轻质陶瓷“晶立方砂岩”的热舒适性研究

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摘要通过对物体的传热及热性能分析，并通过SEM、热模拟等方法进行分析，对比了轻质陶瓷晶立方砂岩产品及天然砂岩、瓷砖等几种不同材料的热性能，指出其不同的热性能导热系数、材料密度及比热是影响几种材料舒适性的主要原因。本文从理论上分析了晶立方砂岩产品的低导热系数及低密度是其舒适性良好的主要原因，同时也为建筑用陶瓷的舒适性研究提供了一种参考方法。

关键词轻质陶瓷, 热舒适性

1 前 言

未来建筑陶瓷的发展是以绿色环保、舒适健康为目标要求的，舒适性及环保性尤其是选择装修材料的一个重要方面。轻质陶瓷“晶立方砂岩”产品是一种新的资源利用型环保建材，具有轻质、高强、隔热等特点，特别是触感上明显优于一般陶瓷产品冰冷的感觉，本文通过对瓷砖、天然砂岩、复合木地板等几种材料的热性质进行对比分析，解释了晶立方砂岩具有良好的材料使用舒适性的特征原因。

2 材料性能及热分析研究

2.1 材料结构

“晶立方砂岩”是一种高硅质轻质多孔陶瓷材料，具有均匀分布的封闭孔洞，体积密度为1.25 ，是典型的“三维闭孔泡沫陶瓷”材料，其SEM照片见图1。

天然砂岩是一种沉积岩，岩石经风化、剥蚀、搬运等作用在盆地中堆积形成，岩石颗粒之间通过胶结物硅质和碳酸盐质胶结，其典型结构见图2。

2.2 热理论分析

物体在相接触时，其导热传热的接触面Ts的温度可以用下式表示：

Ts=■（1）

其中TA、TB为物体A、B的表面温度，εA、εB分别为对应物体的蓄热系数，其中

ε=■ （2）

这里λ为导热系数（W/m・K）， ρ为密度（kg/m3），c为比热（J/kg・K）

人体的初始λ、ρ、 c及体温T均可视为常数，ε则为常数，当人体与外界物体接触时，接触物体起始温度设定为室温T0，则式（1）变为：Ts=f(εtile)（3）

即当被接触物体初始温度一定时，人与接触面的温度仅与所接触材料的蓄热系数有关。人体及不同接触材料的导热系数、密度及比热数据的选取见表1。

利用公式2计算出对应的ε，其结果见表2。

设定人体温度T=37℃（实际皮肤处偏低），接触材料的温度取室温T0，根据《空气调节设计规范》中规定的舒适性空调室内设计参数进行选择，分别选取18℃、22℃、26℃及某些极端情况如使用地热异常升温情况下，接触材料温度过高T0=55℃等几个温度，使用公式（1）及表2数据进行计算，可得到人体与不同材料接触时的接触面温度，其结果如表3。

2.3 温度觉及热舒适理论

温度觉是指由冷觉与热觉两种温度感受器感受外界环境中的温度变化所引起的感觉。当热环境发生变化时，人体会对周围热环境有明显的反映，当热环境好，即每个人都能处于热舒适状态下，这样不论是对人的健康还是对工作效率都有很大的改善。

通常在30℃～36℃之间，温度觉可产生适应性，手部冷觉出现在约29.4℃，脚部冷觉出现在27.6℃，在36℃以上或30℃以下，即使皮肤温度没有变化，也常常会有热或冷的感觉，皮肤温度超过45℃以上时，温度感觉则变为疼痛感觉。由此可见，人体与外界的温度波动在7℃时，温度感觉已很明显。

3 结果与讨论

图3为人体在不同温度环境下与不同接触材料的接触面瞬间温度。

从图3中可以看出，瓷砖的接触面温度变化最大，除室温26℃外，接触面温差均大于7℃，天然砂岩次之，而晶立方及复合木地板的接触面温度波动最小。

图4为在室温22℃的情况下，使用不同的地面材料与人体接触时的温度，其中左侧左边轴为界面温度，右侧坐标轴为界面温差情况。由图可见，使用瓷砖时，界面温度为28.7℃，此时温差最大，使用天然砂岩时，温度差约为5.9℃，感觉也较为明显，使用复合木地板及晶立方砂岩产品时，则界面温度差仅为3.4℃及3.7℃，可见使用这两种材料时人体感觉更为舒适。

图5为模拟地热或供热系统异常情况下（此时地面温度为55℃），使用不同的地面材料与人体接触时的温度。由图可见，使用瓷砖时，界面温度为47.0度，此时已超过人体的温度热感觉阀值，人即感觉灼痛，使用天然砂岩情况下，温度差为44.0℃，感觉明显，使用复合木地板及晶立方砂岩产品则界面温度约为41℃，会有较明显的热感觉，但不会产生灼痛等不适应症状。

4 结 论

通过对材料的结构分析及热模拟计算，对比了轻质陶瓷晶立方砂岩产品与天然砂岩、瓷砖、复合木地板等几种不同材料的热性能，特别指出晶立方产品的低导热系数及低材料密度是使其具有更良好热舒适性的主要原因。从理论上分析了晶立方砂岩作为一种新型环保建筑材料的舒适性原因，同时也为建筑用陶瓷的热舒适性选择提供了一种参考方法。

参考文献

[1] 曾令可等.多孔功能陶瓷制备与应用[M].北京：化学工业出

版社，2006:5-10.

[2] C.Effting,O.E.Alarcon,S.Guths.Influence of porosity

on thermal properties of ceramic floor tiles.

Quailcer 2006:P.B.C 409-419.

[3] 黄献等.60例正常人不同部位皮肤的温度觉差异[J].

临床神经电生理学，2002(12): 224-226.

[4] 郭利华等.人体热舒适性的实验研究[C]. 全国暖通空调制

冷2002年学术年会:2002.

[5] 郑树龙等.建筑陶瓷绿色化研发展望与发展[J].佛山陶瓷,

2008,18(3):10-11.