第二章 建筑传热的基本原理

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1、第二章建筑传热的基本原理2.1传热方式传热是指物体内部或者物体与物体之间热能转移的现象。凡是一个物体的各个部分或都物体与物体之间存在着温度差，就必然有热能的仁慈转移现象发生。建筑物内外热流的传递状况是随发热体(热源)的种类、受热体（房屋）部位、及其媒介（介质）围护结构的不同情况而变化的。热流的传递称为传热。根据传热机理的不同，传热的基本方式分为导热、对流和辐射3种。1、导热（1）导热的机理导热是指物体内部的热量由一高温物体直接向另一低温物体转移的现象。这种传热现象是两直接接触的物体质点的热运动所引起的热能传递。一般来说，密实的重质材料，导热性能好，而保温性能差；反之，疏散的轻质材料，导热性能差

2、，而保温性能好。材料的导热性能以热导率表示。热导率是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为l开(K)或1摄氏度(℃)，在1h内；通过1㎡面积传递的热量，单位为瓦／(米·开)[W/（m·K）]，或[瓦／(米·℃)W／(m·℃)]。热导率与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。通常把热导率较低的材料称为保温材料，把热导率在0.05W／(m·K)以下的材料称为高效保温材料。普通混凝土的热导率为1．75W／(m·K)，粘土砖砌体为0．81W／(m·K)，玻璃棉、岩棉和聚苯乙烯的为0.04～0.05W/（m·K）。1）杆的导热图2-1棒的导热若一根密实固体的棒，除两端外周围用理想的绝

3、缘材料包裹，其两端的温度分别为和，如图2-1所示。如大于，则有热量Q通过截面F以导热方式由端向端传递。依据实验可知：Q=（2-1）式中Q——棒的导热量(W)；F——-棒的截面积(㎡)；，——分别为棒两端的温度(K)；——棒长(m)；——导热系数(W／(m·K))。图2-2平壁的导热由上式可知，棒在单位时间内的传热量Q与两端温度差()、截面面积F及棒体材料的导热系数成正比，而与传热距离即棒长成反比。2）壁的导热在建筑工程中，通常将固体材料组成的壁体内部的传热也看成导热。如图2-2中的壁体，两表面的温度分别为和，若大于，则热流量为：q=（2-2）式中Q——单位面积、单位时间的热流量(W／㎡)；A—

4、—壁体材料的导热系数(W／(m·K))；d——壁体的厚度(m)。(2)材料的导热系数及其影响因素从公式(2-1)可知，材料的导热系数值的大小直接关系到导热传热量，是一个非常重要的热物理参数。这一参数通常由专门的实验获得，各种不同的材料或物质在一定的条件下都具有确定的导热系数。空气的导热系数最小，在27℃状态下仅为0．02624W／(m·K)；而纯银在0℃时，导热系数达410W／(m·K)，两者相差约1.56万倍，可见材料或物质的导热系数值变动范围之大。常用建筑材料的导热系数值已列入本书附录I中，未列入的材料或新材料可在其它参考文献中查到或直接通过实验获得。材料或物质的导热系数的大小受多种因素的

5、影响，归纳起来，大致有以下几个主要方面。1)材质的影响由于不同材料的组成成分或者结构的不同，其导热性能也就各不相同，甚至相差悬殊，导热系数值就有不同程度的差异，前面所说的空气与纯银就是明显的例子。就常用非金属建筑材料而盲，其导热系数值的差异仍然是明显的，如矿棉、泡沫塑料等材料的值比较小，而砖砌体、钢筋混凝土等材料的值就比较大。至于金属建筑材料如钢材、铝合金等的导热系数就更大子。工程上常把值小于0．3W／(m·K)的材料称为绝热材料，作保温、隔热之用，以充分发挥其材料的特性。2）材料干密度的影响材料的干密度反映材料密实的程度，材料愈密实干密度愈大，材料内部的孔隙愈少，其导热性能也就愈强。图2-3

6、玻璃棉导热系数与干密度的关系因此，在同一类材料中，干密度是影响其导热性能的重要因素。在建筑材料中，一般来说，干密度大的材料导热系数也大，尤其是像泡沫混凝土、加气混凝土等一类多孔材料，表现得很明显；但是电有某些材料例外，当干密度降低到某一程度后，如再继续降低，其导热系数不仅不随之变小，反而会增大，如图2-3所示玻璃棉的导热系数与干密度的关系即是一例。显然，这类材料存在着一个最佳干密度，即在该千密度时，其导热系数最小。在实用中应充分注意这一特点。3)材料含湿量的影响在自然条件下，一般非金属建筑材料常常并非绝对干燥，而是在不同程度上含有水分，表明在材料中水分占据了一定体积的孔隙。含湿量愈大，水分所占

7、有的体积愈多。水的导热性能约比空气高20倍，因此，材料含湿量的增大必然使导热系数值增大。图2-4表示砖砌体导热系数与重量湿度W的关系。从图中看出：当砖砌体的重量湿度由0增至4％时，导热系数由0．5W／(m．K)增至1．04W／(m·K)。可见，影响之大。因此，在工程设计，材料的生产、运输、堆放、保管及施工过程对湿度的影响都必须予以重视。材料的导热系数除上述因素有较大影响之外，使用温度状况和某些材料