ГОСТ 31924-2011

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИ ИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION,METROLOGY AND CERTIFICATION a SC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ    ГОСТ 31924-

СТАНДАРТ    2011

(EN12939:2000)

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ СТРОИТЕЛЬНЫЕ БОЛЬШОЙ ТОЛЩИНЫ С ВЫСОКИМ И СРЕДНИМ ТЕРМИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Методы определения термического сопротивления на прибор ах с горячей охранной зоной и оснащенных тепломером

(EN 12939:2000, MOD)

Издание официальное

Москва

Стандартннформ

2013

Hjp едеслохне

ГОСТ 31924-2011

4 Средства испытаний

4.1    Для проведения испытаний применяют приборы с горячей охранной зоной или оснащенные тепломером. Требования к техническим характеристикам и рекомендуемые конструктивные решения приборов приведены в ГОСТ31925.

Требования к приборам, которые определяют допустимые размеры и отклонения размеров испытуемых образцов, приведены в приложении А.

Если не указано иное, требования к прибору с горячей охранной зоной также применимы к прибору, оснащенному тепломером.

4.2    Максимальная допустимая толщина испытуемых образцов в зависимости от размеров рабочих поверхностей плит приборов должна соответствовать приведенной в таблице А. 1 приложения А ГОСТ 31925.

4.3    При испытании образцов с минимальной допустимой толщиной, зависящей от характеристик используемого прибора (с горячей охранной зоной или оснащенного тепломером), должны учитываться следующие условия:

a)    при испытании нежестких образцов с термическим сопротивлением, бо'лыпим или равным 0,3 м²-К/Вт, плотно примыкающих к плитам прибора, например образцов минераловатных или эластичных ячеистых плит, погрешность измерения толщины образцов не должна превышать 0,5 % (см. таблицу А1 приложения А ГОСТ31925).

Примечание - Подробная информация приведена в приложении А настоящего стандарта,

b)    при испытании жестких образцов с термическим сопротивлением, большим или равным 0,3 м²-К/Вт, например образцов пенополистирольных или пенополиуретановых плит, возникающие контактные термические сопротивления не должны превышать 0,5 % термического сопротивления образца (см таблицу А 2 ГОСТ 31925).

Если необходимо провести измерения теплофизических показателей образцов с минимальной допустимой толщиной и термическим сопротивлением менее

ГОСТ 31924-2011

0,3 ьг-К/Вт с использованием методик, изложенных в настоящем стандарте, должны быть выполнены требования А2.5 приложения А ГОСТ 31925.

В настоящем стандарте не приведены специальные методы измерений (например, с использованием контактных пластин), которые должны применяться, если термическое сопротивление образца менее 0,3 м²-К/Вт.

5 Порядок проведения испытаний

5.1    Общие положения

5.1.1    Образцы, предназначенные для испытания, должны быть подготовлены в соответствии с ГОСТ 31925. Если необходима специальная подготовка образцов какого-либо изделия, об этом должно быть указано в стандарте на это изделие.

5.1.2    Проведение испытаний включает в себя следующие этапы:

1)    предварительные испытания, проводимые в целях оценки эффекта толщины для данного изделия,

2)    испытания, проводимые в случае:

a)    если эффект толщины для данного изделия незначителен,

b)    если эффект толщины для данного изделия значителен.

Приведенные этапы применяют для изделий, толщина которых больше d_a

(см 3.2) и которые предположительно являются однородными, при этом ни одно измеренное значение термического сопротивления не отклоняется более чем на 0,7 % от интерполяционной прямой. Если указанное условие не выполняется или необходимо сократить число измерений, испытания следует проводить в соответствии с приложением С.

Значения параметра эффекта толщины L для образцов, толщина которых менее d», приведены в таблицах 4 и 5.

Схема последовательности операций с возможными вариантами проведения испытаний приведена на рисунке 1.

5

ГОСТ 31924-2011

Рисунок 1 - Схема испытания образцов изделий большой толщины

5.1.3 Термическое сопротивление R, nP-K/Bt, образца, изготовленного из теплоизоляционного материала с низкой плотностью (например, менее 20 кг/м⁵), определяют по формуле

R=Rq +d/X_t,    (1)

где ^о^- термическое сопротивление образца при толщине, равной нулю, полученное экстраполированием, м^-К/Вт; d- толщина образца, м;

\_t - коэф ф ициент теплопропускания материала изделия, Вт/(мК). Коэффициент теплопередачи J определяют по формуле

1+ ' d

Примечания

1    Описание процесса теплопереноса через однородные теплоизоляционные материалы малой плотности приведено б гриложетшДА.

2    Методики испытания материалов, эффект толщины для которых значителен, могут

бьггь применены для изделий, толщина которых находится в пределах возможностей имеющегося прибора, что позволяет определять термическое сопротивление изделий интерполяцией на основании результатов измерений, проведенных только при нескольких значениях    толщины

3    В настоящем стандарте приведены упрощенные методики испытания изделий,

плотность    которых    изменяется    по    толщине    (минераловатные изделия,    см. С.3.2.1.2

приложения С), и изделий, плотность    которых    резко    увеличивается в    направлении

обеих лицевых граней [изделия из пенопластов с уплотненным наружным слоем на обеих лицевых гранях, образованным в процессе изготовления (см С .3.2.23 приложения СГ)]. Для указанных    изделий    могут бьггь    применены методики    предварительных    испытаний,

приведенные в 5.2.

5.1.4 Для образцов изделий, толщина которых превышает максимальную толщину, допустимую при испытании на имеющемся приборе, должна быть проведена предварительная оценка эффекта толщины L (отношение коэффициента теплопередачи к коэффициенту те плопр опускания, L= J/K)

Примечание- Определение разности (1 - I) является более предпочтительным, чем параметра эффекта толщины I, т. к. ревность (1 - I) равна нулю, если эффект толщины отсутствует.

7

ГОСТ 31924-2011

5.2 Эффект толщины

5.2.1    Эффект толщины для изделия незначителен, если выполняется условие 1 ~L = RqIR < 0,02. Испытание следует проводить по методике, приведенной в 5.3. Если указанное условие не выполняется, то в зависимости от вида материала изделия текущие и контрольные испытания проводят по методикам, приведеннымв 5.2.2 или 5.2.3.

Примечания

1    При проведении испытаний следует учитывать диапазон значений толщины изделий,

изготовленных из одного материала:    если наибольшая толщина изделия не превышает

максимальную толщину, допустимую при проведении испытаний на имеющемся приборе, и необходимо провести предварительную оценку эффекта толщины, допускается применять методику, изложенную в [1].

2    При оценке эффекта толщины для изделий, поры которых заполнены воздухом, могут бьпь использованы таблицы или график (см С.2.2.1 приложения С).

5.2.2    Методика испытания волокнистых изделий

Определяют коэффициент теплопередачи J изделия наименьшей толщи-

Эффект толщины считают незначительным если согласно данным таблицы 2 для минераловатных изделий или таблицы 3 для древесноволокнистых изделий выполняется условие 1 - L < 0,01. Если для указанных изделий выполняется условие 1 - L > 0,01, то эффект толщины оценивают следующим образом:

1) проводят не менее трех измерений:

-    при толщине, близкой к максимальной допустимой при проведении испытаний на имеющемся приборе,

-    при толщине, являющейся наименьшей из следующих двух значений: минимальная толщина изделия и толщина, приблизительно равная одной трети максимальной допустимой при проведении испытаний на имеющемся приборе (образец изготовляют, разрезая изделие на слои),

-    при толщине, приблизительно равной среднему значению двух указанных выше толщин

ГОСТ 31924-2011

Пример — Изделие изготовляют толщиной S0, 120 и 200мм;максимальная допустимая толщина образца при проведении испытаний, на имеющемся, приборе - 120леи. Измеряют термическое сопротивление образцов толщ иной 120, 80 и 40 мм (образец толщиной 40мм изготовляют, разрезая изделие большей толщины на слон);

2) методом линейной регрессии определяют значения Во и Л* вычисляют коэффициент теплопередачи J при минимальной толщине изделия по формуле (2) и параметр эффекта толщины по формуле L = J Проверяют выполнение условия 1-L < 0,02.

Если минераловатное изделие имеет градиент плотности по толщине, то следует использовать данные таблицы 2, включающей в себя значения коэффициента теплопередачи, измеренные на слое изделия, обладающем наименьшей плотностью, установленной в этом изделии.

Если изделие имеет неоднородную плотность или существует градиент плотности по толщине, то могут быть применены методики, приведенные в приложении С.

5.2.3 Методика испытания изделий из других материалов Определяют коэффициент теплопередачи изделия наименьшей толщины. Эффект толщины считают незначительным, если согласно данным таблицы 4 для изделий из пен ополи стирол а или таблицы 5 для теплоизоляционных пробковых изделий выполняется условие 1—Z, < 0,01.

Если согласно данным таблицы 4 для изделий из пе но полистирол а, изготовленных методом формования, или таблицы 5 для теплоизоляционных пробковых плит и изделий из любого другого материала выполняется условие 1 —L > 0,01, то эффект толщины оценивают следующим образом

а) проводят три или (предпочтительно) более измерений термического сопротивления, начиная с измерения образца толщиной, близкой к максимальной допустимой при проведении испытаний на имеющемся приборе, затем образец разрезают на слои и проводят измерения при следующих толщинах:

- при толщине, близкой к максимальной допустимой, при проведении испытаний на имеющемся приборе,

ГОСТ 31924-2011

-    предпочтительно при толщине от 10 до 15 мм или при толщине, минимальной допустимой при проведении испытаний на имеющемся приборе;

-    при одной или более толщинах, расположенных между двумя значениями толщин, указанных выше; значение одной из толщин, при котором проводят измерения, должно быть примерно в два раза больше значения, укав энного выше;

b)    если по результатам не менее трех измерений допускается методом линейной регрессии определять прямую, отклонение измеренных значений от которой не превышает 0,7 %, то вычисляют значения Ro и Л*. По формуле (2) выч исляют к оэф ф и цие нт те пло пер ед ач и J пр и ми нималь но й толщ ни е изд ел ия и эффект толщины L = Л\ (в противном случае проводят дополнительные измерения при других значениях толщины или руководствуются рекомендациями, приведенными в С.3.2.2 приложения С),

c)    проверяют выполнение условия 1 - L < 0,02.

Если в процессе экструзии на лицевых гранях плит из пенопласта образуется уплотненный наружный слой, плотность материала под которым значительно выше плотности материала средней части плиты, то образцы следует вырезать из средней части плиты (предполагается, что материал средней части является однородным).

5.3 Методика испытания изделий, для которых эффект толщины незначителен

Если в соответствии с 5.2 эффект толщины незначителен, то по методике, изложенной в 5.2.3, определяют минимальную толщину образца, при которой выполняется условие 1-L < 0,01.

Изделие разрезают на слои толщиной не менее минимальной.

Примечание - При принятии решения о пригодности прибора для проведения испытаний по данной методике указанное выше значение толщины также молено рассматривать как минимальное среди максимальных значений толщин образцов, допустимых при проведении испытаний на имеющемся приборе.

10

ГОСТ 31924-2011

Если при разрезании изделия на слои, например с помощью ленточной пилы, часть материала превращается в опилки, то измеренное значение термического сопротивления вырезанного слоя должно быть скорректировано. Если в стандарте на изделие не указано иное, то термическое сопротивление каждого вырезанного слоя увеличивают на число процентов, равное проценту от толщины вырезанного слоя материала, превращенного в опилки.

Вычисляют общее термическое сопротивление образца как сумму термических сопротивлений вырезанных слоев. При этом должно учитываться, что часть материала при разрезании изделия на слои была превращена в опилки.

Примечание - В стандарте на изделие конкретного вида должен быть указан способ вычисления общего термического сопротивления как произведение термического сопротивления одного слоя на число равных слоев, составляющих образец, или следует провести испытание каждого слоя и вычислить общее термическое сопротивление образца как сумму термических сопротивлений всех слоев.

Если эффект толщины для неоднородного минераловатного изделия (например, изделия, имеющего градиент плотности по толщине) или изделия из пенопласта, на лицевых гранях которого в процессе экструзии образовалась пленка, плотность материала под которой значительно выше плотности материала в средней части плиты, незначителен, то:

-    изделие разрезают на слои толщиной не менее толщины, для которой выполняется условие 1—Z, = 0,01;

-    измеряют термическое сопротивление каждого слоя;

-    вычисляют термическое сопротивление изделия как сумму термических сопротивлений отдельных слоев с учетом того, что часть материала в процессе вырезания была превращена в опилки.

5.4 Методики испытания изделий, для которых эффект толщины значителен

5.4.1 Если эффект толщины для изделия значителен, то в стандарте на это изделие указывают параметр, который должен быть определен: коэффициент тепл о пропускания материала или термическое сопротивление изделия.

11

ГОСТ 31924-2011

Коэффициент тепл о про пускания материала вычисляют на основе измеренного коэффициента теплопередачи одного слоя изделия или среднего значения коэффициента теплопередачи всех слоев, вырезанных из изделия, используя значения параметра эффекта толщины L, приведенные в таблицах 2-5, о чем должно быть указано в стандарте на изделие конкретного вида.

5.4.2 Определение коэффициента теплопропускания материала

Если для изделия выполняется условие 1-L < 0,01, а его толщина не превышает максимальную толщину, допустимую при испытании на имеющемся приборе, то из изделия вырезают образец, испытывают его и принимают коэффициент тепло про пускания материала \ равным измеренному значению коэффициента теплопередачи этого образца.

Если условие 1-L < 0,01 не выполняется, то в стандарте на изделие конкретного вида должно быть указано, следует ли коэффициент теплопро-пускания материала \ определять линейной интерполяцией результатов измерений, проведенных в соответствии с 5.2, или следует испытать все слои, вырезанные из изделия, и вычислить коэффициент тепл о про пускания А* на основании полученных результатов методом линейной регрессии.

Если значение коэффициента тепл о про пускания \ определяют методом линейной регрессии на основании результатов трех измерений, как указано в 5.2, то максимальная относительная погрешность вычисления коэффициента тепл о пропускания А* равна

2АWfo-RJ.    (3)

где AR- максимальная абсолютная погрешность измерения термического сопротивления;

Rm и R_m~ наибольшее и наименьшее измеренные значения термического сопротивления соответственно (см 5.4.3).

Если погрешность вычисления коэффициента тепло про пускания \ > 1 %, то число измерений следует увеличить и применить метод статистического анализа для оценки погрешности определения этого коэффициента.

ГОСТ 31924-2011

Если все результаты измерений или их часть были получены на образцах толщиной менее d_a (например, для некоторых изделий из пе но полистирола низкой плотности, изготовленных методом формования), то метод линейной интерполяции не применяют и при вычислении по формулам приведенным в приложении В, следует использовать метод линейной регрессии.

Примечание-П одробная информация приведена в приложении С.

5.4.3 Определение термического сопротивления изделий Термическое сопротивление изделий, которые не могут быть испытаны на имеющемся приборе, вычисляют по формуле (1), коэффициент теплопередачи 7 - по формуле (2). В стандартах на изделия конкретных видов должно быть указано, следует ли значения термического сопротивления До и коэффициента тепл о пропускания    необходимые для вычисления термического сопротивления

R, определять методом линейной интерполяции по результатам измерений, выполненных в соответствии с 5.2, или следует испытать все слои, на которые было разрезано изделие, и на основании измеренных значений методом линейной регрессии определить значения Ro и

Если значение термического сопротивления изделия Д, при толщине образца d_e вычисляют методом линейной регрессии и экстраполирования результатов трех измерений в соответствии с 5.2, то относительная погрешность выч исл ен ия R„ уд овлетворяет у словию

ДД,/Л, = 2ARI(R_M-R_m)[ 1- (Rm + FJIO Ш    (4)

где AR_e~ абсолютная погрешность определения Я,;

ДR - абсолютная погрешность измерения термического сопротивления по методу в соответствии с ГОСТ31925,

Rm и R_m ~ наибольшее и наименьшее измеренные значения термического сопротивления соответственно.

Для относительной погрешности определения термического сопротивления AR<IR_e должно выполняться условие ARJRm ^ АЛ^/Д, < 2 ARI(Rm - R^). Нижний предел A RIRm соответствует условию R_eMR_M, верхний предел 2AR/(Rm~ R^) ~

ГОСТ 31924-2011

Цели, оснэвные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандарлсзации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации Основные положения» и ГОСТ 12-2009 «Межгосударственная система стандарлсзации Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации Прав iota разработки, принялся, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим партнерством «Производители современной минеральной изоляции «Росизал»» на основе аутентичного перевода ка русский язык европейского регионального стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизацииТК 465 «Строительство»

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оцанке соответствия в строительстве (МНТКС) (протокол N® 39 от S декабря 2011г.)

4    Настоящий стандарт модифицирован по отношению к европейскому региональному стандарту EN 12939:2000 Thermal performance ofbmldmg materials and pioducts - Determination of thermal resistance by means of guaided lot plate and heat flow mater methods - Thick pioducts of high and medium thennal resistance (Теплофтичвские показатели строительных материалов и изделий Определение термического сопротивления методами горячей охранной зоны и тепломера Изделия большой толщины с высоким и средним термическим с о против леннем) путем внесения изменений в европейский региональный стандарт, сведемся о которых приведены во введении к настоящему стандарту.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования европейского регионального стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 15-2001 (подраздел 3 6).

Структура настоящего стандарта изменена по отношению к указанному европейскому региональному стандарту. Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой европейского стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ.

Перевод с английского языка (еп).

Степень соответствия - модифицированная: (MOD)

5    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от    20    г.

N«    межгосударственный    стандарт    ГОСТ    31924-2011    введен в действие в качестве национального

стандарта Российской Федерации с 1 ноября *013 г.

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Инфоржуто введемте deftcmsue (гфехрагценчидемтвия) настаялрсо стандарта ттненений х нелр HY&vпр ется в указателе «На1;ионалъные стандарты»

Инфсрхкирм об измененияя х кастояцеьр стандарпр грб/иорется в ухазапзеяе (хаталоге) «Наг/иональные стандсрп&г». а техст изменений - в инфорххирюнныхухазапзеляк «Наг/иона-гьньх стандарпъг».

3 qw® пересмопра или отмены настояниего стандарта соответапф юи/ал пнфорьхирья будет оцуб/ижована в кнфорыа/рюн но муха? отеле «На1;ионалъные стандарты»

© С тандартикформ, 2013

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ 31924-2011

условию R_e » Rm Если относительная погрешность ARJR4 > 1 %, то число измерений следует увеличить и применить метод статистического анализа для оценки общей погрешности определения термического сопротивления R_e, которая не превышает 5 %.

Если все измерения или их часть были проведены на образцах толщиной менее d_m (например, для некоторых изделий из формованного пе но полистирол а с низкой плотностью), то метод линейной интерполяции не допускается применять; при вычислениях по формулам, приведенным в приложении В, следует использовать метод линейной регрессии.

Примечание-П одробная информация приведена в приложении С.

6 Обработка результатов измерений и отчет об испытаниях

Обработка результатов измерений    тепл о физических    показателей

и требования к отчету об испытаниях - по разделам 8, Р ГОСТ31925.

В отчете об испытаниях должна быть приведена информация о примененных методиках, изложенных в настоящем стандарте. Результаты измерений и вычислений должны соответствовать требованиям стандарта на конкретное изделие, в котором приведена ссылка на настоящий стандарт.

Значения параметра эффекта толщины для различных теплоизоляционных материалов и изделий приведены в таблицах 2-5.

14

ГОСТ 31924-2011

15

ГОСТ 31924-2011

16

ГОСТ 31924-2011

Приложение А (обязательное)

Требования к образцам

А.1 Максимальная толщина образца

Значения максимальной допустимой толщины образца в зависимости от размеров рабочих поверхностей плит приборов при условии, что теплоперенос через испытуемый образец является чисто кондукционным, приведены в таб-лще А1 ГОСТ 31925.

Для материалов с низкой плотностью (например, менее 20 кг/м³) не рекомендуется превышать значения толщин образцов, приведенные в ГОСТ31925, если при вычислении погрешностей, возникающих вследствие боковых теплопотерь, не было учтено, что теплоперенос через образец представляет собой сочетание кондукционного и радиационного теплопереносов.

Значения минимальных погрешностей, возникающих вследствие боковых теплопотерь, при чисто кондукционном теплопереносе (е = 0) и чисто радиационном теплопереносе (е = 0,5), если вместо образца между плитами прибора находится вакуумированный объем, приведены в таблице А. 1.

Примечания

1    Параметр е определяют как отношение разности между температурой боковой грани образца, которая считается равномерной по всей площади боковой грани, и температурой холодной лицевой грани образца к разности между температурами горячей и холодной лицевых граней образца.

2    Приведенные выше положения основаны на допущении, что испытуемые образцы являются изотропными и не могут быть использованы для оценки технических характеристик приборов, предназначенных для испытания анизотропных или слоистых образцов.

17

ГОСТ 31924-2011

Таблица А. 1- Минимальные погрешности, возникающие вследствие б ок ов ых тепло п отерь пр и ч исто к о ндукц ио нно м или ч исто рад иац ио ни ом те пл о пере н о се

Размеры в миллиметрах

А2 Минимальная толщина и допускаемые отклонения от плоскостности образцов

А.2.1 Погрешность измерения толщины и минимальная толщина нежестких образцов

При определении минимальной допустимой толщины образцов нежестких матер налов, имеющих хороший контакт с рабочими поверхностями плит прибора, должны учитываться допускаемое отклонение от плоскостности плит прибора и погрешность измерения толщины образца, которая максимальна, если горячая и холодная лицевые грани образца имеют выпуклую или вогнутую форму (см. рисунок А. 1).

Максимальное допускаемое отклонение от плоскостности рабочей поверхности одной плиты прибора р (или суммарная абсолютная погрешность измерения толщины образца) не должно превышать 0,025 % длины внешней стороны охранной зоны прибора О. 100 p/G = 0,025 (см. графу 5 таблицы А.1 ГОСТ 3192$).

Минимальная допустимая толщина нежесткого образца принятая с учетом значения предела погрешности измерения толщины и ограниченная значением допускаемого отклонения от плоскостности плит прибора, должна

18

ГОСТ 31924-2011

быть не менее 5 % длины внешней стороны охранной зоны прибора G. 100pld < 0,5 (см. графу 6 таблицы А1 ГОСТ31925).

Если минимальное значение толщины образца, указанное е графе 8 таблицы Л.1 ГОСТ 31925, больше, чем минимальное значение толщины, указанное в шестой графе таблицы А. 1, то следует измерить фактическую ширину зазора, при этом должно быть выполнено условие d_m> 10 g, где g -ширина зазора.

Рисунок А. 1 - Нежесткие образцы

А.2.2 Контактные термические сопротивления и допускаемые отклонения от плоскостности жестких образцов

Максимальные допустимые значения контактного термического со про-тивл е ния, воз н икающ его пр и ис пытании ж е стк их о бр аз цов в след ствие в оз ник -новейия воздушных прослоек по обеим лицевым граням образца (см. рисунок А. 2 приложения А), и максимальные допустимые значения эквивалентной толщины воздушных прослоек приведены $ таблице А2 ГОСТ31925.

Примечания

1    Расчеты допустимых значений эквивалентной толщины воздушных прослоек и контактного термического сопротивления выполнены для условий проведения испытаний при комнатной температуре [теплопроводность воздуха при комнатной температуре приблизительно равна 0,025 Вт/(м К)].

2    Соблюдение требований к плоскостности рабочих поверхностей плит прибора и лицевых граней образца является обязательным.

19

ГОСТ 31924-2011

р - толщина воздушной прослойки, £- зона Рисунок А. 2 - Жесткие образцы

20

ГОСТ 31924-2011

Приложение В (обязательное)

Обработка результатов испытания образцов большой толщины

В.1 При обработке результатов испытания по определению теплофизических характеристик образцов большой толщины по методикам, приведенным в настоящем стандарте, применяют уравнения интерполяции.

Уравнения интерполяции, общие для всех видов материалов и изделий и материалов и изделий конкретных видов, приведены в В. 2.

В.2 Уравнения интерполяции

В.2.1 Уравнения интерполяции, применяемые для материалов и изделий всех видов

В качестве уравнений интерполяции для материалов и изделий любого вида применяют приведенные ниже уравнения, описывающие процесс теплопереноса при испытании образцов однородных теплоизоляционных материалов с низкой плотностью. Правила применения уравнений интерполяции для отдельных видов неоднородных материалов приведены в приложении С.

Пример применения уравнений интерполяции для минераловатных изделий, имеющих постоянный градиент плотности по толщине, приведен в В. 2.2.2.

Термическое сопротивление плоского образца из материала низкой плотности R, м²\К/Вт, может быть описано уравнением

(В1)

I

где Rq - термическое сопротивление образца при толщине, равной нулю, полученное экстраполированием, м^-К/Вт (необязательно является величиной, независимой от толщины d), d- толщина образца, м,

\ - коэф ф ициент тепл о про пускания, Вт/(м-К).

21

ГОСТ 31924-2011

Fd =

\-'Kd + "К, h_r=4c_nT* , F= (1- со»),

где А^-кондукционная составляющая теплопроводности материала, значение которой определяется кондукционным тепл о переносом через газ в порах и матрицу (твердое тело) материала, Вт/(м*К);

А,-радиационная составляющая теплопроводности материала, Вт/(мК), определяемая по формуле

(В.5)

Т_т - средняя термодинамическая температура испытуемого образца, К, о„= 5,6699 10"⁸ Вт/См² К⁴) - постоянная Стефана-Больтцмана;

£- общая полусферическая излучательная способность рабочих поверхностей плит прибора;

(3* - параметр ослабления, nT/кг; о - альбедо;

р - плотность материала образца, кг/м³;

Z = 1 для всех материалов, за исключением пен ополи стирол а, изготовленного методом ф ормования, и теплоизоляционных пробковых плит, см. В. 2.3; Е- параметр ослабления, измененный вследствие совместного кондукцион-

ного и радиационного тепло пере но сов через образец, м \ определяемый по ф ормуле

(В.6)

22

ГОСТ 31924-2011

Коэффициент теплопередачи J = d/R («измеренная, эквивалентная или эффективная теплопроводность») материала образца с учетом уравнения (В.1) рассчитывают по формуле

J =    (В-7)

¹⁺л^Л°

а

П римечание - Форма представления уравнения (В. 2) и кандукционной составляющей теплопроводности материала \_сд зависит от вида материала.

В.2.2 Уравнения интерполяции для волокнистых изделий

В.2.2.1 Термическое сопротивление [см. формулу (В.2)] изделий,

состоящих из одного слоя однородного волокнистого материала, может быть представлено уравнением

hr_

СВ-8)

2-е V X,

где h_r- см. формулу (В.4);

F - параметр (дополнение до единицы при «двухпоточной модели» альбедо), входящий в уравнение (В. 6);

\_ed - кондукционная составляющая теплопроводности материала

*•« = *•«[!+-Вр/(1+t/ppT-S)] .    (В 9)

где Ха- теплопроводность воздуха, Вт/(мК); р. - плотность матрицы материала, кг/м³, р - плотность образца, кг/м³,

В - константа, параметр кондукционной составляющей теплопроводности матрицы материала, м³/кг.

Примечание - Для в алокнистых изделий параметр F принимает значения от 0,2 до 0,5, при этом толщина образца такова, что значение tgh (Е dfl) отличается от 1 не более чем на 1 %, которым можно пренебречь.

Коэффициент тепл о про пускания \ [см формулу (В.З)] с учетом уравнений (В.5) и (В.9) может быть представлен уравнением

23

ГОСТ 31924-2011

Содержанке

1    Область применения...............................................................................

2    Нормативные ссылки............................................................................

3    Термины, определения, обозначения и единицы измерения.............................

4    Средства испытаний................................................................................

5    Порядокпроведенияиспьпаний.................................................................

6    Обработка результатов измерений и отчет об испьпаниях................................

Припожение А (обязательное) Требов ания к образцам.....................................

Приложение В (обязательное) Обработка результатов испытания

образцов большой толщины........................................................

Приложение С (справочное) Упрощенные методики испьп ания образцов, толщина которых превышает максимальную толщину,

допу стимую при и спыт аниях на имеющемся приб оре......................

Приложение D (справочное) Информация, которую следует приводить

в стандартах на изделия конкретных видов....................................

Приложение ДА (справ очное) Моделирование эффекта толщины........................

Приложение ДБ (справочное) Сравнение структуры европейского регионального

стандарта со структурой настоящего стандарта.........................

Приложение ДВ (справочное) Текст аутентичного перевода структурных элементов европейского стандарта, не включенный в текст настоящего стандарта Библиография..........................................................................................

III

ГОСТ 31924-2011

^ = 4+Sp/(i₊Vpp,s))₊-,    (вю)

P

где C= 2^ /р*

Зависимость теплопроводности воздуха А« от температуры 0, °С, устанавливают, используя уравнение

А* ⁼ А*о (1 + 0,030520 -1,282 ■ 1 (Г ⁶ 0²) ,    (В. 11)

где Лао- константа, равная 0,0242396.

При интерполировании результатов измерений следует использовать уравнения (В. 1)—(ТВ.5) или (В.8) и (В.9).

Примечание - При применении приведенных выше уравнений интерполяции должны быть известны следующие параметры и характеристики материала: параметры А и В, параметр ослабления р ♦, плотность материала и средняя температура образца при проведении испытания

Для определения термического сопротивления или коэффициента теплопередачи должны бьпь известны дополнительный параметр материала F (или его дополнение до 1 ал ь бед о О*) и излучат ельная спос о бно стъ р аб очих пов ерх ноет ей плит при бор а г *.

В.2.2.2 При определении термического сопротивления изделий, состоящих из одного слоя волокнистого материала с постоянным градиентом плотности по толщине, может быть сделано допущение, что плотность р изменяется линейно в направлении х, перпендикулярном лицевым граням образца

р =р₀ (1+Ь),    (В.    12)

где ро^— плотность образца при д—0; к- коэффициент,

х - координата точки, расположенной в середине толщины образца (.г = 0).

Если эффект толщины незначителен и для уравнения (В.З) справедливо вышеуказанное допущение, то термическое сопротивление слоя толщиной *1 - *2, полученное интегрированием уравнения Фурье от х\ до хэ, описывается уравнением

^'Приведенные паразлетры зависят от свойств материала изделий условий испытания и огределяются экспериментальным, гутем

24

ГОСТ 31924-2011

(В. 13)

где д'1 = — d/2 и д'2= +d/2 - координаты лицевых граней образца.

Если эффект толщины значителен, то уравнение (В. 1) может быть записано в виде

(В. 14)

где Roi и Ям - термические сопротивления у поверхностей лицевых граней обра-

зца, вычисляют по формуле (В.8), используя значения плотности образца поверхностей лицевых граней, имеющих координаты

—d/2 и + d/2 соответственно;

Ri2 - термическое сопротивление образца,вычисленное по формуле (В.13).

В.2.3 Ур авнения интерполяции для изделий из пенопласта и теплоиз оляцпонных пр обковых плит

I

Термическое сопротивление изделий из пенопласта и теплоизоляционных пробковых плит может быть представлено уравнением

П римечание - Значение параметра F в уравнении (В .6) для изделий из пенопласта и теплоизоляционных пробковых плит близко к нулю, tgfc (Ed/I) = (Е d/2).

Параметр Z = 1 для всех пенопластов (за исключением пе но полистирола, изготовленного вспениванием гранул стирола, и теплоизоляционных пробковых

плит).

П римечание - Для указанных материалов значение параметра Z зависит от толщины образца и среднего диаметра вспученных гранул или зерен. Установлено, что эмпирическое соотношение Z = 0,75 - 0,25    (d/3 db), где db ~ средний диаметр вспученных

гранул или зерен, удовлетворительно описывает зависимость Z от диаметра

25

ГОСТ 31924-2011

Кондукционную составляющую теплопроводности материала \d, определяемую кондукциоинымтеплопереиосом через газ в порах и матрицу материала (плотность матрицы р,, кг/м³), вычисляют по формуле

b-x^i+Bp),    (В    16)

где X_g - теплопроводность газа в порах материала, Вт/(м-К);

В - константа, параметр кондукционной составляющей теплопроводности матрицы материала, м³/кг.

Радиационную составляющую теплопроводности материала А» вычисляют по формуле (В.5).

Уравнение (В.З) для определения коэффициента тепло про пускания А* с учетом уравнений (В. 5) и (В. 16) может быть записано в следующем виде:

_h = A(\+Bp)₊^Cp ,    (В    17)

где С—    параметр    радиационной составляющей теплопроводности мате

риала образца, Вт-м^кг-К).

При интерполировании результатов измерений следует использовать уравнения (В. 1), (В .З)-(В 5), (В. 15) и (В. 16), включающие в себя параметры А и В и параметр ослабления (3V Дополнительно должны быть известны плотность материала и средняя температура испытания образца.

Для вычисления термического сопротивления должна быть известна излучательная способность рабочих поверхностей плит прибора S.

26

ГОСТ 31924-2011

Приложение С (справочное)

Упрощенные методики испытания образцов, толщина которых превышает максимальную толщину, допустимую при испытаниях на имеющемся приборе

В настоящем приложении приведены упрощенные методики испытания образцов изделий, толщина которых превышает максимальную толщину, допустимую при проведении испытаний на имеющемся приборе (см. рисунок С. 1).

С.1 Общие положения

С. 1.1 Методики включают в себя:

a)    предварительные методики оценки эффекта толщины, см. С.2;

b)    методики, применяемые, если эффект толщины значителен, см. С.З:

1)    методики предварительного определения параметров материала (предварительные измерения),

2)    методики оценки отклонения характеристик изделия от средних значений (текущие измерения), число измерений при проведении испытаний по этим методикам ограничено.

С. 1.2 Предварительные измерения проводят в целях определения параметров материала, которые являются общими для одной группы или одного вида материала, одной группы или одного вида изделий. Значения отдельных параметров могут быть указаны в стандарте на изделие конкретного вида или определены в начале производства изделия.

С. 1.3 Текущие измерения проводят в целях определения изменений характеристик изделий при их изготовлении. Порядок проведения текущих измерений должен быть указан в стандартах на изделия конкретных видов.

С. 1.4 Специальные методики для изделий, плотность которых изменяется по толщине, приведены в С.З.2.1.2 для минераловатных изделий и в С.З.2.2.3 - для изделий, плотность которых резко увеличивается в направ-

27

ГОСТ 31924-2011

лении обеих лицевых граней (изделия из пенопласта с уплотненным наружным слоем, образованным в процессе изготовления).

С.2 Методики оценки эффекта толщины

С.2.1 Методики оценки эффекта толщины включают в себя две группы: по методикам первой группы проводят одно измерение, по методикам второй группы - большее число измерений.

С.2.2 Предварительная оценка эффекта толщины

Эффект толщины не является значимым, если 1 - L < 0,02, учитывая, что погрешность испытания, как правило, больше 2 %, если в стандарте на изделие не оговорено иное.

Дальнейшие испытания проводить не следует, если при минимальной толщине изделия d_m выполняется условие Rof(dJXt) < 0,01 или 1-L < 0,01 (считают, что тепло пере но с через материал изделия является чисто кондук-ци он ным и матер и ал характеризуется коэффициентом тепл о про пускания см. 5.3).

Если выполняется условие 0,01 < 1 - L < 0,03, то рекомендуется фактическую значимость эффекта толщины определять экспериментально (см. С.2.3).

При проведении предварительной оценки предполагается, что уравнения (1) или (В. 1) приложения В и уравнение (2) справедливы, при этом термическое сопротивление i?o можно вычислить (если известны необходимые параметры    материала) по формуле (В.8) для волокнистых изделий и по фор

муле (В. 15) для изделий из пенопласта и теплоизоляционных пробковых плит.

28

Однородные ячеистые пеноиластм. за исключением псиопднстмрола. Пснополнстнрол. вспененный и» гранул, н

29

ГОСТ 31924-2011

Рисунок Cl- У прощенные методики испытания образцов большой толщины

С.2.2.1 Оценка эффекта толщины с помощью графиков или таблиц

Для материалов, в которых воздух заключен в порах, образованных матрицей, строят график зависимости параметра эффекта толщины L=JI\ от коэффициента теплопередачи и характеристик образца (толщины, параметра ослабления и плотности).

Прнлир -Из таблнцы 1 следует, что для изделия толщиной 40 мм коэффициент теплопередачи при телтературе 10 °Сравен 45мБт/(м-К), что составляет 0,970—0,973 коэффициента теплопропускания, т. е. эффект толщины равен приблизительно 3 %. Следовательно, эффект толщины, значителен.

С.2.2.2 Расчетный метод оценки эффекта толщины

Для тепл о изоляционных материалов, в которых воздух заключен в порах, образованных матрицей, более точная оценка термического сопротивления

I

Rq может быть получена, если известно значение коэффициента теплопередачи, измеренное при относительно большой толщине образца и которое в начале расчета принимают равным коэффициенту тепл о про пускай ия А*

Для расчета из правой части уравнения (В. 10) для волокнистых изделий или уравнения (В. 17) - для изделий из пенопласта и теплоизоляционных пробковых плит вычитают кондукционную составляющую коэффициента тепл о пропускания (см. В.2.2 приложения В для волокнистых изделий, В.2.3 приложения В для изделий из пенопласта и теплоизоляционных пробковых плит), получая значение члена С/p, равное радиационной составляющей к оэ ф ф иц ие нта те пло про пуск ания.

Рассчитывают соотношение р (3 ♦/2 = /vp/С, где h, = 4 о, ГД.

Пример - Коэффициент теплоп pony скания лтнераловатного мата плотностью 11 кг/м при телтературе 10 °С равен 0,045 Вт/ри К). Теплопроводность воздуха при этой температуре равна 0,0250 Вт^м-К); Б = 0,0015м³/кг, Б р = 0,001511 = 0,0165 н, следовательно, сулсчарная кондукционная теплопроводность воздуха в порах изделия н матрпцылшта равна 0,0250(1+0,0015 11) = 0,02501,0165= 0,0254

Вычитая из значения коэффициента теплопропускания 0,045 Вт/(м К) суммарную кондукционную теплопроводность 0,0254, полу чают С/р = 0,045-0,0254 = 0,0196 Бт/(м К). 30

ГОСТ 31924-2011

Если предположить, что пзлучательная способность в= 0,92, F = 0,5 н при температуре 10 вСк =45,66997bl(rs 283,lf =5,149Бт/(лС К), то р\р/2 = к^С=5,149/0,0196=262,9м~К Подставив значения в формулу (Б.8), рассчитывают значение Ro 5Д49

При ^минимальной толщине образца Ят =50 леи R^Hn/A,) = 0,02 7/f0,050/0,45) = 0,024, т. е. Rq составляет 2,4 % термического сопротивления, значение которого определяется значением коэффициента теплопропускания. Эффект толгнпны значителен, следует руководствоваться методикала1, изложенными в C.S.

С.2.2.3 Специальные методики оценки эффекта толщины

Для изделий, лицевые грани которых уплотнены (например, для экструдированных пенополистирольных плит), характеристики среднего слоя материала изделия должны быть учтены при предварительном вычислении

термического сопротивления .

Для минераловатных изделий, имеющих градиент плотности по толщине, при предварительной оценке эффекта толщины путем вычислений значения Rq или применяя данные, приведенные в таблице 1, следует учитывать характеристики однородного материала, плотность которого равна минимальной плотности неоднородного материала изделия.

С.2.3 Методики измерения Rq и \ для оценки

эффекта толщины

Приведенную методику применяют для определения термического сопротивления неоднородных изделий методом интерполяции при любой толщине образца, большей d_m, а также при испытании изделий, значение параметра эффекта толщины которых необходимо учитывать при определении термического сопротивления.

Пример применения методики при проведении измерений на приборе, оснащенном тепломером и предназначенном для испытания одного образца, приведен ниже:

31

ГОСТ 31924-2011

-    вырезают комплект их трех образцов S1, £2 и 53 равной толщины, значение которой не превышает 1/3 максимально допустимой толщины образца при испытании на имеющемся приборе, например от 30 до 50 мм (см. рисунок С. 2);

-    каждый образец испытывают отдельно,

-    проводят три испытания на парах образцов £1 + S2, S2 + 53 и 53 + 54. Толщина каждой совместно испытываемой пары образцов должна в два

раза превышать толщину одного образца,

Примечание-В нижнем ряду представлены комплекты из трех образцов минераловатных изделий, подвергнутых сжатию.

Рисунок С. 2 - Расположение образцов при испытании изделий, изготовленных из материалов, близких к однородным

-    проводят три дополнительных испытания составных образцов, состоящих из трех образцов £1 + S2 + <S3, <S2 + -S3 + £1 и -S3 + £1 + S2. Толщина каждого составного образца должна в три раза превышать толщину одного образца,

-    вычисляют коэффициенты уравнения линейной регрессии на основе девяти экспериментально полученных значений.

ГОСТ 31924-2011

При проведении измерений на приборе с горячей охранной зоной, предназначенном для одновременного непытания двух образцов, используют два комплекта из трех образцов.

Методики предварительного испытания образцов минераловатных изделий, имеющих градиент плотности по толщине, приведены в С. 3.2.1.2.

С.З Методики, применяемые, если эффект толщины значителен

С 3.1 Применение табличных данных

Если эффект толщины, вычисленный или определенный экспериментально по методике, изложенной в С. 2.3, значителен (1-L > 0,02, если в стандарте на изделие не указано иное), то по результатам предварительных испытаний следует определить, являются ли данные, приведенные в таблицах 1-4, достаточными, чтобы по результатам испытания только одного слоя материала можно было определить путем экстраполирования коэффициент теплопередачи образца при его полной толщине.

П римечание-В других случаях могут бьггь применены описанные ниже методики

С 3.2 Экспериментальные методики

Экспериментальные методики допускают, что толщина образца может превышать толщину, максимальную допустимую для имеющегося прибора, эффект толщины значителен, а погрешность результата при применении табличных данных или проведении вычислений превышает 1 % наименьшего ожидаемого значения термического сопротивления образца

Экспериментальные методики могут быть также применены, если эффект толщины значителен, но максимальная толщина изделия не превышает толщину образца, максимальную допустимую при испытании его на имеющемся приборе. В этом случае экспериментальные методики применяют для определения характеристик материала образца и исключения проведения измерений при каждом значении толщины изделия.

ГОСТ 31924-2011

Введение

В настоящем стандарте приведены методики определения термического сопротивления изделий большой толщины на приборах с горячей охранной зоной или оснащенных тепломером и правила оценки возникающего при испытании изделий эффекта толщины, учитывающие особенности и структуру различных материалов, схемы последовательности операций при оценке эффекта толщины, а также уравнения интерполяции, которые могут применяться при обработке результатов испытаний по определению тепло физических характеристик образцов большой толщины и позволяют на этапе подготовки к испытанию получить дополнительную информацию для прогнозирования эффекта толщины.

Учитывая, что толщина многих теплоизоляционных изделий превышает 100-150 мм, в настоящем стандарте предложены различные методики испытания. Методика, наиболее приемлемая для конкретного изделия, может быть изложена в стандарте на это изделие.

Если имеет место эффект толщины (термическое сопротивление изделия большой толщины нельзя вычислить как сумму термических сопротивлений отдельных слоев, на которые было разрезано изделие), то определяют параметры материала изделия, значения которых используют в уравнениях интерполяции.

Настоящий стандарт модифицирован по отношению к европейскому региональному стандарту путем:

-    исключения из текста европейского регионального стандарта ссылок на международные и европейские стандарты, не принятые в качестве межгосударственных стандартов: ЕН 1946-2:1999, ЕН 1946-3:1999, ИС0 7345, ЕН ИСО 9288, ИСО 8301:1991;

-    дополнения раздела «Нормативные ссылки» ссылкой на ГОСТ 31925-2011;

-    дополнения настоящего стандарта справочным приложением ДА с описанием процесса теплопереноса через однородные теплоизоляционные материалы низкой плотности, объясняющего принцип получения уравнений интерполяции при оценке эффекта толщины. Указанное приложение выделено в тексте стандарта рамкой из тонких линий,

IV

ГОСТ 31924-2011

С3.2.1 Методики испытания минераловатных изделий

Если эффект толщины предположительно значителен, то минераловатные изделия имеют градиент плотности по толщине (методика приведена в С. 3.2.1.2). Для однородных материалов может быть использована методика, приведенная в С.3.2.1.1.

С. 3.2.1.1 Методики испытания однородных минераловатных изделий

С.3.2.1.1.1 Предварительные испытания для определения характеристик материала

Предварительные испытания однородных минераловатных изделий проводят, если необходимо ограничить число измерений, проводимых для определения характеристик материала, от которых зависит изменение технических показателей изделия (например, плотности). При этом должно быть проанализировано уравнение (В. 10) или (В. 17) приложения В, для радиационной составляющей теплопроводности \ - формула (В.5) приложения В.

Коэффициент тепло про пускания \ определяют как сумму трех составляющих: параметра кондукционной составляющей теплопроводности воздуха А, кондукционной составляющей теплопроводности матрицы изделия [Us_P/(i ₊ ^]В)\ или АВр и радиационной составляющей телопроводности

БСондукционная и радиационная составляющие теплопроводности материала зависят от плотности материала образца (см В.2 приложения В). Если значение параметра А известно [например, вычислено по формуле (В. И) приложения В для воздуха], то для определения параметров В и (3* должны быть известны не менее двух значений коэффициента теплопропускания \ при одной произвольной средней температуре образца и при двух различных значениях плотности.

Применяют следующую методику:

- изделия разрезают на такое число образцов одинаковой толщины, чтобы толщина одного образца не превышала толщину образца, максимальную допустимую при испытании его на имеющемся приборе (например, из изделия толщиной 300 мм вырезают три образца толщиной 100 мм каждый);