第三节 绝热材料
一、绝热材料的绝热机理
热量的传递方式有三种；导热、对流和热辐射。
热量通过维护结构的传递过程如图9-5所示。实践证明，在稳定导热的情况下，通过壁体的热流量Q
Q=λ/α（t1-t2）·F·Z
式中
Q—总的传热量，J或kcal；
λ---材料的导热系数，W/（m·K）或kcal/（m·h·℃）
α---壁体的厚度，m；
t1，t2?--- 壁体内、外表面的温度，K或℃；
Z---传热时间，s或h。
图9-5 热量通过围护结构的传热过程
绝大部分建筑材料的导热系数介于0.029～3.49 W/（m·K）之间，λ越小，说明该材料越不容易导热，建筑中，一般把λ值小于0.23 W/（m·K）的材料叫做绝热材料。应当指出，即使同一种材料，其导热系数也并不是常数，它与材料所处的湿度和温度等因素有关。
热阻（R=α/λ）可用来表明材料层抵抗热流通过的能力。在同样温差条件下，热阻越大，则通过材料层的热量越少。
在了解上述传热过程的基本知识后，下面探讨绝热材料能起绝热作用的机理。
1.多孔型
多孔型绝热材料起绝热作用的机理是：当热量Q从高温面向低温传递时，在未碰到气孔之前，传递过程为固相中的导热，在碰到气孔后，一条路线仍然是通过固相传递，但其传热方向发生变化，总的传热路线大大增加，从而使传递速度减缓。
另一条路线是通过气孔内气体的传热，由于在常温下对流和辐射传热在总的传热中所占比例很小，故以气孔中气体的导热为主，但由于空气导热系数仅为0.029W/（m·K），大大小于固体的导热系数，故热量通过气孔传递的阻力较大，从而传热速度大大减缓。这就是含有大量气孔的材料能起绝热作用的原因。
2.纤维型
纤维型绝热材料的绝热机理基本上和通过多孔材料的情况相似。显然，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好些。
3.反射型
反射型绝热材料的绝热机理是当外来的热辐射能力透射到物体上时，通常会将其中一部分能量反射掉，另一部分被吸收。
因此，反射能力强的材料，吸收热辐射的能力就小，反之，如果吸收能力强，则其反射率就小。
二、绝热材料的性能
绝热材料的性能主要包括导热系数，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，通常用其不致丧失绝热性能的极限温度来表示），吸湿性（材料从潮湿环境中吸收水分的能力，一般吸湿性越大，对材料的热稳定效果越不利）和强度（绝热材料的机械强度用极限强度表示，通常采用抗压强度和抗折强度）等。
其中影响导热系数的因素有：
⑴材料的物质构成 一般物质的化学组成和分子结构比较简单的物质比结构复杂的物质有较大的导热系数。
⑵孔隙率 孔隙率越大，材料的导热系数越小。
⑶温度 材料的导热系数随温度的升高而增大。
⑷湿度 材料受潮吸水后，会使其导热系数增大。
⑸热流方向。
三、常用绝热材料
常用的绝热材料有硅藻土、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、发泡粘土、轻质混凝土、微孔硅酸钙、泡沫玻璃、岩棉及矿渣棉、玻璃棉、陶瓷纤维、吸热玻璃、热反射玻璃、中空玻璃、窗用绝热薄膜、泡沫塑料、碳化软木板、纤维板和蜂窝板。表9-15列出常用绝热材料的组成及基本性能。
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