個(gè)基本（5）對(duì)于非常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)材料的密度，以及與其相似材料的一些性能等參數(shù)做參考，粗估材料的導(dǎo)熱系數(shù)，從而設(shè)定合理的溫度范圍，有利于縮短測(cè)量過(guò)程并得到更為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。（6）儀器的冷熱板表面不宜覆蓋其他材料（一般是促進(jìn)冷熱板與試件的接觸）；如果采用這種方式，應(yīng)做好與之相關(guān)的校準(zhǔn)工作。（5）對(duì)于非常規(guī)材料，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前根據(jù)材料的密度，以及與其相

（7）試件熱阻不能太小。其中，標(biāo)準(zhǔn)建議要大于0.1（m2·K）/W。

潛臺(tái)詞：試件不能太薄；試件的導(dǎo)熱系數(shù)不能太大。注意問(wèn)題：同時(shí)試件不能太厚，否則在有限的測(cè)量尺寸下，試件越厚會(huì)導(dǎo)致測(cè)量溫度場(chǎng)偏離一維穩(wěn)態(tài)傳熱的程度越大，而一維穩(wěn)態(tài)傳熱是測(cè)試的理論基礎(chǔ)，必須得到保證才能確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件（8）試件厚度對(duì)測(cè)量有較大影響，對(duì)于300mm×300mm尺寸的設(shè)備，比較理想的試件厚度為20mm～30mm，一般不要超過(guò)10mm～50mm的范圍。

（9）不應(yīng)對(duì)所有的材料都用統(tǒng)一的夾緊力。一般說(shuō)來(lái)，試件越不平所需的夾緊力應(yīng)越大，試件越硬所需的夾緊力越大。（8）試件厚度對(duì)測(cè)量有較大影響，對(duì)于300mm×300

（10）設(shè)備測(cè)量區(qū)的防護(hù)罩對(duì)試件的測(cè)量影響大小因不同測(cè)試溫度條件和不同試件而不同，建議不要放棄防護(hù)罩的使用。（11）測(cè)試時(shí)設(shè)備的大環(huán)境溫度盡量保持穩(wěn)定，同時(shí)盡量避免測(cè)試溫度和環(huán)境溫度接近的情況，否則容易增加一般設(shè)備的控制難度，造成穩(wěn)定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況出現(xiàn)。（10）設(shè)備測(cè)量區(qū)的防護(hù)罩對(duì)試件的測(cè)量影響大小因不同測(cè)

2.3雙試件（平板法）設(shè)備與單試件（平板法）設(shè)備的對(duì)比雙試件法設(shè)備簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是采用在主加熱板的兩側(cè)各設(shè)置一塊相同試樣，進(jìn)行材料導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試的方法。2.3雙試件（平板法）設(shè)備與單試件（平板法）設(shè)備的對(duì)T2T1T3Q1Q2Q3Q2T2T1T3Q1Q2Q3Q2

與單平板法設(shè)備相比，兩者的區(qū)別在于：首先，由于雙試件設(shè)備采用了兩塊試件，這就使得雙試件設(shè)備避免使用了單試件設(shè)備中主加熱板背后的背護(hù)熱板，從而避免了主加熱板向背護(hù)熱板的傳熱問(wèn)題，從這個(gè)角度看有利于提高設(shè)備的測(cè)量精度。

其次，雙試件設(shè)備所使用的兩塊試件必須完全一致（理論上），否則可能會(huì)引起主加熱板向雙側(cè)的傳熱不均而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差。實(shí)際測(cè)試中，無(wú)論是試件的厚度還是試件的均勻性，兩塊試件不可能做的完全一致，從這個(gè)角度看雙試件設(shè)備不利于提高設(shè)備測(cè)量精度。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

2.4防護(hù)熱板法（平板法）設(shè)備與熱流計(jì)法設(shè)備的對(duì)比

熱流計(jì)法設(shè)備采用GB/T10295-2008標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗痪_計(jì)量熱量（功率）參數(shù)，所以它是一種相對(duì)法設(shè)備。設(shè)備所使用的熱流計(jì)是經(jīng)過(guò)系數(shù)標(biāo)定的，因此測(cè)量的準(zhǔn)確性與熱流計(jì)的標(biāo)定準(zhǔn)確性有著決定性的關(guān)系。2.4防護(hù)熱板法（平板法）設(shè)備與熱流計(jì)法設(shè)備的對(duì)比熱流計(jì)設(shè)備原理圖（雙熱流計(jì)）示意圖如下所示：熱流計(jì)設(shè)備原理圖（雙熱流計(jì)）注意事項(xiàng)：

熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀的準(zhǔn)確性與設(shè)備所使用的熱流計(jì)系數(shù)標(biāo)定有很大關(guān)系。通常來(lái)說(shuō)，熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀是利用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行標(biāo)定的，在儀器的使用范圍內(nèi)，應(yīng)該針對(duì)不同熱流密度（絕熱材料一般為低熱流密度，非絕熱材料一般為高熱流密度）進(jìn)行至少兩種熱流情況進(jìn)行標(biāo)定，不能僅僅進(jìn)行一次標(biāo)定就用來(lái)測(cè)量多類型材料，尤其是測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)件性能差別過(guò)大的材料一定要慎重，否則測(cè)量結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生巨大誤差。以某次能力驗(yàn)證為例來(lái)說(shuō)明（當(dāng)然檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用的為平板法和熱流計(jì)法兩種設(shè)備，但很多設(shè)備都是以標(biāo)準(zhǔn)板標(biāo)定為基礎(chǔ)的）：注意事項(xiàng)：

參加能力驗(yàn)證的檢測(cè)機(jī)構(gòu)共36家，由于各檢測(cè)機(jī)構(gòu)都采用的是玻璃棉或聚苯板等類的軟質(zhì)、低導(dǎo)熱系數(shù)的材料做為標(biāo)準(zhǔn)件，因此各檢測(cè)機(jī)構(gòu)的聚苯板導(dǎo)熱系數(shù)能力驗(yàn)證整體結(jié)果比較理想，而丙烯酸樹(shù)脂板導(dǎo)熱系數(shù)能力驗(yàn)證整體結(jié)果非常差。檢測(cè)結(jié)果偏差柱狀圖如下所示：

說(shuō)明：其中有的檢測(cè)機(jī)構(gòu)沒(méi)有能測(cè)出丙烯酸樹(shù)脂板的導(dǎo)熱系數(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀與防護(hù)熱板法設(shè)備相比，其特點(diǎn)在于：

首先，由于熱流計(jì)法設(shè)備不計(jì)量功率（熱量）因此不存在主加熱板與護(hù)熱板之間傳熱問(wèn)題，設(shè)備構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件

其次，熱流計(jì)法設(shè)備中，一般與被測(cè)試件接觸的都是熱流計(jì)，而防護(hù)熱板法設(shè)備中，與被測(cè)試件接觸的是冷熱板（一般是金屬材料）。金屬材料的導(dǎo)熱性能一般遠(yuǎn)好于普通材料，因此從設(shè)定溫度的角度來(lái)說(shuō)，熱流計(jì)法導(dǎo)熱儀設(shè)定溫度與試驗(yàn)最終溫度水平之間差異較大，設(shè)定時(shí)需要一定的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，或者在測(cè)試過(guò)程中做較長(zhǎng)時(shí)間的漸進(jìn)式調(diào)整。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件第三，由于采用了熱流計(jì)測(cè)量原理，因此測(cè)量所需達(dá)到平衡的穩(wěn)定時(shí)間理論上要短于平板法設(shè)備。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件2.5熱流傳感器的標(biāo)定常用熱流傳感器其實(shí)就是熱電偶堆。隨著使用周期的延長(zhǎng)和自身老化等方面的影響，熱流傳感器可能會(huì)產(chǎn)生變形或損壞，熱流系數(shù)也隨之改變，一般情況下，熱流傳感器系數(shù)每年至少標(biāo)定一次。標(biāo)定熱流傳感器的儀器一般要符合GB/T10294《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法

》（從邏輯的角度上來(lái)說(shuō)不應(yīng)該采用GB/T10295《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》的方法進(jìn)行標(biāo)定。）2.5熱流傳感器的標(biāo)定采用GB/T10294法，并選擇用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行標(biāo)定的方法。注：標(biāo)定熱流傳感器應(yīng)根據(jù)未來(lái)應(yīng)用的范圍，至少針對(duì)高熱流狀態(tài)和低熱流狀態(tài)進(jìn)行兩次標(biāo)定。標(biāo)定原理圖如下：采用GB/T10294法，并選擇用標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行標(biāo)定的方法。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試技術(shù)課件熱流計(jì)標(biāo)定系數(shù)C1如下：熱流計(jì)標(biāo)定系數(shù)C1如下：三導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀舉例分析導(dǎo)熱儀主要由

1主體部分（測(cè)試計(jì)量區(qū)）

2冷/熱源系統(tǒng)3智能測(cè)量?jī)x（控制系統(tǒng)）三部分組成。三導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試儀舉例分析導(dǎo)熱儀主要由

主體部分智能測(cè)量?jī)x熱源測(cè)控系統(tǒng)冷源測(cè)控系統(tǒng)輔助部件主體部分智能測(cè)量?jī)x熱源測(cè)控系統(tǒng)冷源測(cè)控系統(tǒng)輔助部件主體部分由熱板、冷板和試件壓緊裝置組成，熱板和冷板是儀器的硬件核心部分，主要目的是使檢測(cè)所必需的時(shí)間和空間達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并使熱板及冷板結(jié)構(gòu)合理，制造工藝精密與可靠，這對(duì)儀器性能的影響很大。由于時(shí)間有限，對(duì)于導(dǎo)熱儀中紛繁的各種部件，本節(jié)僅對(duì)檢測(cè)人員日常能最直觀接觸到的冷熱板及其系統(tǒng)進(jìn)行舉例說(shuō)明。主體部分由熱板、冷板和試件壓緊裝置組成，熱板和冷板是儀器的硬熱側(cè)熱板包括——背護(hù)熱板、主加熱板和護(hù)熱板（周?chē)o(hù)熱板）背護(hù)熱板采用40mm厚的鋁板加工制成，再由精密恒溫水槽提供穩(wěn)定熱源，恒溫水進(jìn)出采用螺旋形逆向流動(dòng)的液體槽板，這種設(shè)計(jì)可使板面的溫度均勻性達(dá)到較好的效果。背護(hù)熱板的熱源及冷源由兩套精密恒溫水槽組成。主熱板由主加熱器和金屬均熱板組成，護(hù)加熱板由護(hù)加熱器和金屬均熱板組成。主、護(hù)熱板的大小與被測(cè)試件厚度成一定比例關(guān)系，并且還與邊緣熱損失和不平衡誤差有關(guān)，因此，設(shè)計(jì)主護(hù)熱板時(shí)必須綜合考慮，使誤差和不平衡誤差之和最小。有關(guān)這方面的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外已做過(guò)大量工作，例如可以根據(jù)GB10294推薦的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。均熱板采用黃銅板制作并進(jìn)行涂黑處理，其輻射率大于0.8。主、護(hù)均熱板的平整度為0.04mm，不平整度小于0.025%。主、護(hù)加熱器采用0.1mm厚的鏮銅箔腐蝕而成，采用半固化板絕緣，這種工藝既保證均熱板和加熱器之間有良好的電絕緣又有較好的熱接觸。主加熱板、護(hù)熱板和背護(hù)熱板的溫度要保持高度一致。熱側(cè)冷側(cè)冷板是由鋁板、半導(dǎo)體制冷器、冷卻水系統(tǒng)組成。板面進(jìn)行氧化處理，板面的平整度為0.04mm，不平整度小于0.025%。冷卻水系統(tǒng)主要包含另一套恒溫水槽，由恒溫水槽提供穩(wěn)定的冷卻水流。當(dāng)測(cè)試需要冷板溫度設(shè)定在5℃以上時(shí)，直接通過(guò)恒溫水槽溫度的調(diào)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷板的溫度控制；當(dāng)測(cè)試需要冷板溫度設(shè)定在5℃以下時(shí)，用半導(dǎo)體制冷器來(lái)控制冷板溫度，此時(shí)水槽起到對(duì)半導(dǎo)體制冷器冷卻作用。冷側(cè)導(dǎo)熱儀加工試制完成后必須進(jìn)行如下工作：儀器測(cè)試（主要針對(duì)設(shè)備）1.1熱、冷板溫度場(chǎng)分布的均勻性應(yīng)用不同材質(zhì)試件進(jìn)行測(cè)試。1.2邊緣熱損一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)試件厚度和熱阻最大，而試件溫差最小時(shí)，此時(shí)邊緣熱損最大（指比例大）。1.3試件最小厚度的確定1.4最小溫差的確定導(dǎo)熱儀加工試制完成后必須進(jìn)行如下工作：2.驗(yàn)證測(cè)試（主要針對(duì)材料）2.1.線性實(shí)驗(yàn)（導(dǎo)熱系數(shù)與平均溫度的關(guān)系）2.2.不同溫差影響實(shí)驗(yàn)2.3.重復(fù)性試驗(yàn)影響實(shí)驗(yàn)2.驗(yàn)證測(cè)試（主要針對(duì)材料）3.誤差分析3.1.測(cè)量誤差（1）主加熱板功率測(cè)量誤差（2）試件厚度測(cè)量誤差（3）溫度測(cè)量誤差

……3.2.儀器結(jié)構(gòu)引起的誤差3.3.被測(cè)試件對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響本項(xiàng)誤差實(shí)際上已經(jīng)不是單純的儀器本身的精度問(wèn)題。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：測(cè)量有機(jī)玻璃時(shí)，由于試件表面的不平整（厚度也不完全處處相等），直接測(cè)量時(shí)，冷熱板與有機(jī)玻璃之間會(huì)形成空氣間隙，引起較大的附加接觸熱阻（含空氣間隙熱阻），測(cè)得導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.1592W/m·K（平均溫度22.36℃）；再涂上一層導(dǎo)熱硅油后再進(jìn)行測(cè)量，后得到的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.1774W/m·K（平均溫度22.35℃），導(dǎo)熱系數(shù)比直接測(cè)量時(shí)提高了11.43%。3.誤差分析四非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法介紹4.1熱脈沖法4.2線熱源法四非穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法介紹4.1熱脈沖法4.1熱脈沖法

4.1.1基本原理熱脈沖法是以非穩(wěn)定熱流原理為基礎(chǔ)，在試驗(yàn)材料中給以短時(shí)間的加熱，使試驗(yàn)材料的溫度發(fā)生變化，根據(jù)其變化的特點(diǎn)，就可以計(jì)算出試驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)和比熱容等相關(guān)參數(shù)。4.1熱脈沖法熱脈沖法具有以下特點(diǎn)：1.裝置簡(jiǎn)單，幾乎可以通過(guò)購(gòu)置有關(guān)儀表自行組裝設(shè)備；2.試驗(yàn)時(shí)間短，一次試驗(yàn)10～20分鐘左右；3.一次試驗(yàn)中可以同時(shí)測(cè)出材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)和比熱容等多項(xiàng)相關(guān)參數(shù)；4.測(cè)量范圍廣，可測(cè)定密度30～3000kg/m3的干燥和潮濕的塊狀和粉狀的建筑材料和保溫材料。熱脈沖法具有以下特點(diǎn)：根據(jù)熱脈沖法的基本原理，其試驗(yàn)裝置可分為三個(gè)主要部分。第一部分為試件及試件夾具。為了便于放置加熱器及測(cè)量溫度用的熱電偶，試件分為三塊，中間一塊試件比較薄，兩邊的試件比較厚。試件和試件之間夾以熱電偶和加熱器。第二部分為溫度測(cè)量系統(tǒng)。溫度的感應(yīng)元件成對(duì)出現(xiàn)，一對(duì)溫度傳感器相互之間必須高度一致，包括原點(diǎn)一致和斜率一致。第三部分為加熱系統(tǒng)。為了在試驗(yàn)過(guò)程中保持電壓恒定，讓電流首先經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器，然后經(jīng)過(guò)調(diào)壓器調(diào)至所需要的電壓，加熱電路中接入電