第十一章12绝热吸音材料n

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1、第十一章绝热材料和吸声材料第一节 绝热材料v绝热材料的一般特性是表观密度通常小于500kg/m3,热导率小于0.23w/(m.k). v建筑工程中的热力管道、冷气管道、屋面保温、外墙保温、内墙保温等采用绝热材料。v绝热材料又称保温隔热材料，系指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。v绝热材料在建筑物中可以起到保温隔热作用，一般将材料阻抗室内热量外流的功能称为保温保温，将材料阻抗室外热量流入室内的功能称为隔热隔热。v材料保温隔热性能的好坏由材料的导热系数的大小来评价，导热系数越小，保温隔热性能越好，反之亦然。1、材料的绝热性能v绝热就是最大限度地阻抗热流的传递（传热），传热是指热量从高温区向低

2、温区的自发流动，是一种由于温差引起的能量转移现象。 v按照传热的物理机理，传热过程主要通过三种方式进行：导热、对流和热辐射。 v绝热材料须具有较小的导热系数导热系数、对流传热系数和辐射传热系数，或由绝热材料组成的复合体具有较高的热阻值热阻值或较小的传传热系数热系数，才能具有很好的绝热性能。 导热系数v表示材料传递热量的一种能力，用“”表示，单位为W/mK。v定义为： Q/Sdx/dT S传热面积； x传热距离。它表示：在一块面积为1m、厚度为1m的板上，板的两侧表面温差为1K时，在1小时内通过板面的热量，因此导热系数越小，则材料的绝热性能越好。 T1T2xQ T1 T2（1）材料的组成与结构v

3、有机高分子材料的导热系数小于无机材料；v在无机材料中，非金属材料的导热系数小于金属材料；v气态物质的导热系数小于液态物质，液态物质小于固体材料；v固体材料而言，一般分子结构越复杂，结晶程度越低，导热系数越小；v无定形结构的材料的导热系数小于晶体材料。（2）材料的表观密度和孔隙率v随着孔隙率的提高或表观密度的减小，其导热系数变小；v当表观密度小于某一临界值后，由于孔隙率太高，孔隙中的空气即开始产生对流；同时，气体对热辐射的阻抗能力降低。如果孔隙率过高，辐射传热也会相应加强，这时，材料总的传热系数反而增大。v对于多孔绝热材料，只有当导热系数、对流传热系数和辐射传热系数三者之和最小时，才具有很好的绝

4、热性能。此时的材料表观密度称为最佳密度，对于纤维制品，一般为3248kg/m3，对于泡沫制品，一般为1640。（3）湿度或含水率v由于水的导热系数为0.5815 W/(mK)，比静止空气的导热系数0.02326 W/(mK)大，因此，当环境湿度较高时，材料内部孔隙会吸收水分使其平衡含水率相应提高，导热系数相应增大。（4）热流方向v对于各向异性材料，如纤维状材料，当热流方向平行于纤维延伸方向时，其导热系数较大；垂直于纤维延伸方向时，则导热系数较小。（5）温 度v由于辐射传热的影响，多孔材料的导热系数一般随着温度的升高而增大，二者之间的关系常简化成下式： b + bTpj式中：b常温下材料的导热系

5、数； b系数； Tpj内外表面的平均温度。4、绝热材料的性能要求v绝热材料的传热系数要尽可能的小，表观密度尽可能为最佳密度。通常绝热材料的导热系数小于0.23W/(mK)，表观密度小于500kg/m3。v绝热材料吸水率要低，应尽量不吸水和吸潮。如不可避免时，需对材料进行憎水处理或用防水材料包覆。v由于建筑安装施工和使用的需要，绝热材料须具有与施工方法和使用条件相适应的机械强度和耐热温度。一般而言，绝热材料的抗压强度应大于0.3MPa；耐热温度为自重下产生2变形时的温度。v绝热材料应具有与使用环境下的化学稳定性和一定的耐久性，而且应对环境和人体无害。常用绝热材料v硅酸铝纤维制品 v岩矿棉制品 v

6、玻璃棉制品v有机合成纤维v无机泡沫材料v有机泡沫材料v层状复合材料结 构 类 型举 例纤维状天然的石棉与石棉制品、植物纤维、动物纤维人造的岩棉与岩棉制品、矿渣棉及其制品、玻璃棉及其制品、硅酸盐棉及其制品、化学纤维与纤维织物散粒状天然的浮石、火山渣、硅藻土、炉渣、植物碎屑人造的膨胀珍珠岩及其制品、膨胀蛭石及其制品、陶粒与陶砂制品、空心氧化铝球及其制品微孔状天然的硅藻土、沸石岩、软木人造的加气混凝土、泡沫玻璃、泡沫石膏、泡沫水泥、泡沫塑料、粘土陶粒、微孔硅酸盐层 状天然的木夹板人造的塑料板、吸热玻璃板、中空玻璃、蜂窝夹芯板、铝箔、泡沫夹层板常用绝热材料结构类型绝热材料的选用要求具 有 较 低 的

7、导 热 系 数 ， 一 般 为0.14W/(mK)，表观密度不大于600 kg/m3。具有较低的吸湿性。具有一定的承载能力，抗压强度应大于0.4 MPa。具有良好的稳定性和足够的防火防腐能力。必须造价低廉，成型和施工方便。硅酸铝纤维制品硅酸铝纤维板的性能项 目硅酸铝干法板硅酸铝湿法板颜 色白白密 度(kg/m)140(5)210(10)各热面下导热系数（w/m.k)0.035(20C)0.035(20C)0.09(400C)0.085(400C)0.126(600C)0.124(600C)0.159(800C)0.16(800C)永久线收缩（%）（保温24小时）-4.0 (900-1000)-

8、4.0 (900-1000)渣球含量（%）0。25mm10.210.5纤维细度（ m)2-32-3玻璃棉制品玻璃棉制品的性能产品名称表观密度（kg/m3）纤维直径 um导热系数kcal/mhC使用温度 C原棉65-90 70.0312700缝毡100-120 70.0327600保温带100-120 70.0327600半硬板100-120 70.0397400管壳100-150 70.0329400缝板100-150 70.0327600阀件120-160 400玻璃棉的应用v玻璃棉是一种优良的保温、绝热、吸声、过滤材料。v广泛应用于国防、石油化工、建筑、冶金、冷藏、交通等领域。v玻璃棉毡主

9、要用于建筑物的隔热、隔声，通风空调设备的保温，播音室、消音室及噪音车间的吸声；v玻璃棉板用于冷库、仓库、隧道及房屋建筑的隔热、隔声。v玻璃棉管套主要用于通风、供热、供水、动力等设备管道的保温。3、岩矿棉v岩矿棉是用作绝热吸声材料的岩棉和矿渣面的等一类无机纤维材料的总称。v该类材料在外观上具有相同的纤维状形态和结构，并具有密度较小、导热系数低、不燃、耐腐蚀、化学稳定性强、吸声性能好、无毒、无污染、防蛀、价廉等优点v广泛应用于建筑物的填充绝热、保温、吸声、隔声等领域。典型岩矿棉及其化学组成化学成分SiO2Al2O3FeOCaOMgOR2OS酸度系数岩 棉矿棉玄武岩棉 高炉矿渣47491621141

10、781168241.51.7334036394551101415207160.61.212172.53842911344761047211微 量30.91.20.70.61.11.3 1.41.8岩棉制品项项 目目指指 标标项项 目目指指 标标渣球含量（颗粒 直 径 0.25mm） / %12.0导热系数/W/mk（ 表 观密度150kg/m3，平均温度70C5C。0.044纤维平均直径 / m7.0表观密度 / (kg/m3)150热荷重收缩温度 /C 650岩矿棉的物理性能玻璃绝热材料v中空玻璃v热反射玻璃v吸热玻璃v窗用绝热薄膜中空玻璃热反射玻璃吸热玻璃夹层玻璃 v采用优质浮法玻璃和美国

11、进口PVB膜经高温高压，互相粘结成一体，制成透明度高、安全性能好的平型夹层玻璃。v产品特性：安全保障玻璃碎片不会掉下来伤人，最大限度地保障人身安全。隔音隔热性能优于普通玻璃，可节能。吸收紫外线，能保护室内物品免遭老化和褪色的危险。色彩艳丽，装饰效果好，彩色夹层玻璃还能控制阳光，减少空调负荷，达到节能目的。 普通中空玻璃 v中空玻璃是由两片或多片玻璃组合，玻璃与玻璃之间保持一定间隔的干燥空气层，周边用密封材料密封而成。v中空玻璃具有隔热、隔音和防结霜、结露的良好性能，其首要作用是降低玻璃体两侧的环境热交换，因此它具有明显的节能效果。 窗用绝热薄膜泡沫玻璃制品项 目指 标项 目指 标表观密度/(k

12、g/m3)120500导 热 系 数/(w/mk)0.0350.14气孔率/%8095膨胀系数/K-18106体积吸水率/%0.2吸声系数（100250Hz）0.300.34抗压强度/MPa0.7使用温度/C-270430抗折强度/MPa0.5燃烧性能不 燃泡沫玻璃产品的技术性能酚醛泡沫塑料在屋面上的应用第二节 吸声材料v吸声材料在建筑物中的作用主要是用以改善室内收听条件、消除回音以及控制和降低噪声干扰等。 v材料的吸声性能的优劣以吸声系数衡量，吸声系数是指被吸收的声能与声波传递给材料的全部声能的百分比。v在声波频率为125、250。500、1000、2000、4000Hz六个频率的平均吸声系

13、数大于0.2的材料，成为吸声材料。（一） 吸声材料的吸声性能 v吸声系数 v材料的吸声原理v多孔材料吸声系数的影响因素 1、吸声系数v根据能量守恒定律，若单位时间内入射到构件上的总声能为Eo，反射声能为E，构件吸收声能为E，透过构件的声能为E，则它们之间存在下列关系： Eo = E + E + Ev通常用吸声系数（）表示材料的吸声性能，吸声系数定义为： （EoE）/ Eo（E + E）/ Eov当入射总声能完全被材料反射时，0；无反射时，1。一般材料的吸声系数介于0和1之间，吸声系数越大，吸声效果越显著。 2、材料的吸声原理v材料通过三种方式将入射的声能转变换成机械能或热能而被吸收：其一是通过

14、声波进入材料内部的微孔，与孔壁发生摩擦转换为热能被吸收；其二是通过入射声波使材料振动，将声能转换为机械振动能被吸收；其三是空腔内的空气与声波产生共振，将声能转换为摩擦被吸收。 3、多孔材料吸声系数的影响因素（1）材料的表观密度 同种多孔材料随表观密度增大，其低频吸声系数提高，而高频吸声系数降低。（2）孔隙及其特征 孔隙率大且孔隙均匀细小，吸声系数越高，若孔隙过大，则吸声效果变差。封闭不连通的孔隙不利于吸声，而开口而互相连通的孔隙越多，吸声效果越好。（3） 材料的厚度 材料厚度增加，低频吸声系数增加，而对高频吸声系数影响不大。过厚则变化不明显。（4） 材料背面的条件 如果吸声材料背面留有一定的空气层，相当于增加了材料的厚度，可以提高吸声系数。当空气层厚度等于声波波长的奇数倍时，可以获得最大的吸声系数。 （二） 吸声材料的结构类型 v根据吸声原理和方式，吸声材料一般具有三种结构形式：多孔结构、共振吸声结构和特殊吸声结构。v多孔吸声材料的构造特征是材料内部含有大量互相贯通的微孔，如纤维状和微孔状泡沫材料等。 v共振吸声结构主要有单个共振器、孔板式共振吸声结构和薄板式共振结构三种。v特殊吸声结构是一种悬挂于室内的吸声结构，常用的形式有矩形体、平板状、圆柱状、圆锥状、棱锥状、球状和多面体等。 吸音材料图片矿棉吸音板空间吸音体v铝合金框、内置特制吸音棉、外包防火布。