真空绝热板有效导热系数的测定

真空绝热板有效导热系数的测定

国家标准 GB/T39704一2020 真空绝热板有效导热系数的测定 Determinationofeftectivethermaleonduectiityforvaeuumminsulationpanels(VIP) 2020-12-14发布 2021-11-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/39704一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由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(SAC/Tc191)归口 本标准起草单位:南京玻璃纤维研究设计院有限公司、福建赛特新材股份有限公司、长虹美菱股份 有限公司、广州晖能环保材料有限公司、中车长江车辆有限公司、上海元廷冷链科技有限公司、江苏山由 帝奥节能新材股份有限公司、除州银兴新材料科技有限公司、青岛德旭新材料有限公司、石化国际 事业有限公司、国家玻璃纤维产品质量监督检验中心 本标准主要起草人:赵明、张剑红、王佳庆、刘强、谢振刚、魏邦福、江峰、袁江涛、王海成、胡海滨、 何远新、朱生荣、胡树安、胡晓东、张亮亮、姜寅、吴乐于、孙美峰、包玉珍、胡鹏军、屈会力、侯鹏、魏善芝、 丁晴、潘阳阎慧峰、唐健、张帅恺
GB/39704一2020 真空绝热板有效导热系数的测定 范围 本标准规定了真空绝热板有效导热系数的测定方法 本标准适用于真空绝热板 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T4132绝热材料及相关术语 GB/T10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法 GB/T10295绝热材料稳态热阻及有关特性的测定热流计法 GB/T13475一2008绝热稳态传热性质的测定标定和防护热箱法 GB/T22588闪光法测量热扩散系数或导热系数 GB/T37608真空绝热板 术语和定义 GB/T4132和GB/T37608界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 有效导热系数effectivethermalconductivity 考虑了阻气隔膜边缘影响的整块真空绝热板的表观导热系数 原理 本标准给出三种真空绝热板有效导热系数的测定方法 方法A采用GB/T10294防护热板法的 原理,通过消除非计量区域的传热影响,测试与计量区域尺寸相同的真空绝热板的有效导热系数;方 法B采用GB/T13475一2008热箱法的原理,通过测量试件的传热系数,然后转化为真空绝热板的有效 热阻值与有效导热系数;方法C通过先测量真空绝热板的中心区域导热系数,然后结合阻气隔膜相关 信息,计算出真空绝热板的有效热阻与有效导热系数 方法A 5.1仪器设备 5.1.1导热系数测定仪 采用满足以下要求的导热系数测定仪进行测试 满足GB/T10294的规定; a
GB/T39704一2020 b 具有消除非计量区域的空气对流和辐射传热影响的功能 c 采用真空防护时,防辐射屏的反射率应大于或等于0.95 5.1.2钢直尺 分度值小于或等于1 mm 5.1.3H型测厚仪 分度值小于或等于0.I mm 5.2试样 5.2.1真空防护方式的试样要求 试样为正方形真空绝热板 试样尺寸应满足以下要求 试样的边长应与GB/T10294规定的设备的计量板的尺寸一致 a 试样的对角线偏差应小于或等于2mm,翘曲应小于或等于3mm,四个角的折边厚度与非折 b 边区的厚度差值应小于或等于1 mm 5.2.2非真空防护方式的试样要求 5.2.2.1 试样尺寸 试样应满足5.2.1的要求 5.2.2.2试样制备 试样周围宜采用材质均匀、不透气、热性能稳定的回字形聚氨酯板填充,如图1所示 聚氨酯板应 满足以下要求 聚氨酯板的厚度应与真空绝热板试样的厚度一致,聚氨酯板的宽度应与GB/T10294规定的 a 防护板的宽度一致; b聚氨酯板在平均温度25C的导热系数应小于或等于0.025w/mK) 聚氨酯板与试样之间的空隙应用发泡聚氨酯填充,待发泡材料干燥并完全硬化后方可测试 说明: -真空绝热板试样 -回字形聚氨酯板填充材料 图1方法A非真空防护的试样制备示意图
GB/39704一2020 5.3试验步骤 5.3.1试样应在温度(23士2)C,相对湿度(50士5)%的条件下进行不少于72h的状态调节 5.3.2用钢直尺测量试样的长度d和宽度b,用H型测厚仪测量试样的厚度d 5.3.3按照5.2的要求制备试样 将试样的整体放人满足5.1.1要求的导热系数测定仪. 5.3.4 5.3.5调整试样的位置,使真空绝热板的整体覆盖导热系数测定仪的计量区域 5.3.6若采用真空防护方式,应在试样四周以及防护板与冷却单元之间配置防辐射屏,再将设备的真 空度抽至10-Pa以下,若采用非真空防护方式,应检查设备的防护板是否完全被回字形聚氨酯板覆盖 5.3.7设定热板与冷板的温差应大于或等于201 K 5.3.8温度达到设定值并稳定后,按照GB/T10294的原理计算试样的导热系数 按照以上要求测出 的导热系数即为真空绝热板的有效导热系数 5.4试验误差 试验误差来源主要包含仪器仪表的测量误差温度、电流、电压,试样尺寸的偏差及防辐射屏反射 系数的偏差等 方法B 仪器设备 6.1.1标定热箱 设备应满足GB/T13475-2008标定热箱法的规定 6.1.2钢直尺 分度值应小于或等于1mm 6.1.3H型测厚仪 分度值应小于或等于0.1 mm 6.2试样 6.2.1试样尺寸 试样为正方形真空绝热板,试样尺寸应满足以下要求 应大于或等于900mm×900mm且小于或等于1200mm×1200mm; a 试样的对角线偏差应小于或等于5mm,翘曲应小于或等于3mm,四个角的折边厚度与非折 b 边区的厚度差值应小于或等于1mm; 试样周围的聚氨酯填充材料的宽度应大于或等于150mm c 由试样与聚氨酯构成的整体测试样的尺寸应覆盖设备的开口面积 d 6.2.2试样制备 试样周围应使用材质均匀,不透气、热性能稳定的聚氨酯板填充,如图2所示 聚氨酯板应满足以 下要求;聚氨酯板在平均温度25C的导热系数应小于或等于0.025w/m K),聚氨酯板的导热系数 应预先按照GB/T10294或GB/T10295测定,测试聚氨酯板的导热系数所选取的平均温度应为预设
GB/39704一2020 10 说明 真空绝热板试样 回字形聚氨酯板填充材料; 热箱 冷箱: -安装架; 导流屏; 热电偶; 加热器; -风扇; 10- 电源及控制系统 图3方法B测试真空绝热板有效导热系数的示意图 6.3.6安装及气密性检查无误后,通过安装试样的尺寸计算真空绝热板的面积s和聚氨酯板的面 积s 6.3.7关闭箱内照明设备,避免箱内照明设备长时间工作产生的热辐射的影响 6.3.8设定热箱和冷箱的环境温差大于或等于20K,箱内的相对湿度小于或等于20%,冷箱应减少制 冷设备的载荷并防止结露 6.3.9调节热箱壁内外的环境温度一致,减少热箱壁的漏热量,热箱漏热量的数量级应小于流经试样 热量与流经聚氨酯板热量的数量级 6.3.10当箱内温度达到设定值后,每隔3h测量一次冷热箱的环境温度、聚氨酯板的冷热面温度和热 箱产生的热量,当连续两次的测量值偏差小于1%,并且结果不是单方向变化,则表示系统已达到稳定 状态 在系统达到稳定后,每隔0.5h记录一次冷热箱的环境温度,聚氨酯板的冷热面温度和热箱产生 的热量,3h共记录6次测量参数,取6次测量结果的平均值参与计算 6.3.11按照式(1)计算真空绝热板的传热系数 Q-Qi-Q U= 市 式中: U 真空绝热板的传热系数,单位为瓦每平方米开尔文[w/mK]; 真空绝热板的面积,单位为平方米(m=); T -冷箱的环境温度,单位为开尔文(K); -热箱的环境温度,单位为开尔文(K); T Q 热箱产生的热量,单位为瓦(w);
GB/T39704一2020 -热箱损失的热量,按照GB/T13475一2008中2.9.3规定的方法确定,单位为瓦(w); Q 通过已知导热系数的聚氨酯板的热量,单位为瓦(w) Q 按照式(2)计算通过已知导热系数的聚氨酯板的热量 式中 聚氨酯板的导热系数,按照GB/T10294或GB/T10295规定的方法确定,单位为瓦每米 开尔文[w/(mK] T， -聚氨酯板的热面温度,单位为开尔文(K); T 聚氨酯板的冷面温度,单位为开尔文(K) S 聚氨酯板的面积,单位为平方米(m'); 聚氨酯板的厚度,单位为米(m) d 按照式(3)计算真空绝热板的有效热阻: R.绀= -R (3 盲 式中 真空绝热板的有效热阻,单位为平方米开尔文每瓦[(mK)/w门; R R 真空绝热板的表面热阻,按照GB/T13475一2008附录A确定,单位为平方米开尔文每瓦 [(mK/w],当表面热阻无法确定时,取热面的表面热阻0.13(m' K/w,冷面的表 面热阻0.04(m'K/w 按照式(4)计算真空绝热板的有效导热系数: Ae= R 式中 真空绝热板的有效导热系数,单位为瓦每米开尔文[[w/mK]， 入m 真空绝热板的厚度,单位为米(m) 6.4试验误差 试验误差来源主要包含仪器仪表的测量误差温度、电流、电压、试样尺寸的偏差、试样的安装及测 温热电偶的布置引人的误差等 方法C 7.1仪器设备 7.1.1 导热系数测定仪 设备应满足GB/T10294或GB/T10295的规定 7.1.2均质膜材料导热系数测定仪 设备应满足GB/T22588的规定 7.1.3钢直尺 分度值小于或等于1 mm
GB/39704一2020 7.1.4H型测厚仪 分度值小于或等于0.1 mm 7.1.5膜厚测量仪 分度值小于或等于0.001 mm 7.2试样 试样应为完整的真空绝热板 试样尺寸为样品原尺寸 7.3试验步骤 7.3.1用钢直尺测量真空绝热板试样的长度a和宽度b,用H型测厚仪测量真空绝热板的厚度d 7.3.2依据GB/T10294或GB/T10295测量真空绝热板的中心区域的导热系数入. 7.3.3用膜厚测量仪测量阻气隔膜的厚度t 7.3.4根据厂商提供的阻气隔膜的膜结构信息,按照GB/T22588分别测试阻气隔膜第i层对应的均 质膜的导热系数入 7.3.5按照式(5)计算平行于阻气隔膜方向的膜的导热系数入或已知各层膜的导热系数和膜的厚度 按照有限元的方法数值模拟Ai 着×A 式中 -平行于阻气隔膜方向的膜的导热系数,单位为瓦每米开尔文[[w/mK)]; 入 -阻气隔膜的厚度,单位为米(m); 阻气隔膜第i层的厚度,由厂商提供,单位为米(m): tn 入n 阻气隔膜第i层均质膜的导热系数,单位为瓦每米开尔文[w/m K]; -阻气隔膜的总层数 7.3.6按照式6)计算真空绝热板的线传热系数 aN一B 2B 中de la(NiN一郎)一K./NIN一(+)-k.,NN一(- 厉 a1d adl 6 式中: -真空绝热板的线传热系数,单位为瓦每米开尔文[w/mK]; 中de 真空绝热板中心区域导热系数,单位为瓦每米开尔文[w/mK]; -7.8,真空绝热板热面对流换热系数,单位为瓦每平方米开尔文[w/mK]; a 25,真空绝热板冷面对流换热系数,单位为瓦每平方米开尔文[w/m K)]; a 真空绝热板的厚度,单位为米(m) N 过程参数1,见式(7),单位为每米(1/m); N 过程参数2,见式8),单位为每米(1/m); 过程参数3,见式(9),单位为每平方米(1/m=) 过程参数4,见式(10),单位为每四次方米(1/m'); K 过程参数5,见式(11),单位为每米(1/m);
GB/T39704一2020 过程参数6,见式(12),单位为每米(1/m) N V入千入ra a N V+A B- tArdl D =(N一N?十4B 10 N?十N一、/N一N'十4B K 十N十N K，= 12 按照式(13)计算真空绝热板的传热系数: (13 U.n=U十二中aa 式中 U -真空绝热板的传热系数,单位为瓦每平方米开尔文[W/m' K)]; U 真空绝热板中心区域的传热系数,见式(14),单位为瓦每平方米开尔文[w/(mK)] 'e9 真空绝热板的周长,单位为米(m); 真空绝热板的面积,单位为平方米(m=) Sp U (14 -+ +) eop 按照式(15)计算真空绝热板的有效热阻R.n (15 R"-一 a a 式中 真空绝热板的有效热阻,单位为平方米开尔文每瓦[(mK)/w] Re 常见类型的真空绝热板的有效热阻如附录A所示 按照式(16)计算真空绝热板的有效导热系数 (16 A看-" 式中 真空绝热板的有效导热系数,单位为瓦每米开尔文[wmK)] 入ef 其他尺寸的真空绝热板有效导热系数的换算 8 与已知有效导热系数试样具有相同厚度、相同阻气隔膜、相同制造工艺和相同中心区域导热系数的 其他尺寸的真空绝热板的有效导热系数入'可按式(17)换算 a》十b)ab - .(17 ',4=入+ 1(入.一入m a1十b)ab 式中: 入'd-其他尺寸的真空绝热板的有效导热系数,单位为瓦每米开尔文[wm K)]; 已知有效导热系数试样的中心区域导热系数,单位为瓦每米开尔文[w/(mK)]; 入cm
GB/39704一2020 -其他尺寸的真空绝热板的标称长度,单位为米(m); a 其他尺寸的真空绝热板的标称宽度,单位为米(m); 已知有效导热系数试样的长度,单位为米(m); a -已知有效导热系数试样的宽度,单位为米(m) b 已知有效导热系数试样的有效导热系数,单位为瓦每米开尔文[w/mK)] 入ef 试验报告 试验报告应至少包括以下内容 试样编号和试样名称; a b 所使用的标准(包括发布或出版年号); 试样尺寸; c d 试验方法和试验日期; 试验条件; e 试验结果 f
GB/T39704一2020 附 录 A 资料性附录 常见类型的真空绝热板的有效热阻 A.1 常见类型的真空绝热板的有效热阻 根据方法C的计算,本附录提供了五种常见类型的真空绝热板的有效热阻Rl,参见表A.1 表A.5 表A.1常见类型的真空绝热板的有效热阻(300mm×300mm,阴阳膜 真空绝热板的有效热阻 中心区域 mK/w 真空绝热板厚度 导热系数 mm 7m铝箔膜/两层镀铝膜 7Mm铝箔膜/三层镀铝膜 w/mK 膜厚85m) 膜厚1004m 3.74 3.33 7.26 20 6.33 0.002 25 9.02 7.82 10,77 30 9.30 14.27 12.28 40 2.14 2.00 4.21 3.87 20 25 5.24 0.004 4.81 5.74 6.27 30 7.61 8.33 1.50 l0 1.43 2.96 2.79 20 25 3.47 0.006 3.69 4.42 4.15 30 5.51 40 5.88 1.15 1.lm 10 2.18 20 2.28 25 2.85 2.72 0.008 3,41 3.25 30 4.54 40 4.32 l0 0.94 0.91 20 1.86 1.79 25 0.0l0 2.32 2.23 2.78 2.67 30 3.70 3.55 注:铝箔膜的导热系数取160w/mK),两层镀铝膜的导热系数取0,39W/mK),三层镀铝膜的导热系数取 0.54w/mK 10
GB/39704一2020 mm×300 表A.2常见类型的真空绝热板的有效热阻(300 mm,双面镀铝膜) 真空绝热板的有效热阻 中心区域 mK/w 真空绝热板厚度 导热系数 mmmm 两层镀铝膜 三层镀铝膜 W/mK 膜厚85Am 膜厚100Hm 10 3.97 4.28 20 8.39 7.69 10.45 9.54 0.002 25 30o 12.50 11.38 40 16.60 15.07 2.30 2.21 10 20 4.56 4.35 0.004 25 5.69 5.41 30 6,82 6.47 9.07 8.59 1o 1.58 1.53 20 3.13 3.03 0.006 25 3,91 3,77 30 4.69 4.52 40 6.24 6.01 10 1.20 1.17 2.39 2.32 20 0.008 25 2.98 2.90 30 3.57 3.47 40 4.76 4.62 0,.97 0.95 10 20 l.93 l.89 0.0l0 25 2.4l 2.35 30 2.88 2.82 3.84 3.75 40 注:两层镀铝膜的导热系数取0.39w/mK),三层镀铝膜的导热系数取0.54wmK) 11
GB/T39704一2020 表A.3常见类型的真空绝热板的有效热阻(410mm×360 mm,阴阳膜 真空绝热板的有效热阻 中心区域 mK/w 真空绝热板厚度 导热系数 mm 74铝简膜/两层镀铝膜 7m铝箱膜/三层镀铝膜 w/mK 膜厚854m) 膜厚100m 10 3.96 3.59 7.72 20 6.88 25 8.52 0.002 9.60 30 11.47 10.15 40 15,22 13.41 10 2.21 2.09 20 4.36 4.08 0.004 25 5.43 5.06 30 6.50 6.05 8.64 8.03 40 1o 1.53 1.47 20 3.04 2.90 0,006 25 3.79 3.60 30 4.54 4.31 40 6.04 5.73 1.17 1.14 10 20 2.33 2.25 0,008 25 2.91 2.80 30 3.48 3.35 40 4.64 4.45 10 0.95 0.93 20 l.89 .83 25 0.0l0 2.36 2.29 30 2.83 2.74 3.76 3.64 40 注:铝箔膜的导热系数取160w/mK),两层镀铝膜的导热系数取0.39w/mK),三层镀铝膜的导热系数取 0.54w/mK 12
GB/39704一2020 表A.4常见类型的真空绝热板的有效热阻(600mm×400 mm,双面铝箔膜) 真空绝热板的有效热阻 中心区域 mK/w 真空绝热板厚度 导热系数 铝箔厚度 mm wmK 54m 64m 74m 84m 94m 10mm 2.12 1.83 1.72 1.62 l.54 10 1.96 20 3.41 3.09 2.84 2.63 2.45 2.30 0.002 25 4.02 3.63 3.31 3.05 2.84 2.66 30 4.63 4.15 3.77 3.47 3.21 3.00 40 5.81 5.18 4.68 4.28 3.95 3,67 10 1.48 1.40 1.33 1.27 1.22 1.17 1.97 1.87” 2.21 20 2.08 2.54 2.36 25 3.04 2.61 2.,45 2.31 2.81 2.19 0,004 30 3.53 3.25 3.01 2.81 2.64 2.50 40 4.50 4.l1 3.79 3.52 3.30 3.10 1c 1.14 1.09 1.05 1.01 0.98 0.95 20 2.02 1.91 1.80 1.72 1.64 1.57 0.006 25 l.86 2.44 2.29 2.16 2.05 1.95 2.14 30 2.37 2.86 2.67 2.51 2.24 3.67 2.83 319 D 3.4 2.99 40 2.68 10 0,.93 0.89 0.86 0.84 0.82 0,79 20 1.68 1.6o 1.53 1.46 1.41 l.36 25 1.93 1.62 0.008 2.04 1.84 1.76 1.68 30 2.40 2.26 2.15 2.04 1.95 1.87 40 3.10 2.91 2.75 2.60 2.48 2.36 10 0,78 0.76 0.74 0.72 0.70 0.,68 20 1.32 1.23 1.19 1.44 1.38 1.28 0.01o 25 1.75 1.67 1.60 1.54 1.48 1.43 30 2.07 1.97 1.88 1.80 1.73 1.66 40 2.68 2.54 2.41 2.30 2.20 2.11 注:铝箔膜的导热系数取160W/mK 13
GB/T39704一2020 表A.5常见类型的真空绝热板的有效热阻(1300mm×500 mmm,双面镀铝膜 真空绝热板的有效热阻 中心区域 mK/w 真空绝热板厚度 导热系数 mm 两层镀铝膜 三层镀铝胶 w/mK 膜厚85m 膜厚100Am 10 4.67 4.52 9.27 20 8.89 25 11.56 11.07 0.002 30 13.85 13.25 40 18,43 17.61 10 2.42 2.37 20 4.81 4.71 0.004 25 6.01 5.87 7.04 30 7.20 9.59 9.36 40 1o 1.63 1.61 20 3.25 3.20 0,006 25 4.06 3.99 30 4.87 4.79 40 6.48 6.38 1.22 10 1.23 20 2.42 2.45 0,008 25 3.06 3.03 30 3.67 3.63 40 4.90 4.84 10 0.99 0.98 20 l.97 .95 25 0.0l0 2.46 2.44 30 2.95 2.92 3.93 3.89 40 注两层镀铝膜的导热系数取0.39w/(mK),三层镀铝膜的导热系数取0.54w/(mK) 14
GB/39704?2020 [1]schwabH,StarkCwachtelJEbertHP,FrickeJ.ThermalBridgeinVacuum-insulated ofThermalEnw.&.Bdg.Si200528(4);345-355. BuldingFaeade-[.Jounmal [2]NybergHThermalbridgeatfoundations[]Master'Thesis201l;l46. lyticealModelsforCaleulat Therma [3]TenpierikM,CaubergH.Anal alBridgeEffeectsCausedl ating fBildingPlhysics yThinHighBarrierEnvelopesaroundVacuumInsulationPanels[J] Journa 200730(3):185-215 WakiliG.K.BundRBinderB.Effectivethermalconductivityofvacuuminsulationpanels [BuldingReseare & Information200732(4):293-299. Capozzoli FantucciSFavoinoFPerinoM.VacuumInsulationPanels:Analysisof theThermalPerformanceofBothSinglePaneland MaltilayerBonrd[1]Energie20158 2528-2547.

真空绝热板有效导热系数的测定GB/T39704-2020

真空绝热板作为一种新型的节能材料，在建筑保温、压缩机、航天等领域得到了广泛应用。而其优异的隔热性能主要取决于板材的有效导热系数，因此测定真空绝热板的有效导热系数具有重要意义。

GB/T39704-2020《真空绝热板有效导热系数的测定方法》是我国针对真空绝热板提出的测量标准。该标准主要包含以下内容：

• 测量仪器及测量环境的要求；
• 样品制备及测试要求；
• 数据处理及结果分析方法。

在进行实验前，需要准备好测量仪器，如真空室、热源及温度传感器等。在测量时，需要将样品置于真空室中，并通过设定热源和温度传感器的参数，使其保持一定的温度差。通过测量样品双面的表面温度及温度差，可以计算出样品的有效导热系数。

为了提高实验的准确性，GB/T39704-2020标准还要求进行多次测量，取平均值作为最终结果。同时，在数据处理及结果分析中，还应注意排除异常结果的影响，以确保测量结果的可靠性。

总的来说，GB/T39704-2020标准提供了一套完整的测量方法，对真空绝热板的有效导热系数进行了规范化和标准化。未来，该标准将会进一步推广应用，促进真空绝热板产业的健康发展。

真空绝热板有效导热系数的测定的相关资料

和真空绝热板有效导热系数的测定类似的标准

GB/T37608-2019

真空绝热板

2022/8/2 14:35:28 现行

GB/T39704-2020

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