绝热材料及吸声材料.pps

第十一章 绝热材料及吸声材料 第一节 绝热材料 从建筑节能说起，建筑节能的途径主要包括几个方面：加强围护结构的保温隔热性能、利用可再生能源、加强日常节能管理。其中加强围护结构保温隔热性能就要用到各种绝热材料。 一、影响材料绝热性能的主要因素 这要从传热的三种基本方式说起：导热、对流、辐射。分析三种传热方式各自的特点，可以知道，影响材料绝热性能的因素包括以下几个方面： 1.材质 如银和空气 2.材料干表观密度,3.孔隙特征 大孔、小孔 孔是否连通 比如TIM（Transparent Insulation Material) 4.湿度和温度 5.热流方向 对于各向异性的材料（如木材），热流平行于纤维方向时导热系数更大。 二、绝热材料的常用种类 1.无机绝热材料 纤维材料 天然 石棉及其制品 0.070.15 W/(mK) 人造 矿棉及其制品 0.044 0.052 W/(mK) 玻璃棉及其制品 0.035 0.041 W/(mK),松散颗粒材料 膨胀蛭石及其制品 膨胀蛭石可单独使用，放在夹层中， 0.046 0.070 W/(mK) 也可与水泥、水玻璃等 胶凝材料配合，制成板。 0.08 0.10 W/(mK) 膨胀珍珠岩及其制品 0.044 0.150 W/(mK) 珍珠岩是一种酸性岩浆喷出而成的火山玻璃质熔岩，因具有珍珠裂隙结构而得名。熔岩喷出地面时，岩浆剧冷，粘度增大，使大量水蒸汽未能逸散而存于玻璃质中，经地质作用形成珍珠岩矿石。焙烧时珍珠岩受热达到软化点温度，玻璃质结构内的水汽化，产生很大的压力，使粘稠的玻璃质体积迅速膨胀，如被迅速冷却到软化点温度以下时，便形成了一种多孔的蜂窝状大小不等的颗粒，即为膨胀珍珠岩。 膨胀珍珠岩有很大的吸水性，故必须加工成憎水制品或防水制品使用。如沥青膨胀珍珠岩具有绝热防水双重性能，故在屋面工程中应用较多。,多孔制品 泡沫混凝土 0.11 0.170 W/(mK) 加气混凝土 0.1 W/(mK)左右 可钉、锯、刨、不燃 泡沫玻璃 0.04 0.05 W/(mK) 微孔硅酸钙制品 0.04 W/(mK) 是一种新型的绝热材料，用硅藻土和石灰作主要原料，为调节性能，再加入少量石棉和水玻璃，经拌合、成型、蒸压、烘干而成。用于围护结构及管道的绝热，其效果优于水泥膨胀珍珠岩和水泥膨胀蛭石。,2. 有机绝热材料 泡沫塑料 表11-5 W/(mK) 泡沫塑料是以合成树脂为基料，加入发泡剂、稳定剂等辅助材料，经加热发泡而制成的一种高效能绝热材料。主要品种有： 聚苯乙烯、聚氨酯及脲醛等泡沫塑料。 模塑聚苯乙烯泡沫塑料EPS，0.04 W/(mK) 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料XPS，0.03W/(mK) 胶粉EPS颗粒保温浆料，主要用作现场抹灰保温材料。 XPS板与EPS板相比，具有密度大、压缩性能高、导热系数小、吸水率低、水蒸汽渗透系数小等特点。 硬质聚氨酯泡沫塑料PUR，导热系数小，在至今已有的保温材料中，其导热系数是最低的，新制成的PUR在常温下导热系数可低于0.016，是塑料中重量最轻者，但吸水性强，强度低。 硬质聚氯乙烯泡沫塑料具有不吸水、不燃、耐酸碱、耐油等特点。,软木板 0.046 0.070 W/(mK) 价格昂贵 木丝板 软质纤维板 0.05 W/(mK) 毛毡 0.05 0.070 W/(mK) 轻质钙塑板 0.046 W/(mK) 蜂窝板 有些绝热材料本身强度很低，必须结合其它绝热材料或一般材料做外饰面板，对其进行保护，并提供力学性能。比如聚苯板和木材的复合。,3.金属绝热材料铝箔 玻璃幕墙所用的绝热材料： 中空玻璃 热反射玻璃（镀膜玻璃） 吸热玻璃 新型防热片窗用绝热薄膜,第二节 吸声材料 吸声材料：凡125、250、500、1000、2000、4000Hz六个频率的平均吸声系数大于0.2的材料，可称为吸声材料。 一、多孔性吸声材料 1.有机纤维材料：毛毡、纯毛地毯，木绒、麻绒、海草、椰子丝等。常做成各种吸音板，如木质吸音板、布艺吸音板、木丝吸声板等。 2.无机纤维材料：玻璃棉、岩棉等 3.金属材料：卡罗姆金属吸声板：它是一种由铝合金粉末经特殊工艺压制而成的多孔性吸声板材，其内部存在着无数微小的相互连通的孔洞（约45%）。与一般松软的多孔性吸声材料不同，卡罗姆金属吸声板具有金属的强度，用简单的工具就可以方便地进行弯折、切割，非常适合用作曲面的吸声处理。但此类产品大多较薄，通常,在13mm左右，吸声效果需要借助于背后的空腔。 4.泡沫材料：具有开放气孔的泡沫塑料，如脲醛泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料。 二、共振吸声结构 1.薄膜、薄板共振结构 帆布、塑料薄膜、金属板、人造板等。 2.穿孔板 木、人造板、金属板、石膏、陶瓷、玻璃等。 三、其它吸声结构 1.空间吸声体 2.帘幕,石棉是一种硅酸盐类矿物，可分裂成富有弹性的白色纤维丝。石棉具有耐酸、 耐碱和耐热的性能，又是热和电的不良导体，因而广泛用于各种工业用途及房屋建筑。其中纤维较长的用于制造防火纺织物，如石棉绳、石棉带、石棉布等，纤维较短的则用于制造水泥制品、隔音材料、保温材料和低压电器的绝缘材料等。 但到上个世纪80年代，人们发现，石棉细小的纤维能侵入人体的呼吸道，并在那里沉积下来，从而引发多种呼吸疾病甚至肺癌，是一种毒性极高的致癌物。石棉产品被破坏后，这些细小的纤维能在空气中飘浮两三个星期，比其他尘埃飘浮的时间更长，而它们进入人体后引发疾病的潜伏期可长达30年。目前，普通的口罩无法阻止石棉纤维侵入人的呼吸道，保护自己的唯一办法就是24小时使用防毒面具。 纽约世贸中心为了达到理想的防火效果，曾使用了大量石棉。石棉生产过程中对工人的危害也非常大，所以，应该寻找其替代产品。,矿棉，在国家标准中并没有“矿棉”这一定义，而只有矿渣棉和岩棉的定义。但是在通常情况下，习惯将矿渣棉和岩棉统称为矿棉。 矿渣棉：由熔融矿渣制成的矿物棉称为矿渣棉。 岩棉：主要由熔融天然火成岩制成的一种矿物棉称为岩棉。 成棉方法：离心成纤，用多辊离心机。 主要制品：板制品（包括软板、半硬板、硬质板、复合板、夹芯板等等）、管壳制品、缝毡制品。可用于屋面、外墙、隔墙以及幕墙的保温和高温管道的保温。 优点：生产原料丰富，生产能耗相对较低，有较好的技术经济指标，且因是柔性材料，可以很好地对接缝处进行保温。所以，至今，应用最广的保温材料仍然是矿棉制品。 缺点：长期暴露于高温高湿环境，可能会导致纤维变质碎断和保温性能降低。,玻璃棉， 玻璃棉是以形成玻璃的硅酸盐矿物为主要原料，同时添加一定的熟料，经熔融、成纤并同时施加一定量的有机粘结剂而制成的棉状纤维。属于玻璃类无机纤维。先进技术采用离心喷吹法。按纤维直径分为绝热玻璃棉和超细玻璃棉。 制品主要有以下同种类型： 散棉，玻璃棉板，玻璃棉带，玻璃棉毯，玻璃棉毡和玻璃棉管壳；有带贴面和不带贴面两类。 安全性：2002年11月由来自世界上11个国家的19名一流专家组成的科学工作组在法国里昂对人造玻璃态纤维（包括玻璃棉、矿渣棉、岩棉）的健康与安全研究方面所获得的所有证据进行了审查，提出结论认为它们是不会使人类致癌的物质。,泡沫玻璃， 泡沫玻璃是以废玻璃、粉煤灰及富含玻璃相的物质为主要原料，在其中添加发泡剂、改性剂和促进剂等物质，经破碎，均匀混合，形成配合料，将其放到耐热的模具中，再经预热、熔融、发泡、退火等工艺制成的多孔状玻璃材料。由大量0.13mm的均匀气泡所组成，气泡的体积占总体积的80 95%。分开孔泡沫玻璃和闭孔泡沫玻璃。 与其他保温材料相比，泡沫玻璃制品的优势： 闭孔泡沫玻璃不透汽，是唯一具有100%防水效果的轻质保温材料； 完全不燃烧的材料，本身不产生任何有毒气体； 膨胀系数与水泥砂浆、钢筋混凝土等无机建材的相近，结合可靠，不开裂；,轻质高强，是优秀的硬质隔热材料，抗压强度可达0.7MPa，大于0.3MPa的停车场及上人抗压强度； 能防止啮齿类动物、昆虫、细菌的破坏； 因是玻璃材料，具有较好的化学稳定性，不含有害物质，完全环保； 耐候性好，被誉为不需要更换的保温材料。,泡沫玻璃在建筑中的应用：天花板、填充墙、隔墙、屋顶、外墙外保温。,正置屋面结构,倒置屋面结构,外墙外保温,坡屋面结构,硅藻土 硅藻是一种生活在海洋中的藻类，数量大，创造了地球70%的生命赖以生存的氧气，主要消耗氧化硅。硅藻经沉淀形成硅藻泥，再经过几十万年甚至上百万年的沉淀石化便形成了以硅酸盐为主要成分的一种硅质生物沉积岩硅藻矿物质。风化粉碎后就是硅藻土。 硅藻土具有极高的孔隙率，因此具有很强的物理吸附性和离子交换性，被广泛用于医用血浆过滤、啤酒过滤、核设施吸附放射性元素、消味剂以及美容面膜等。 硅藻土可用于保温，也可制作硅藻泥壁材。优点： 灭菌；破坏细菌的细胞壁。 降解有害物质：净化空气中的甲醛、氨、苯等。 祛除异味；调节室内湿度；,产生负离子，因其具有高于木炭5000多倍的超微细多孔结构； 医疗功效，吸收或分解导致人体过敏的物质； 节能环保；防虫防霉，防火；,绿色建材 一、绿色建材的概念 1992年，国际学术界明确提出绿色材料的定义为：绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷最小和有利于人类健康的材料。 绿色建材较确切的称谓应是生态建筑材料，也有叫健康材料、环保材料等，通俗叫法为“绿色建材”，是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料的总称。 绿色建材是一个全程衡量的概念。,二、绿色建材的基本特征 1. 生产原料尽可能少用天然资源，大量使用工业废弃物； 2. 采用低能耗和无污染的生产工艺； 3. 在产品配制或生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物，产品中不得含有汞及其化合物； 4. 不得用铅、镉、铬等重金属及其化合物的颜料和添加剂； 5. 产品不能损害人体健康，且具有多功能化，如抗菌、防菌、除臭、隔热、隔声、防射线等； 6. 产品可循环或回收再利用，无污染环境的废弃物。,三、建材产品对人的健康的影响 1. 总悬浮颗粒 总悬浮颗粒能吸附有害气体、液体、细菌等，粒径小于10um的悬浮颗粒不能被人的上呼吸道阻挡，可直接吸入肺部，尤其是粒径小于2.5um的可吸入性气溶胶，一旦被吸入人体后，约有50%吸附在肺壁上，会渗透到肺部组织的深处，可引起支气管炎、肺炎、咽炎、支气管哮喘、肺气肿和肺癌，并破坏肺部组织，引起呼吸困难。 2. 甲醛 空气甲醛浓度为0.1mg/m3时，就有异味和不适感，会刺激眼睛而引起流泪；浓度再高时，将引起咽喉不适、呕吐、咳嗽和肺气肿；当空气中甲醛含量达到30mg/m3时，便能致人死亡。 居室中的甲醛主要是由建筑人造板或水性胶粘剂、水性涂料中挥发的。,3.苯和苯系物 多环结构的碳氢化合物，着重是苯、甲苯、二甲苯等，是有毒的挥发性气体，已被现代医学确认为对人体有害，并能致癌。它们广泛存在于建筑溶剂型涂料及胶粘剂中，在施工过程中大量挥发，使用过程中缓慢释放。如实木家俱使用的油漆、稀料。 4. 挥发性有机化合物（VOC） 指任何参加气相光化学反应的有机化合物。在对室内环境污染的研究中，已检测到的有毒有害物质达数百种，其中绝大部分为有机物。在提出限量要求时，除了一些突出的需要单列外，目前以VOC含量作为总的指标。 5. 重金属 重金属指含有铅、铬、镉、汞等金属元素，能造成接触性污染。重金属主要来自涂料的颜料，以及乳液型涂料中采用某些重金属化合物作为防腐、防霉剂。比如铅黄是颜料、油漆及涂料的成分。,在房屋拆修或油漆烤铲过程中，有大量含铅粉尘逸散。铅还可通过胎盘、乳汁影响后代。 6. 氡气 氡气是土壤及岩石中的铀、镭、钍等放射性元素的衰变产物，是一种无色无味、具有放射性的气体。某些含铀系元素高的建筑材料，如砖、花岗石、混凝土等会散发出氡气。氡气会导致肺癌。 7. 噪声 噪声对人体健康的影响越来越受到人们的重视，因此绿色建材产品应该具有吸声的功能，即避免噪声污染。,四、我国绿色建材的发展概况 1. 我国于1994年在6类18种产品中首先实行环境标志。 2. 于2001年底制订并颁布室内装饰装修材料有害物质限量等10项标准。