建築材料熱物理性能

建築熱工學的重要研究課題之一，通常用導熱係數、導温係數、比熱來表示建築材料的熱物理性能。各種建築材料的熱物理性能差異很大，在建築設計中應正確選用建築材料的熱物理指標，在施工中應注意防止因施工不當而降低材料的熱物理性能。

導熱係數 　用λ表示,單位為瓦/（米·開）。導熱係數愈小，材料的絕熱性能愈好。影響材料導熱係數的主要因素是材料的分子結構、化學成分，材料的工作狀態如容重、濕度和温度。現將其關係分述如下。

① 材料導熱係數與容重的關係。容重是指單位體積的材料重量,用符號γ表示,單位為千克/米3。容重是影響多孔材料導熱係數的重要因素之一。多孔材料的導熱係數是材料的固體骨架的導熱係數和材料孔隙中氣體的導熱係數的平均值。空氣的導熱係數很小，在靜態、温度0℃時,為0.026瓦/（米·開），與各類材料的導熱係數差別很大（見表）。因此，多孔材料的導熱係數隨容重的減小而下降。多孔材料中氣體的傳熱方式不單純是導熱，還存在孔隙中氣體的對流換熱和孔壁之間的輻射換熱，所以表徵多孔材料的導熱係數應是當量導熱係數。材料中氣孔增大，孔內氣體的對流換熱和孔壁之間的輻射換熱會增大，材料的當量導熱係數也會明顯增大。因此，從生產工藝上保證多孔材料的孔隙率大、氣孔直徑小和氣孔分佈均勻，是改善材料熱物理性能的重要途徑。　鬆散狀纖維材料的容重小到一定程度後，材料內部的空氣對流換熱會增大，導熱係數反而增大（見圖）。　② 材料導熱係數與濕度的關係。材料濕度是反映材料中含遊離水多少的指標。建築材料（特別是多孔材料）的導熱係數隨着所含遊離水數量的增加而增大。水的導熱係數為0.58瓦/（米·開），比空氣大20多倍,冰的導熱係數為2.3瓦/(米·開)，如果孔隙中水分凍結成冰，材料的導熱係數將更大。在設計和施工中應採取措施，控制材料的濕度，以保證圍護結構材料的良好絕熱性能。

③ 材料導熱係數與温度的關係。材料導熱係數與温度的關係比較複雜。在通常的氣温條件下，材料導熱係數受温度的影響較小，一般在房屋圍護結構熱工計算中,可忽略不計。只有處於高温或很低的負温條件下,才考慮採用相應温度下的導熱係數。

導温係數 　指材料在冷卻或加熱過程中各點達到相同温度時的快慢。導温係數愈大，則各點達到相同温度就愈快。導温係數用ɑ表示,單位為米2/小時。材料的導温係數與材料的導熱係數成正比，與材料的體積熱容量(C·γ)成反比（C為比熱容），即：　影響材料導温係數的因素和導熱係數相似，即材料的分子結構、化學成分、容重、濕度和温度。

比熱容 　單位為千焦/（千克·開）。材料比熱容的大小主要取決於材料的化學成分。無機材料的比熱容為0.84～1.26千焦/（千克·開）;有機材料的比熱容為1.26～2.51千焦/（千克·開）;建築用的金屬材料的比熱容約為0.42千焦/（千克·開）。

水的比熱容為4.2千焦/（千克·開），遠大於一般材料，因此材料受潮後，比熱容數值會明顯上升。大多數材料的比熱容隨着濕度的增加呈線性增大。對木材等一些有機材料，比熱容隨濕度的增加呈拋物線曲線關係。

測定方法 　測定建築材料熱物理性能的方法可分為兩類:①穩定熱狀況法。測試時經過材料試件的熱流,在數值上和方向上都不隨時間而改變，即温度場是穩定的。此法的試驗條件易於控制，計算方便，許多國家都以此法作為標準測試方法。②非穩定熱狀況法。此法的優點是設備簡單，試驗時間短，並有可能在一次試驗中同時則測出材料的導熱係數、導温係數和比熱容。