《土木工程材料》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十一章 绝热材料

第十一章绝热材料 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 制冷工星和设备的贴热:热材料按其成分分为 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 建筑绝热的意义 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 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,则热经由外闺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 习和生活的 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

二导热系数及影响因素 )、导热性 Q=×[AZ(t-ya ■式中: λ——材料的导热系数,WMK; Q—材料传导的热量,J A——传热面积,平方米; ■t1t2—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。绝大多数建筑材料的导热系数 介于0.023~3.49WM。K之间,λ值越小,说一 明材料越不易导热。通常把导热系数不大 于0.175WM。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 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。 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

n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 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(0.58WMK)比孔隙中的 空气的导热能力(0.023WMK)大20倍左 右。若孔隙中的水结成了冰(2.3WMK) 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