第13章 绝热材料, 吸声与隔声材料

1、三、常用绝热机多孔、纤维材料n3反射型绝热材料n4其它绝热材料1泡泡沫沫塑塑砂浆n（2）聚氨酯泡沫塑料n（3）聚氯乙烯泡沫塑料酚醛泡沫塑料在屋面上的应用2无无机机多多混凝土n（5）微孔硅酸钙n（6）泡沫玻璃n（7）空心玻璃微珠n（8）岩棉及矿渣棉n（9）玻璃棉n（10）陶瓷纤维（1）膨胀珍珠岩 膨胀珍珠岩是由天然珍珠岩为原料，经煅烧体积急剧膨胀（约20倍）而得蜂窝状白色或灰白色松散颗料。堆积密度为40300kgm3，=0.0250.048 ()，耐热800C，为高效能保温保冷填充材料。（2）膨胀蛭石 蛭石是一种天然矿物，经8501000C燃烧，体积急剧膨胀 (可膨胀20倍)而成为松散颗粒，其堆

2、积密度为80200kgm3，导热系数0.0460.07W/ (mK)，用于填充墙壁、楼板及平屋顶，保温效果佳。可在10001100下使用。 膨胀蛭石也可与水泥、水玻璃等胶凝材料配合，制成砖、板、管壳等用于围护结构及管道保温。 泡沫玻璃制品玻璃棉制品玻玻璃璃棉棉制制岩棉制品结 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

3、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13.4 相变中达到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变。在这一熔化过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热。相变材料的温度在整个过程中几乎保持恒定。n如由冰到水的相变过程中所吸收的潜热几乎比相变温度范围外加热过程的热吸收高100倍。热效率高13.4 相变可以制成具有较高热容的轻质建筑材料，称之为相变储能建筑材料。n相变材料与建筑材料基体相结合的方法目前有以下几种：将相变材料吸入多孔建筑材料中；将相变材料密封后置入建筑材料中；将相变材料与建筑材料直接混

4、合；将有机相变材料乳化后添加到建筑材料中；利用封接剂将相变材料密封在建筑材料中。例例1 1：什么是绝热材料？工程上对绝热材料有哪些要求？：什么是绝热材料？工程上对绝热材料有哪些要求？例例2 2：材料绝热的基本原理是什么？：材料绝热的基本原理是什么？例例3 3：绝热材料为什么总是轻质的？使用时为什么一定要注意防潮？：绝热材料为什么总是轻质的？使用时为什么一定要注意防潮？例例4 4：试述材料的吸声性能及其表示方法？什么是吸声材料？：试述材料的吸声性能及其表示方法？什么是吸声材料？例例5 5：简述吸声材料的基本特征？：简述吸声材料的基本特征？例例6 6：试述多孔材料、穿孔材料及薄板共振结构的吸声原理

5、。随着：试述多孔材料、穿孔材料及薄板共振结构的吸声原理。随着材料的表观密度和厚度的增加，材料吸声性能有何变化？材料的表观密度和厚度的增加，材料吸声性能有何变化？例例7 7：吸声材料和绝热材料在构造特征上有何异同？泡沫玻璃是一：吸声材料和绝热材料在构造特征上有何异同？泡沫玻璃是一种强度较高的多孔结构材料，但不能用作吸声材料，为什么？种强度较高的多孔结构材料，但不能用作吸声材料，为什么？例例8 8：试述隔绝空气传声和固体撞击传声的处理原则？：试述隔绝空气传声和固体撞击传声的处理原则？例例1 1：什么是绝热材料？工程上对绝热材料有哪些要求？：什么是绝热材料？工程上对绝热材料有哪些要求？解：绝热材料是

6、指导热系数（解：绝热材料是指导热系数（）值应不大于）值应不大于0.23W0.23W(mK)(mK)的隔的隔热保温效果好的建筑材料。热保温效果好的建筑材料。 工程上首先要求绝热材料有较低的导热系数。其次，要求绝热工程上首先要求绝热材料有较低的导热系数。其次，要求绝热材料应该是轻质的，其表观密度不大于材料应该是轻质的，其表观密度不大于600kg600kgm3m3。同时要满足运。同时要满足运输、施工中强度要求（抗压强度大于输、施工中强度要求（抗压强度大于0.3MPa0.3MPa）。此外，还要求材料）。此外，还要求材料吸湿性要小，或者易于防水，否则会明显降低保温性。吸湿性要小，或者易于防水，否则会明显

7、降低保温性。 对材料的导热系数应在相对湿度为条件下材料对材料的导热系数应在相对湿度为条件下材料达到平衡含水状态下进行测定。工程上还要求材料施工容易，造价达到平衡含水状态下进行测定。工程上还要求材料施工容易，造价低廉，具有较好的技术经济效益。低廉，具有较好的技术经济效益。例例2 2：材料绝热的基本原理是什么？：材料绝热的基本原理是什么？解：热在本质上是组成物质的分子、原子和电子等在物质解：热在本质上是组成物质的分子、原子和电子等在物质内部的移动、转动和振动所产生的能量。在任何介质中，内部的移动、转动和振动所产生的能量。在任何介质中，当存在着温度差时，就会产生热的传递现象，热能将由温当存在着温度差

8、时，就会产生热的传递现象，热能将由温度较高的部分传递至温度较低的部分。不同的建筑材料具度较高的部分传递至温度较低的部分。不同的建筑材料具有不同的保温隔热性能，主要体现在材料的导热系数上，有不同的保温隔热性能，主要体现在材料的导热系数上，导热系数愈小，保温性能愈好。导热系数愈小，保温性能愈好。 传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。一传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射三种。一般来说，三种传热方式总是共存的，但因绝热性能良好的般来说，三种传热方式总是共存的，但因绝热性能良好的材料常是多孔的，虽然在材料的孔隙内有着空气，起着辐材料常是多孔的，虽然在材料的孔隙内有着空气，起着辐射和对流作用，

9、但与热传导相比，热辐射和对流所占的比射和对流作用，但与热传导相比，热辐射和对流所占的比例很小，故在建筑热工计算时通常不予考虑。例很小，故在建筑热工计算时通常不予考虑。例例3 3：绝热材料为什么总是轻质的？使用时为什么一定要注意防潮？：绝热材料为什么总是轻质的？使用时为什么一定要注意防潮？解：由于材料中固体物质的导热能力要比空气的导热能力大得多，解：由于材料中固体物质的导热能力要比空气的导热能力大得多，因此，一般的轻质材料，其表观密度较小，导热系数也较小。所以因此，一般的轻质材料，其表观密度较小，导热系数也较小。所以绝热材料总是轻质的。绝热材料总是轻质的。 材料吸湿受潮后，其导热系数就增大，这是

10、由于当材料的孔隙材料吸湿受潮后，其导热系数就增大，这是由于当材料的孔隙中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热中有了水分（包括水蒸气）后，则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热作用，而水的传导将起主要传热作用，而水的为为0.580.58（），比空气），比空气的的=0.029=0.029（）大）大2020倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，倍左右。如果孔隙中的水结成了冰，则冰的则冰的=2.33 =2.33 （），其结果使材料的导热系数更加增），其结果使材料的导热系数更加增大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。大。故绝热材料在应用时必须注意防水避潮。例例4 4：试述材料的吸

11、声性能及其表示方法？什么是吸声材料？：试述材料的吸声性能及其表示方法？什么是吸声材料？解：吸声性能是指材料能够吸收由空气传递的声波能量的性质。以解：吸声性能是指材料能够吸收由空气传递的声波能量的性质。以 吸声系数（吸声系数（）表示。吸声系数是这些被吸收的能量（）（包括）表示。吸声系数是这些被吸收的能量（）（包括部分穿透材料的声能在内）与传递给材料的全部声能（部分穿透材料的声能在内）与传递给材料的全部声能（E0E0）之比。）之比。 常用规定的六个频率：常用规定的六个频率：125125、250250、500500、10001000、20002000、4000 Hz4000 Hz的平均吸声系数（的平

12、均吸声系数（）来表示。）来表示。 平均吸声系数大于平均吸声系数大于0.20.2的材料，列为吸声材料。的材料，列为吸声材料。 吸声系数与声音的频率及声音的入射方向有关。因此吸声系数用吸声系数与声音的频率及声音的入射方向有关。因此吸声系数用声音从各方向入射的吸收平均值表示，并应指出是对哪一频率的吸声音从各方向入射的吸收平均值表示，并应指出是对哪一频率的吸收。收。例例5 5：简述吸声材料的基本特征？：简述吸声材料的基本特征？解：吸声材料的基本特征是：解：吸声材料的基本特征是： （）多孔性。吸声材料孔隙率几乎达（）多孔性。吸声材料孔隙率几乎达70709090； （）开口孔隙率大、透气性好；（）开口孔隙

13、率大、透气性好； （）体积密度适宜，过大会使透气性降低而使吸声（）体积密度适宜，过大会使透气性降低而使吸声性能降低；性能降低； 常采取硬质板上钻孔，背后留空气夹层或填以柔性吸常采取硬质板上钻孔，背后留空气夹层或填以柔性吸声材料做成吸声结构的形式，以提高吸声系数。声材料做成吸声结构的形式，以提高吸声系数。例例6 6：试述多孔材料、穿孔材料及薄板共振结构的吸声原理。随着：试述多孔材料、穿孔材料及薄板共振结构的吸声原理。随着材料的表观密度和厚度的增加，材料吸声性能有何变化？材料的表观密度和厚度的增加，材料吸声性能有何变化？ 解：多孔材料、穿孔材料的吸声原理在于：声波深入材料的孔解：多孔材料、穿孔材料

14、的吸声原理在于：声波深入材料的孔隙，且孔隙多为内部互相贯通的开口孔，受到空气分子摩擦和粘滞隙，且孔隙多为内部互相贯通的开口孔，受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能。薄板阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能。薄板共振结构系采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上，薄板与板后的空气层共振结构系采用薄板钉牢在靠墙的木龙骨上，薄板与板后的空气层构成了薄板共振吸声结构，大大提高了吸音效果。构成了薄板共振吸声结构，大大提高了吸音效果。 对同一种多孔材料，当其表观密度增大时，对低频的吸声效果对同一种多孔材料，当其表观密度增大时，对低频的吸声效果有所提高，而对高频的吸

15、声效果则有所降低。增加多孔材料的厚度，有所提高，而对高频的吸声效果则有所降低。增加多孔材料的厚度，可提高对低频的吸声效果，而对高频则没有多大的影响。可提高对低频的吸声效果，而对高频则没有多大的影响。例例7 7：吸声材料和绝热材料在构造特征上有何异同？泡沫玻璃是一：吸声材料和绝热材料在构造特征上有何异同？泡沫玻璃是一种强度较高的多孔结构材料，但不能用作吸声材料，为什么？种强度较高的多孔结构材料，但不能用作吸声材料，为什么？ 解：吸声材料和绝热材料在构造特征上都是多孔性材料，但二解：吸声材料和绝热材料在构造特征上都是多孔性材料，但二者的孔隙特征完全不同。绝热材料的孔隙特征是具有封闭的、互不者的孔隙

16、特征完全不同。绝热材料的孔隙特征是具有封闭的、互不连通的气孔，而吸声材料的孔隙特征则是具有开放的、互相连通的连通的气孔，而吸声材料的孔隙特征则是具有开放的、互相连通的气孔。气孔。 泡沫玻璃虽然是一种强度较高的多孔结构材料，但是它在烧成泡沫玻璃虽然是一种强度较高的多孔结构材料，但是它在烧成后含有大量封闭的气泡，且气孔互不连通，因而不能用作吸声材料。后含有大量封闭的气泡，且气孔互不连通，因而不能用作吸声材料。 泡沫玻璃材料中的孔隙大部分为单独的封闭的气泡，则因声波泡沫玻璃材料中的孔隙大部分为单独的封闭的气泡，则因声波不能进入，从吸声机理上来讲，不属于多孔性吸声材料。不能进入，从吸声机理上来讲，不属

17、于多孔性吸声材料。例例8 8：试述隔绝空气传声和固体撞击传声的处理原则？：试述隔绝空气传声和固体撞击传声的处理原则？ 解：对隔绝空气传声，根据声学中的解：对隔绝空气传声，根据声学中的“质量定律质量定律”，墙或板传，墙或板传声的大小，主要取决于其单位面积质量，质量越大，越不易振动，声的大小，主要取决于其单位面积质量，质量越大，越不易振动，则隔声效果越好，故对此必须选用密实、沉重的材料作为隔声材料。则隔声效果越好，故对此必须选用密实、沉重的材料作为隔声材料。 对隔固体撞击传声，最有效的措施是采用不连续的结构处理，对隔固体撞击传声，最有效的措施是采用不连续的结构处理，即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架和隔墙及楼板之间加弹性衬垫，即在墙壁和承重梁之间、房屋的框架和隔墙及楼板之间加