建筑热工学(三)

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1、第一篇、建筑热工学第二章、建筑围护结构的传热原理及计算建筑科学与工程学院栾蓉第一节、稳定传热之一——一种最简单和最基本的传热方式tite恒定的热作用——通常用于采暖房间冬季条件下的保温设计tite周期热作用——用于空调房间的隔热设计——用于自然通风房间的夏季隔热设计tite第一节、稳定传热之二——平壁的稳定传热一维稳定传热特征:１、通过平壁的热流强度q处处相等。即对平壁内任一截面，其流进和流出的热量相等；２、同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线关系。即温度随距离的变化规律为直线。传热过程中，室内外热环境通过围护结构而进行的热量交换，包含导热、对流以及辐射换热三种方式。当围护结构受到恒定热作

2、用时，围护结构内部的温度分布和通过围护结构的传热量会处于一种不随时间而变化的稳定传热状态。温度场不随时间变化的传热过程——稳定传热过程tite设:ti>te注：建筑热工中的“平壁”不仅是指平直的墙体，还包括地板、平屋顶及曲率半径较大的穹顶、拱顶等结构。稳定传热是指我们所研究的物体或者体系，无论整体还是局部都保持与时间无关的恒定温度状态。通常指采暖房屋冬季条件下的保温设计。一、内表面吸热阶段ti>θi,内表面以对流和辐射的方式吸热——室内其它表面以辐射形式传给平壁内表面的热量w/m2——平壁内表面的热转移系数w/（m2K）——室内空气及其它表面的温度——围护结构内表面的温度——室内空气以对流形

3、式传给平壁内表面的热量——平壁内表面吸热量w/m2λdtiteθi传热过程经历以下三个阶段：第一节、稳定传热之二——平壁的稳定传热一、内表面吸热阶段经验数据:表面特性IW/(m2•K)RI(m2•K)/W)墙面、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚（h/s0.3）8.70.11有肋状突出物的顶棚（h/s>0.3）7.60.13内表面热转移阻Ri第一节、稳定传热之二——平壁的稳定传热二、平壁材料层导热阶段λdtiteθiθe——通过平壁的导热量w/m2——平壁外表面的温度℃三、外表面散热阶段θe>te，外表面把热量以对流和辐射的方式传给室外的空气——外表面的散热量，w/m2——外表面的热转移

4、系数，w/（m2K)qee第一节、稳定传热之二——平壁的稳定传热三、外表面散热阶段季节表面特征eRe冬季外墙、屋顶、与室外空气直接接触的表面23.00.04与室外空气相通的不采暖地下室上面楼板17.00.06闷顶、外墙上有窗不采暖地下室上面楼板12.00.08外墙上无窗的不采暖地下室上面的楼板6.00.17夏季外墙和屋顶19.00.05第一节、稳定传热之二——平壁的稳定传热综上所述，对于一维稳定传热过程有：上式联立:Q——通过平壁的传热量w/m2R0——平壁的总传热阻，表示热量丛平壁一侧传到另一侧是所受到的总阻力m2k/w物理含义：当ti-te=1℃时，单位时间内通过平壁单位表面积的传热

5、量w/(m2k)K0——平壁的传热系数第一节、稳定传热之三——总热阻和总传热系数第一节、稳定传热之四——材料层热阻的计算分析常见的围护结构有：单一材料层、组合材料层和封闭空气间层等（一）单一材料层的热阻（二）组合材料层的热阻组合壁：在建筑工程中，维护结构内部个别材料层常出现两种以上材料组成的组合材料层。材料层的热阻第一节、稳定传热之四——材料层热阻的计算分析1、经过多层平壁的导热凡是由几层不同材料组成的平壁称为“多层壁”，例如双面粉刷的砖砌体。d1d2d3λ1λ2λ3θiθe设，且θ不随时间变化表示层间接触面的温度。θ2θ3整个平壁看作三个单层壁组成，分别计算通过每一层的热流强度。λ1λ2λ

6、3d1d2d3titeθiθe第一节、稳定传热之四——材料层热阻的计算分析稳定导热条件下：否则θ会随时间变化！其中：R1、R2、R3分别为第一、二、三层的热阻对于n层多壁层的导热计算公式可依次类推为：1234n式中每一项Rj代表第J层的热阻，为第N层外表面的温度。结论：多层壁的总热阻等于各层热阻之和第一节、稳定传热之四——材料层热阻的计算分析设组合壁的平均热阻为：其中：F是各部分在垂直热流方向的表面积m2如图，平行于热流方向沿材料层中不同材料的界面将其分隔为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等部分。分别计算各部分的热阻RⅠ、RⅡ、RⅢ——修正系数，3、若围护结构存在圆孔时，应先将圆孔折算成同等面积的方孔。1、当围护

7、结构有两种材料组成，1为较大值，2为较小值，按2/1取值2、当围护结构有三种材料组成，1为较大值，按比值（2+3）/21取值注：2、经过组合材料层平壁的导热第一节、稳定传热之五——封闭空气间层的热阻建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构的保温层。空气层中的传热方式有：导热、对流和辐射。其中：主要是对流换热和辐射换热封闭空气层的热阻取决于间层两个界面上的边界层厚度和界面之间的辐射换热强度。与间