建筑節(jié)能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)講義

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻（傳熱系數(shù)）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法山東省建筑節(jié)能監(jiān)督檢驗(yàn)站山東省建設(shè)發(fā)展研究院

二○○六年八月傳熱—指包括各種形式熱能轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的總稱。傳熱的基本方式分為導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射。導(dǎo)熱—是由溫度不同的質(zhì)點(diǎn)（分子、原子、自由電子），在熱運(yùn)動(dòng)中引起的熱能傳遞過程。對(duì)流—對(duì)流傳熱只發(fā)生在流體之中，它是由溫度不同的各部分流體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(fā)射出電磁波，這種電磁波的發(fā)射，即使在物體溫度達(dá)到絕對(duì)溫度零K時(shí)，即273.16℃時(shí)，也不會(huì)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(xiàn)象。傳熱的三種形式一、建筑絕熱材料及其影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素?zé)崃髅芏?q)W/m2

是指單位時(shí)間內(nèi)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(dǎo)熱系數(shù)（λ）W/（m·K）材料導(dǎo)熱特性的一個(gè)物理指標(biāo)。數(shù)值上等于熱流密度除以溫度梯度，稱導(dǎo)熱系數(shù)或稱熱導(dǎo)率。熱阻（R）（m2·K）/W

在穩(wěn)定狀態(tài)下，與熱流方向垂直的物體兩表面溫度差除以熱流密度。對(duì)于均質(zhì)材料層（如聚苯板），熱阻R值可由厚度和導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算R=δ/λ

對(duì)于非均質(zhì)墻體構(gòu)造（如空心砌塊墻體），熱阻R值取決于具體構(gòu)造。傳熱阻（RO）（m2·K）/W

傳熱系數(shù)的倒數(shù)。數(shù)值上為物體兩側(cè)環(huán)境溫度差除以熱流密度。傳熱阻RO

RO=Ri+R+Re

在計(jì)算外墻傳熱阻時(shí)，一般取參考值，如取Ri=0.11，Re=0.04。傳熱系數(shù)（K）W/（m2·K）穩(wěn)定狀態(tài)下的熱流密度除以物體兩側(cè)環(huán)境溫度差。傳熱系數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)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(shí)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(jié)構(gòu)來分，可分為晶體材料、微晶體材料和玻璃體材料；從化學(xué)成分來分，又可分為有機(jī)材料和無機(jī)材料。

常用建筑絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)與容重的關(guān)系容重是指單位體積的材料重量，它是影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的重要因素之一。對(duì)于大多數(shù)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(dāng)材料的比重一定時(shí)，孔隙率愈大，則容重愈小，導(dǎo)熱系數(shù)也越小。其規(guī)律是導(dǎo)熱系數(shù)隨容重的增大而增大。濕度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)有著極其重要的影響，導(dǎo)熱系數(shù)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(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工計(jì)算時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)乘以修正系數(shù)。并且還必須采取各種措施來控制材料濕度，以保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能。材料導(dǎo)熱系數(shù)與濕度的關(guān)系1—粉煤灰陶粒混凝土

ρ=1648kg/m32—粘土陶?；炷?/p>

ρ=1486kg/m33—自燃煤矸石混凝土

ρ=1252kg/m34—頁巖陶?；炷?/p>

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?；炷?/p>

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(dǎo)熱系數(shù)與濕度的關(guān)系

λKcal/(m·.h·℃)ω0（%）

二、建筑材料絕熱性能及其檢測(cè)方法測(cè)定建筑絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)的方法可分為兩類：

1、穩(wěn)定熱流法穩(wěn)定熱流法是通過材料的熱流，其數(shù)值和方向都不隨時(shí)間而變，即溫度場(chǎng)是恒定的。穩(wěn)態(tài)法有防護(hù)熱板法（單平板法、雙平板法）和熱流計(jì)法。采用標(biāo)準(zhǔn)：《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定--防護(hù)熱板法和熱流計(jì)法》GB10294～10295-882、非穩(wěn)定熱流法非穩(wěn)態(tài)法有熱脈沖法、線熱源法等采用標(biāo)準(zhǔn)：《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ51-2002——熱流計(jì)法適用范圍：本方法適用于測(cè)量試件熱阻大于0.1m2·K/W的材料，適合測(cè)干燥勻質(zhì)材料。原理：利用恒定溫度較高與一塊恒定溫度較低的兩個(gè)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(cè)定材料冷熱側(cè)的表面溫度，用熱流計(jì)測(cè)量通過兩塊試件或者單塊試件的熱流量，利用測(cè)得的熱流密度及試件溫差即可計(jì)算出試件的導(dǎo)熱系數(shù)。計(jì)算公式：式中：

R—試件熱阻，m2·K/WCt—熱流計(jì)在平均溫度為t時(shí)的標(biāo)定常數(shù)，W/m2·mvEt—熱流計(jì)在平均溫度為t時(shí)的輸出信號(hào)，mvλ—導(dǎo)熱系數(shù)，W/m

·

KΔt—試件冷熱表面溫差，℃

d—試件厚度，m裝置的各個(gè)部分應(yīng)滿足下列要求：（1）加熱器的厚度不應(yīng)大于0.4mm，應(yīng)有彈性，在使用過程中堅(jiān)固而耐久。加熱絲應(yīng)選用電阻溫度系數(shù)小的鏮銅、錳銅等材料，使得加熱器在溫度變化10～20℃時(shí)，它的電阻變化很小。加熱器之間的間距宜小于2mm，整個(gè)面積發(fā)出的熱量應(yīng)均勻，對(duì)試件應(yīng)對(duì)稱傳熱，加熱器不應(yīng)有吸濕性，其尺寸應(yīng)與試件尺寸相同。（2）熱電偶直徑宜選用0.1mm。（3）試驗(yàn)過程中，應(yīng)保持測(cè)量裝置電壓穩(wěn)定。（4）應(yīng)設(shè)有試件夾緊裝置，以保證相互間的接觸緊密。導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定所用試件應(yīng)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(yīng)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(yīng)平行，各試件之間的接觸面應(yīng)結(jié)合緊密。這樣可以避免形成縫隙而受空氣的影響，造成測(cè)試結(jié)果的誤差。（4）測(cè)量干燥狀態(tài)下的熱物理性能時(shí)，試件應(yīng)在105～110℃下烘干至恒重。測(cè)不同含水率狀況下的熱物理性能時(shí)，應(yīng)將干燥試件培養(yǎng)至所需濕度后再進(jìn)行測(cè)定，一組試件之間的濕度差應(yīng)小于1%，一塊試件內(nèi)濕度要分布均勻。導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)步驟：（1）稱試件重量，測(cè)量試件尺寸，計(jì)算試件密度。（2）按圖安裝試件，接通加熱器電源，預(yù)熱30分鐘后，校正檢流計(jì)光點(diǎn)為零。測(cè)得薄試件上下表面溫度小于0.1℃時(shí)，可開始測(cè)定。（3）開啟加熱電源，并同時(shí)啟動(dòng)二塊秒表，測(cè)量加熱回路電流。（4）加熱時(shí)間（t′）控制在4～6分鐘，當(dāng)薄試件上表面溫度升高1～2℃（0.04—0.08mv）時(shí)，關(guān)加熱器及一塊秒表，記錄上表熱電勢(shì)E′、t′及t1值（t′=t1）。然后再測(cè)下表面電勢(shì)值E2、及t2值。導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算公式：

導(dǎo)溫系數(shù)計(jì)算公式：

材料蓄熱系數(shù)計(jì)算公式：

三、各種墻體的說明與分析

節(jié)能墻體按其材料及組成可分為兩大類：即單一材料節(jié)能墻體與復(fù)合材料節(jié)能墻體。

1、單一材料節(jié)能墻體主要有承重粘土空心磚、燒結(jié)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(fù)合材料節(jié)能墻體這類材料是由絕熱材料與傳統(tǒng)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(nèi)保溫、外保溫和中間保溫三種節(jié)能墻體形式。

三種節(jié)能墻體形式的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）內(nèi)保溫復(fù)合節(jié)能墻體的優(yōu)缺點(diǎn)

①在這類墻體中，絕熱材料被設(shè)置在外墻的內(nèi)側(cè)，通常用石膏板、飾面磚或混合砂漿等覆面作為保護(hù)面層。絕熱材料的厚度應(yīng)按當(dāng)?shù)氐墓?jié)能要求設(shè)計(jì)。

②這類墻體的構(gòu)造、施工較方便，在室內(nèi)工作，不受外界氣候狀況影響，連續(xù)作業(yè)面不大，均為干作業(yè)施工，施工較為安全，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)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(jié)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(huì)受間歇供熱與室外溫度波動(dòng)的影響。供熱時(shí)室溫升得快，停止供熱時(shí)室溫也降得快。到了夏季，晚上室外空氣溫度下降其外墻內(nèi)表面溫度也隨之迅速下降，有利于改善熱環(huán)境。

⑤因絕熱材料設(shè)置在墻體內(nèi)側(cè)，占去了約3%的使用面積。⑥不適用于舊房改造，施工時(shí)會(huì)影響住戶的正常生活。（2）夾心保溫復(fù)合節(jié)能墻體的優(yōu)缺點(diǎn)這是指在砼預(yù)制外墻板或外墻砌體中間設(shè)置或填充絕熱材料形成的節(jié)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(fù)合節(jié)能墻體大致可分兩類。

①預(yù)制砼板—保溫板—預(yù)制砼板復(fù)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(jié)構(gòu)體系。施工吊裝方便快速，效率高，質(zhì)量易保證，但自重大，要用大型起重設(shè)備。另外，在預(yù)制生產(chǎn)板材澆灌砼時(shí)會(huì)壓縮保溫板厚度和增加水分，對(duì)保溫性能產(chǎn)生不利影響。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，板肋與內(nèi)外墻交接部位對(duì)保溫存在不利影響，應(yīng)設(shè)法改進(jìn)。②磚或砼空心砌塊中間填入保溫材料的節(jié)能墻體這種墻體，可在對(duì)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(yōu)點(diǎn)是成本低，有一定的保溫性能，塑料包裝可以防潮。缺點(diǎn)是墻體厚度與自重偏大，施工質(zhì)量要求較高，應(yīng)保證內(nèi)外兩層砌體間拉接牢固，保證墻身穩(wěn)定和安全。砌體之間縫隙用水泥砂漿嚴(yán)實(shí)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(fù)合節(jié)能墻體的優(yōu)缺點(diǎn)這種節(jié)能墻體的做法是把絕熱材料置于墻體結(jié)構(gòu)層的外側(cè)，再在保溫層上鋪設(shè)覆面保護(hù)層。從建筑熱工原理來說，這種節(jié)能墻體是比較理想的，它具有以下的特點(diǎn)：

①可有效地消除外墻上的“熱橋”從而防止了“熱橋”部位出現(xiàn)結(jié)露和增加散熱量。

②結(jié)構(gòu)層在絕熱層內(nèi)側(cè)，受太陽輻射生產(chǎn)的熱應(yīng)力很小，減輕了對(duì)結(jié)構(gòu)層的有害作用，絕熱層起了保護(hù)作用。

③對(duì)于間歇供暖的房間，當(dāng)供暖停止時(shí)，墻體內(nèi)表面溫度高，且室內(nèi)溫度也較高，不易產(chǎn)生表面結(jié)露。

④由于結(jié)構(gòu)層與絕熱層設(shè)置合理，室內(nèi)側(cè)不設(shè)置防潮層，絕熱層內(nèi)不會(huì)結(jié)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(fā)生結(jié)露，在這種情況下，應(yīng)設(shè)防潮層或加強(qiáng)通風(fēng)換氣。

⑤不占用建筑物的使用面積，大約可節(jié)省3%的使用面積，絕熱層的安裝施工在室外進(jìn)行，特別適合于舊房節(jié)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(jié)構(gòu)層，因?yàn)檫@類墻體的氣密性較差，設(shè)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(jìn)行，氣候影響較大，關(guān)鍵問題是保證墻體外覆面保護(hù)層的施工質(zhì)量，應(yīng)防止表面出現(xiàn)裂縫、起鼓、脫落等現(xiàn)象。目前，國(guó)外采用巖棉與聚苯乙烯泡沫板的外保溫節(jié)能墻體已有30多年的成熟經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)也積累多年的研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與施工經(jīng)驗(yàn)。四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)隔熱性能檢測(cè)房間在自然通風(fēng)情況下，建筑物的屋頂及東西外墻的隔熱應(yīng)滿足下式要求（民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范

GB50176－93）：式中：—圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度（實(shí)測(cè)值），℃

—夏季室外計(jì)算最高溫度（北京規(guī)定最高溫度36.3℃），℃

（1）建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能的檢測(cè)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(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性能檢測(cè)應(yīng)在夏季進(jìn)行，檢測(cè)持續(xù)時(shí)間不得少于24h。天氣條件應(yīng)符合下列要求：①檢測(cè)開始前2天應(yīng)為晴天或少云天氣；②檢測(cè)當(dāng)天應(yīng)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(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176給出的當(dāng)?shù)叵募咎栞椛湔斩茸罡咧档?0％；③檢測(cè)當(dāng)天室外最高空氣溫度不宜低于《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176給出的當(dāng)?shù)叵募臼彝庥?jì)算溫度最高值2.0℃或多于2.0℃；④檢測(cè)當(dāng)天的風(fēng)速不宜過高，室外氣象風(fēng)速不宜超過4級(jí)(含4級(jí))以上。（3）被檢圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面所在房間應(yīng)有較好的自然通風(fēng)環(huán)境，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的直射陽光在白天不應(yīng)被其它物體遮擋，檢測(cè)時(shí)房間的窗應(yīng)全部開啟且應(yīng)有自然通風(fēng)在室內(nèi)形成。（4）檢測(cè)時(shí)應(yīng)同時(shí)檢測(cè)室內(nèi)外空氣溫度、被檢圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面溫度、室外風(fēng)速、室外太陽輻射強(qiáng)度。（5）內(nèi)外表面溫度的測(cè)點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)主墻體部位的兩側(cè)，且應(yīng)避開熱橋。每側(cè)應(yīng)至少各布置3點(diǎn)，其中一點(diǎn)取接近中央的位置。（6）表面溫度應(yīng)取所有相應(yīng)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果的平均值，如果某個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度出現(xiàn)明顯異常應(yīng)剔除該異常值。

1.檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作

1.1由委托單位提供熱工計(jì)算書、圖紙等資料，了解待檢測(cè)工程的建筑材料、體型系數(shù)、建筑面積等有關(guān)內(nèi)容，要求委托單位在委托書上詳細(xì)填寫墻體、屋面、地下室頂板、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑做法及相應(yīng)厚度，并蓋委托單位公章，經(jīng)辦人簽字確認(rèn)。1.2樓號(hào)的抽取：被檢測(cè)工程相同結(jié)構(gòu)按照棟數(shù)抽取20%進(jìn)行檢測(cè)。保證24小時(shí)供電。1.3檢測(cè)房間及檢測(cè)點(diǎn)的選擇：必須對(duì)建筑物的屋頂、地下室頂板、外墻、樓梯間隔墻各部位進(jìn)行檢測(cè)，且應(yīng)選擇墻體面積較大且具有代表性的房間。1.4布點(diǎn)：檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量位于被檢測(cè)墻面（或屋頂、地下室頂板）的中央部位，應(yīng)檢查墻體抹灰層有無空鼓現(xiàn)象，并且要避開構(gòu)造柱或墻板接縫。2.熱流測(cè)點(diǎn)和溫度測(cè)點(diǎn)的粘貼

2.1熱流測(cè)點(diǎn)：每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)布兩片熱流計(jì)，內(nèi)外各一片。為保證熱流計(jì)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(jìn)入影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。外墻及屋面的外部熱流計(jì)應(yīng)避免陽光直射，并做好防水處理。

2.2溫度測(cè)點(diǎn)：溫度測(cè)點(diǎn)應(yīng)選擇在熱流測(cè)點(diǎn)邊沿上下左右各15cm處的室內(nèi)外對(duì)應(yīng)位置，每一個(gè)熱流測(cè)點(diǎn)應(yīng)對(duì)應(yīng)選擇4對(duì)測(cè)溫點(diǎn)，用透明膠帶固定，防止空氣和水進(jìn)入。3.設(shè)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(yán)格按設(shè)備說明連接，并且擰緊。電源和溫控儀插頭應(yīng)插在不同的插排上，防止電線超負(fù)荷。

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

3.3采暖季用電暖氣進(jìn)行加熱時(shí)，要將房間內(nèi)的易燃、可燃物品轉(zhuǎn)移，確保現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)安全。

3.4溫控儀：采用自動(dòng)溫控儀控制室內(nèi)外溫差保持在20℃以上。非采暖季檢測(cè)時(shí)，調(diào)整溫控儀的設(shè)定溫度直到與室外溫差達(dá)到20℃。采暖季檢測(cè)時(shí)，自動(dòng)溫控儀室內(nèi)溫度探頭一般應(yīng)設(shè)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(cè)儀（新主機(jī)）：熱流測(cè)點(diǎn)和溫度測(cè)點(diǎn)分別通過平行線和導(dǎo)線與主機(jī)相連，主機(jī)負(fù)責(zé)