《相變墻體構(gòu)件熱惰性測試方法》-編制說明（征求意見稿）

《相變墻體構(gòu)件熱惰性測試方法》團體標準編制說明

一、工作簡況

（一）任務(wù)來源

由中國建筑材料科學研究總院有限公司提出，經(jīng)中國材料與試驗團體標準委

員會（簡稱CSTM標準委員會）建筑材料領(lǐng)域委員會審查，CSTM標準委員會批準

的CSTM標準《相變墻體構(gòu)件熱惰性測試方法》成功立項，標準項目歸口管理委員

會為CSTM/FCO3/TC17建筑材料領(lǐng)域委員會環(huán)境友好與有益健康建筑材料技術(shù)委員

會，標準計劃標號為CSTMLX031700308-2019，標準牽頭單位為中國建筑材料

科學研究總院有限公司（詳見CSTM標準委員會材試標字[2019]190號文件）。

（二）目的意義

相變建材在建筑節(jié)能中效果明顯，目前得到廣泛應(yīng)用，諸如北新集團的相變

石膏板產(chǎn)品。隨著國家“碳達峰碳中和”目標的提出，各類相變節(jié)能產(chǎn)品將大量

涌入市場，目前的狀況是各類相變建材初步進入大面積工程示范階段，下一階段

將是相變建材的市場化階段。在相變墻體構(gòu)件的發(fā)展過程中，相變墻體構(gòu)件的產(chǎn)

品標準、性能測試標準是該行業(yè)發(fā)展過程中重要的一環(huán)，相變標準的建立可以為

相變產(chǎn)品行業(yè)保駕護航，同時引領(lǐng)市場向健康的方向發(fā)展，無論是性能測試方法

標準，還是產(chǎn)品標準，其目的為了更好地評價分析產(chǎn)品的優(yōu)劣，讓相變產(chǎn)品得到

用戶的認可，促進行業(yè)的規(guī)范化和產(chǎn)品的標準化。本標準制定的目的是為相變墻

體構(gòu)件產(chǎn)品的熱惰性提供一個科學的、可靠的測試評價方法，測試結(jié)果能夠真實

地、直觀的反映產(chǎn)品在實際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出來的相變性能和熱惰性，為相變墻

體構(gòu)件的工程設(shè)計應(yīng)用提供一個數(shù)據(jù)支持，從而促進相變類產(chǎn)品的發(fā)展使用。

（三）起草單位及起草人

本標準主要起草單位:中國建筑材料科學研究總院有限公司

本標準主要起草人：李海建

（四）主要工作過程

1.4.1標準調(diào)查研究工作

在標準制定之前，針對相變墻體構(gòu)件熱惰性方法的測試方法標準，查閱了相

關(guān)的國內(nèi)外的標準，并且閱讀了大量有關(guān)相變墻體構(gòu)件的文獻，未查到有關(guān)相變

墻體構(gòu)件熱惰性測試方法方面的國際標準、國家標準或行業(yè)標準。僅僅查到國內(nèi)

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有三個相變材料性能方面的標準，但也只是局限于材料的相變潛熱、相變溫度、

材料耐久性等基本性能測試，沒有檢索到涉及材料實際應(yīng)用性能方面測試的標準。

1.4.2成立工作組

CSTM標準委員會材試標字[2019]190號文件下達了《相變墻體構(gòu)件熱惰性測

試方法》立項任務(wù)，由中國建筑材料科學研究總院有限公司牽頭。

中國建筑材料科學研究總院有限公司對此標準高度重視，成立了專門的《相

變墻體構(gòu)件熱惰性測試方法》標準起草小組，其中還包括了與相變墻體構(gòu)件研究

相關(guān)的大學、科研院所、上市企業(yè)、高新企業(yè)、測試機構(gòu)、最終用戶等，各參與

單位選出有經(jīng)驗的科研人員組成團隊，來收集樣品、試驗測試和起草標準內(nèi)容等。

經(jīng)過標準起草小組近兩年的辛苦工作，樣品的制備、測試方法的反復(fù)嘗試、改進

和優(yōu)化，試驗結(jié)果的科學分析，評價方法確立，遇到困難時常咨詢相關(guān)行業(yè)專家、

草稿經(jīng)多次的討論修改，最終形成了標準的初稿。

1.4.3樣品征集和驗證試驗

標準的測試方法初步確定后，工作組開始征集相變墻體構(gòu)件的試驗樣品。雖

然目前國內(nèi)清華大學、同濟大學、中科院等幾個大的科研機構(gòu)有相變材料的研究，

但僅僅局限于相變材料的理論研究，相變材料及其應(yīng)用產(chǎn)品很少；國內(nèi)從事相變

建材生產(chǎn)的企業(yè)有幾家，但最終能提供產(chǎn)品的企業(yè)極少，而相變墻體構(gòu)件更是少

之又少，因此，試驗樣品主要來之幾家研究相變墻體構(gòu)件的高新企業(yè)。主要是包

括相變砂漿、相變保溫一體板、相變石膏板等產(chǎn)品。

根據(jù)本標準測試方法得到的結(jié)果可以清楚看出，本標準具有較強科學性和應(yīng)

用可行性，可從定性和定量兩方面來真實表征相變墻體構(gòu)件的熱惰性性能。

1.4.4撰寫征求意見稿和編制說明

經(jīng)過前期試驗驗證和各參與單位的多次討論，最終確定了標準征求意見稿，

并完成標準編制說明的編制。標準編制工作組于2022年7月把征求意見稿發(fā)給相

變墻體構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)、有關(guān)標準委員會、科研單位等相關(guān)部門和專家公開征求意

見。

二、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

此標準為方法標準，試驗方法的水平及使用情況，試驗設(shè)備及儀器情況等。

本標準屬于試驗方法標準，針對的是相變墻體構(gòu)件熱惰性的測試，目前國內(nèi)

外還沒有類似的測試方法出現(xiàn)。測試的具體對象包括具有相變儲能和調(diào)溫性能的

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相變保溫板、相變石膏板、相變地板、相變混凝土、相變磚等相變墻體構(gòu)件，也

包含相變涂料、相變砂漿等相變墻體材料。

本標準制定的測試方法是目前唯一評價相變墻體構(gòu)件熱惰性性能的方法，通

過測試相變墻體構(gòu)件如何抵抗外界溫變的能力來定性定量地測試構(gòu)件實際應(yīng)用的

效果，測試結(jié)果可以為相變墻體構(gòu)件類產(chǎn)品的應(yīng)用提供科學依據(jù)，為制訂相變墻

體構(gòu)件產(chǎn)品標準打下堅實的基礎(chǔ)。

試驗方法采用的是自主設(shè)計的整套測試系統(tǒng)，包括環(huán)境試驗箱、溫度記錄儀、

樣品箱、溫控儀、結(jié)果處理方法等。測試設(shè)備穩(wěn)定度高、數(shù)據(jù)精確、試驗操作簡

單、節(jié)省人力、基本實現(xiàn)自動化。

三、采用國際標準和國外先進標準的項目

本標準采用了國家標準《GB/T50176-2016民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》中的部

分術(shù)語和部分計算方法。

具體采用的術(shù)語包括：熱惰性、蓄熱系數(shù)、衰減倍數(shù)、延遲時間，但根據(jù)本

標準的情況針對定義進行了部分修改，更加準確地表述了定義的實際內(nèi)容。

采用了部分計算公式，如熱惰性指標、蓄熱系數(shù)、衰減倍數(shù)、延遲時間等的

計算方法。

四、標準主要內(nèi)容

（一）標準使用范圍

本標準的使用范圍是測試相變墻體構(gòu)件產(chǎn)品的熱惰性指標，測試對象包括具

有相變儲能和調(diào)溫性能的相變保溫板、相變石膏板、相變地板、相變混凝土、相

變磚等相變墻體構(gòu)件，也包含相變涂料、相變砂漿等相變墻材。

（二）術(shù)語和定義

本標準中的術(shù)語和符號的規(guī)定，是為了讓標準使用者更加清楚地理解和使用

標準的內(nèi)容和計算公式。標準中針對涉及到相變墻體構(gòu)件熱惰性的術(shù)語進行了定

義，部分采標于國家標準《GB/T50176-2016民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》中熱惰性、

蓄熱系數(shù)、衰減倍數(shù)、延遲時間等，定義中的內(nèi)容根據(jù)本標準的測試過程的實際

情況進行了修改。

4.2.1、熱惰性指標當量thermalinertiaindexequivalent

國標中定義：受到波動熱作用時，材料層抵抗溫度波動的能力，用熱惰性指

標(D)來表示。

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本標準定義：受到波動熱作用時，材料層抵抗溫度波動的能力，用熱惰性指

標當量(D)來表示。

本標準中的熱惰性是直接根據(jù)衰減倍數(shù)和延遲時間與參比標樣的對比計算出

來的，并且計算的數(shù)據(jù)與導熱系數(shù)或者熱阻的穩(wěn)態(tài)（或靜態(tài)）測試方法不同，本

標準采用的是動態(tài)法測試法，表現(xiàn)出來的性能不同，所以本標準的熱惰性的名稱

采用熱惰性指標當量，以與國標中的定義進行區(qū)別。

4.2.2溫度波幅temperatureamplitude

國標中定義：當溫度呈周期性波動時，溫度最高值與平均值的差值。

本標準中定義：當溫度呈周期性波動時，溫度最高值與最低值的差值。

理由：本編制測試的是材料的相變性帶來的室內(nèi)溫度變化的性能，相變溫度

平臺不可能正好處于溫度評價值的中心線上，因此把最高溫和最低溫整個溫度區(qū)

間變化值作為波幅參數(shù)來對比才能真實反映溫度的變化規(guī)律。

4.2.3衰減倍數(shù)dampingfactor

本標準定義：房間外側(cè)受室外空氣溫度周期性變化的作用，環(huán)境箱（或參比

箱）空氣溫度波幅與試樣箱內(nèi)部空氣溫度波幅的比值。

國標中定義：圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)空氣溫度穩(wěn)定，外側(cè)受室外綜合溫度或室外空氣

溫度周期性變化的作用，室外綜合溫度或室外空氣溫度波幅與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫

度波幅的比值。

理由：本標準是測試室內(nèi)空氣溫度的變化量，測試的是墻體構(gòu)件的傳熱性質(zhì)

和對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)作用整體性能；國標測試的是內(nèi)表面的溫度變化，表征的是

熱傳遞過程墻體構(gòu)件的傳熱性質(zhì)。

4.2.4延遲時間timelag

本標準中定義：房間外側(cè)受室外空氣溫度周期性變化的作用，試樣箱（或參

比箱）內(nèi)部空氣溫度最高值(或最低值)出現(xiàn)時間與基準箱內(nèi)部空氣溫度最高值(或

最低值)出現(xiàn)時間的差值。

國標中定義：圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)空氣溫度穩(wěn)定，外側(cè)受室外綜合溫度或室外空氣

溫度周期性變化的作用，其內(nèi)表面溫度最高值（或最低值）出現(xiàn)時間與室外綜合

溫度或室外空氣溫度最高值（或最低值）出現(xiàn)時間的差值。

理由：本標準中考慮到相變材料的存在，是對室內(nèi)溫度的影響和調(diào)節(jié)作用，

因此采用室內(nèi)整體溫度來計算。

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4.2.5衰減系數(shù)dampingcoefficient

試樣箱與參比箱之間衰減倍數(shù)的比值。

4.2.6延遲系數(shù)timelagcoefficient

試樣箱與參比箱延遲時間的比值。

4.2.7熱惰性指標系數(shù)

試樣箱衰減系數(shù)和延遲系數(shù)和的平均數(shù)。

（三）測試方法制定的依據(jù)說明

4.3.1環(huán)境溫度模擬箱

由保溫腔體、加熱制冷裝置、程序控溫儀、循環(huán)風扇等組成的環(huán)境溫度模擬

系統(tǒng)。環(huán)境模擬箱可以模擬溫度范圍從低溫-10℃到高溫60℃的之間任意兩個溫

度點的諧頻變化，力爭模擬自然界環(huán)境溫度的真實變化,溫度穩(wěn)定性高，誤差小于

0.5攝氏度。

4.3.2基準箱

基準箱的內(nèi)部體積為要求40cm40cm40cm，材質(zhì)選用保溫材料，材料導熱

系數(shù)要求為0.03~0.045W/(m﹒K)，厚度規(guī)定為5cm。基準箱的存在是為了模擬真

實建筑的墻體結(jié)構(gòu)，采用外保溫的形式，內(nèi)部墻體設(shè)計相變墻體。從試樣的測試

結(jié)果可以知道，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計較合理。

4.3.3參比樣

參比樣的材質(zhì)選用普通石膏板，石膏板的物理參數(shù)要求為密度（0.95±0.05）

g/cm3、比熱容（1.05±0.05）kJ/(kg℃)、導熱系數(shù)（0.35±0.02）W/(m℃)、

厚度（1.2±0.1）cm。參比樣選用石膏板，主要原因是石膏板是常見的建筑墻體

構(gòu)件，性能比較穩(wěn)定，物理參數(shù)變化不大。

4.3.4試樣

測試試樣需要6塊，要求為正方形的板狀，邊長等于30cm(±0.5cm)，把六

塊試驗拼接成密封的盒狀，試樣房正好可以放進基準房中。

4.3.5標準規(guī)定的試驗溫度范圍

利用程序控溫儀模擬環(huán)境溫度從10℃到40℃的諧頻變化，一個諧頻變化周

期為24小時，進行三個循環(huán)周期后查看各個箱體內(nèi)的溫度變化。標準把測試溫度

定為10℃到40℃的動態(tài)模擬循環(huán)，一方面考慮到相變材料發(fā)揮效果的最佳溫度范

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圍通常為15℃到30℃；另一方面是因為環(huán)境每天的溫度波動大小在15~25℃之間，

因此本標準把試驗溫度范圍設(shè)定到上述溫度。

（四）測試方法和步驟

具體測試方法和步驟見標準文本。

（五）試驗驗證

本標準的測試方法的可行性、可靠性和準確性是通過測試不同的樣品和同種

樣品的不同循環(huán)次數(shù)來驗證。標準的數(shù)值基本上是由溫度的變化曲線中直接看出，

因此，結(jié)果具有直觀性。

試驗驗證的樣品來之于不同類型的產(chǎn)品或者不同的廠家，從普通石膏板、普

通保溫砂漿、各種保溫板到相變石膏板、相變砂漿、相變保溫一體板等，進行了

系統(tǒng)性的試驗對比。

為了讓樣品的測試結(jié)果具有對比性，驗證的試驗條件溫度都設(shè)定為10~40℃

的諧頻變化，每次循環(huán)的時間為24個小時，同批次試驗周期為三個循環(huán)，共三天。

以下結(jié)果是具體的試驗驗證過程和結(jié)果對比。

4.5.1基準箱

本標準的基準箱材料采用擠塑聚苯乙烯板，尺寸為40cm40cm40cm，材質(zhì)材

料導熱系數(shù)為0.035W/(m﹒K)，厚度為5cm。

按照標準測試步驟，把基準箱放入環(huán)境試驗箱，進行10~40℃溫度諧頻變化，

一個循環(huán)周期為24小時，共進行三個循環(huán)周期。

圖是基準箱的升降溫曲線。

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圖1基準箱溫度變化曲線圖

4.5.2參比箱

參比箱由石膏板（厚度1.2cm）做成的參比箱放入基準箱中，進行冷熱循環(huán)

測試。環(huán)境溫度10~40℃諧頻變化，24小時為一個循環(huán)，共進行3個循環(huán)。

圖為參比箱溫度變化曲線圖

圖2參比箱溫度變化曲線圖

4.5.3試樣箱

試樣箱測試和參比箱相同，使用試樣做成試樣箱，放入基準箱中進行冷熱溫

度循環(huán)試驗。環(huán)境溫度10~40℃諧頻變化，24小時為一個循環(huán)，共進行3個循環(huán)。

為了觀察試驗的測試效果，用相同的試樣基礎(chǔ)材料（不含有相變材料）進行冷熱

循環(huán)試驗，與含有相變材料的試樣進行對比。

4.5.3.1相變石膏板

測試了兩種相變石膏板，一種是北新集團生產(chǎn)的相變石膏板，另一種是南寧

亞西亞公司的相變石膏板。

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4.5.3.1.1北新相變石膏板北新相變石膏板厚度為1.2cm，用六塊相同的相

變石膏板做成試樣房進行測試。同時利用北新提供的普通石膏板進行對比測試。

圖3北新普通石膏板溫度變化曲線圖

圖4北新石膏板溫度變化曲線圖

4.5.3.1.2南寧相變石膏板

南寧相變石膏板厚度為1.0cm，用六塊相同的相變石膏板做成試樣房進行測

試。同時利用南寧普通石膏板進行對比測試。

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圖5南寧普通石膏板溫度變化曲線圖

圖6南寧相變石膏板溫度變化曲線圖

4.5.3.2酚醛樹脂相變板

把酚醛樹脂相變板（厚度2.3cm）做成的試樣房放入基準箱中，進行循環(huán)測

試。環(huán)境溫度10~40℃諧頻變化，24小時為一個循環(huán)，共進行2個循環(huán)。用普通

酚醛樹脂板進行冷熱循環(huán)試驗進行對比。

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圖7酚醛樹脂相變板溫度變化曲線圖

圖8普通酚醛樹脂板溫度變化曲線圖

4.5.3.3相變砂漿

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相變砂漿做成厚30030030mm的砂漿塊，然后組裝成試驗箱放入基準箱

中進行冷熱溫度循環(huán)測試，高溫40℃、低溫10℃。同樣，普通砂漿做成砂漿塊做

冷熱溫度循環(huán)試驗。結(jié)果如下。

圖9普通砂漿溫度變化曲線圖

圖10相變砂漿溫度變化曲線圖

4.5.4熱惰性指標當量

首先計算出參比樣的熱惰性指標（計算方法參照標準文本）

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由下列公式計算得到。

2?????2????

式?中?=：?Dr??—=參??比樣3.6的?熱=惰??性指3.6標?，無量綱；

R—參比樣的熱阻（m2﹒K/W），；

S—參比樣的蓄熱系數(shù)[W/(m2﹒K)]；

π—圓周率，取π=3.14；

δ—參與樣的厚度，m；

λ—參比樣的導熱系數(shù)[W/(m﹒K)]；

c—參比樣的比熱容[kJ/(kg﹒K)]；

ρ—參比樣的密度（kg/m3）;

T—溫度波動周期（h），一般選取周期為24h，計算時取值T=24。

（h是小時，公式中已經(jīng)換算成秒）

經(jīng)過計算得出，參比樣的蓄熱系數(shù)S=4.82[W/(m2﹒K)]，熱惰性指標為

0.176。

通過本標準中的計算方法，對結(jié)果進行分析計算，得到各種相變構(gòu)件的延遲

時間、衰減倍數(shù)、延遲系數(shù)、衰減系數(shù)等，最后得到試驗樣品的熱惰性指標當量。

表1熱惰性指標當量詳表

熱惰性

溫度衰減衰減延遲延遲熱惰性指標

序號樣品名稱指標系

波幅倍數(shù)系數(shù)時間系數(shù)當量

數(shù)

1基準箱2923

普通石膏板

221.71.336152.50.176

（參比樣）

相變石膏板

3-118.71.5511.161821.1931.1760.207

（北新）

普通石膏板

3-221.71.3361152.5110.176

（北新）

4-1相變石膏板19.71.4721.101931.2661.1830.208

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（南寧）

普通石膏板

4-221.51.3491.011350.8850.9470.167

（南寧）

相變砂漿（齊

5-115.31.8951.418222.51.4591.4750.253

齊哈爾）

普通砂漿

5-219.51.4871.1131751.1481.3180.214

（齊齊哈爾）

酚醛樹脂相變

6-17.33.3922.542781.8232.1820.384

板（南寧）