CN109085199A - 检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备及方法，设备包括热源和保温箱，所述保温箱包括第一保温箱和第二保温箱，所述热源安装在保温箱内，所述保温箱内还设有数据采集器；检测方法采用对比法，将保温隔热涂料涂刷在第一保温箱及第一底板上，第二保温箱上不涂任何涂料，通过温度记录仪记录检测过程中不同时间的温度，通过两个箱体的平均温度的高低计算出其等效热阻及等效导热系数的区间值。本发明能定量地计算出建筑用保温隔热涂料的阻隔热辐射的等效热阻区间值，根据等效热阻大小各使用单位及检测机构能分辨出保温隔热涂料的真伪及优劣。这样检测监督部门也有检测监督的依据，建筑设计人员也有办法进行建筑节能设计。

Description

检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备及方法

技术领域

本发明属于建筑涂料检测技术领域，具体涉及一种通过对比法对建筑保温隔热涂料等效热阻区间值及等效导热系数区间值进行检测的设备及方法。

背景技术

建筑用绝热保温涂料具有高效的对太阳光及远中近红外宽波幅、热辐射具有阻隔隔热和保温作用、优良的抗紫外线性能、超常的抗污染性、良好的附着力、耐洗刷性、耐酸耐腐蚀性和防霉变等性能。绝热保温涂料是现代建筑隔热保温领域性能优良、适用性强、技术含量高的一种新型阻隔热辐射建筑保温隔热材料。

建筑用的节能功能性涂料成本会比普通涂料高很多，但功能性涂料和普通涂料在施工后肉眼根本无法识别，如何检测这些涂料的区别以及涂料的热性能成为了一大问题。

经过检索发现专利公告号为CN102980911A的一种隔热涂料等效热阻检测装置及检测方法，具体是采用热电偶与太阳辐射传感器均与检测仪信号连接，检测仪与计算终端信号连接；检测方法包括在多个外墙体外表面的中部分别用粘贴胶粘贴带金属薄片的热电偶；待粘贴胶干透牢固后，在外墙体外表面分别涂刷隔热涂料与普通涂料；让需要检测的外墙体接收日光辐射，用太阳辐射传感器采集数据；太阳辐射传感器连续采集七天后选取其中四天的有效数据传输至计算终端，结合计算软件推算出该检测墙体隔热涂料的等效发明。通过上述方式，该技术能够针对隔热涂料现场检测所需要的条件，结合现场热工检测方法，准确的采集数据参与计算，能够有效输出温度的曲线进行分析，推算出隔热涂料的等效热阻。

但是上述技术是一种非稳态的检验方法，受天气影响误差大到50％，测试时间长，费用大，不适用，而且只适合传导传热的材料的热阻检测，不适合辐射隔热材料的热阻测试。同时其他现有技术中也尚无能检测涂料节能功能的检测设备和方法。这样就有假涂料、劣质涂料也被认可使用，从而给国家和用户造成了巨大损失，使得真正具有极好的全球先进的高科技环保材料、保温隔热涂料无法快速检验得到有效地推广。

发明内容

鉴于此，为了解决上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，为解决以上技术问题，所采用的具体技术方案是提供了一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备及方法，可以简单快捷地检测出保温隔热涂料的等效热阻区间值及等效导热系数的区间值。

本发明首先提供了一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，包括热源和保温箱，所述保温箱包括第一保温箱和第二保温箱，两保温箱相互独立，且两保温箱的结构和制作材料相同，所述热源安装在保温箱内，所述保温箱安装在底座上，所述保温箱内还设有数据采集器。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：所述热源为沸水，沸水放置在保温箱的正中央。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：所述沸水盛放在可密封且非金属导热容器内。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：所述保温箱由底板和壳体组装而成，所述壳体通过密封胶固定在底板上，所述第一保温箱的箱体厚度小于第二保温箱的箱体厚度。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：所述底板和壳体材料的厚度相同具体采用保温板，所述壳体顶部中心处设有圆孔，所述圆孔处安装有连接杆，连接杆一端伸入保温箱内，一端置于保温箱外。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：所述连接杆在保温箱内一端的两侧边设置有安装条，所述安装条上设置有数据采集器，连接杆在保温箱外的一端上设有温度记录仪。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：所述数据采集器为热电偶，所述热电偶连接温度记录仪，具体为热电偶的连接线紧贴在连接杆外表面沿着连接杆连接至温度记录仪。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：第一箱体和第二箱体内的空间体积大小相同。

根据本发明所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其进一步的技术方案是：所述第一保温箱和第二保温箱之间的间距大于1000mm。

本发明还提供了一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的方法，包括以下步骤：

a.在第一保温箱内部涂刷保温隔热涂料，第二保温箱内部涂刷对比涂料或不涂涂料，对比法进行检测分析；

b.将两个相同的热源分别放置在第一保温箱和第二保温箱内，安装好数据采集器，将数据采集器与温度记录仪连接；

c.设备安装完成后开始检测，分别记录第一保温箱和第二保温箱内的温度，每5min记录一次，检测时间不大于40min；当热源是恒温热源，测试箱体内的温度保持恒温时，则检测时间不限制。检测完成后，通过计算得出建筑保温隔热涂料的等效热阻及导热系数。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

1.本发明结构简单，操作方便，用于建筑保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数区间值的检测。本发明具有检测简单，检测时间短，设备成本低，检测费用低，适合广泛推广等特点。

2.本发明通过设计实验组和对照组，并且实验组和对照组在同一环境下进行封闭测试，使得检测结果精确，还可以定量地计算出建筑用保温隔热涂料的阻隔热辐射的等效热阻区间值，使得判断建筑保温隔热涂料的真伪及优劣更加简单。

3.本发明中将热量特定为沸水，主要是沸水温度100℃通过容器壁发生的红外波的波幅，接近房间(实验环境)暖气发生的红外波的波幅，因此使得实验的数据更加准确。

4.本发明将热电偶的连接线紧贴在连接杆外表面，用胶带将连接线与连接杆裹紧，然后与温度记录仪连接，这样尽可能地避免了连接线带来箱体内外空气流通的可能性，从而进一步地保证了箱体内的真实温度，提高测试的准确度。

5.本发明能定量地计算出建筑用保温隔热涂料的阻隔热辐射的等效热阻区间值，根据等效热阻大小各使用单位及检测机构能分辨出保温隔热涂料的真伪及优劣。这样检测监督部门也有检测监督的依据，建筑设计人员也有办法进行建筑节能设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1中测试设备结构示意图。

图2本图1的剖视结构示意图。

图3是本发明实施例2中测试设备结构示意图。

图4是图3的剖视结构示意图。

图中标记分别为：1底座；2第一保温板；3第一壳体；4第一保温箱；5第一保温板；6第二壳体；7第二保温箱；8温度记录仪；9热源；10连接杆；11热电偶；12安装条；保温板2-1、壳体3-1、容器4-1。

具体实施方式

本发明实施方式中对附图进行详细说明，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

实施例1

如图1、2所示，本发明首先提供一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备。该检测设备包括热源9和保温箱，保温箱包括第一保温箱4和第二保温箱7，第一保温箱4和第二保温箱7并列放置在底座1上，第一保温箱4和第二保温箱7之间的间距大于1000mm。通过两个箱体内检测结果的对比，判断建筑保温隔热涂料的真伪和优劣，设置间距是为了避免两个箱体太近让各自的热量混淆，使得检测结果不准确。

热源9采用的是沸水，将沸水盛放在可密封的非金属导热容器内，并且容器的导热系数大，如塑料桶，让热源9散发热量快，检测速度快；热源9放置在保温箱的正中央，让散发的热量均匀的分布在箱体内，使得检测结果准确，两个箱体内的沸水温度和重量相同。

第一保温箱4由第一保温板2和第一壳体3组成，第一壳体3通过密封胶固定在第一保温板2上，第一壳体3顶部还设置有圆孔。第二保温箱7由第二保温板5和第二壳体6组成，第二壳体6通过密封胶固定在第二保温板5上，第二壳体6顶部还设置有圆孔。第一保温箱4的箱体厚度小于第二保温箱7的箱体厚度，为了更好的检测保温隔热涂料的效果；保温板厚度与壳体的厚度一致，确保检测结果的准确性。第一保温箱和第二保温箱的制作材料相同，每个箱体的保温板和壳体的厚度相同。

如图2所示，壳体上还安装有检测装置，检测装置通过连接杆10安装在壳体上，检测装置包括数据采集器和温度记录仪8，数据采集器为热电偶11。连接杆10一端伸入箱体内，一端设在箱体外；伸入箱体内的一端上设有安装条12，热电偶11设在安装条12上，箱体外的一端安装有温度记录仪8。安装条12设在连接杆10下端的两侧，分别有3个，共6个；热电偶11设在安装条12远离连接杆10的一端上，热电偶11也设置有6个。热电偶11与温度记录仪8电性连接，通过温度记录仪8记录检测过程中的温度，便于计算出建筑保温隔热涂料和对比涂料或光板的等效热阻及导热系数区间值。

实施例2：

如图3、4所示：本实施例至少由第一保温箱和第二保温箱两个箱体组成，其中第一保温箱为测试箱体，第二保温箱为测试对比箱体，两个箱体相互独立，且两个箱体之间的间距大于1m，以避免两个箱体之间的热能相互传递影响测试效果。两个箱体都是采用保温材料制成，本实施例中具体采用的是泡沫板。两个箱体结构相同，箱体内的空间大小相同，第一箱体的箱体厚度小于第二箱体的厚度，具体为第一箱体的箱体厚度为10mm，第二箱体的箱体厚度为50mm。

两箱体的具体结构为：其都包括保温板2-1和壳体3-1，其中壳体3-1为正方体，其底部为敞口。所述保温板2-1中间位置放置一个容器4-1，在容器4-1内盛满100℃的沸水，且沸水被密封在容器4-1内形成热源，容器4-1可以采用非金属的导热材料制成，本实施例中采用的是带盖的塑料杯。然后将壳体3-1的底部敞口端扣在保温板2-1上并用密封胶将连接处的四周密封，这样就将容器4-1密封在箱体内。壳体3-1顶部还设置有圆孔，在圆孔上安装有检测装置，检测装置由温度记录仪8和数据采集器组成。连接杆10一端穿过圆孔位于保温箱内，另一端留在保温箱体外并安装温度记录仪8。数据采集器为热电偶11，且两个箱体内的热电偶数量相同。连接杆10伸入箱体内的一端上设有安装条12，安装条12和连接杆10采用是的绝热材料制成，热电偶11设在安装条12上，箱体外的一端安装有温度记录仪8。热电偶11与温度记录仪8电性连接，通过温度记录仪8记录检测过程中的温度。本实施例将底座分为两个独立的部分，因此进一步降低了两个箱体相互影响的可能性。

本实施例中两个箱体中同一个箱体中的壳体3-1与保温板2-1的材料和厚度相同。

基于上述测试设备本发明还提供一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的方法，包括以下步骤：

a.在第一保温箱4箱体和第一保温板5上涂刷保温隔热涂料(即将第一保温箱及第一保温板组成的测试箱体上全部如上了涂料)，涂料可以涂在内壁上，也可涂在外壁上，涂料厚度不超过0.0003m，第二保温箱7箱体上不涂涂料，通过对比法分析检测结果；

b.将两杯100℃的沸水分别放置在第一保温箱4和第二保温箱7的箱体内的底部正中央，安装好热电偶11，将热电偶11与温度记录仪8连接；

c.设备安装完成后开始进行检测，分别记录第一保温箱4和第二保温箱7内的温度，每5min记录一次，检测时间不大于40min，这样因为箱内沸水不是恒温的，辐射热量的大温度受影响，因此超过40min会检测精确度会受到影响；检测完成后，通过计算得出建筑保温隔热涂料和对比涂料或不涂涂料的等效热阻区间值及等效导热系数区间值。

计算内容为等效热阻区间值和等效导热系数区间值，计算方式如下：

设第一保温箱4为A箱，第二保温箱7为B箱；

设定涂料厚度为0.0003m，两个箱体内都同时测试n次，每次5分钟，A、B两个箱内呈梯度安装相同测点，两个箱体内的测试点的相对三维位置坐标相同，且测点的数量均为M个；则可得到如下结果：

其中：为A箱空间内第i次s个测点的平均温度；

为B箱空间内第j次r个测点的平均温度；

为A箱空间内n次测试的平均温度；

为B箱空间内n次测试的平均温度；

AT_is为A箱空间内第i次第s个测点的温度；

BT_jr为B箱空间内第j次第r个测点的温度；

基于热阻大则传热量小，则空间温度高的原理；从而根据热阻和导热系数的关系得：

根据热阻与导热系数成反比，则有：

根据测试温度，如果则有R_A+R_A涂料≥R_B；

从而得到保温隔热涂料等效热阻区间值为：R_A涂料≥R_B-R_A

涂料等效导热系数区间值：

如果则有R_A+R_A涂料＜R_B；

从而得到保温隔热涂料等效热阻区间值：R_A涂料＜R_B-R_A

涂料等效导热系数区间值：

公式中：R_A为A箱保温板的热阻；

S_A为A箱保温板厚度；

λ_A为A箱保温板的导热系数；

R_B为B箱保温板的热阻；

S_B为B箱保温板厚度；

λ_B为B箱保温板的导热系数；

R_A涂料为A箱涂料的等效热阻；

λ_A涂料为A箱涂料的等效导热系数。

本发明中保温板的厚度和导热系数可以通过工具进行测试，将测试所得的保温板厚度、箱体内温度、保温板导热系数和涂料厚度等参数代入上述公式即可得到所要测试的涂料等效导热系数区间值和涂料等效热阻区间值。

本实施例中的测试环境温度为25℃，环境空气中含水量(湿度)为60％±10％。

本发明中沸水也可以采用恒温热源代替。

本发明中所述的第一箱体，第二箱体数量可以根据实际测试的情况进行相应地增加，箱体的厚度、箱体的大小可以根据实际环境的情况进行调整。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于：包括热源和保温箱，所述保温箱包括第一保温箱和第二保温箱，两保温箱相互独立，且两保温箱的结构和制作材料相同，所述热源安装在保温箱内，所述保温箱安装在底座上，所述保温箱内还设有数据采集器。

2.根据权利要求1所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于，所述热源为沸水，沸水放置在保温箱的正中央，且所述沸水盛放在可密封且非金属导热容器内。

3.根据权利要求1所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于，所述保温箱由底板和壳体组装而成，所述壳体通过密封胶安装在底板上，所述第一保温箱的箱体厚度小于第二保温箱的箱体厚度。

4.根据权利要求3所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于，所述底板和壳体材料的厚度相同具体采用保温板，所述壳体顶部中心处设有圆孔，所述圆孔处安装有连接杆，连接杆一端伸入保温箱内，一端置于保温箱外。

5.根据权利要求4所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于，所述连接杆在保温箱内一端的两侧边设置有安装条，所述安装条上设置有数据采集器，连接杆在保温箱外的一端上设有温度记录仪。

6.根据权利要求5所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于，所述数据采集器为热电偶，所述热电偶连接温度记录仪，具体为热电偶的连接线紧贴在连接杆外表面沿着连接杆连接至温度记录仪。

7.根据权利要求1所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于，所述第一箱体和第二箱体内的空间体积大小相同。

8.根据权利要求1所述的检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的设备，其特征在于，所述第一保温箱和第二保温箱之间的间距大于1000mm。

9.一种检测保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的方法，包括以下步骤：

a.在第一保温箱壳体及第一保温板上涂刷保温隔热涂料，第二保温箱壳体上不涂涂料，对比法进行检测分析；

b.将两杯温度相同的沸水分别放置在第一保温箱和第二保温箱内，安装好数据采集器，将数据采集器与温度记录仪连接；

c.设备安装完成后开始检测，分别记录第一保温箱和第二保温箱内的温度，每5min以内记录一次，检测时间小于40min；检测完成后，通过计算得出建筑保温隔热涂料的等效热阻及等效导热系数。

10.根据权利要求9所述的一种检测建筑保温隔热涂料等效热阻及等效导热系数的方法，其中等效热阻和等效导热系数计算方式如下：

等效热阻：

设第一保温箱为A箱，第二保温箱为B箱；

设定涂料厚度为0.0003m，两个箱体内都同时测试n次，每次5分钟，A、B两个箱内梯度安装测点个数相同，均为M个，三维位置坐标相同；则可得到如下结果：

其中：为A箱空间内第i次s个测点的平均温度；

为B箱空间内第j次r个测点的平均温度；

为A箱空间内n次测试的平均温度；

为B箱空间内n次测试的平均温度；

AT_is为A箱空间内第i次第s个测点的温度；

BT_jr为B箱空间内第j次第r个测点的温度；

基于热阻大则传热量小，则空间温度高的原理；从而根据热阻和导热系数的关系得：

根据热阻与导热系数成反比，则有：

根据测试温度，如果则有R_A+R_A涂料≥R_B；

从而得到保温隔热涂料等效热阻区间值为：R_A涂料≥R_B-R_A

涂料等效导热系数区间值：

如果则有R_A+R_A涂料＜R_B；

从而得到保温隔热涂料等效热阻区间值：R_A涂料＜R_B-R_A涂料等效导热系数区间值：

公式中：R_A为A箱保温板的热阻；

S_A为A箱保温板厚度；

λ_A为A箱保温板的导热系数；

R_B为B箱保温板的热阻；

S_B为B箱保温板厚度；

λ_B为B箱保温板的导热系数；

R_A涂料为A箱涂料的等效热阻；

λ_A涂料为A箱涂料的等效导热系数。