CN109187629B - 一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，该方法包括涂料准备、设备预热、数据采集和等效热阻计算等几个步骤。本发明能定量地设计出建筑用保温隔热涂料的阻隔热辐射的等效热阻，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和优劣。全球需求有这种检测设备尽快产生，应用市场前景非常好，具有极好的推广价值。

Description

一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法

技术领域

本发明属于建筑涂料检测技术领域，具体涉及一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法。

背景技术

建筑用保温隔热涂料具有高效的对太阳光及远中近红外宽波辐、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、耐酸碱腐蚀性和防霉变等性能，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功能成为了一大问题。

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热阻。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，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

为克服上述存在之不足，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，提出了一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法。

其具体的技术方案是：本发明还提供了一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其包括以下步骤：在顶板(即为设备的内顶板6)一半的面积(待测涂料板)上涂上待测涂料，另一半(对比涂料板)的面积上设置普通塑料板光板或对比涂料；

数据采集：在相同环境下通过数据采集器采集待测涂料和对比涂料的热流密度和温度；

等效热阻计算：建筑保温隔热涂料阻隔热辐射等效热阻Re计算公式为：Re＝R”_j-R'_i

公式中：

R″_j：涂保温隔热涂料塑料板与底板之间垂直方向的辐射热流密度当量为导热热流密度的热阻；

R′_i：未涂保温隔热涂料塑料板与底板之间垂直方向的辐射热流密度当量为导热热流密度的热阻；

其中R″_j和R′_i的算法相同都，具体为

公式中：S为各测点与对应测点之间的距离(即是测量温差时的两测点之间的间距)；

ΔT为测试点之间的温度差；

Δt为每次测试的间隔时间；

q为热流密度；

ΔX为测试点之间间距。

关于建筑用保温隔热涂料等效热阻的计算方法：

根据傅理叶定律：

Q为单位时间传导热量；A为传热底板(隔板)面积；λ为导热系数；

为温度梯度。

即得向顶板Ⅰ部分(未涂涂料的顶板部分或是涂的对比涂料的顶板部分)在Δt时间内的传递的热量：

向顶板Ⅱ部分(涂待测涂料的顶板部分)在Δt时间内传递的热量：

λ₁、λ₂分别为顶板Ⅰ部分和Ⅱ部分的导热系数，A₁、A₂分别为顶板Ⅰ部分和Ⅱ部分的面积。

同时只考虑垂直方向传递的热量时：并且有

(A为传热底板面积/隔板面积)

Ⅰ部分在Δt时间内传递的热阻

Ⅱ部分在Δt时间内传递的热阻

(Δt为测试间隔时间)

将③代入①；④代入②则有

λ₁为顶板Ⅰ部分当量导热系数；λ₂为顶板Ⅱ部分当量导热系数；

则有：

顶板Ⅰ部分：

其中：(热阻R′为顶板Ⅰ部分的当量热阻)(热阻R"为顶板Ⅱ部分的当量热阻)

顶板Ⅱ部分：

公式中n表示：Ⅰ部分或Ⅱ部分热阻的个数，两部分的热阻个数相同。

保温隔热涂料等效热阻：Re＝R”_j-R'_i

保温隔热涂料平均等效热阻：

从而得到上述的建筑保温隔热涂料的等效热阻(平均等效热阻)。

上述公式中：i为顶板Ⅰ部分第i个测点；j为顶板Ⅱ部分第j个测点；顶板Ⅰ部分不涂涂料或所涂的涂料与顶板Ⅱ上的涂料(建筑用保温隔热涂料)为不同的涂料。

根据本发明所述一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其进一步地技术方案是，用于检测设备的房间温度为25℃，空气中含水量为：60％±5％。

相比现有技术，本发明的技术方案具有如下优点/有益效果：

1)本发明测试简单，测试时间短，只需要7分钟内的时间。

2)本发明测试时是在同一环境下封闭测试，准确度高。

3)本发明的设备结构简单、设备成本低，检测费用低，适合广泛推广。

本发明能定量地设计出建筑用保温隔热涂料的隔热阻的等效热阻，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和优劣。全球需求有这种设计尽快产生，应用市场前景非常好，具有极好的推广价值。

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是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中设备剖面示意图。

图3为保温隔热涂料当量热阻测试表。

图中：保温箱1、测试腔101、加热腔102、支撑框103、隔板2、安装架3、安装板301、热流密度片4、热电偶5、内顶板6、热源7、进水管701、出水管702。

具体实施方式

本发明实施方式中对附图进行详细说明，对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一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于发明中的实施方式，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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

实施例

如图1、2所示，为了方便对数据进行采集，本发明先提出了一种建筑用保温隔热涂料阻隔热辐射的等效热阻检测设备。该检测设备包括热源7和保温箱1，热源与加热腔连通并为加热腔提供稳定的热能。其中热源7采用的是沸水恒温锅炉。然后在保温箱1内安装一个支撑框103，支撑框103紧贴在保温箱1内壁上，且其高度小于保温箱1的内部空间高度。然后在支撑框103上安装由塑料板制成的隔板2，这样隔板2将保温箱1分割为两个相互独立空间，分别为测试腔101和加热腔102。然后加热腔102通过进水管701和出水管702与沸水恒温锅炉连通，形成水循环供热使保温箱内的热度相对稳定。加热腔由两层组成，外层为保温材料层，内层为不锈钢层，这样可以实现内部导热的同时对外隔热保温。

所述测试腔101内设置有安装架3，安装架3采用的是不锈钢架。然后在安装架3上有两层或两层以上的米字型非金属材料安装板301，在安装板301上设置用于采集相关数据的热流密度片4和热电偶5，安装板301为非金属材料板。安装时，热流密度片4的两端各装一个热电偶5，热电偶5连接温度记录仪，热流密度片4连接热流密度记录仪。然后每两个热电偶与一个热流密度片搭配组合形成一个测试点，主要用于检测涂料的空间温度和单位时间的热流量。根据需要在每层安装板301上安装多个测试点以使得采集数据更加准确，每层之间的测试点处于同一垂直线上。所述保温箱的箱体顶板设置为塑料板制作的内顶板6，内顶板6被分为了待测涂料板和对比涂料板两部分。具体设置时内顶板6和隔板2之间的间距大于1000mm，箱体长度大于2000mm，这样的距离尺寸是因为体积大，测试的误差才小。

本实施例中所述保温箱1的顶面板(内顶板)为标准塑料板，其上部的测试腔四周为保温板，其加热腔板由外层标准保温板和内层标准不锈钢板组成。这样测出的等效热阻指标不会因材料差异受到影响。

本检测设备的具体工作原理在一定时间内，待测涂料部分各测点的热阻平均值减对比涂料部分的各测点热阻平均值。即为建筑保温隔热涂料等效热阻。

基于上述检测设备，本发明的提供的一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其具体如下：

1、在内顶板上让其一半面积涂上待测的保温隔热涂料，另一半面积为光板，本实施例中的所有涂料的厚度为0.3mm，由于人工涂抹，其厚度差异控制在10％以内。

2、设备预热：开启热源，直至保温箱内的温度稳定(即为测试的环境温度)；

3、数据采集：通过数据采集器采集各个测试点上的热流密度；

4、等效热阻计算：计算原理是：建筑保温隔热涂料阻隔热辐射等效热阻Re计算公式为：Re＝R”_j-R'_i

公式中：

R″_j：涂保温隔热涂料塑料板与底板之间垂直方向的辐射热流密度当量为导热热流密度的热阻；

R′_i：未涂保温隔热涂料塑料板与底板之间垂直方向的辐射热流密度当量为导热热流密度的热阻；

其中R″_j和R′_i的算法相同都，具体为

公式中：S为各测点与对应测点之间的距离(即是测量温差时的两测点之间的间距)；

ΔT为测试点之间的温度差；

Δt为每次测试的间隔时间；

q为热流密度；

ΔX为测试点之间间距。

而关于建筑用保温隔热涂料等效热阻的计算方法：

是根据傅理叶定律：

Q为单位时间传导热量；A为传热底板(隔板)面积；λ为导热系数；

为温度梯度。

因此可得在Δt内向顶板Ⅰ部分传递的热量：

在Δt内向向顶板Ⅱ部分传递的热量：

λ₁、λ₂分别为顶板Ⅰ部分和Ⅱ部分的导热系数，A₁、A₂分别为顶板Ⅰ部分和Ⅱ部分的面积。

同时在计算时只考虑垂直方向传递的热量时：并且有

(A为传热底板面积/隔板面积)；

Ⅰ部分在Δt时间内传递的热阻

Ⅱ部分在Δt时间内传递的热阻

(Δt为测试间隔时间)

将③代入①；④代入②则有

λ₁为顶板Ⅰ部分当量导热系数；λ₂为顶板Ⅱ部分当量导热系数；

则有：

顶板Ⅰ部分：

即可得到

即可得到

其中：(热阻R′为顶板Ⅰ部分的当量热阻)(热阻R"为顶板Ⅱ部分的当量热阻)

则顶板Ⅱ部分的平均等效热阻为：

公式中n表示：Ⅰ部分或Ⅱ部分热阻的个数，两部分的热阻个数相同。

因此可得保温隔热涂料各测试点等效热阻为：Re＝R”_j-R'_i，保温隔热涂料等效热阻为：

保温隔热涂料的等效导热系数：

从而得到上述的建筑保温隔热涂料的等效热阻(平均等效热阻)和等效导热系数。

上述公式中：i为顶板Ⅰ部分第i个测点；j为顶板Ⅱ部分第j个测点；顶板Ⅰ部分不涂涂料或所涂的涂料与顶板Ⅱ上的涂料(建筑用保温隔热涂料)为不同的涂料。

该检测方法是在检测设备的房间温度为25℃，空气中含水量为：60％±5％中完成。

本发明中的待测涂料和对比涂料的面积可以根据实际情况做调整，同时将相应的参数置换进入上述公式即可算出相应的等效热阻值和等效导热系数。

本实施例选用了光板、保温隔热涂料和反射隔热涂料三种不同的涂料进行试验测试，热电偶和电流密度片只设置了上相两层，因此公式中的S在此时就为底板(即隔板2)和顶板之间的间距。其检测的情况如附图3所示。附图3为保温隔热涂料等效热阻测试表。

将附图3表格中的数据然后套入计算公式，从而可计算出各种材质的等效热阻。同时从表中的数据可以看出本发明的检测方法具有快速、准确等技术优点，完全适用于对保温隔热涂料性能的检测，从而分辨真伪。

本文中所述的当量热阻是：箱体空间各测试点热辐射热流密度当量于空间的导热热流密度计算的热阻。

等效热阻是：由于保温隔热涂料是阻隔热辐射的机理及作用，涂保温涂料部分垂直对应的空间温度升高,当量热阻增加，相当于保温隔热涂料热阻增加，当量热阻视为保温隔热涂料的等效热阻。

当量导热系数是：当量热阻计算出箱体空间各测点的导热系数。

等效导热系数是：根据保温隔热涂料等效热阻和保温涂料的厚度计算出的导热系数为保温隔热涂料的导热系数(虚拟导热系数)。

在发明中，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和范围内，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范围。

Claims (5)

1.一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测试涂料准备：在测试设备的顶板一半的面积上涂上待测涂料，另一半的面积上设置普通塑料板光板或对比涂料；

所述测试设备包括热源和保温箱，所述保温箱内安装有隔板，所述隔板将保温箱分割为两个相互独立的测试腔和加热腔；所述热源与加热腔连通为加热腔提供稳定的热能，所述测试腔内设置有安装架，所述安装架上有两层或两层以上的安装板，所述安装板上设置有数据采集器，所述保温箱的箱体内顶部分为待测涂料板和对比涂料板；

2)数据采集：在相同环境下通过数据采集器采集待测涂料和对比涂料的热流密度和温度；

3)等效热阻计算：建筑保温隔热涂料阻隔热辐射等效热阻Re计算公式为：Re＝R_j”-R”_i

公式中：

R”_j：涂保温隔热涂料塑料板与底板之间垂直方向的辐射热流密度当量为导热热流密度的热阻值；

R”_i：未涂保温隔热涂料塑料板与底板之间垂直方向的辐射热流密度当量为导热热流密度的热阻；

公式中：S为各测点与对应测点之间的距离即是测量温差时的两测点之间的间距；

ΔT为测试点之间的温度差；

q为热流密度；

ΔX为测试点之间间距；

建筑用保温隔热涂料平均等效热阻：

顶板1部分的等效热阻的平均值

顶板Π部分的等效热阻的平均值

2.根据权利要求1所述的一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其特征在于，所测试环境的温度为25℃，空气相对湿度60％±5％。

3.根据权利要求1所述的一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其特征在于，所述顶板为塑料板。

4.根据权利要求1所述的一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其特征在于，所述底板为塑料板。

5.根据权利要求1所述的一种建筑用保温隔热涂料的等效热阻检测方法，其特征在于，所述顶板上的涂料厚度小于0.3mm。

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