第12章绝热材料与吸声材料
—定义
绝热材料是指用于建筑围护结构或热工设备、阻抗热流传递的材料或材料复合体。既包括保温、隔热材料，又包括保冷材料。
—使用绝热材料的意义
满足建筑空间或热工设备的冷、热环境。
节约能源。通过使用绝热围护材料，可在现有基础上节能50%-80%。日本的节能实践证明，使用1吨节能材料可节约标准煤3吨/年，其节能效益是材料生产成本的10倍。
—用途
民用建筑、温室或冷库、工业窑炉、锅炉、热工容器和管道等。
1. 传热学基础
传热的基本方式
传热是指热量从高温区向低温区的自发流动，是一种由于温差而引起的能量转移现象。热量传递的方式：
导热
对流
热辐射
热传递机理—（1）热传导t1
t2
热传递机理—（2）对流
热传递机理—（3）热辐射
两个物理量——λ、C
导热系数λ（W/m ·k ）—厚度为1m 的材料，当温度每改变1K 时，在1h 时间内通过1m 2面积的传热量。
x
t 1
t 2
Q
Q
t
)T T (21??-?=
A x
Q λt
)T T (21??-=
A x
Q λ
传热面积传热时间
λ↑≡导热能力强；λ↓≡绝热性能好
材料的比热容—质量为1g 的材料，当温度升高或降低1K 时所吸收或放出的热量。
C —材料的比热容，J/(g ·K)；Q —材料吸收或放出的热量，J ；m —材料的质量，g ；T 2-T 1 —材料受热或冷却前后温差，K
)
(12T T m Q
C -?=
2. 绝热材料
定义——控制室内热量外流的材料叫做保温材料
?防止热量进入室内的材料叫做隔热材料?保温、隔热材料统称为绝热材料。
（λ＜0.175W/m·K）。
绝热材料的选用
——导热系数λ＜0.175W/m·K，表观密度＜600kg/m3，抗压强度＞0.3MPa
绝热材料的基本类型
多孔型
绝热机理——材料孔隙中空气的导热系数大大小于固体的导热系
数，同时孔隙的存在使热量在固
相中的传递路线增加，从而传热
阻力增加，传热速度大为减缓。
t1
t2 Q
t2 t1
A t1
t2
Q
t2 t1
B
反射型
I o —外来热辐射能量；I B—反射的能量；I A—吸收的能量
I o I B
I A
1
1
=
+
=
+
=
+
B
A
I
I
I
I
I
I
I
o
B
o
A
B
A
热辐射的
吸收性能-
吸收率A
热辐射的
反射性能-
反射率B
由A+B=1可以看出，凡是反射能力强的材料，吸收热辐射的能力就小；反之，吸收能力强，则其反射率就越小
绝热材料的性能
1.导热系数及其影响因素
材料的物质构成——化学组成和分子结构比较简单的物
质比结构复杂的物质的导热系数要大。
λ
有机高分子＜λ
无机材料
；λ
非金属
＜λ
金属
孔隙率——可将孔隙或空隙中的气体视为无对流的静
止空气。①孔隙率↑≡表观密度↓≡λ↓
②在表观密度相同的情况下，孔隙尺寸↓
≡λ↓
③孔隙体积大到一定程度后，由于空气对
流的出现，λ↑
温度——由于辐射热的影响，多孔材料的导热系数一般随温度的升高而增大。
湿度——λ
水＞λ
静止空气
→湿度↑≡λ↑
λ
气态
＜λ
液态
＜λ
固体
热流方向——对于各向异性的材料，不同方向上的导热系数各不相同，有时差异很大
。
2. 温度稳定性
——指材料在受热作用下保持原有性能不变的能力，通常用其不致丧失绝热性能的极限温度来表示。
3. 吸湿性
——指绝热材料从潮湿环境中吸收水分的能力。
4. 强度
——通常采用抗压和抗折强度来表示，一般不宜将绝热材料用于承受外界载荷部位。
常用绝热材料
绝热材料的成分类型
大类类亚类举例
无机绝热材料金属
黑色金属不锈钢板
有色金属铝箔、铜箔
非金
属
天然矿物浮石、火山渣、硅藻土、石棉、海泡石
加工矿物
膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒与陶砂、泡沫石棉、泡
沫石膏、泡沫粘土、泡沫菱苦土、炭化石灰合成材料
微孔硅酸钙、微孔铝酸钙、微孔碳酸镁、泡沫玻璃、
加气混凝土、泡沫水泥、岩棉、玻璃棉、硅酸铝棉、
泡沫水玻璃、中空玻璃
工业废渣膨胀矿渣、炉渣、粉煤灰、废砖瓦
绝热材料的成分类型—续
有机绝热材料
动植物
软木、纸屑、木屑、刨花、麦糠、稻壳、玉
米芯、芦苇、蔓草、棉花、羊毛
矿物泡沫沥青
合成高分子
泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氨酯、泡沫尿醛树脂、
泡沫酚醛树脂、泡沫橡胶、钙塑绝热板
复合绝热材料金属与无机
非金属复合
镀膜玻璃
金属与有机
材料复合
铝塑反射板、铝箔夹心隔热膜
有机与无机
非金属复合
吸热涂层玻璃板
绝热材料的结构类型
大类
类
举例
纤维状
天然
石棉与石棉制品、动物纤维、植物纤维
人造岩棉与岩棉制品、矿棉及其制品、玻璃棉及其制品、硅酸铝棉及其制品、化学纤维与纤维植物
散粒状
天然
浮石、火山渣、硅藻土、矿渣、植物碎屑
人造膨胀珍珠岩及其制品、膨胀蛭石及其制品、、陶粒与陶粒制品、空心氧化铝球及其制品
微孔状天然
硅藻土、沸石岩泉华、软木
人造加气混凝土、泡沫水泥、泡沫石膏、泡沫粘土、泡沫菱苦土、泡沫水玻璃、泡沫玻璃、泡沫塑料、微孔硅酸钙、微孔磷酸钙微孔碳酸钙层状
天然木板
人造
塑料板、吸热玻璃板、铝膜、镀膜玻璃、中空玻璃蜂窝夹心板空腹门窗
绝热材料的工艺类型大
类
类举例
加工型破碎型风选石棉、浮石、炉渣、木渣等
烧胀型膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒与陶砂等
烧结型粉煤灰陶粒、烧结氧化铝空心球砖
烧失型硅藻土砖、泡沫粘土砖
胶结型水泥、石膏、水玻璃、沥青等胶结的各种膨胀珍珠岩和膨胀蛭石制品分散型泡沫石棉
合成型熔制型岩棉、矿棉、玻璃棉、硅酸铝棉、熔制型泡沫玻璃等
烧结型烧结型微孔玻璃
胶凝型
泡沫水泥、泡沫石膏、泡沫菱苦土、泡沫水玻璃、微孔铝酸钙、微孔硅酸钙、加
气混凝土等
交联型各种泡沫塑料
复合型混合型硅酸盐保温涂料、石棉硅钙板、炭化石灰板复层型蜂窝夹心板、铝箔夹心板
拼装型中空玻璃
材料的吸声系数 吸声系数隔振vibration isolation 材料吸收和透过的声能与入射到材料上的总声能之比，叫吸声系数（α）。 α=Eα/Ei =（Ei-Er）/Ei=1-r 式中：Ei——入射声能；Eα——被材料或结构吸收的声能； Er——被材料或结构发射的声能； r——反射系数。 名词解释 吸音系数是按照吸音材料进行分类的。说明不同材料有不同吸音质量 分贝(db)，是声压级大小的单位（声音的大小）。声音压力每增加一倍，声压量级增加6分贝。1分贝是人类耳朵刚刚能听到的声音。20分贝以下，我们认为它是安静。20-40分贝相当于情人耳边的轻轻细语。40-60分贝是我们正常谈话的声音。60分贝以上属于吵闹范围。70分贝很吵，并开始损害听力神经。90分贝会使听力受损。在100-120分贝的房间内呆1分钟，如无意外，人就会失聪（聋）。 吸声原理 当入射声能被完全反射时，α=0，表示无吸声作用；当入射声波完全没有被反射时，α=1，表示完全被吸收。一般材料或结构的吸声系数α=0~1，α值越大，表示吸声能越好，它是目前表征吸声性能最常用的参数。 吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。 不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照ISO标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5KHz。将 100-5KHz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1K、2K四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。一般认为NRC小于0.2的材料是反射材料，NRC大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高NRC吸声材料，5cm厚的24kg/m3的离心玻璃棉的NRC可达到0.95。 分贝、声功率、声强和声压 分贝 人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时声音功率由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。N = 10lg(A1/A0) 分贝符号为"dB"，它是无量纲的。式中A0是基准量（或参考量），A是被量度量。被量度量和基准量之比取对数，这对数值称为被量度量的"级"。亦即用对数标度时，所得到的是比值，它代表被量度量比基准量高出多少"级"。 声功率（W） 声功率是指单位时间内，声波通过垂直于传播方向某指定面积的声能量。在噪声监测中，声功率是指声源总声功率。单位为W。 声功率级： Lw =10lg(W/W0) 式中：Lw——声功率级（dB）； W——声功率（W）；
建筑功能材料 绝热材料 吸声材料 建筑防火材料 浙江林学院园林学院 龙江2007.111、什么是绝热材料？ 2、影响绝热材料热导 率的基本因素是什么？ 3、什么是吸声材料？ 试述多孔材料、穿孔材料及薄板共振结构的吸声原理。 4、熟悉并列表比较四 种玻璃绝热材料的特点。
建筑功能材料 绝热材料 吸声材料 建筑防火材料 浙江林学院园林学院 龙江2007.11 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。 第一节绝热材料
建筑功能材料 绝热材料 吸声材料 建筑防火材料 浙江林学院园林学院 龙江2007.11 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。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。
建筑功能材料 绝热材料 吸声材料 建筑防火材料 浙江林学院园林学院 龙江2007.112）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。
第十一章 绝热材料和吸声材料 一、授课提纲及讲解内容 1、绝热材料定义、性能指标、分类； 2、导热方式及影响因素； 3、吸声材料定义； 4、吸声效果影响因素及吸声结构； 5、吸声材料选择； 6、隔音材料及隔音处理。 重点是第1项、第4项、第5项。 二、讲解时间 50min 。 三、讲稿与板书（*加黑部分为黑板板书内容） §11-1 绝热材料 定义：对热流具有显著阻抗性的材料或者材料复合体。 1、性能指标：mk w 29.0<λ 3 01000m kg <ρ MPa R 3.0> 2、分类：按结构型式???????层状多孔状 粒状纤维状 按成分???、成本低有机：密度小、原料广耐高温、防虫无机：耐腐蚀、阻燃、 3、传热方式有：导热、对流、辐射三种方式，对建筑材料来讲，主要是导热。影响导热的因素有： 1、表观密度内部构造 2、环境温湿度 3、热流方向 4、分子结构 其中以表观密度和湿度对材料导热系数影响最大。热阻R 是材料层抵抗热流通过的能力，或者说是热流通过材料层所遇到的阻力。其大小等于导热系数λ的倒数乘以材料层的厚度a 即 R=a/λ ［单位（m2k ）/w ］ §11-2 吸声材料
建筑声学主要研究两个问题：一是室内音质，二是建筑物的隔音。不论是改善室内混响条件，提供良好音质，还是控制噪音对室内污染，都需要使用吸声材料。 1、吸声材料的定义 能在较大程度上吸收由空气传递的声波能量的建筑材料。用吸声系数表示。为全面反映材料的吸声频率特性，工程上通常认为对125、250 、500、1000 、2000和4000HZ六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，才可称之为吸声材料。 2、吸声系数影响因素 1、内部的孔隙特征 2、材料的厚度 3、材料背后的空气层 4、材料的表面特征 3、吸声结构 1、多孔吸声材料 2、厚板震动吸声结构 3、共振吸声结构 4、穿孔板组合共振吸声结构 5、悬挂空间吸声体 6、帘幕吸声体 4、吸声材料的选择与应用 1、选择吸声系数大的材料，多数情况下中、低频吸声系数为控制指标。 2、吸声材料安装在易接触声波，且波反射次数最多部位，并考虑室内表面布置均匀性。 3、吸声材料应置护壁台度以上，以防碰撞损坏。 4、吸声性与装饰性相结合。 5、安装时留足缝隙。 6、防火、阻燃，不易霉变、虫驻。 7、注意区别绝然材料和吸声材料。 8、注意安装使用方法，以便最大限度地发挥其吸声作用。 5、隔音材料与隔音处理 隔音处理包括两种：一是空气声、二是固体声。 对空气声，加大墙体厚度即可， 对固体声，目前尚无行之有效的隔音方法。 现在解决的办法是材料表面加设弹性面层或弹性垫层。
第十四章 绝热、吸声隔声及装饰材料 Thermal insulating、sound absorbing、sound insulating and decorative materials 主要内容： 绝热材料的分类及基本要求 绝热材料的基本性能及影响因素 吸声和隔声材料的定义 影响多孔性材料吸声性能的因素 隔声材料的分类和影响隔声效果的因素 装饰材料的基本要求 常用装饰材料 基本概念 使用效果 分类及基本要求 影响绝热性的因素 常用绝热材料 绝热材料：建筑物中起保温、隔热作用的材料 控制室内热量外流的材料称为保温材料，防止热量进入室内的材料称为隔热材料。 使用效果：提高建筑物的使用性能，减少热损失、节约能源，降低成本。 一、绝热材料的类型 Kinds of thermal insulating materials (1)多孔型 导热为主 对流和辐射在总的传热中所占比例很小 (2)纤维型 纤维的存在使热量在固相中的传热路线大大增加，传热速度大为减缓。 传热方向和纤维方向垂直时的绝热性能比传热方向和纤维方向平行时要好。 (3）反射型 利用某些材料对热辐射的反射作用(如铝箔的热反射率为0.95)，在需要绝热的部位表面贴上这种材料，就可以将绝大部分外来热辐射(如太阳光)反射掉，从而起到绝热的作用。 绝热材料的基本要求 绝热材料的导热系数不大于0.23 W /（m · K） 表观密度不大于600 kg/m3
强度大于0.3MPa 具有一定温度稳定性，且吸湿性要小。 二、绝热材料的基本性能及影响因素Foundational performances and influencing factors of thermal insulating materials （1）导热系数 （2）温度稳定性 （3）吸湿性 （4）强度 （1）导热系数 绝大多数建筑材料的导热系数介于0.029~3.49 W/（m·K）之间，λ值越小说明该材料越不易导热，绝热效果越好。 建筑中，一般把小于0.23 W/（m·K）的材料叫做绝热材料。 即使用同一种材料，其导热系数也并不是常数，它与材料的湿度和温度等因素有关。（2）温度稳定性 材料在受热作用下保持其原有性能不变的能力，称为绝热材料的温度稳定性。绝热材料的温度稳定性应高于实际使用温度。 （3）吸湿性 绝热材料从潮湿环境中吸收水分的能力称为吸湿性。由于水的导热系数是空气的24倍，故吸湿性越大，材料的绝热效果越差。 由于大多数绝热材料都具有一定的吸水、吸湿能力，故在实际使用时，需在其表层加防水层或隔汽层。 （4）强度 由于绝热材料含有大量孔隙，故其强度一般均不大，因此不宜将绝热材料用于承受外界荷载部位。 影响绝热性的因素 1、材料的性质 金属比非金属的导热性强： 原因：金属内存在自由电子 晶体结构、微晶体结构和玻璃体结构的导热性逐渐减小，绝热性逐渐增加 2、表观密度和空隙特征 表观密度小、孔隙率大的材料具有较好的绝热性能； 孔隙率相同时，孔隙尺寸越小，绝热性性越好； 封闭孔隙的导热性比贯通孔的绝热性能好。 3、湿度 吸湿含水率越大，绝热性能越差。 4、温度 导热系数随温度的升高而增大 5、热流方向 对于各向异性的材料，不同方向的导热性不同。
12.5 吸声材料与隔声材料 1. 吸声材料 定义：在建筑中将主要起到吸声作用，且吸声系数不小于0.2的材料称为吸声材料。吸声材料主要用于大中型会议室、教室、报告厅、礼堂、播音室、影剧院等的内墙壁、吊顶等。 分类：吸声材料主要分为多孔吸声材料、柔性吸声材料（具有封闭孔隙和一定弹性的材料，如聚氯乙烯泡沫塑料等）。对材料进行构造上的处理也可获得较好的吸声性，如穿孔吸声结构（穿有一定尺寸孔隙的薄板，其后设有空气层或多孔材料）、微穿孔吸声结构（穿有小于1 mm孔隙的薄板）及薄板吸声结构（薄板后设有空气层的结构）。多孔吸声材料是最重要和用量最大的吸声材料。 多孔吸声材料的主要特征：轻质、多孔，且以较细小的开口孔隙或连通孔隙为主。当 材料表面的孔隙为封闭孔隙时，或在多孔吸声材料表面喷涂涂料后，材料的吸声性将大幅 度下降。增加材料的厚度可增加对低频声音的吸收效果，但对吸收高频声音的效果不大。 品种厚 度 (cm ) 体积密 度 (k/m3 ) 不同频率下的吸声系数其他性质装置情 况 125 250 500 100 200 4000 石膏砂浆（掺有水泥、玻璃 纤 维）2.2 0.2 4 0.1 2 0.0 9 0.3 0.3 2 0.83 粉刷在 墙上 水泥膨胀珍珠 岩板2 350 0.1 6 0.4 6 0.6 4 0.4 8 0.5 6 0.56 抗压强度为 0.2～ 1.0MPa 贴实 岩棉板2.5 2.5 5.0 5.0 10 10 80 150 80 150 80 150 0.0 4 0.0 7 0.0 8 0.1 1 0.3 5 0.4 3 0.0 9 0.1 0.2 2 0.3 3 0.6 4 0.6 2 0.2 4 0.3 2 0.6 0.7 3 0.8 9 0.7 3 0.5 7 0.6 5 0.9 3 0.9 0.9 0.8 2 0.93 0.95 0.98 0.80 0.96 0.90 0.97 0.95 0.99 0.96 0.98 0.95 贴实 矿渣棉 3.1210 0.10.20.60.90.85 0.72 贴实
第10章绝热材料、吸声与隔声材料 一、学习指导 （一）内容提要 本章介绍绝热材料、吸声与隔声材料的性能要求、构造特点、分类及选用。 （二）基本要求 1、掌握绝热材料的定义、构造特点及影响因素； 2、了解绝热材料的主要类型及性能特点； 3、熟悉吸声材料的定义、主要类型及性能特点； 4、熟悉隔声的原理及隔声材料的选用要领。 （三）重、难点提示 绝热材料的构造特点及影响因素，吸声和隔声材料的性能特点及选用。 二、习题 （一）判断题 1、玻璃体构造的导热系数比结晶物质低得多。（） 2、静态空气比动态空气的导热系数明显小。（） 3、静态空气、水、冰的导热系数呈上升排列。（） 4、材料吸水后导热系数增大，但材料中的水结冰成为固体后，导热系数减小。（） 5、导热系数愈小，则材料的绝热性能愈好。（） 6、一般来说，材料的体积密度小其导热系数也小。（） 7、屋面工程中一般将防水层设置在保温层的下层。（） 8、多孔吸声材料的吸声系数从低频到高频逐渐减小。（） 9、材料吸湿后，会降低其吸声性能。（） 10、材料的吸声效果越好，则其隔声效果也越好。（） （二）名词解释 1、绝热材料； 2、吸声系数； 3、吸声材料； 4、隔声材料 （三）填空题 1、热量传递的方式有、、三种形式。 2.材料的导热系数是由材料的导热系数和材料气孔中的导热系数所决定。 3.对绝热材料的基本要求是：导热系数不大于，体积密度不大于，抗压强度不低于。
4.绝热材料与多孔吸声材料都是轻质多孔材料，但它的孔隙特征却是不同的，绝热材料的孔隙特征是,而多孔吸声材料的孔隙特征是。 5、材料的孔隙率越，孔径越，则其吸声性能越好。 6、隔声主要是指隔绝声和隔绝声。 （四）选择题 1、关于影响材料导热系数的因素，以下哪个叙述不正确？（） A．体积密度较小的材料，其导热系数也较小 B．材料吸湿受潮后，其导热系数将减小 C．材料的导热系数随温度的升高而增大 D．对于各向异性的材料，当热流平行于纤维方向时，其导热系数较大。 2、下列材料中，绝热能力最好的是（）。 A．泡沫塑料B．矿棉C．泡沫玻璃D．加气混凝土 3、为了保证绝热材料的绝热效果，工程上常在可能出现冷凝的界面上设置隔气层，用作隔气层的材料下列何者应除外？（） A．沥青B．塑料C．铝箔D．岩棉毡 4、膨胀珍珠岩在建筑工程上的用途不包括以下哪项？（） A．用做保温材料B．用做隔热材料C．用做吸声材料D．用做防水材料 5、下述关于绝热材料特征的叙述，何时者是错误的？（） A．有机材料导热系数小于无机材料 B．几乎所有的绝热材料都有较小的体积密度和较大的孔隙率 C．绝大多数绝热材料具有吸湿性 D．优良的绝热材料应具有连通、细小的孔隙特征 6、以下4种保温隔热材料，哪一种不适合用于钢筋混凝土屋顶屋面上？（） A．岩棉B．加气混凝土C．膨胀珍珠岩D．水泥膨胀蛭石 7、通常我们将125、250、500、1000、2000、4000Hz等6个频率的平均吸声系数系数（）的材料，称为吸声材料。 A.>0.30 B.>0.20C＜0.20 D.>0.50 8、关于吸声材料的特征，下列何种说法是正确的？（） A．材料厚度增加可能提高低频吸声效果 B．开口孔隙率大的材料，往往吸声系数小 C．较为密实的材料吸收高频声波的能力强