文档介绍：第十一章绝热材料
一、在建筑中,习惯上将用于控制室内外热量外流的材料叫做保温材料;把防止室外热量进入室内的材料叫隔热材料。
保温、隔热材料统称为绝热材料。绝热材料应具有较小的传导热量的能力,主要用于建筑物墙壁和屋面的保温;也用于热力设备及管道的保温及制冷工程和设备的隔热。绝热材料按其成分分为有机绝热材料和无机绝热材料两种。
二、基本要求:通过本章学习应了解绝热、吸声在建筑中的意义及常见的绝热、吸声材料,理解绝热与吸声的概念及机理,掌握绝热和吸声材料的构造特点及影响其性能的因素。
第一节材料的导热性和热容量
第二节无机绝热材料
第三节有机绝热材料
第一节材料的导热性和热容量
一、建筑绝热的意义1、热本质上是物质中的分子、原子和电子等微观结构的组成部分的移动、转动和震动所释放的能量,热在物质内的传递为传热。传热可以分为三种基本方式:导热、对流和辐射。三种基本传热方式并不是完全独立的,在具体的传热过程中都是三种基本传热方式的复合作用,只不过有的传热是以某一种方式为主。2、建筑材料的传热是以传导为主的。当室内外存在温差时,就会通过房屋的围护结构(外墙、门窗及屋顶等)产生传热现象。冬天由于室内温度高于室外,热量从室内经围护结构向外传出,造成热损失;夏天室外温度高,热的传递正相反,则热经由外围护结构传至室内而使室内温度升高。为了常年保持室内有适宜于人们工作、学习和生活的气温,房屋的围护结构所采用的建筑材料必须具有一定的绝热性能,这样使室内冬暖夏凉,减少供暖和降温用的石油、煤、电等资源的耗用量,这对节能具有十分重要的意义。
二导热系数及影响因素(一)、导热性:Q=λ×[AZ(t1-t2)/a]
式中:
λ——材料的导热系数,W/MK;
Q——材料传导的热量,J;
A——传热面积, 平方米;
t1-t2——传热时材料两面的温度差,℃;
a——传热材料的厚度,m.
导热系数是评定材料导热性能的重要物理指标。通常是通过实验来测定的,对于绝大多数材料,所测得的导热系数值实际上为传导、对流和辐射的综合结果,因此严格地讲,实测值为该材料的等效或表观导热系数值。~。K之间,λ值越小,说明材料越不易导热。。K的材料称为绝热材料。
(二)、影响材料导热系数的主要因素主要因素有:材料的化学成分、微观结构、孔结构、湿度、温度和热流方向等。1、化学成分和微观结构不同化学成分的材料其导热性能有很大的差异,如金属材料的导热系数都比非金属材料大的多,所以建筑绝热材料几乎没有金属材料。具有不同微观结构的材料,它们的导热系数有很大的差异。一般结晶结构的为最大,微晶结构的次之,玻璃结构的最小。因此有时为了获得导热系数较低的材料,可通过改变其微观结构的办法来实现。如将熔融的高炉矿渣通过不同的冷却速度,可形成微观结构不同的材料,其中通过骤冷所得高炉膨胀矿渣珠具有玻璃体结构,是一种较好的绝热材料。但对于多孔的绝热材料,无论固体部分的微观结构属玻璃体或晶体,和孔隙中的空气相比,还是气体对导热系数的影响更大。
2、孔结构材料的孔结构包括两方面的含义:孔隙率与孔隙特征。在孔隙特征相近的情况下,在工程上可用体积密度来代替孔隙率以表征孔结构对导热性能的影响。体积密度越小,孔隙率越大,即在材料的表观体积内气体占的比例越大,则导热系数越小。
绝大多数的绝热材料正是利用这一点来实现绝热的。如多孔混凝土、膨胀珍珠岩、泡沫塑料等。在孔隙率相近的情况下,孔径越大,孔隙互相连通的越多,导热系数越大。这是由于气体产生了对流的结果。有些纤维材料,当体积密度低于某一极限时,导热系数反而增大就是这个原因。因此这类材料存在一个最佳体积密度,即在这个体积密度下导热系数最小,当体积密度超过或低于这个限值时,导热系数都将增大。
3、湿度材料吸湿受潮后,其导热系数就增大,在多孔材料中最为明显。这是由于在材料的孔隙中有了水分(包括水蒸气和液态水)后,除了孔隙中剩余空气分子得到热、对流以及部分孔壁的辐射之外,孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导起着主要作用。因水的导热能力()比孔隙中的空气的导热能力()大20倍左右。若孔隙中的水结成了冰(),则导热系数更大。
4、温度材料的导热性能随着温度的不同而不同,一般来讲,导热系数随温度的升高而增大。因为温度升高时,材料固体分子的热运动增强,同时材料孔隙中空气的导热和孔壁的辐射作用也有所增加。但这种影响在0~50范围内并不大,只有对处于高温或负温下才有影响。