圍護結(jié)構(gòu)傳熱原理與計算

第二部分

材料·構(gòu)造·圍護結(jié)構(gòu)§2.1圍護結(jié)構(gòu)傳熱與熱物性的基本概念§2.2圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定傳熱原理與計算§2.3圍護結(jié)構(gòu)周期性不穩(wěn)定傳熱原理與計算§2.4建筑傳濕§2.1圍護結(jié)構(gòu)傳熱與熱物性的基本概念一、傳熱的基本概念二、傳熱的三種基本方式三、濕空氣的熱物理性質(zhì)四、建筑材料的熱物理性質(zhì)一、傳熱的基本概念（Heattransfer）室內(nèi)空氣通過圍護結(jié)構(gòu)與室外空氣進行熱量傳遞的過程，稱為圍護結(jié)構(gòu)的傳熱過程整個過程分三個階段吸熱階段：對流和熱輻射的方式導熱階段：固體導熱的方式放熱階段：對流和熱輻射的方式溫度場：某一時刻所有各點的溫度分布叫溫度場穩(wěn)定溫度場不穩(wěn)定溫度場backHighertempLowertemp二、傳熱的三種基本方式

傳熱的動力是溫差導熱（conduction）1）導熱的機理當物體各部分之間不發(fā)生相對位移或不同的物體直接接觸時，依靠物質(zhì)的分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞稱導熱。理論上在固體、液體、氣體中均可發(fā)生。導熱的計算單層平壁導熱計算材料導熱系數(shù)導熱系數(shù)：指厚度為1m的材料，當兩側(cè)表面溫差為1K時，在單位時間內(nèi)通過1m2表面積的導熱量熱流密度：單位時間內(nèi)通過單位面積傳遞的熱量2）材料的導熱系數(shù)及其影響因素材質(zhì)的影響附錄1工程上通常把導熱系數(shù)小于0.3W/(m·K)的材料稱為絕熱材料材料干密度的影響材料含濕量的影響3）熱阻：熱流通過平壁是所受到的阻力，即平壁抵抗熱流通過的能力例1.2-1注意加氣混凝土與粘土磚的導熱系數(shù)EPS：發(fā)泡型聚苯乙烯泡沫塑料XPS：擠塑聚苯乙烯泡沫板，簡稱擠塑板EPSXPS保溫效果：聚氨酯泡沫最好，擠塑板次之，苯板最差耐冷熱性能：聚氨酯泡沫最好，擠塑板次之，苯板最差吸水率（性）：擠塑板最低，聚氨酯次之，苯板最易吸水使用壽命：聚氨酯泡沫最長，擠塑板次之，苯板最差價格：聚氨酯泡沫最高，擠塑板次之，苯板最低聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡（噴涂）可直接現(xiàn)場噴涂成型（液體膨脹），成型、運輸方便；其他兩種板材需要運輸、粘貼，較為麻煩且會存在一定的破損，有拼接縫存在?？紤]到防火，上述材料現(xiàn)在僅用于屋面，禁止用于墻面墻體保溫材料——無機硅酸鹽類?；⒅槭且环N以天然礦石珍珠巖也叫火山巖為原料，經(jīng)過?；癄t1100°左右，從低溫到高溫，生產(chǎn)出的一種由表面?；矚で蝮w蜂窩狀的顆粒產(chǎn)品，理化性能十分穩(wěn)定，耐老化耐候性強，具有優(yōu)異的絕熱﹑防火﹑吸音性能，適合諸多領域中作輕質(zhì)填充骨料和絕熱﹑防火﹑吸音﹑保溫材料。導熱系數(shù)為0.028—0.048W/m﹒K多層平壁導熱計算假設：各層材料本身既不發(fā)熱也不蓄熱多層平壁的總熱阻是各層材料熱阻之和組合壁導熱計算面積加權(quán)平均對流（convection）對流是指流體各部分之間發(fā)生相對位移，依靠冷熱流體互相摻混和移動所引起的熱量傳遞方式自然對流：由于流體冷熱部分的密度不同而引起的強制對流對流換熱：壁面和流體之間在對流和導熱同時作用下進行的熱量傳遞壁面和流體主流區(qū)之間的換熱邊界層20℃的空氣沿壁面流動，當主流區(qū)速度為0.5m/s時邊界層厚度約為30mm主流區(qū)對流換售熱的簡光單計算熱輻射形（rad阻iat所ion）物體通掀過電磁鞏波來傳測遞熱量宰的方式窮稱輻射漿，因自祥身溫度測的原因拐發(fā)出輻賓射能的糟現(xiàn)象稱熱輻射輻射換熱陡的三個特唐點熱輻射可虹以在真空中傳播熱輻射不量僅產(chǎn)生能旱量傳遞，針還在傳遞慚過程中伴筆隨著能量布形式的轉(zhuǎn)紡換一切物體繡，不論溫墾度高低都密在不停地否發(fā)射輻射膛熱160~謹380n裕m：紫外線380~錘760n哲m：可見光760奇~25柜00n秘m：紅外線常溫物鈴體的輻綿射——長波輻呢射（＞=30稈00n禾m）太陽輻輕射——短波輻構(gòu)射（＜3000俗nm）涼棚下循和室內(nèi)蚊的熱感迎覺有何悅不同？負為什么適？物體對輻宋射熱吸收田、反射和膝透射的一折般概念外來輻射賴熱Q反射透射吸收能量守恒躲原理α+捆ρ+贏τ=1絕對黑螺體（黑班體）：α=1絕對白體芽（白體）誰：ρ＝1絕對透明獻體（透明挪體）：τ＝1固體和嘗液體：漲紅外輻談射范圍仙內(nèi)，τ＝0，α+卡ρ＝1氣體：ρ＝0，α+τ近=1吸收率、渣反射率和潛透射率與秤材料性質(zhì)暖和波長的屆關(guān)系對長波繪輻射的膝吸收率等于本身的黑敢度善吸收者勁善反射太陽輻父射的吸琴收率不等于本身的黑匆度，因為受黑度是?？鹃T表征長波輻射燙能力的參數(shù)物體表面斥對外來輻拿射熱的反淹射率隨波抓長而變化白色表蠢面：對揉短波輻英射反射環(huán)能力強底（圍護份結(jié)構(gòu)外姨飾面）拋光的口金屬鋁掛表面：破對各種善波長輻擇射熱的發(fā)反射能揮力都很流強黑色表肯面：對刷各種波杜長輻射淚熱的反捏射能力蓮都很小物體向外劈燕發(fā)射輻射臘熱的一般紫概念輻射力E：物體匠在單位時鬧間內(nèi)單位表面崇積向半球佩空間所抵有方向爽發(fā)射的全部波長的輻射筒能的總緊量（W/m2）。輻射系數(shù)C：表征黑粗體向外發(fā)揮射輻射能谷力的熱物容理常數(shù)Cb＝5.6花7W/望(m2·K4)：黑體戲的輻射暮系數(shù)針對某一棕特定波長段的輻射力撈叫單色輻膨射力（W/m2·μm）物體的單絞色輻射力貼隨溫度和愧波長而變傾化普朗克饑定律：挽黑體的班溫度升雜高時，屑黑體單接色輻射把力的最大值碗也升高并且向短波方堤向移動黑度ε：灰體迷的輻射筆力與黑普體的輻尊射力之曬比輻射換熱追的計算表1.2－2bac轟k節(jié)能氟碳袍涂料充分載利用材料島的這種屬貢性，對短澡波輻射的楚吸收率(發(fā)射率)極低，約錫為15％，而扛對長波壯波段的皂輻射吸丸收率(發(fā)射率)高達90％，基證于此，謎建筑外交表面的融節(jié)能氟蓋碳涂料酷在白天議對可以垃最大限揀度的減嚷少太陽泰輻射的勞吸收，略而到了洪夜間，門室內(nèi)及參圍護結(jié)享構(gòu)中的滾熱量能離夠以熱脈輻射的岡形式迅機速發(fā)散速，從而衛(wèi)使室內(nèi)蜜與室外民以相似要的速率誓降溫，妖這對于鬧節(jié)約能拐源和提孤高室內(nèi)爛舒適度連影響很奮大。四、建務筑材料害的熱物鉤理性質(zhì)（一）基本熱物理量比熱容c(笛kJ/k睬g·K)建筑材料孕受潮或含殼水后，比旦熱容會提廟高，并且唇隨著材料資濕度或含酒水率的增路大而增大導熱系數(shù)λ敬(W/罩(m·K))指厚度為1m的材料光，當兩側(cè)表鋒面溫差套為1K時，在單位時莖間內(nèi)通過1m2表面積的導熱喂量通常把導純熱系數(shù)小下于0.3意W/(m·K)，用在冒工程上術(shù)的材料仍稱為絕清熱材料祥（附錄1）影響因素材料的密嚴度：材料泥的孔隙率摸最伸佳密度（疾圖1－19）濕度：貸材料含僑水后，夜導熱系疼數(shù)顯著朵增大溫度：溫畏度越高，閃導熱系數(shù)價越大輻射系摸數(shù)C取決于：材料的種板類表面溫度撓：溫度升榨高，表面陷系數(shù)增大用，常溫范烏圍內(nèi)可忽擦略表面狀況泳：高度磨都光的表面度輻射系數(shù)旨低蒸汽滲透產(chǎn)系數(shù)μ表征1m厚的物體，增兩側(cè)水蒸氣鹿分壓力作差為1Pa，單位時間內(nèi)通過1m2面積滲透的水貴蒸氣量影響因僚素密度：店密度越炕大，透井氣性越籮差孔隙率§1.笨2圍護結(jié)播構(gòu)穩(wěn)定逃傳熱原蚊理與計唱算一、圍護竟結(jié)構(gòu)的穩(wěn)共定傳熱過薯程二、圍護揮結(jié)構(gòu)的傳兔熱阻三、圍蛋護結(jié)構(gòu)學內(nèi)部的曾溫度分疫布計算一、圍護煩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)再定傳熱過沿程1、計算內(nèi)表面紛換熱熱流傳熱方懂式：表面上的慰空氣對流和表面與室早內(nèi)環(huán)境的扣熱輻射內(nèi)表面證換熱系頓數(shù)αi概括了內(nèi)杏表面與環(huán)孝境之間通夕過對流和畫輻射方式綜合換熱訂的能力內(nèi)表面換慌熱阻Ri=1/αi2、計算圍護結(jié)顧構(gòu)導熱熱流3、計算外表面換其熱熱流4、綜合上裙述三階段奴的計算結(jié)炕果圍護結(jié)巧構(gòu)的傳嶼熱系數(shù)K0表示圍炭護結(jié)構(gòu)睬兩側(cè)空尖氣溫度蘿差為1℃，單位棵時間內(nèi)悟通過1m2面積傳柏遞的熱著量圍護結(jié)構(gòu)辛傳熱阻R0=Ri+ΣR+Re圍護結(jié)丈構(gòu)的傳代熱系數(shù)K0=1/R0二、圍護誤結(jié)構(gòu)的傳裳熱阻指圍護蝦結(jié)構(gòu)傳雪熱過程羅中熱流腿沿途所賞受到的啞熱阻之怪和（1）表面換馳熱阻內(nèi)表面換區(qū)熱阻（表1－6）外表面迫換熱阻果（表1－7）（2）圍護結(jié)京構(gòu)的熱阻單層材料近層多層材料深層初材料拜層的熱阻組合材料顛層廉價材站料和構(gòu)插造往往很惹節(jié)能西部荒漠絲式區(qū)—銀川生態(tài)趟民居示范帆規(guī)劃設計方案1草磚墻體姻系、被動太際陽能采壤暖、自駱然通風活技術(shù)方案2多孔磚保尼溫體系、太陽能研供暖、夫自然通灶風技術(shù)方案3生土結(jié)構(gòu)炸、太陽能采鐮暖與熱水毫、被動式降質(zhì)溫技術(shù)分別適凈應不同弊戶型、伍面積和毛等級（建筑迷節(jié)能率測均為80%）多孔磚席、草磚灶墻構(gòu)造、石卷材基礎落成后實婆景（4萬余平勉方米）抗震性框能試驗余實景構(gòu)造中的空氣層熱爽阻（傳熱武過程同歷時包括微了導熱悄、對流李、輻射謙）封閉空氣喊層的熱阻(表1－8)提高空氣幅層熱阻要限制其膽輻射換暴熱垂直空氣欲間層與水平空卵氣間層表面貼理鋁箔等廁熱反射仔層限制空氣芳間層內(nèi)的防輻射換熱旱，效果顯鴿著雙層鋁箔燦比單層鋁禍箔的改善駱效果不明體顯為防止結(jié)梁露，鋁箔毒貼于熱表獸面滲風對點空氣層言熱阻的礦影響思考：從妖輻射換熱往的角度考令慮，空氣欄層宜設于偶圍護結(jié)構(gòu)壯冷側(cè)還是溜熱側(cè)？降低間斷層平均幟溫度，惰減少輻書射換熱毛量，宜街設于冷敞側(cè)。例1-6三、圍皮護結(jié)構(gòu)榆內(nèi)部的隨溫度分案布計算室內(nèi)外空犬氣溫度一擊定，空氣顆溫度分布栗是平直線表面邊咬界層內(nèi)輛的溫度漆分布是抖曲線，蝴當空氣護溫度高嚷于表面森溫度時母曲線上采凸，反露之，曲紡線向下呀凹各材料層愈內(nèi)部的溫斗度分布是斧一條從高世溫界面到窗低溫界面蜘的折線，鑄折線的斜就率與材料聯(lián)層熱阻成減正比§1.3圍護結(jié)構(gòu)數(shù)周期性不象穩(wěn)定傳熱曾原理與會計算一、周兆期性熱相作用的巴概念二、半無現(xiàn)限大物體胡周期性傳捐熱的特征空氣溫饑度、表揀面溫度求、物體易內(nèi)部溫粥度以同樣的周期波動從空氣汪溫度到減表面溫訓度再到振物體內(nèi)揀部溫度丸，溫度波幅依次衰減從空氣潔溫度到起表面溫訪度再到酷物體內(nèi)凈部溫度尊，在溫債度波的旺傳播方畜向上各蒜點溫度界波相位依次向珍后延遲三、有限占厚度平壁嶄周期性傳勁熱的特征空氣溫度惹、外表面澆溫度、內(nèi)邪表面溫度僑以同樣的周期波動從空氣溫柳度到外表昨面溫度再共到內(nèi)表面寶溫度，溫欣度波幅依次衰減——穿透衰柜減倍數(shù)從空氣變溫度到篩表面溫銳度再到迫物