面向零能耗建筑的围护结构热湿传递研究进展
薛育聪,肖简雅,樊一帆,高涛,葛坚

Advance in coupled heat and moisture transfer study of building envelope towards net-zero energy building
Yucong XUE,Jianya XIAO,Yifan FAN,Tao GAO,Jian GE
表 3 热湿传递涉及的热湿物性参数及相关信息
Tab.3 Hygrothermal property involved in heat and moisture transfer and their associated information
物性参数类别物性参数物理意义常用测量方法典型参照标准
基本物性参数表观密度材料在自然状态下的单位体积的质量,反映固体骨架与孔隙气体共同占据的体积烘干法:将试样烘干至恒重,测定质量;适用于热稳定性良好、在高温下不发生分解或挥发的材料;烘干温度须根据材料的耐热特性确定
几何测量法:直接测量尺寸求体积,再结合质量计算;适用于形状规则、边界清晰的试样
国内标准:GB/T 1033.1-2008、GB/T 21650.2-2008、GB/T 24586-2009、GB/T 208-2014、GB/T 3810.3-2016、GB/T 40401-2021、GB/T 44524-2024、GB/T 21782.3-2025等
国际标准:ISO 12154:2014、ISO 17892-1:2015、ISO 15901-1:2016、ISO 10545-3:2018、ISO 29470:2020、ISO 8130-3:2021等
骨架密度不计孔隙,仅由固体骨架物质本身所占体积计算的密度,是实质成分(如矿物纤维)的本征密度气体置换法:利用氦气或氮气填充试样细微孔隙,通过排气体积计算固体部分体积;适用于形状不规则或孔隙较细的试样
液体置换法:原理同上,采用液体介质(如汞或石蜡)替代气体;适用于不溶于置换液的材料
孔隙率材料总体积中孔隙所占的比例,常由表观密度与骨架密度计算,反映材料内部空隙的发育程度公式换算法:基于表观密度和骨架密度进行推算;在宏观层面获取试样的整体孔隙率
射线成像法:通过射线层析扫描试样,重构孔隙结构,直接计算孔隙体积与总体积之比;可以用于利用常规置换法难以测量或可溶于水的材料
热物性参数有效导热系数材料在温度梯度下传导热量的能力,综合反映固体骨架、孔隙气体及水分的导热作用稳态法:在试样两侧建立稳定温差,通过热流量和温差计算;适用于导热系数稳定、结构均匀
的试样
瞬态法:基于试样在瞬态加热时的温度响应曲线,反推出导热性能;当材料导热系数易发生变化时(如含湿量波动明显)尤为适用
国内标准:GB/T 10294-2008、GB/T 10295-2008、
GB/T 32064-2015等
国际标准:ISO 8301:1991、ISO 8302:1991、ISO 22007-2:2022等
比热容材料升高/降低温度时须吸收/释放的热量,反映材料储存热能的能力,是衡量材料热惯性的核心参数差示扫描量热法:通过控制温度升降,记录试样与标准参比物质的热流差异;适用于试样量极小、须高灵敏度测量的情况,但测量结果对试样均匀性较敏感
绝热量热法:通过热量输入和绝热条件下的材料温升关系计算;不适用于快速升温或试样量极小的测量
国内标准:GB/T 3140-2005、GB/T 19466.4-2016、
GB/T 5990-2021等
国际标准:ISO 11357-4:2021、ISO 24144:2023等
湿物性参数平衡含湿量材料在特定相对湿度环境下,与环境水汽交换达到平衡时所含有的水质量静态平衡法:将试样置于不同相对湿度的恒湿箱内,直至质量变化率小于规定值,测得平衡含湿量;适用于吸湿速率较慢、结构稳定且可长期恒湿放置的材料
动态湿度调节法:让恒定湿度的气流持续流经试样表面,加速试样与环境的水分交换;适用于须缩短测量时间的材料与薄片试样
国内标准:GB/T 20312-2006、GB/T 20313-2006等
国际标准:ISO 12571:2021等
毛细饱和
含湿量
材料通过毛细作用吸水,孔隙被水充满到毛细力能够作用的极限时所能达到的最大含湿量毛细吸水实验:将试样下表面与水接触,记录质量随时间的变化,直至质量趋于稳定,计算毛细饱和含湿量;适用于孔隙连通性好、毛细吸水显著且不溶于水的材料国内标准:T/CECS 743-2020、T/CECS 10203-2022等
国际标准:ISO 15148:2002、ASTM C1585-20等
水蒸气渗
透系数
材料在一定湿度差下允许水蒸气扩散通过的能力,反映材料对水汽渗透的阻滞或透过性能干湿杯法:将试样密封在内置干燥剂或盐溶液的透湿杯上,在恒湿环境中记录质量变化率;适用于水蒸气渗透系数处于中等量级的材料
湿流计法:在试样两侧维持稳定的水汽压差,直接测量透过的水汽质量流量,计算渗透系数;适用于须连续、高精度记录通量的高渗透材料或薄片试样
国内标准:GB/T 30801-2014、GB/T 17146-2015等
国际标准:ISO 12572:2016、ISO 1663: 2023等
液态水扩
散系数
材料在含湿量梯度或毛细压力差作用下,液态水在孔隙结构中的迁移扩散速率毛细吸水实验:将试样下表面与水接触,记录质量随时间的变化,根据毛细吸水系数反推液态水扩散系数国内标准:T/CECS 743-2020、T/CECS 10203-2022等
国际标准:ISO 15148:2002、ASTM C1585-20等