次课：传热学基础知识和重要参数计算ppt课件

1、传热学根底知识和重要参数计算传热学根底知识和重要参数计算 建建 筑筑 节节 能能 主 讲：干 学 宏授课提纲 对流与对流换热 2 辐射与辐射换热辐射与辐射换热3 3 导热与导热换热3 1 节能参数计算初步节能参数计算初步3 4 习习 题题3 5什么是传热学什么是传热学自然界与消费过程四处存在温差自然界与消费过程四处存在温差 传热非常普遍传热非常普遍 建筑节能本质上就是改动热量的传送结果，必需充建筑节能本质上就是改动热量的传送结果，必需充分利用传热学的规律分利用传热学的规律 日常生活中的传热的例子：日常生活中的传热的例子：a a 人体为恒温体。假设房间里气体的温度在夏人体为恒温体。假设房间里气体

2、的温度在夏天和冬天都坚持天和冬天都坚持2020度，那么在冬天与夏天、人度，那么在冬天与夏天、人在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？在房间里所穿的衣服能否一样？为什么？b b 夏夏天人在同样温度如：天人在同样温度如：2525度的空气和水中的度的空气和水中的觉得不一样。为什么？觉得不一样。为什么？c c 北方冰冷地域，建筑北方冰冷地域，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其房屋都是双层玻璃，以利于保温。如何解释其道理？越厚越好？道理？越厚越好？水，M220oC铁块, M1300oC图1 传热学与热力学的区别房屋建筑热传送房屋建筑热传送 什么是热热流作用比热容热是物质分子能的外部表现，是能的一

3、种方式，它的热是物质分子能的外部表现，是能的一种方式，它的量度单位与能的单位一致：焦耳量度单位与能的单位一致：焦耳J热流由一个物体流向另一个物体时，能够引起温度变动热流由一个物体流向另一个物体时，能够引起温度变动显热：太阳辐射，墙体温度上升，也能够不引起温度显热：太阳辐射，墙体温度上升，也能够不引起温度变动潜热：溶解热和汽化热变动潜热：溶解热和汽化热使使1KG物质升高物质升高10C或或1K所需的热量，单位为所需的热量，单位为J/kgk，其是构成物质资料的一种特性，是单位物质热容量。，其是构成物质资料的一种特性，是单位物质热容量。建筑热传送建筑热在运转过程中，热量传送有如下三种方建筑热在运转过程

4、中，热量传送有如下三种方式：导热式：导热(热传导热传导)、对流、对流(热对流热对流)、热辐射、热辐射导热热传导导热热传导(Conduction)(Conduction) (1) (1)定义：指温度不同的物体各部分或温度不定义：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依托分子、原子同的两物体间直接接触时，依托分子、原子及自在电子等微观粒子热运动而进展的热量及自在电子等微观粒子热运动而进展的热量传送景象，其在建筑构件中广泛存在。传送景象，其在建筑构件中广泛存在。 (2) (2)物质的属性：可以在固体、液体、物质的属性：可以在固体、液体、 气体中发生气体中发生 (3) (3)导热的特点

5、：导热的特点： a a 必需有温差；必需有温差；b b 物体直接接触；物体直接接触；c c 依依托分子、原子及自在电子等微观粒子热运动托分子、原子及自在电子等微观粒子热运动而传送热量；而传送热量；d d 在引力场下单纯的导热只在引力场下单纯的导热只发生在密实固体中；发生在密实固体中；e e 根据热流及部分温根据热流及部分温度场能否随时间改动，分为稳态传热和非稳度场能否随时间改动，分为稳态传热和非稳态传热。态传热。(4)(4)导热的根本定律：导热的根本定律： 1822 1822年，法国数学家年，法国数学家Fourier: Fourier: W ddxtA2mW ddxtAq上式称为上式称为Fou

6、rierFourier定律，号称导热根本定律，号称导热根本定律，是一个一维稳态导热。其中：定律，是一个一维稳态导热。其中： ：热流量，单位时间传送的热量：热流量，单位时间传送的热量WW；q q：热流密度，单位时间经过：热流密度，单位时间经过单位面积传送的热量；单位面积传送的热量；A A：垂直于导热方向的截面积：垂直于导热方向的截面积m2m2； ：导热：导热系数热导率系数热导率W/( mK)W/( mK)，表征资料导热才干的大小，是一种物，表征资料导热才干的大小，是一种物性参数，与资料种类和温度关。性参数，与资料种类和温度关。图图1-2 1-2 一维稳态平板内导热一维稳态平板内导热t0 x dx

7、dtQ热流矢量与温度梯度的关系?成正比，方向相反 气体液体非金属固体金属 (5) (5) 一维稳态导热及其导热热阻一维稳态导热及其导热热阻 如下图，稳态如下图，稳态 q=const q=const，于是积分，于是积分FourierFourier定律有：定律有：210 dd21wwttttqtxqwwQ1wt2wtA图图 导热热阻的图示导热热阻的图示 1wt2wtt0 x dxdtQrtttqww21RtAttww21rAR 导热热阻导热热阻单位导热热阻单位导热热阻例例 题题 1-11-1 例题例题 1-1 1-1 一块厚度一块厚度=50 mm =50 mm 的平板，的平板， 两侧外表分别两侧外

8、表分别维持在维持在.100,30021CtCtowow试求以下条件下的热流密度。试求以下条件下的热流密度。资料为铜，资料为铜，=375 w/(mK );=375 w/(mK );资料为钢，资料为钢， =36.4 w/(mK ); =36.4 w/(mK );资料为铬砖，资料为铬砖， =2.32 w/(mK ) =2.32 w/(mK )；资料为铬藻土砖，资料为铬藻土砖， =0.242 w/(mK ) =0.242 w/(mK )。解：一维稳态导热公式有：解：一维稳态导热公式有：2321mW1028. 905. 010030032. 2wwttq铬砖：铬砖： NoImage2621mW105 .

9、 105. 0100300375wwttq铜：铜：2521mW1046. 105. 01003004 .36wwttq钢：钢：讨论：由计算可见，讨论：由计算可见， 由于铜与硅藻土砖导热系数的宏大差由于铜与硅藻土砖导热系数的宏大差别，别， 导致在一样的条件下经过铜板的导热量比经过硅藻土导致在一样的条件下经过铜板的导热量比经过硅藻土砖的导热量大三个数量级。砖的导热量大三个数量级。 因此，铜是热的良导体，因此，铜是热的良导体， 而而硅藻土砖那么起到一定的隔热作用硅藻土砖那么起到一定的隔热作用2221mW1068. 905. 0100300242. 0wwttq硅藻土砖：硅藻土砖： (6) (6) 一

10、维非稳态导热规律一维非稳态导热规律一维非稳态导热景象产生于物体在一个方向上有温差，但温差方向的温度随时间变化；建筑上遇到的非稳态导热多属周期性非稳态导热，即热流和物体内部温度呈周期性变化；按照热流情况分为单向周期性热流和双向周期性热流空调房间的隔热设计，墙体内外表温度坚持恒定，外外表周期变化干热性气候区，白天在太阳辐射作用下，墙体外外表温度高于墙体内外表温度，到太阳下山直至夜间，又低于内外表温度。在非稳态导热中，由于温度不稳定，围护机构不断吸收或释放热量，即资料在导热的同时还伴随着蓄热量的变化，这是非稳态导热区别与稳态导热的重要特点。非稳态导热计算极其繁琐，普通可采取简化模型进展计算。现实的建

11、筑传热过程中，没有绝对的一维稳态传热，一维非稳态传热那么普遍存在。2 2 对流热对流对流热对流(Convection)(Convection)定义：流体中温度不同的各部分之间，由于发生相对定义：流体中温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传送到另一处的景象。空的宏观运动而把热量由一处传送到另一处的景象。空气的对流换热对建筑热环境有较大影响。气的对流换热对建筑热环境有较大影响。(2)(2)对流换热：当流体流过一个物体外表时的热量传送对流换热：当流体流过一个物体外表时的热量传送 过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点：过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点： a a 导热与热对

12、流同时存在的复杂热传送过程导热与热对流同时存在的复杂热传送过程 b b 必需有直接接触流体与壁面和宏观运动；也必需有直接接触流体与壁面和宏观运动；也 必需有温差必需有温差 c c 壁面处会构成速度梯度很大的边境层壁面处会构成速度梯度很大的边境层 流体 液体和气体统称为“流体，它们的特性是抗剪强度极小，外形以容器为形。由于重力的作用或者外力的作用引起的冷热空气的相对运动为对流。在建筑中，含空气的部件中有热量传进、传出或者在其内部传送。图图1-4 1-4 对流换热中边境层的表示图对流换热中边境层的表示图对流换热的分类对流换热的分类无相变：强迫对流和自然对流无相变：强迫对流和自然对流有相变：沸腾换热

13、和凝结换热有相变：沸腾换热和凝结换热强迫对流由于液体冷热不同时的密度不同引起的流动当环境存在空气温度差时，低温、密度大的空气与高温、密度小的空气之间构成压力差，可以使空气自然流动，热压愈大，流动的速度愉快受迫对流由于外力作用如风吹、泵压迫使流体产生流动，受迫对流速度取决于外力的大小，外力愈大，对流愈强。在夏季闷热气候中，经过受迫对流加强室内与室外热量交换，可以带来更大的热温馨性。对流换热是指流体中分子作相对位移而传送热对流换热是指流体中分子作相对位移而传送热量的方式。量的方式。W )(tthAw2mW )( tthAqwConvection heattransfer coefficient(4

14、) (4) 对流换热的根本计算公式对流换热的根本计算公式牛顿冷却公式牛顿冷却公式h 外表传热系数 热流量W，单位时间传送的热量q2mW 热流密度K)(mW2A2m 与流体接触的壁面面积wt C 墙体外表温度t 空气温度 C 当流体与壁面温度相差当流体与壁面温度相差1 1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传送的热量。影响传送的热量。影响h h要素：流速、流体物性、壁面外形大小等要素：流速、流体物性、壁面外形大小等)( ttAhwK)(mW2Convection heat transfer coefficientConvection heat transfer

15、 coefficient(5) (5) 对流换热系数对流换热系数( (外表传热系数外表传热系数) )hhrthtqRthAt 1 )(1 h 不是一个常数，而是一个取决于许多要素的物不是一个常数，而是一个取决于许多要素的物 理量。对于建筑围护构造的外表需思索的要素有：理量。对于建筑围护构造的外表需思索的要素有： 气流情况自然对流还是受迫对流和壁面所处气流情况自然对流还是受迫对流和壁面所处 位置垂直或程度。位置垂直或程度。(6) (6) 对流换热系数对流换热系数h h的计算方法单位为的计算方法单位为W/m2KW/m2K 自然对流 由于遭到风力作用的壁面，同时也要思索到自然对流由于遭到风力作用的壁

16、面，同时也要思索到自然对流 作用的影响，对于普通中等粗糙度的平面，受迫对流作用的影响，对于普通中等粗糙度的平面，受迫对流 的的h可近似采取如下公式进展计算。可近似采取如下公式进展计算。 内外表内外表 h=2.5+4.2V 外外表外外表 h=(2.56.0)+4.2V V表示风速，表示风速，m/s，常数项为自然对流换热的作用。，常数项为自然对流换热的作用。 受迫对流41.98whtt42.5whtt41.31whtt垂直平壁程度壁热流由下而上时热流由上而下时对流换热的影响要素对流换热的影响要素对流换热是流体的导热和对流两种根本传热方式共同作用的结果。其影响要素主要有以下五个方面：(1)流动原因;

17、 (2)流动形状; (3)流体有无相变; (4)换热外表的几何要素; (5)流体的热物理性质(7) (7) 对流换热热阻：对流换热热阻： hhrthtqRthAt 1 )(1 )(1WChARh 12WCmhrh热辐射热辐射 Radiation(2) (2) 定义：有热运动产生的，以电磁波方式传送能量的景象定义：有热运动产生的，以电磁波方式传送能量的景象(3) (3) 特点：特点：a a 任何物体，只需温度高于任何物体，只需温度高于0 K0 K，就会不停地向，就会不停地向周围空间发出热辐射；周围空间发出热辐射；b b 可以在真空中传播；可以在真空中传播；c c 伴随能量方伴随能量方式的转变；式

18、的转变；d d 具有剧烈的方向性；具有剧烈的方向性；e e 辐射能与温度和波长均辐射能与温度和波长均有关；有关；f f 发射辐射取决于温度的发射辐射取决于温度的4 4次方。次方。 (1) (1) 生活中的例子：生活中的例子： a a 当他接近火的时候，会感到面向火的一面比反面热；当他接近火的时候，会感到面向火的一面比反面热； b b 冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘时冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘时 要温馨；要温馨； c c 太阳能传送到地面太阳能传送到地面 d d 冬天，蔬菜大棚内的空气温度在冬天，蔬菜大棚内的空气温度在00以上，但地面却能够以上，但地面却能够

19、结冰。结冰。(5) (5) 辐射换热的特点辐射换热的特点a a 不需求冷热物体的直接接触；即：不需求介质的存在，在不需求冷热物体的直接接触；即：不需求介质的存在，在 真空中就可以传送能量真空中就可以传送能量b b 在辐射换热过程中伴随着能量方式的转换在辐射换热过程中伴随着能量方式的转换 物体热力学能物体热力学能 电磁波能电磁波能 物体热力学能物体热力学能c c 无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相 互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物互辐射能量；高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物 体辐射给高温物体的能量；总的结果是热

20、由高温传到低温体辐射给高温物体的能量；总的结果是热由高温传到低温(4) (4) 辐射换热：物体间靠热辐射进展的热量传送，它与单纯的辐射换热：物体间靠热辐射进展的热量传送，它与单纯的热辐射不同，就像对流和对流换热一样。热辐射不同，就像对流和对流换热一样。 当热辐射投射到物体外表上时，普通会发生三种景象，即吸收、反射和穿透.11QQQQQQQQQQ对于大多数的固体和液体：对于不含颗粒的气体：对于黑体： 镜体或白体：1111,01,0透明体：透明体：反射又分镜反射和漫反射两种镜反射镜反射漫反射漫反射自然界中不存在实际上所定义的白体、黑体或透明体，自然界中不透明物体自然界中不存在实际上所定义的白体、黑

21、体或透明体，自然界中不透明物体多数介于黑体与白体之间，近似称为灰体多数介于黑体与白体之间，近似称为灰体grey body。工程上多数建筑。工程上多数建筑资料均近似为灰体，以便计算。资料均近似为灰体，以便计算。 黑体黑体 能吸收投入到其外表上的一切热能吸收投入到其外表上的一切热辐射的物体，包括一切方向和一切辐射的物体，包括一切方向和一切波长，因此，一样温度下，黑体的波长，因此，一样温度下，黑体的吸收才干最强。同时，黑体也能发吸收才干最强。同时，黑体也能发射一切波长的辐射。射一切波长的辐射。黑体辐射的控制方程：黑体辐射的控制方程： 斯蒂芬波尔兹曼定律斯蒂芬波尔兹曼定律Stefan-Boltzman

22、n Stefan-Boltzmann 定律定律 4TA4TEb4TAb真实物体那么为：真实物体那么为： 4TE式中： 表示黑体的辐射系数：5.68*10-8w/m2k4； 表示黑度，又称发射率，是实践物体的辐射系数与黑体的辐射系数之比。T表示物体外表的绝对温度，K。普朗克定律 黑体的单色辐射力与其绝对温度和波长之间的函数关系：2511CTCEe式中，C1,C2为普朗克常数，C1=3.743*10-16Wm2C2=1.4387*10-16Wm2； 为波长，单位为米。黑体单色辐射力的最大值随着黑体的温度升高而向波长较短一边挪动，黑体温度愈高，其最大辐射力波长愈短。如太阳相当于6000K的黑体辐射，

23、其最大辐射力波长为0.5um，而160C289K左右的常温物体发射的最大辐射力波长为10um。 真实物体外表的发射才干低于同温度下的黑体；因此，定义了发射率 (也称为黑度) ：一样温度下，实践物体的半球总辐射力与黑体半球总辐射力之比:4TEEEb灰体:实践物体的理想化。其辐射系数均低于黑体，其数值大小取决于物体表层的化学性质、光洁度和颜色。灰体灰体灰体辐射与吸收灰体辐射与吸收1 1一定温度下，物体对辐射热的吸收系数在数值上与其黑度相等。物一定温度下，物体对辐射热的吸收系数在数值上与其黑度相等。物体辐射才干愈大，其对外来辐射的吸收才干也愈大；反之亦然。体辐射才干愈大，其对外来辐射的吸收才干也愈大

24、；反之亦然。2 2物体对太阳辐射的吸收系数并不等于其黑度，由于实物体对太阳辐射的吸收系数并不等于其黑度，由于实践物体不具备发射太阳光谱的才干。太阳外表温度很高，践物体不具备发射太阳光谱的才干。太阳外表温度很高，主要发射短波辐射，最大辐射力波长接近主要发射短波辐射，最大辐射力波长接近0.5um0.5um的可见光，的可见光，而普通物体在常温下发射最大辐射力波长为而普通物体在常温下发射最大辐射力波长为4um4um至至20um20um左左右的红外线长波辐射，即常温物体外表的黑度是发射长波右的红外线长波辐射，即常温物体外表的黑度是发射长波热辐射的物理参数。热辐射的物理参数。3 3大多数透明物体对外来入射

25、辐射只需吸收和反射，大多数透明物体对外来入射辐射只需吸收和反射，吸收和反射系数之和为吸收和反射系数之和为1.1.吸收系数愈大，反射系数愈吸收系数愈大，反射系数愈小。不同物体外表的反射系数随外表性质的不同而对小。不同物体外表的反射系数随外表性质的不同而对入射的各种波长辐射呈现出各自的反射特性。入射的各种波长辐射呈现出各自的反射特性。建筑外表颜色建筑外表颜色和资料的选用和资料的选用黑色外表对各种波长辐射的反射系数都很小；白色外表对波长在2um以下的辐射反射系数都很大，而对波长为6um以上的辐射反射系数又很小。灰体辐射与普通玻璃灰体辐射与普通玻璃n普通玻璃普通可被看作透明资料，但它只对波长为2um至

26、2.5um的可见光和近红外线有很高的透过率，而对波长为4um以上的远红外线辐射的透过率却很低。n在建筑中可以经过玻璃获取大量的太阳辐射，使室内构件吸收辐射而温度升高，但室内构件发射的远红外线那么根本不能透过玻璃再辐射出去，提高室内温度，称为温室效应。物体外表间的辐射换热物体外表间的辐射换热 两外表间在单位时间里的辐两外表间在单位时间里的辐射换热量主要取决于外表温射换热量主要取决于外表温度和两外表的面积和相互位度和两外表的面积和相互位置。置。 角系数有两个外表，编号为角系数有两个外表，编号为1 1和和2 2，其间充溢透明介质，其间充溢透明介质，那么外表那么外表1 1对外表对外表2 2的角系数的角

27、系数X1,2X1,2是：外表是：外表1 1直接投射到直接投射到外表外表2 2上的能量，占外表上的能量，占外表1 1辐辐射能量的百分比。射能量的百分比。的有效辐射表面的投入辐射对表面表面1212, 1角系数用于反映两个外表之间的位置关系，只由面积和相互位置决议，和辐射量大小无关，在0至1之间变化。建筑中常见角系数可在有关传热学书籍中查出。黑体外表辐射换热黑体外表辐射换热41121121121()100TQQCF42212212212()100TQQCF444412121 21221121212()()()()100100100100bbbbbTTTTQQQCFCF121212FF单位时间里外表F

28、1给外表F2的辐射热单位时间里外表F2给外表F1的辐射热辐射换热“互换定理n参与辐射外表均为黑体，C1=C2=Cb，且没有反射作用；n黑体两外表的单位时间净辐射换热量Qb1-2可按下式计算：灰体外表间辐射换热灰体外表间辐射换热444412121 21212112212()()()()100100100100TTTTQCFCFn当参与辐射的两外表为灰体时，由于灰体对辐射的吸收系数均小于1，所以该当思索相互反射作用，其辐射换热过程远比黑体复杂，其计算非常复杂；n经研讨，辐射系数大于4.7的外表，忽视2次以上的辐射，误差在3%以内；n对于恣意相对位置且黑度大于0.8的灰体外表，F1和F2之间在单位时

29、间的净辐射换热量Q1-2如下：121212bbC CCCC 式中：C12-两灰体之间的当量辐射换热系数 C1，C2-两灰体的辐射系数 F1，F2-两外表面积两无限大平行外表的辐射换热两无限大平行外表的辐射换热44121 212()()100100TTqCn当参与辐射的两外表F1，F2为无限大平行平面时，可以以为一个外表发射的辐射热全部投到另一个外表上，它们之间的平均角系数都等于1。n由于其单位面积上的辐射换热量均相等，可计算出单位面积上单位时间的净辐射量q1-2，如下：式中：C12-两灰体之间的当量辐射换热系数 C1，C2-两灰体的辐射系数12121111bCCCC4212)100(TC1T2

30、T图图 两灰体外表间的辐射换热两灰体外表间的辐射换热4112)100(TC遮热板在辐射换热中的运用遮热板在辐射换热中的运用44311 313()()100100TTqC44323 232()()100100TTqC441332121 21332()()100100C CTTqCCn在围护构造内设置的空气间层中，用铝箔或其它热辐射系数小的板加以分隔能有效的提高空气间层的绝热才干。此种构造的薄板称为遮热板。n如图。当有一个资料热辐射性质与空气间层的墙体壁面1、2一样的遮热板时，外表1传给外表2的净辐射换热量将将减少一半；n当有N个与外表1、2一样辐射性质的遮热板时，那么净辐射热量将减少到原来的1/

31、(n+1)。44121 212()()100100TTqC13321 21 2121332()C CqqCCC1 21 33 2qqq外表辐射换热系数外表辐射换热系数12()rrqa4411121212()()100100rTTaCn在建筑中，有时需了解某一围护构造的外表F1与所处环境中的其它外表别的构造外表、家具外表之间的辐射换热，这些“其它外表中往往包含了多种不同的不固定的物体外表，很难详细计算。n在工程中普通用以下公式粗略计算：式中：ar 外表辐射换热系数； 1 外表F1的温度；2与F1进展辐射换热的其它各外表平均温度；当思索一墙体的内外表与整个房间其它构造和家具等外表的辐射换热， 可取

32、1，并粗略的以室内温度代表一切对应的平均温度辐射采暖房间除外；当思索外外表与室外环境辐射换热，可近似以室外气温tc作为假想外表温度。124 4 加强换热的主要方法：加强换热的主要方法： 扩展传热面 改动流动情况：添加流速、加插入物扰动、旋转流动安装、射流方法 运用添加剂改动流体物性：气流中添加少量固体颗粒、蒸汽或气体中喷入液滴 改动外表情况：添加粗糙度、外表涂层改动外表构造 改动换热面的外形和大小 改动能量传送方式：对流辐射板 靠外力产生振荡，强化传热：使传热面或流体振荡、对流体施加声波或超声波，添加脉动、外加静电场加强电介质流体的混合5 5 减弱换热的主要方法：减弱换热的主要方法：1、覆盖热

33、绝缘资料：泡沫、超细粉末、真空2、改动外表情况： 改动外表辐射特性： 附加抑制对流的元件、 在保温资料外表或内部添加憎水剂使其不吸湿不受潮3.采用导热系数较小的资料使导热热阻添加 强化辐射换热的主要途径有两种：强化辐射换热的主要途径有两种： (1) (1) 添加发射率；添加发射率；(2) (2) 添加角系添加角系数。数。减弱辐射换热的主要途径有三种：减弱辐射换热的主要途径有三种： (1) (1) 降低发射率；降低发射率； (2) (2) 降低角系数；降低角系数； (3) (3) 参与隔热板。参与隔热板。其实插入防热板相当于降低了外表发其实插入防热板相当于降低了外表发射率。射率。例题例题 1-2

34、 1-2 一根程度放置的供暖管道， 其保温层外径d=583 mm，外外表实测平均温度及空气温度分别为 ，此时空气与管道外外表间的自然对流换热的外表传热系数h=3.42 W /(m2 K), 保温层外外表的发射率CtCtfw23,489 . 0问：1 此供暖管道的散热应主要思索哪些热量传送方式 2计算每米长度供暖管道的总散热量解： 1供热管道散热主要有辐射换热和自然对流换热两种方式。 2把管道每米长度上的散热量记为lq)(,fwclttdhthdq)/( 5 .156)2348(42. 3583. 014. 3mW近似地取管道的外表温度为室内空气温度， 于是每米长度管道外外表与室内物体及墙壁之间

35、的辐射为：)(4241,TTdqrl)/(7 .274)27323()27348(9 . 01067. 5583. 014. 3448mW讨论： 计算结果阐明， 对于外表温度为几十摄氏度的一类外表的散热问题， 自然对流散热量与辐射具有一样的数量级，必需同时予以思索。当仅思索自然对流时，单位长度上的自然对流散热建筑节能计算初步 传热系数传热系数 窗墙面积比窗墙面积比 三三 体型系数体型系数二二 遮阳系数遮阳系数 四四建筑节能计算初步节能设计要求节能设计要求 1 1 传热过程的定义：空气层经过墙体壁面进展的换热传热过程的定义：空气层经过墙体壁面进展的换热2 2 传热过程包含的传热方式：传热过程包含

36、的传热方式：导热、对流、热辐射导热、对流、热辐射辐射换热辐射换热对流换热对流换热热传导热传导图图1 18 8 墙壁的散热墙壁的散热传热系数传热系数 3 3 一维稳态传热过程中的热量传送一维稳态传热过程中的热量传送图图1 19 9 一维稳态传热过程一维稳态传热过程忽略热辐射换热，那么忽略热辐射换热，那么左侧对流换热热阻左侧对流换热热阻111AhRh固体的导热热阻固体的导热热阻右侧对流换热热阻右侧对流换热热阻221AhRhAR 上面传热过程中传送的热量为：上面传热过程中传送的热量为：2121212111)()(AhAAhttRRRttffhhff(1-10)tAkttAkff)(21传热系数传热系

37、数 ，是表征传热过程剧烈程度的标尺，是表征传热过程剧烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。不是物性参数，与过程有关。KmW2 传热系数传热系数21211111hhrrrhhk单位热阻或面积热阻单位热阻或面积热阻单层围护构造的传热系数单层围护构造的传热系数K：)16. 0/(1RKdR 式中：式中： d单层资料的厚度单层资料的厚度,m； 单层资料的导热系数单层资料的导热系数, W/mK。多层围护构造的传热系数多层围护构造的传热系数K K ：16. 0/121iRRRKiiidR式中：式中： di单层资料的厚度单层资料的厚度,m； i单层资料的导热系数单层资料的导热系数, W/mK。围护构造两侧

38、环境温度差为围护构造两侧环境温度差为1时，在单位时间内经过单位面积围护构造时，在单位时间内经过单位面积围护构造的传热量，单位：的传热量，单位：W/m2K。4 4 实践墙体的传热系数计算公式实践墙体的传热系数计算公式建筑热在围护墙体传送时，内外表换热组建筑热在围护墙体传送时，内外表换热组rh1rh1普通计为普通计为0.11m2K/W 0.11m2K/W ，外外表换热组，外外表换热组rh2rh2那么计为那么计为0.05m2K/W0.05m2K/W。即。即rh1+rh2=0.16m2K/W rh1+rh2=0.16m2K/W 5 5 外墙平均传热系数外墙平均传热系数KmKm、单层资料和多层资料的热惰

39、性目的、单层资料和多层资料的热惰性目的K p外墙主体部位的传热系数F p外墙主体部位的面积m2KB1、KB2、KB3外墙周边热桥部位的传热系数FB1、FB2、FB3 外墙周边热桥部位的面积m2 112233123PPBBBBBBmPBBBKFKFKFKFKFFFFDSSRS 资料蓄热系数资料蓄热系数 W/m2K ，外表温度按照谐波热，外表温度按照谐波热一样周期动摇，经过外表的热流振幅与外表温度振一样周期动摇，经过外表的热流振幅与外表温度振幅的比值；幅的比值； R -资料热阻资料热阻 m2K/WD=D1+D2+Dn=R1S1+R2S2+RnSn单层资料热惰性目的单层资料热惰性目的多层资料热惰性目

40、的多层资料热惰性目的6 6 例题例题 某居住建筑其构造体系为框架构造，其外墙主体为某居住建筑其构造体系为框架构造，其外墙主体为240厚厚P型烧结多孔砖，保温层为型烧结多孔砖，保温层为35厚胶粉聚苯颗厚胶粉聚苯颗粒浆料；其外墙主体部位构造及主要热工值如下。粒浆料；其外墙主体部位构造及主要热工值如下。假设外墙主体与构造性热桥的面积比例为假设外墙主体与构造性热桥的面积比例为A=0.65，B=0.35，且此建筑的热惰性目的，且此建筑的热惰性目的D大于大于3.0，采用这，采用这种节能构造能否满足种节能构造能否满足DB33/1015-2003中外墙规定性目的要求中外墙规定性目的要求? 20厚混合砂浆厚混合

41、砂浆R=0.023 m2K/W 240厚厚P型烧结多孔砖型烧结多孔砖R=0.414 m2K/W 240厚钢筋混凝土梁、柱厚钢筋混凝土梁、柱(墙墙)R=0.115 m2K/W 35厚胶粉聚苯颗粒浆料厚胶粉聚苯颗粒浆料R=0.486 m2K/W 5厚抗裂砂浆厚抗裂砂浆(玻纤网玻纤网)R=0.005 m2K/W 弹性底涂、柔性腻子，外墙涂料；热阻不计弹性底涂、柔性腻子，外墙涂料；热阻不计 思索思索10分钟分钟7 7 答案答案题解：题解：主体部位：主体部位：热桥部位：为简化计算将热桥部分的计算厚度与外墙主体的计算厚度热桥部位：为简化计算将热桥部分的计算厚度与外墙主体的计算厚度取值一样取值一样外墙平均传

42、热系数外墙平均传热系数KmKm外墙平均传热系数外墙平均传热系数(kw)Kp外墙主体部位传热系数外墙主体部位传热系数(kw)Fp外墙主面子积外墙主面子积 Kb外墙主体热桥部位传热系数外墙主体热桥部位传热系数Fb外墙主体热桥面积外墙主体热桥面积 综上所述：采用这种节能构造因其热惰性目的综上所述：采用这种节能构造因其热惰性目的D大于大于3.0，所以能满，所以能满足足DB331015-2003中外墙规定性目的中外墙规定性目的K1.5的要求。的要求。eiRRRRK11093. 004. 0005. 0486. 0414. 0023. 011. 01eiRRRRK110346. 104. 0005. 04

43、86. 0115. 0023. 011. 01bpbbppmFFFKFKKbpbbppmFFFKFKK076. 135. 065. 035. 0346. 165. 093. 08 8 结论结论通常情况下，围护构造主体与热桥部位通常情况下，围护构造主体与热桥部位用一样厚度保温资料，即可满足规定性用一样厚度保温资料，即可满足规定性目的的要求。目的的要求。不同构造体系的建筑，可经过简化的手不同构造体系的建筑，可经过简化的手法估算出主体构造与热桥部分的面积比法估算出主体构造与热桥部分的面积比例，按照各构造资料的热工值，计算出例，按照各构造资料的热工值，计算出其平均传热系数。其平均传热系数。 建筑体形系

44、数是指建筑物与室外建筑体形系数是指建筑物与室外大气接触的外外表积和外外表所大气接触的外外表积和外外表所包围的体积之比值。包围的体积之比值。 浙标浙标DB33/1036-2007 4.1.3 建筑建筑物的体形宜防止过多的凹凸与参物的体形宜防止过多的凹凸与参差，体形系数不宜大于差，体形系数不宜大于0.40。 计算公式：计算公式：S =F0/V0 F0建筑物与室外大气接建筑物与室外大气接触的外外表积触的外外表积m2； V0外外表所包围的建筑外外表所包围的建筑体积体积m3 规定性目的要求如图规定性目的要求如图体型系数体型系数 建筑外墙面面积应按各层外墙外包线围成的面积总和计算。建筑物外外表积应按墙面面

45、积、屋顶面积和下外表直接接触室外空气的楼板外挑楼板、架空层顶板面积的总面积计算。不包括地面面积，不扣除外门窗面积。建筑体积应按建筑物外外表和底层地面围成的体积计算。 试计算三栋十层试计算三栋十层30m高，每层建筑面积同为高，每层建筑面积同为600m2，不同平面外形建筑的体形系数。，不同平面外形建筑的体形系数。假设改为六层假设改为六层18m高时的结果如何？得出什高时的结果如何？得出什么结论？么结论？ 思索思索15分钟分钟体型系数体型系数- -例题例题 体型系数体型系数- -例题答案例题答案 体型系数体型系数- -例题答案例题答案 体型系数体型系数- -重要结论重要结论控制体形系数大小的方法：控制

46、体形系数大小的方法：减少建筑的面宽，加大建筑的进深。面宽与进深之比不宜过大，长宽比应适宜。添加建筑的层数，多分摊屋面或架空楼板面积。建筑体型不宜变化过多，立面不宜太复杂，外型宜简练。 普通窗户的保温隔热性能差，夏季白天经过窗户进入室内的太阳幅射热也多。窗墙面积比越大，采暖、空调的能耗也越大。因此从节能角度出发，必需限制窗墙面积比。普通情况，应以满足室内采光要求作为窗墙面积比确实定原那么。 窗墙面积比窗墙面积比 窗墙面积比和平均窗墙面积比计算： 计算公式： Ac同一朝向的外窗含透明幕墙及阳台门透明部分洞口总面积m2；Aw同一朝向外墙总面积含该外墙上的外门窗的总面积m2。 平均窗墙面积比：建筑某一一样朝向的外墙面上的窗及阳台门的透明部分的总面积与该朝向的外墙面的总面积包括外墙中窗和门的面积比。 杭州某办公建筑按节能分类为乙类建筑，建杭州某办公建筑按节能分类为乙类建筑，建筑南面为筑南面为4米，米，8个开间房屋个开间房屋32m，层，层高高3米，四层，每层设