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I CS 91 . 1 2 0 . 1 0 Q 2 5 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 / I S O 8 9 9 0 1 9 9 4 E 代替 G B / T 1 3 4 7 5 -1 9 9 2 绝热 稳态传热性质的测定 标定和防护热箱法 T h e r ma l i n s u l a t i o n -D e t e r mi n a t i o n o f s t e a d y - s t a t e t h e r ma l t r a n s mi s s i o n P r o p e r t i e s -C a l i b r a t e d a n d g u a r d h o t b o x I S O 8 9 9 0 1 9 9 4 E ， I DT 2 0 0 8 - 0 6 - 3 0发布2 0 0 9 - 0 4 - 0 1 实施 中 华人民 共和国 国家 质量监督 检验 检疫总 局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 目次 前言 ， ， ⋯⋯ 工 I S O前言 ⋯⋯ II 引言 ， ， ⋯⋯ 1 1 概述 1 ， ， ⋯⋯ 1 1 . 1 范围 ⋯⋯ 1 1 . 2 规范性引用文件 . ⋯⋯ 1 1 . 3 术语和定义 . ⋯⋯ 1 1 . 4 符号和单位 ， ⋯⋯。 ⋯⋯。 . ⋯ 1 1 . 5 原理 。 ⋯⋯ 2 1 . 6 局限性与误差源 ， . . ⋯⋯ 3 2 装置设备 ⋯⋯ 6 2 . 1 概述 ⋯⋯ 6 2 . 2 设计要求 ， ⋯⋯ 6 2 . 3 计量箱 。 ⋯⋯ 7 2 . 4 防护箱 ， ⋯⋯ 8 2 . 5 试件框架 ， . . ⋯⋯ 8 2 . 6 冷箱 ， ， ⋯⋯ 8 2 . 7 温度测量 ⋯⋯ 8 2 . 8 测量仪器 ， ⋯⋯ 9 2 . 9 性能评价和标定 . . . . . . . ⋯⋯ 9 3 测量步骤 ⋯⋯ 1 0 3 . 1 概述 ， ⋯⋯ 1 0 3 . 2 试件的状态调节 . . . . . . . ⋯⋯ 1 0 3 . 3 试件的选择与安装 ， . . . . . . . . . . . . . . . ⋯⋯ 1 0 3 . 4 测试条件 ， ⋯⋯ 1 1 3 . 5 测量周期 ， ⋯⋯ 1 1 3 . 6 计算 ⋯⋯ 1 1 3 . 7 检测报告 ⋯⋯ 1 1 附录 A 规范性附录 表面换热及环境温度 一1 3 A . 1 环境温度 ⋯⋯ 1 3 A . 2 环境温度的计算 . . . . . . . ⋯⋯ 1 3 附录 B 资料性附录 参考文献 、 ⋯⋯ 1 6 附录 N A 资料性附录 补充说明 ⋯⋯ 1 7 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 fl IJ青 本标准等同采用 I S O 8 9 9 0 1 9 9 4 E 绝热一稳态传热性质的测定一标定和防护热箱法 。 本标准代替G B / T 1 3 4 7 5 -1 9 9 2 建筑构件稳态热传递性质的测定 标定和防护热箱法 。 本标准与 G B / T 1 3 4 7 5 -1 9 9 2 相比主要变化如下 标准题 目 做 了文字修改 ; 第2章规范性引用文件做了修改; 增加了局限性和误差源的相关规定 见 1 . 6 ; 增加了装置设计要求的相关规定 见第2 章 ; 增加了设备表面温度的相关规定 见第2 章 ; 平衡热电堆的输出功率、 加热器及风扇等的输人功率的测量准确度做了修订 1 9 9 2年版本的 5 . 7 ; 本版本 的 2 . 8 ; 装置性能评价和标定的相关规定做了修订和补充 见2 . 9 ; 修订了试件状态调节的相关规定 1 9 9 2 年版本的6 . 1 ; 本版本的3 . 2 ; 删除了原标准中的附录B 、 附录C和附录D 见 1 9 9 2 年版本的附录B 、 附录C和附录D ; 增加了附录 B参考文献 ; 增加了附录 N A, 本标准的附录A为规范性附录， 附录B和附录N A为资料性附录。 请注意本标准的某些内容有可能涉及专利， 本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。 本标准 由中国建筑材料联合会提出。 本标准由全国绝热材料标准化技术委员会 S A C / T C 1 9 1 归口。 本标准负责起草单位 南京玻璃纤维研究设计院。 本标准主要起草人 王佳庆、 曹声 . 、 陈尚、 王熙艳、 孙文兵。 本标准所替代标准的历次版本发布情况为 -GB / T 1 3 4 7 5 一 1 9 9 2 。 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 I S O前言 国际标准化组织 I S O 是由各国标准化团体 I S O成员团体 组成的世界性的联合会。制定国际标 准的工作通常由I S O技术委员会完成， 各成员团体若对某技术委员会确定的工作领域感兴趣， 均有权 参加该委员会的工作。I S O保持联系的各国际组织 官方或非官方的 也可参加有关工作。在电工技术 标准化方面， I S O与国际电工委员会 I E C 保持密切合作关系。 由技术委员会通过的国际标准草案提交各成员团体表决， 需取得至少 7 5 参加表决的成员团体的 同意， 才能作为国际标准正式发布 。 国际标准I S O 8 9 9 0 是由I S O / T C 1 6 3 绝热材料技术委员会/ S c 1 试验和测量方法分委员会制定。 附录 A是本国际标准的完整组成部分。附录 B仅作为资料。 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 日雀 . J I F l 很多场合需要绝热材料和绝热结构传热性质 的数据 ， 包括判断是否符合规程和规范、 设计指导 、 材 料和建筑物性能研究以及模拟试验的验证。 许多绝热材料和系统的传热都是传导 、 对流和辐射 的复杂组合 。本国际标准 中的方法描述 了测量 在给定温差下， 从试件一边传递至另一边的总热量， 不对应于单独的传热模式， 因此测试结果能够用于 需要这样热性质 的场合。然而， 传热性质经常与试件 自身及边界条件 、 试件 的尺寸、 传热方 向、 温度 、 温 差 、 气流速度以及相对湿度有关 。因此 ， 试验条件必须重现预期 的实际应用 中的条 件， 或者评定在试验 条件下测定的结果是否具有意义。 还应该记住， 只有试件的稳态传热性质的测定和传热特性的计算或解释能代表产品或系统的实际 性能 ， 才能认为测定的性质对表征材料 、 产品或系统的特性是有用的。 此外， 只有来自多个样本的多个试件的一系列测量结果具有足够的重现性， 那么测定的性质才能代 表材料 、 产品或系统的特征。 ‘ 防护或标定热箱法的设计和操作是一个复杂的任务。装置的设计者和使用人员必须拥有完整的传 热背景知识及精密测量技术的经验 。 世界上有许多符合国家标准的标定与防护热箱装置的设计。持续的研究和发展不断对装备和测量 技术进行着改进。被测的结构可能有非常大的变化， 对试验条件的要求也会大不相同， 所以不必要地限 制测量方法和将所有的测量都限制在单一的装置都是不对的。因此指定一个特定的设计或尺寸的装置 是不现实的。 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 绝热 稳态传热性质的测定 标定和防护热箱法 概 述 1 . ， 范围 本标准规定了装置的设计原理及测定建筑构件和工业用的类似构件的试验室稳态传热性质应满足 的最低要求。由于各种要求的变化 尤其是尺寸方面 ， 因此不能限定一个特殊设计的装置和将操作条 件规定在较小的范围。 本标准给出了装置 ， 测量技术和必需报告的数据的描述。 本标准不适用于测定特殊构件， 如窗， 此时需要附加程序， 本标准不包括这些程序。 本标准也不考虑湿迁移 或重分布 对热流测量的影响， 但在装置的设计和操作时应予考虑， 因为湿 迁移可能影响试验结果的准确度和确切性 。 本标准可测量的热性质是传热系数和热阻， 规定了两种可供选择的方法 标定热箱法和防护热箱 法。这两种方法都适用于垂直试件 如墙体 以及水平试件 如天花板和楼板 。装置能够足够的大， 以 便研究原尺寸的构件。 本标准适用于在试验室测量大尺寸的非均质的试件。也适用于测定均质试件， 这是进行标定和验 证所必需 的。 按照本标准规定的方法测量均质试件时， 经验表明， 通常能够达到的准确度是士5 0 0 。然而， 对于每 一个单独装置的准确度， 应使用热传导的均质标准试件， 在该装置覆盖的测量范围内进行评定。对于非 均质试件准确度的评定则更为复杂， 并且还包含对特殊类型的被测的非均质试件中的热流机理分析。 这类分析已超出本标准的范围。 本标准不适用于试验过程中有穿过试件的传质现象的测量。 1 . 2 规范性引用文件 下列文件 中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日 期 的引用文件 ， 其随后所有 的修改单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日 期的引用文件， 其最新版本适用于本标准。 I S O 7 3 4 5 1 9 8 7 绝热材料物理量和定义 1 . 3 术语和定义 I S O 7 3 4 5 1 9 8 7 确定的以 及下列术语和定义适用于本标准。 1 . 3 . 1 平均辐射温度m e a n r a d i a n t t e m p e r a t u r e 试件“ 可见的” 诸表面温度的适当加权值 ， 用于确定传到试件表面的辐射热流量 见附录 A . 1 . 3 . 2 环境温度e n v i r o n m e n t a l t e m p e r a t u r e 空气温度和辐射温度的加权值， 用于确定试件表面的热流量 见附录A , 1 . 4 符号和单位 本标准所用符号及其单位如下 1 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 i内部， 通常为热侧 e外部 ， 通常为冷侧 s表面 n环境 A 导热系数[ W/ m K 〕 R热阻[ m 2 K / W] U传热系数[ W/ m 2 K ] h表面换热系数「 W/ m 2 K ] 0 热流量[ W] O p 加热或冷却的总输人功率[ W] Ib l 通过试件的热流量〔 W] 0 平行于试件的不平衡热流量[ W] 0 3 通过计量箱壁的热流量「 W] q ; 迁回热损 ， 绕过试件侧面的热流量「 W] 0 5 周边热损， 在试件边界平行于试件的热流量〔 w] A垂直于热流的面积[ m 2 ] 4热流密度仁 W/ m 2 ] d试件厚度[ ml T . 空气温度「 K ] T 平均辐射温度[ K ] T . 环境温度[ K ] T ， 表面温度「 K ] R A T , ; 一T . / Cp l R , 1 / h R ,; A T m 一T / ,P 1 R , . 二A T ,. 一T . 01 0 , R , 1 / U UY 1 / A T m 一T - 1 1 O P -0 3 -P 2 〔 对于防护热箱] 0 1 一0 3 一0 4 〔 对于标定热箱〕 注 1 虽然对于不透明、 均质的、 板状试件能用 A d / R 。 关系式得到导热系数， 但本方法不直接测量导热系数。 1 . 5 原 理 1 . 5 . 1 概述 两种类型的装置， 防护热箱 G H B 和标定热箱 C H B ， 都意图模仿通常的试件两边为均匀温度的 流体 通常是大气 的边界条件。 将试件放置在已知环境温度的热室与冷室之间， 在稳定状态下测量空气温度和表面温度 以及输人 热室的功率 。由这些测量数值计算 出试件的传热性质。 试件表面的热交换由对流和辐射组成。前者取决于空气温度和气流速度， 后者取决于试件表面和 试件“ 可见的” 表面的温度和总半球辐射率。对流传热和辐射传热的作用合并成“ 环境温度” 和表面传热 系数的概念 。 传热系数是用两侧环境温度定义的， 因此要求有适合的测量温度方法来确定环境温度。在测试低 热阻的试件时， 表面换热系数是非常重要的， 此时表面换热系数是总热阻的重要组成部分。测试中或高 热阻的试件时， 如果试件两侧的空气温度和辐射温度的温差都小到满足准确度的要求， 在试验时也可以 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 只记录空气温度 。 作为特殊的情况， 在热箱中靠近试件热面有一个辐射板作为热源。这种情况下， 传递至试件表面的 热量中， 将以辐射成分为主。这种带辐射板的方法可以用于测量试件的热阻， 但不适合直接测量在常规 表面换热系数下的传热系数 。 1 . 5 . 2 防护热箱法 在防护热箱法中 见图1 ， 计量箱被防护箱围绕， 控制防护箱的环境温度， 使试件内不平衡热流量 D 和流过计量箱壁的热流量 4 5 3 减至最小。理想状态是装置内安装一个均质试件， 计量箱内部与外部 的温度均匀一致， 而且冷侧温度和表面换热系数是均匀一致时， 那么计量箱内、 外空气温度的平衡将意 味在试件表面上温度平衡， 反之亦然， 即f 2 0 3 0 。穿过试件的总热流量将等于输人计量箱的热量。 实际上， 对于每个装置和试验中的试件， 确定不平衡时都有局限 不平衡分辨力， 见1 . 6 . 1 . 1 . 1 . 5 . 3 标定热箱法 标定热箱法的装置 见图2 置于一个温度受到控制的空间内， 该空间的温度可与计量箱内部的温 度不同。采用高热阻的箱壁使得流过箱壁的热损失 0 3 较低。输人的总功率1 5 p 应根据箱壁热流量1 53 和侧面迂回热损中 、 进行修正。图3 绘出试件、 试件框架及相邻接的热侧和冷侧箱体的迁回热流的路 径。用测试已知热阻的标定试件来确定箱壁损失及迂回损失的修正值。为标定迁回损失， 标定试件应 与被测试件具有相同的厚度、 热阻范围和预定使用的温度范围。 1 . 6 局限性与误差源 欲达到某个要求的准确度， 装置的使用受到许多与装备设计、 标定、 操作和试件性质 例如厚度， 热 阻和均质性 等有关因素的限制。 1 . 6 . 1 由装置引起的局限性及误差 计量箱 冷箱 试件 防护箱 图 1 防护热箱 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 计量箱 冷箱 试件 图 2 标定热箱 一 公交t-- - -全 -AN川 ， ” 州，一 」 } 一 一 一 一 一 一 等温线 热流 图 3 试件和框架中热流路径 1 . 6 . 1 . 1 防护热箱中不平衡判定的局限 实际上 ， 即使是均质试件 ， 局部的表面换热系数也是不均匀的， 尤其是靠近计量箱的边界。因而 ， 靠 近计量箱周边的内部和外部， 无论是试件表面温度还是空气温度都是不均匀的。有两种后果 a 穿过试件的侧向热流Y ip 与穿过计量箱壁的热流CD 3 不可能同时都减少到。 ; b 靠近计量箱部位的试件表面温度和空气温度的不均匀性， 分别确定各自的最佳的不平衡 判定。 为获得上述 a 条 中所述 的最佳热流平衡， 应该通过装置的设计和操作 如 装 置的几何形状 、 防护 空气的空间、 空气的流速 ， 使 0 3 不超过吞 的1 0 肠。 试件 的非均质性将增加局部表面换热系数及试件表面温度的不均匀性 。应评估穿过计量箱壁 和试 件内的不平衡热流， 必要时进行修正。为此， 计量箱壁应具备热流计作用。另外， 在试件表面安装穿越 计量 区域周边的热电堆。在 日常试验中， 不平衡检测能够用标定和计算简化 。 G B / T 1 3 4 7 5 - 2 0 0 8 1 . 6 . 1 . 2 计A区域的尺寸 计量区域的定义是 a 对于防护热箱法， 当试件厚度大于或等于鼻锥的宽度时， 为鼻锥中心到鼻锥中心的区域， 如果 试件厚度比鼻锥宽度薄， 为鼻锥周边内部的区域; b 对于标定热箱法， 就是计量箱周边内部的区域。 计量区域的尺寸决定试件的最大厚度 。对于防护热箱法来说 ， 计量区域尺寸与试件厚度之 比和防 护区域宽度与试件厚度之 比， 受与防护热板法类似的原理所控制。 试件的尺寸还限制建筑物的有代表性的部分试验的可能性。因而 ， 在解释结果时造成误差和困难 。 热箱法试验的测量误差是部分正比例于计量区域周边 的长度 。随着计量 区域 的增大， 其相对影响 减小。在防护热箱中， 计量区域的最小尺寸是试件厚度的3 倍或者 1 mXl m， 取其大者。 标定热箱法的试件最小尺寸是1 . 5 mX 1 . 5 M. 防护热箱周边误差是沿试件表面的热流量 0 a 、 它是 由计量区和防护 区之间的不平衡 、 或者非均质 性所造成。标定热箱的周边误差是由于迂回热损0 4 造成的， 它包括试件边缘热流量的扭曲。 1 . 6 . 1 . 3 最小输入功率 输人到计量箱的总功率4 5 p 包括输人到加热器、 电扇、 传感器、 执行元件等的功率。其中某些功率 不可能减小到零， 因而确定了必须通过试件的最小热流。通过冷却热箱可以降低其数值， 但这将引人更 多的与测量冷却流量的准确度有关的不确定度。 最小功率也受到包括D 3 在内的计量箱总输人功率的不确定度的限制。 上述所有因素设定了比值 只i - T ,. I R 。 的低限。 1 . 6 . 1 . 4 最大输入功率 要求的温度均匀性和表面换热系数限制了最大输人功率。为维持空气温度的高度均匀， 大热流量 就意味着大的空气流流过试件的表面， 这将影响表面的传热机理。防护热箱法中， 在降低试件热阻的情 况下， 为获得给定的准确度， 严格要求计量和防护箱内对流和辐射传热是等值的。 1 . 6 . 2 由试件导致的局限性和误差 1 . 6 . 2 . 1 试件厚度和热阻 对于给定的装置设计， 试件厚度受试件的性质和边界条件的限制。厚度上限受边缘热损0 5 或者 侧面迂回热损0 4 的影响， 尽管这些热损随着试件厚度的增加而降低， 但与Y 1 和降低测量准确度相比， 它们显得更重要 。 1 . 6 . 2 . 2 试件非均质性 大多数建筑和工业构件的试件都是非均质的。试件的非均质性将会影响热流密度的模式， 它既不 是一维的、 也不是均匀的。试件厚度的变化也会引起试件热流密度模式重大的局部变化。这些对温度 和局部传热系数方面的影响是不一致的， 这使得以下问题变得更困难或者甚至不可能 a 确定表面的平均温度 ; b 在防护热箱装置中不平衡的检测; c 计量面积的确定; d 对于给定的非均质试件的测量结果的误差分析。 特殊的例子包括 a 高导热系数的饰面层 。这将形成不平衡热流 4 5 和迁 回热损 0 4 的低热阻通路 。沿着计量箱周 边切开饰面层能有所帮助。当各层是均质的， 可选用防护热板法或热流计法单独测量每一层 材料来解决 。 b 水平和垂直结构件， 如龙骨， 他们的影响大多数情况是对称的。 c 试件由不同材料制成的部分。不同的材料两侧的温差是不同的。在两种材料交界处存在热 流。当交界处不是远离计量箱周边时， 这意味着 温度的不均匀性 ， 它既影响 了不平衡的检测， 5 G B / T 1 3 4 7 5 -2 0 0 8 也影响计
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