真空隔热板(vip)及其墙体导热系数和热阻测试方案设计

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1、稳态热流计法导热系数测试技术应用——ApplicationNote：003真空隔热板（VIP）及其墙体导热系数和热阻测试方案设计上海依阳实业有限公司www.eyoungindustry.com上海依阳实业有限公司——www.eyoungindustry.com摘要：客户提出了一种新型墙体系统，这种系统结合了闭孔隔热泡沫材料包裹的真空隔热板（VIP），在具有较薄的外形尺寸同时，还具有很高的热阻。在提供额外热阻外，隔热泡沫还在施工过程中对真空隔热板提供防护，并为泡沫-VIP结构单元提供合适的两面粘接表面。针对这种新型墙体系统和墙体设计过程中的优化和选型，设计

2、了小尺寸VIP复合结构试样的热导率和热阻的测试评价方案，测试方案主要是采用了稳态热流计法热导率测试技术，设计了由50个热流计组成的热流测量矩阵以准确的获取热流密度分布情况。还设计了相应的热流计校准过程和测试试验步骤，并配合整个墙体的有限元分析设计了相应的数据提取方案。通过此设计方案所获得的结果可以更深入的了解VIP复合结构试样的内部热流分布情况，并可将这些结果应用到全尺寸墙壁的有限元分析中来预测整个墙体的热响应。1.项目背景真空绝热板是导热系数较低的保温隔热材料。在保温隔热设施的应用上效能价值较好。真空绝热板的导热系数一般在0.005WmK/左右，生产工

3、艺过程和原材料的选用控制的好，其导热系数能够达到0.004WmK/以下。VIP主要应用于保温绝热、防火阻燃，如冰箱、深冷冰柜、医疗柜、船载工程冷库、矿难救生舱、建筑外墙、内墙保温等。目前客户开发出了一种尺寸相对较薄的高热阻的墙体系统，此墙体系统是一种闭孔隔热泡沫包裹真空隔热板（VIP）结构，闭孔隔热泡沫除了提供一些额外的隔热功能外，还在施工中对真空隔热板起到保护作用，同时也能为这种泡沫-VIP结构单元提供合适的两面粘接表面。因此客户要求对这种复合多层结构墙体系统进行隔热性能测试评价，以期为这种墙体系统的优化、改进和生产提供更多信息。对于墙体的热传输性能测

4、试大多采用大型的保护热箱法和自然环境暴露试验装置，这些试验都属于大型试验并费用昂贵，也不应用在较小尺寸的泡沫-VIP构件单元的测试。同时，热箱法这类大型稳态测试方法无法准确获得热流在被测试样中的分布情况，这点对于非均质类的VIP及其墙体系统的传热特性研究尤为重要。因此，在采用保护热箱法测试墙体前，首先需要对每一种备选墙体构件单元取出具有代表性的更小尺寸的试样件并采用小型装置进行大规模的测试。本文所描述的测试方案，是基于客户的这种小尺度的VIP复合结构试样的热导率测量，由此方案测试所获得的测量结果可以深入的了解VIP复合结构试样的内部热流分布情况，并可将这

5、些结果应用到全尺寸墙壁的有限元分析中来预测整个墙体的热响应。2.测量方法选择对于客户的泡沫-VIP构件单元小尺寸试样的热导率或热阻测试，一般都采用稳态护热板法和稳态热流计法。我们最终选择采用稳态热流计法进行测量，主要出于以下几点考虑：（1）护热板法测量的是试样中心量热区域大小范围内的等效热导率或等效热阻，护热板法比较适合均质材料制成的试样，而且测量精度高，常作为一级测试方法来校准其他方法。对于非均质材料，特别是由几个部件组成的泡沫-VIP构件这种典型非均质材料来说，除了需要了解整体的热导率或热阻外，还希望更深入的了解热流在被测构件上的分布情况以及不同区域

6、热流的相互关系和影响。这种需求则是普通护热板法测试设备无法满足的，但恰恰是热流计法热导率测试方法的优势。（2）热流计法热导率测量装置可以很方便的根据试样尺寸不同来进行相应的调整，适合的更宽泛的被测对象，而护热板法则由于制作工艺繁杂和技术要求高而无法满足多种试样尺寸的需要。另外，热流计法热导率测量装置与护热板法相比整体构造要简单，测试周期也相对比较短，更适合大规模的测试。（3）热流计法是一种二级热导率测试方法，测量精度不如一级的护热板法。但通过校准，热流计法测试完全可以满足工程中的实际需要。最重要的是，对于VIP这种板材的中心热阻测量有相应的标准测试方法可

7、以参考，如ASTMC1667用热流计测量真空保温层中心热阻率的试验方法（StandardTestMethodforUsingHeatFlowMeterApparatustoMeasuretheCenter-of-PanelThermalResistivityofVacuumPanels）热流计测量装置是一种二级测量方法，常被用于测试评价均质材料的热导率，典型结构和使用方法在GB/T10295和ASTMC518中给出了描述和规定。如图2-1所示，热板和冷板两块平板被精确的控制在设定温度点上，此时热流从热板穿过试样流到冷板，并在热流传感器上形成很小的温度差，

8、热流传感器会输出一个与热流密度成比例的电信号。对于均质试样和均温的冷热板温度，热