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熱分層時(shí)間（TMA探針?lè)ǎz測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-17 16:22:20 更新時(shí)間：2025-08-16 16:22:20

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

熱分層時(shí)間（TMA探針?lè)ǎz測(cè)：原理、儀器、方法與標(biāo)準(zhǔn)解析

熱分層時(shí)間（Thermal Stratification Time, TMA）是評(píng)估建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（如墻體、屋面、幕墻等）在受熱過(guò)程中出現(xiàn)溫差分層現(xiàn)象的重要性能參數(shù)，尤其在節(jié)能建筑、被動(dòng)式設(shè)計(jì)和高溫環(huán)境下的熱工性能分析中具有重要意義。TMA探針?lè)ㄗ鳛槟壳皣?guó)際上廣泛采用的檢測(cè)方法之一，能夠精確測(cè)量材料或構(gòu)件在特定熱環(huán)境下因溫度梯度引起的分層時(shí)間，從而為建筑熱工設(shè)計(jì)、材料選型和節(jié)能評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。該檢測(cè)方法通過(guò)在試樣內(nèi)部布置多個(gè)溫度傳感器（TMA探針），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)不同深度或位置的溫度變化，結(jié)合熱傳導(dǎo)理論模型，計(jì)算出熱分層開始的時(shí)間點(diǎn)，即熱分層時(shí)間。這一時(shí)間直接反映了材料的熱惰性、熱阻及內(nèi)部熱傳導(dǎo)能力，對(duì)建筑能耗模擬、熱工安全評(píng)估和防火性能分析具有關(guān)鍵意義。

檢測(cè)項(xiàng)目：熱分層時(shí)間的精確評(píng)估

熱分層時(shí)間檢測(cè)的核心項(xiàng)目是測(cè)量在標(biāo)準(zhǔn)熱負(fù)荷條件下，建筑構(gòu)件或材料內(nèi)部溫度梯度從均勻分布發(fā)展為顯著分層所需的時(shí)間。該時(shí)間越長(zhǎng)，說(shuō)明材料熱慣性越大，抑制熱傳遞和溫度波動(dòng)的能力越強(qiáng)，對(duì)建筑節(jié)能效果提升越有利。檢測(cè)通常針對(duì)保溫材料、復(fù)合墻體、夾芯板、建筑幕墻等部件進(jìn)行，尤其適用于聚氨酯（PU）、巖棉、玻璃棉、EPS/XPS等常見保溫材料的性能驗(yàn)證。通過(guò)該檢測(cè)，可以量化材料在實(shí)際應(yīng)用中的熱響應(yīng)特性，為建筑設(shè)計(jì)單位、施工單位和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供可靠數(shù)據(jù)支持。

檢測(cè)儀器：高精度TMA探針系統(tǒng)

熱分層時(shí)間檢測(cè)依賴于一套高精度、多通道的溫度采集系統(tǒng)，核心儀器為TMA探針（Thermomechanical Analysis Probe）或熱電偶陣列探針系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常由以下部分構(gòu)成：多通道數(shù)據(jù)采集儀（采樣頻率≥1Hz）、高精度熱電偶（如K型或S型）、探針安裝支架、溫控加熱裝置（如輻射加熱爐或恒溫箱）、以及配套的溫度控制與數(shù)據(jù)處理軟件。TMA探針通常為細(xì)長(zhǎng)金屬探針，內(nèi)部嵌入多個(gè)微型熱電偶，間距可調(diào)（如20mm、50mm），可插入材料內(nèi)部不同深度，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度同步監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)代系統(tǒng)支持無(wú)線傳輸、實(shí)時(shí)顯示和自動(dòng)報(bào)警功能，確保檢測(cè)過(guò)程的穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)的可靠性。部分高端系統(tǒng)還集成紅外熱像儀，用于輔助驗(yàn)證熱分層區(qū)域的表面溫度分布。

檢測(cè)方法：標(biāo)準(zhǔn)熱沖擊下的溫度響應(yīng)分析

熱分層時(shí)間的檢測(cè)方法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流程執(zhí)行，通常分為以下幾個(gè)步驟：首先，將待測(cè)試樣（尺寸一般為300mm×300mm×厚度方向尺寸）固定于實(shí)驗(yàn)裝置中，確保其與加熱面垂直；其次，在試樣內(nèi)部沿厚度方向均勻布置TMA探針，每個(gè)探針至少安裝3～5個(gè)熱電偶，深度覆蓋從表面到中心區(qū)域；然后，啟動(dòng)加熱裝置，施加符合標(biāo)準(zhǔn)的熱沖擊（如模擬夏季陽(yáng)光輻射，溫度梯度為20℃～80℃，升溫速率控制在3℃/min以內(nèi)）；在加熱過(guò)程中，系統(tǒng)持續(xù)采集各測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間-溫度曲線；最后，通過(guò)分析溫度變化率（dT/dt）或溫度梯度（ΔT/Δx）的變化趨勢(shì)，確定熱分層起始時(shí)間——當(dāng)某一深度點(diǎn)的溫度變化率出現(xiàn)顯著拐點(diǎn)，或相鄰測(cè)點(diǎn)間溫差超過(guò)規(guī)定閾值（如5℃）時(shí)，即判定為熱分層開始。該時(shí)間即為所測(cè)得的熱分層時(shí)間。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際與國(guó)內(nèi)規(guī)范依據(jù)

目前，熱分層時(shí)間（TMA探針?lè)ǎz測(cè)主要依據(jù)以下國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)： - 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 10211:2017《建筑熱工學(xué) —— 通過(guò)數(shù)值模擬評(píng)估熱橋效應(yīng)》中對(duì)熱傳導(dǎo)和溫度分布的建模要求，為TMA法提供理論支持； - 歐洲標(biāo)準(zhǔn)：EN 13162:2009《建筑保溫材料 —— 保溫性能測(cè)定》中提及多點(diǎn)溫度測(cè)量方法； - 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定防護(hù)熱板法》與GB/T 10295-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》雖未直接定義TMA探針?lè)?，但為熱工性能檢測(cè)提供基礎(chǔ)框架； - 專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：JG/T 480-2015《建筑用保溫材料熱分層性能試驗(yàn)方法（TMA探針?lè)ǎ肥菄?guó)內(nèi)首個(gè)針對(duì)該檢測(cè)方法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定了設(shè)備要求、試樣尺寸、加熱制度、數(shù)據(jù)采集與熱分層時(shí)間判定方法。檢測(cè)機(jī)構(gòu)在開展TMA探針?lè)z測(cè)時(shí)，必須依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，確保實(shí)驗(yàn)條件、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果報(bào)告的規(guī)范性與可比性。