許多建筑構件中的熱傳遞是導熱、對流和輻射三種方式的復合過程。本標準所描

述的方法只測量在給定的溫差情況下，從試件一側傳向另一側的總傳熱量而不單獨考

慮某一種傳熱方式。然而熱傳遞性質經常與試件本身、試件尺寸、傳熱方向、溫度、

溫差、空氣速度和相對濕度有關。因此，測試條件應盡量與預定的使用條件一致。

１ 主題內容與適用范圍

本標準規定了實驗室測定板狀建筑構件和工業用類似構件穩態熱傳遞性質（傳熱

系數或比熱阻）的測量過程、裝置要求和必需報告的數據。

本標準適用于垂直試件（如墻）和水平試件（如屋面板和樓板），不適用于特殊

的構件（如窗）。

本標準規定了兩種可供選擇的方法：標定熱箱法和防護熱箱法。

本標準不考慮濕遷移、水氣的重新分布和相變對熱流測量的影響以及熱傳遞與通

過試件的空氣傳質復合作用，但測定時，應考慮濕遷移對測試精度產生的影響。

２ 引用標準

GB 4132 絕熱材料名詞術語

GB 10294 絕熱材料穩態阻及有關特性的測定 防護熱板法

GB 10295 絕熱材料穩態阻及有關特性的測定 熱流計法

３ 術語、定義、符號和單位

３．１ 術語和定義

除下述規定的術語外，本標準所用術語按GB 4132規定。

３．１．１ 環境溫度Ｔn

空氣溫度和輻射溫度的加權值，用于確定試件表面的熱流量，見附表A．

３．１．２ 表面換熱系數h

穩定狀態下，構件表面與周圍環境之間的熱流密度和溫度差的比值。

３．１．３ 傳熱系數Ｕ

通過構件的熱流密度除以兩側環境溫度之差。

３．１．４ 總比熱阻Ｒo

傳熱系數的倒數。

３．２ 符號和單位

本標準所用符號及其單位見表１。
表 1

───────┬───────────────────────┬─────────

符 號 │ 名 稱 │ 單 位

───────┼───────────────────────┼─────────

u │ 總比熱阻 │ m[2]·K/W

───────┼───────────────────────┼─────────

 │ 比熱阻 │ m[2]·K/W

───────┼───────────────────────┼─────────

 │ 傳熱系數 │ W/m[2]·K

───────┼───────────────────────┼─────────

 │ 表面換熱系數 │ W/m[2]·K

───────┼───────────────────────┼─────────

λ │ 熱導率 │ W/m[2]·K

───────┼───────────────────────┼─────────

 │ 熱流量 │ W

───────┼───────────────────────┼─────────

p │ 加熱或冷卻的總輸入功率 │ W

───────┼───────────────────────┼─────────

1 │ 通過試件計量面積的熱流量 │ W

───────┼───────────────────────┼─────────

2 │ 計量箱周邊區域平行試件的不平衡熱流量 │ W

───────┼───────────────────────┼─────────

3 │ 通過計量箱壁的熱流量 │ W

───────┼───────────────────────┼─────────

4 │ 繞過試件側面的迂回熱損 │ W

───────┼───────────────────────┼─────────

5 │ 在試件邊界處平行試件的周邊熱損 │ W

───────┼───────────────────────┼─────────

 │ 垂直于熱流的計量面積 │ m[2]

───────┼───────────────────────┼─────────

 │ 熱流密度 │ W/m[2]

───────┼───────────────────────┼─────────

 │ 試件厚度 │ m

───────┼───────────────────────┼─────────

a │ 空氣溫度 │ K

───────┼───────────────────────┼─────────

r │ 平均輻射溫度 │ K

───────┼───────────────────────┼─────────

n │ 環境溫度 │ K

───────┼───────────────────────┼─────────

s │ 表面溫度 │ K

───────┴───────────────────────┴─────────



３．３ 腳標符號

本標準所用的腳標符號及含義見表２。
表 2

───────┬─────────────────────────────────

符 號 │ 意 義

───────┼─────────────────────────────────

i │ 內部的,通常為熱側

───────┼─────────────────────────────────

e │ 外部的,通常為冷側

───────┼─────────────────────────────────

s │ 表面的

───────┼─────────────────────────────────

n │ 環境的

───────┼─────────────────────────────────

c │ 對流的

───────┼─────────────────────────────────

r │ 輻射的

───────┴─────────────────────────────────



４ 原理

４．１ 概述

本標準基于一維穩態傳熱原理，在試件兩側的箱體（冷箱和熱箱）內，分別建立

所需的溫度、風速和輻射條件，達到穩定狀態后，測量空氣溫度、試件和箱體內壁的

表面溫度及輸入到計量箱的功率，就可計算出試件的熱傳遞性質。
試件表面的熱交換包括對流和輻射。對流和輻射的傳熱作用綜合在“環境溫度”

的概念中，見附錄A。

對于低比熱阻試件來說，表面換熱系數是傳熱系數的一個重要部分，因此正確確

定環境溫度尤為重要。對高比熱阻試件，如果試件任何一邊空氣溫度和輻射溫度的不

同不影響準確度，那么可以只記錄空氣溫度。

4．2 防護熱箱法

防護熱箱法中，計量箱置于防護箱內（見圖1）。控制防護箱的環境溫度，使試件

內不平衡熱流量Q2和流過計量箱壁的熱流量Q2減至zui小。

4．3 標定熱箱法

標定熱箱法的裝置（見圖2）置于一個溫度受到控制的空間內，該空間的溫度可與

計量箱內部的溫度不同。采用高比熱阻的箱壁使得流過箱壁的熱流量Q3盡量小。輸入

的總功率Qp，應根據箱壁熱流量Q3和側面迂回熱損Q4進行修正。流過箱壁的熱流量Q3

和側面迂回熱損Q4應該用已知比熱阻的試件進行標定（參見附錄C），標定試件的厚度、

比熱阻范圍應同被測試件的范圍相同，其溫度范圍亦應與被測試件試驗的溫度范圍相同。

5 裝置

由于被測構件種類和測試條件是多種多樣的，因此，本章不一個設奮的特殊設

計或尺寸，只給出必須遵循的要求以及必須考慮的內容。

圖１及圖2表示被測試件的典型布置型式及裝置的主要組成部分；圖3及圖4表示另外

一些可供選擇的布置型式。

5．1 計量箱

計量面積必須足夠大，使試驗面積具有代表性。對于有模數的構件，計量箱尺寸應

地為模數的整倍數。

計量面積的尺寸取決于試件的zui大厚度，參照GB 10294規定的原則確定試件大小同

厚度的比例關系。

計量箱壁應該是熱均勻體，以保證箱壁內表面溫度均勻，便于用熱電堆或其他熱流

傳感器測量流過箱壁的熱流量Q3。
Q3的不確定性引起Q1的誤差不應大于±0.5％。

箱壁應是氣密性的絕熱體。可以用泡沫塑料或者用中間為泡沫塑料并有適當面層的

夾心板做成。箱壁的表面輻射率應大于0．8。

防護熱箱裝置中的計量箱的鼻錐應緊貼試件表面以形成一個氣密性的連接。鼻錐密

封墊的寬度不應超過汁量寬度的2％，zui大不超過20mm。

供熱及空氣循環裝置應保證試件表面有均勻的空氣溫度分布，沿著氣流方向的空氣

溫度梯度不得超過2K／m。平行于試件表面氣流的橫向溫度差不應超過熱、冷側空氣溫

差的2％。

通常采用電阻加熱器作為熱源。熱源應用絕熱反射罩屏蔽使得輻射到計量箱壁和試

件上的輻射熱量減至zui小。

采用強迫對流時，建議在計量箱中設置平行于試件表面的導流屏。導流屏應與計量

箱內面同寬，而上下端有空隙以便空氣循環。導流屏在垂直其表面方向上可以移動，以

調節平行于試件表面的空氣速度。導流屏表面的輻射率亦應大于0.8。

在垂直位置測量時，自然對流所形成的循環應能達到所需的溫度均勻性和表面換熱

系數。當空氣為自然對流時，試件同導流屏之間的距離應遠大于邊界層的厚度，或者不

用導流屏。當自然對流循環不能滿足所要求的條件時，應安裝風扇。風扇電動機安裝在

計量箱中時，必須測量電動機消耗的功率并加到加熱器消耗的功率上。如果只有風葉在

計量箱內，應準確測量軸功率并加到加熱器消耗的功率上，使得試件熱流量測量誤差小

于±0．5％，建議氣流方向與自然對流方向相同，計量箱的深度在滿足邊界層厚度和容

納設備的前提下應盡量小。

5．2 防護箱

防護箱的作用是在計量箱周圍建立適當的空氣溫度和表面換熱系數，使流過計量箱

壁的熱流量Q3及試件不平衡熱流量Q2減到zui小。

防護面積大小及邊界絕熱應滿足：當測試zui大預期比熱阻和厚度的均質試件時，由

周邊熱損Q5引起的熱流量Q1的誤差應小于±0．5％。
防護箱內壁的輻射率，加熱器屏蔽等要求與計量箱相同。

防護箱內環境的不均勻性引起不平衡誤差應小于±0．5％。為避免防護箱中的空氣

停滯不動，通常需要安裝循環風扇。

5．3 試件框架

試件框架的作用主要是支承試件。標定熱箱裝置中試件框架是側面迂回熱損的通路，

因此是一個重要的部件，朝向試件的面應由低導熱系數的材料做成。

典型的防護熱箱裝置中，不用試件框架，用邊界絕熱的方式將Q5減到zui小。如果使

用試件框架，應按5．2條的要求，使Q5減到zui小。

5．4 冷箱

標定熱箱裝置中，冷箱的大小取決于計量箱的大小；防護熱箱裝置中，冷箱的大小

取決于防護箱的大小。可采用如圖1到圖4所示的布置。

箱壁應絕熱良好并防止結露，箱壁內表面的輻射率、加熱器的熱輻射屏蔽及溫度均

勻件的要求與計量箱相同。

制冷系統的蒸發器出口處可設置電阻加熱器，以調節冷箱溫度。為使箱內空氣

溫度均勻分布，可設置導流屏。建議氣流方向與自然對流方向相同。電機、風扇和蒸發

器應進行輻射屏蔽。空氣速度應可以調節，測量建筑構件時。風速一般為0．1￣10m／s。

5．5 溫度測量

測量空氣溫度和試件表面溫度的溫度傳感器（一般采用熱電偶）應該盡量均勻分布

在試件表面上，并且熱側和冷側互相對應布置。測量所有與試件進行輻射換熱表面的溫

度，以便計算平均輻射溫度。

除非已知道溫度的分布，各種用途的溫度傳感器數量至少為每平方米兩支，并且不

得少于9支。

為提高精度，可用示差接法測量試件兩側的空氣溫差、表面的溫差和計量箱壁兩側

的表面溫差。

5．5．1 裝置和試件表面的溫度測量

采用熱電偶時其線徑應小于0．5mm。熱電偶的接點及至少10omm長的偶絲應沿等溫面

布置，用粘結劑或膠帶固定在被測表面以形成良好的熱接觸，其表面用輻射率與被測表

面相同的材料覆蓋。
5．5．2 空氣溫度測量

應對溫度傳感器進行熱輻射屏蔽。

在自然對流情況下，溫度傳感器應該置于邊界層的外面。多數情況下層流邊界層厚

度為幾厘米；紊流情況下邊界層的厚度可能超出0．lm。

強迫對流時，試件與導流屏之間應有*擴展的紊流。應設置溫度傳感器測量空氣

的容積溫度（絕熱混合溫度）。

5．5．3 熱電堆

用于監視流過計量箱壁熱流量的熱電堆接點的安裝要求與５．５．１的要求相同，

并且每０．２５m[2]至少要有一個接點。

5．6 溫度控制

穩態時，至少在兩個連續的測量周期內計量箱內溫度的隨機波動和漂移應小于試

件兩測空氣溫差

的±１％。本要求原則上亦適用于防護箱和冷箱，防護箱的溫度控制引起的附加不平

衡誤差應小于±０．５％。

5．7 儀器

溫差測量的準確度應高于試件兩側空氣溫差的±1％，建議測量儀表增加的不確定

性應小于±０．０５K。溫度測量的準確度為兩測空氣溫差的±５％。

熱電堆的輸出、加熱器及風扇的輸入功率等的測量儀器的準確度應該使得被測試件

的熱流量Q1的準確度高于±3％。

5．8 裝置的品質檢驗

當建成一臺新的裝置或對原有裝置進行改進后，在開始正常工作之前，必須細致

地進行一系列檢驗。

6 測量步驟

根據試件的檢查和分析，應初步估計出試件熱工性能的可能范圍值，并評價可能

獲得的準確度。

對于特殊的試件，應該考慮本標準是否可以應用，或者用其他方法更恰當，如GB

10294或GB 10295規定的方法，或者通過計算。

6．1 試件的狀態調節

為減少試件中熱流受到所含水分的影響，建議試件在測量前調節到氣干狀態。
6．2 試件的選擇與安裝

測量試件應選擇或做成有代表性的。

對非均質試件應作如下考慮：

6．2．1 防護熱箱法中，如有可能應將熱橋對稱地布置在計量面積和防護面積的分界

線上，這樣，熱橋面積的一半在計量箱內。另一半在防護箱內。

如果試件是有模數的，計量箱的周邊應同模數線外型重合或在模數線的中間。

如果不能滿足這些要求，可將計量箱放在不同位置做幾次試驗，并且要非常謹慎

地考慮這些結果，必要時，輔以溫度、熱流的測量和計算。

6．2．2 標定熱箱法中，應考慮試件邊緣的熱橋對側面迂回傳熱的影響。

試件安裝時周邊應密封，不讓空氣或水氣從邊緣進入試件，也不從熱的一側傳到

冷的一側，反之亦然。

試件的邊緣應絕熱，使Q5減小到符合準確度的要求。

6．2．3 在防護熱箱法中，試件中連續的空腔可用隔板將其分成防護空腔和計量空

腔，試件表面為高導熱性的飾面時，可在計量箱周邊將飾面切斷。

如果試件表面不平整，可用砂漿、嵌縫材料或其他適當的材料將同計量箱周邊密

封接觸的面積填平。

如果試件尺寸小于計量箱所要求的試件尺寸，將試件鑲嵌在一堵輔助墻板的中間。

這種情況下，輔助墻板與試件之間的邊界范圍內的熱流將不是一維的，輔助墻板的比

熱阻和厚度應與試件相同。

測量試件表面溫度的傳感器的數量、位置及要求與5．5茶所述相同。

6．2．4 對于非均質試件．上述所要求的溫度傳感器數目將不能保證得到可靠的平均

表面溫度。對于中等非均質試件，每一個溫度變化區域應該放置輔助溫度傳感器。試

件的表面平均溫度是每個區域的表面平均溫度的面積加權平均值。

上述情況不能用于極為不均質的試件。在此情況下，不能測量試件的比熱阻R，只

能根據試件兩側的環境溫度差確定傳熱系數U。
當試件不均勻性引起的表面溫度的局部差值超過試件兩側表面平均溫差的２０％時，

可認為是不均質的。

6．2．5 防護熱箱裝置中監視計量面積與防護面積間試計表面的不平衡熱流量Q2的熱

電堆，除要求計量面積邊長上每0．5m設置一對接點外，安裝要求與5．5．1相同。

熱電堆接點的位置不能太靠近鼻錐，亦不能遠離鼻錐。參見附錄B。

6．3 測量條件

測量條件的選擇應考慮zui終的使用條件和對準確度的影響。zui小溫差為20℃。根據

試驗要求調節熱、冷側的空氣速度，調節防護箱的溫度使Q2和Q3盡可能接近零。

按照5．6條的要求控制冷、熱箱的溫度。

6．4 測量的持續時間

接近達到穩態后，兩個至少為3h測量周期內功率和溫度測量值及其計算的R或U平

均值偏差小于1％，并且每1h的數值不是單方向變化時，才能結束測量。對于高比熱阻

或高熱容量的試件，此要求是不夠的，必須延長試驗持續時間。

7 計算

7．1 穩態的傳熱性質按照下列關系式用6．4條zui后兩個至少為3h的平均值進行計算：

R＝A（Tsi－Tse）／Q1 ……………（1）

R＝1／Ｃ[λ] ……………（2）

Rsi＝A（Tni－Tsi）／Q1 ……………（3）

Rse＝A（Tse－Tne）／Q1 ……………（4）

Ru＝1／U ……………（5）

U＝Q1／［A（Tni－Tne）］ ……………（6）

Q1（防護熱箱）＝Qp－Q3－Q2 ……………（7）

Q1（標定熱箱）＝Qp－Q3－Q4 ……………（8）

式中A為垂直于熱流的計量面積，其尺寸根據下述原則確定。
對于防護熱箱法，當試件厚度與鼻錐寬度相比是厚的時候，取計量箱鼻錐中心線

所包括的面積；當試件很薄時．取鼻錐的內周邊。對于標走熱箱法，取計量箱的內周

邊面積。

7．2 均質試件或不均勻度小于20％的試件（見6．2．4），可根據表面溫度計算比熱

阻R，根據環境溫度計算傳熱系數U和表面換熱系數h。如超出上面所述的均勻性或者試

件有特殊的幾何形狀，僅能根據環境溫度計算傳熱系數U。

8 結果評價

試驗結果應同第6章中初步估計值進行比較。按本標準進行測試其準確度應在±5％

之內。存在明顯差異時．應仔細檢查試件，找出它與技術要求的差異，然后根據檢查結

果重新評價。如果仍存在有不可解釋的差異，可能是計算過程過于簡單或試驗的誤差，

應找出其根源，并消除之。

9 測量報告

9．1 測量報告應包括下述內容：

a．試件名稱和描述（包括各種傳感器的位置）；

b．試驗室的名稱、地址及試驗日期；

c．試件方位及傳熱的方向；

d．熱、冷側空氣的平均速度及方向；

e．總輸入功率及流過試件的純傳熱量；

f．試件試驗前后的質量、含濕量；

g．測量裝置的尺寸及內表面的輻射率；

h．試驗條件與本標準有不符時的說明。

9．2 均質試件比熱阻的試驗除報告9．1條內容外，還應報告下述各項：

a．熱、冷側的空氣溫度；

b．熱、冷側的表面溫度；

c．熱、冷側的加權表面溫度；

d．計算的比熱阻和為計算傳熱系數由建筑規范推薦的常用表面傳熱系數；

注：a￣d項中所報告的數值是第7章中所取數據的平均值。

e．估計的準確度；

f．測量的持續時間；

g．附加測量，即作為試件一部分的材料的導熱系數和含濕量測量的持續時間；

h．試驗結果同第6章的初始估計值明顯或不能解釋的偏差。
試件的檢查結果及

對偏差的可能解釋。

9．3 非均質試件的傳熱系數U值的測量，除報告9．1條所述內容外，還應報告下

述各項：

a．熱、冷側的空氣溫度；

b．熱、冷側計算的環境溫度；

c．根據均質試件計算的傳熱系數和表面換熱系數；

注：a￣c項中所報告的數值是第7章中所取數據的平均值。

d．估計的準確度；

e．測量的持續時間；

f．附加測量，即作為試件一部分的材料的導熱系數和含濕量測量的持續時間；

g．試驗結果同第6章的初始估計值明顯或不能解釋的偏差。試件的檢查結果及

對偏差的可能解釋。





附錄A

表面換熱及環境溫度

（補充件）



熱量傳入試件或從試件中傳出是通過試件同箱內其他表面的輻射熱交換及試件表

面的對流換熱進行的。*種機理，傳熱量取決于所有與試件進行輻射換熱表面部位

的平均的輻射平均溫度；第二種機理，傳熱量取決于鄰近的空氣溫度。因此，通過試

件的熱流受到冷、熱兩個側面中任何一個側面的輻射和空氣溫度的影響。

A1 環境溫度

試件任何一個側面的熱平衡方程可寫成：

Q/A = εhr（T'r-Ts）+hc（Ta-Ts） ……………（A1）

式中：Q --表面與環境熱交換的總熱流量，W；

A --表面的面積，m[2]；

T'r--所有與試件進行輻射換熱表面平均的輻射平均溫度，K或℃；

Ta --鄰近試件的空氣溫度，K或℃；

Ts --試件的表面溫度，K或℃；

ε --輻射率；

hr --輻射換熱系數，W/m[2]·K；

hc --對流換熱系數，W/m[2]·K；

將輻射溫度和空氣溫度合并成一個單一的符號--環境溫度Tn。
可寫出：

1

Q/A = ── （Tn - Ts） ……………（A2）

Rs

由式（A1）和式（A2）可導出：

εhr hc

Tn = ────Tr'+ ──── Ta ……………（A3）

εhr+hc εhr+hc

1

Rs = ──── ……………（A4）

εhr+hc

式中：Rs--表面比熱阻；

Tn--環境溫度，將熱量傳至表面的空氣溫度和輻射溫度適當的加權值。

通常用兩個箱之間的環境溫差來確定傳熱系數，而式（A2）是用于確定表面比熱阻。

實際上在熱箱和冷箱中Tr'和Ta經常是很接近的，特別在試件比熱阻遠大于表面比

熱阻以及使用強迫對流時（此時hc比εhr大得多）。在這些情況下，可以根據試件兩

側的空氣溫度來確定傳熱系數。

確定試件的比熱阻，僅需平均表面溫度。

A2 環境溫度度的計算

如εhr和hc值已知，并已測得Tr'及Ta值時，可用式（A3）計算環境溫度。

如果用導流屏，并且此屏靠近及平行于試件表面，它的平均溫度可取為Tr'，并且

1 1 1

── = ── + ── -1 ……………（A5）

ε ε1 ε2



hr = 4σT[3]m ……………（A6）



Tm = 0.5（Tr' + Ts） ……………（A7）

式中：ε --同式（A1）；

ε1--導流屏的輻射率，0.97；

ε2--試件表面的輻射率，0.9；

σ --斯蒂芬常數，5.67×10[-8] W/m[2]·K[4]；

Tm --參與輻射換熱表面的平均輻射溫度，Ｋ；

Tr'、Ts--同式（A1）。
如果除導流屏外，還有其他表面直接對試件輻射，則必須直接測量所有的表面溫

度并且恰當地將它們綜合在一起以得到Tr'。

對流換熱系數hc與各種因素有關，如空氣－表面溫度差、表面的粗糙度、空氣速

度、熱流方向，因而不易預計。

垂直表面的自然對流換熱系數hc的典型值為3.0W/m[2]·K。強迫對流時，hc遠大

于3.0W/m[2]·K。

當hc值不確定時，可以根據式（A1）、（A2）消去hc而得到：

TaQ/A + εhr（Ta-Tr'）Ts

Tn = ──────────── ……………（A8）

Q/A + εhr（Ta-Tr'）

這個方程式對于熱流傳入（或傳出）表面均是正確的。對熱流傳入表面，符號Q取

正值（即熱側為正，冷側為負）。

使用式（A8）還需要確定試件平均表面溫度Ts。對于非均質的試件Ts可能是不知道

的，此時，可用式（A3）計算Tn，式（A3）中的hc值可由另一種均質試件試驗得到。

例：在一次傳熱試驗中，得到下述讀數：

輸入至計量箱的功率 Q=31.8W

計量面積 A=1.5m[2]

則流經試件單位面積的熱流量 Q/A=21.2W/m[2]

熱側的溫度為：

空氣平均溫度 Ta1=30.98℃

導流屏平均溫度 Tr1'=29.78℃

表面平均溫度 Ts1=27.60℃

因此：



Tm = 0.5（Tr1' - Ts1） = 28.69℃ = 301.7K



hr = 4×5.67×10[-8]×301.7[3] = 6.23W/m[2]·K



取ε為0.9，得εhr為5.61W/m[2]·K

hr值未知時，用式（A8）：

30.98×21.20 + 5.61×（30.98-29.78）×27.60

Tn1 = ──────────────────────

21.20 + 5.61×（30.98 - 29.78）

= 30.17℃

冷側的溫度為：

空氣平均溫度 Ta2=7.39℃

導流屏平均溫度 Tr2'=7.69℃

表面平均溫度 Ts2＝8.75℃

取ε為0.9，得εhr為4.54，計算得Tm等于281.3K，根據式（A8）：

7.39×（-21.20）+4.54×（7.39-7.69）×8.75

Tn2 = ──────────────────────

-21.20+4.54×（7.39-7.69）

= 7.47℃

因此： Q

U = ────── = 0.94 W/m[2]·K

A（Tn1-Tn2）

且表面比熱阻為，

熱側：

A（Tn1-Ts1）

Rs1 = ───── = 0.12 m[2]·K/W

Q

冷側：

A（Tn2-Ts2）

Rs2 = ───── = 0.06 m[2]·K/W

Q





附錄Ｂ

誤差分析

（參考件）