围护结构热工计算

围护结构热工计算吉林省建筑设计院有限责任公司吴雪岭20081月1常用名词解释名词符单位名词解释号热阻R㎡K/W表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量。传热阻Ro㎡K/W（也称总热阻）即表征结构（包括两侧空气边界层）阻抗传热能力的物理量。Ro=Ri+R+Re传热KW/㎡K内通过系数1㎡面积传递的热量。为传热阻的倒数。K=1/Ro导热λW/mK在稳态条件下，1m厚的物体两侧温差为1℃，1h内系数通过1㎡面积传递的热量。内表面换αiW/㎡K1℃，1h1㎡面积传递的热量。热系数内表Ri㎡K/W内表面换热系数的倒数。Re=1/α面换热阻指标指标D=RS值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好。1常用名词解释名符号单位名词解释词外表面换热系αeW/㎡K1传递的热量。数外表面Re㎡K/W外表面换热系数的倒数。Re=1/αe换热阻最小传Rmin㎡K/W特指设计计算中容许采用的围护结构传热阻的下限值。目的热阻是为了限制通过围护结构的传热量过大，防止内表面冷凝，以及限制内表面下人体之间的福射换热量过大使人体受凉材料畜SW/㎡K当某一足够厚度单一材料层一侧受到谐波热作用时，表面温热系数度将按同一周期波动，通过表面的热流波幅的比值。比值越大，材料的热稳定性越好。热隋性D表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。常用名词解释κ符号单位名词解释露点温度℃在大气压力一定、含湿量不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达到饱和状态时的温度结露特指围护结构表面温度低于附近空气露点温度时，表面出现冷凝水的现象。力PaPa在一定温度下湿空气中水蒸气部分所产生的压力。分压力PsPa空气中水蒸气呈饱和状态时，水蒸气部分所产生的压力相对湿度φ%空气中实际的水蒸气分压力与同一温度下饱和水蒸气分压力的百分比。热桥（冷桥肋等部位在室内外温差作用下，形成传热密集，内表面温度较低的部位。围护结构热工计算墙体热工计算传热阻、传热系数、热阻的计算1）围护结构传热阻：R=R＋∑R＋Ro i e式中R——iR——外表面换热阻，取0.04(m2·K/W)e∑R——围护结构各层材料热阻总和（m2·K/W）围护结构传热系数：K=1/ Ro式中R——围护结构传热阻（m2·K/W)o墙体热工计算传热阻、传热系数、热阻的计算围护结构热阻的计算a、单层结构热阻： R=δ/λ式中δ——材料厚度（m）λ——材料导热系数（W/m·K）b、多层结构热阻R=R1

+R+….+R=δ2 n 1

+δ+……+δnλ1、λ2 λn式中R1、R2¨¨¨Rn——各层材料热阻(m2·K/W)1 2 δ、䨨¨δ——各层材料厚度（m1 2 1 2 λ、먨¨λ——各层材料导热系数（W/m·K1 2 墙体热工计算传热阻、传热系数、热阻的计算现以490mm（图4）已知Ri

=0.11 Re

=0.04

=0.02

=0.87δ

=0.49

=0.8123 3 1 2 1δ=0.02 λ=0.93 S=10.75 S=10.63 S=23 3 1 2 1R=δ R=R+R+R+R+R R=δ o i 1 2 3 e=0.11+0.02+0.49+0.02+0.040.87 0.81 0.93=0.11+0.023+0.605+0.022+0.04=0.80K=1 = 1 =1.25R 0.8o2.1墙体热工计算D热惰性指标:表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。热惰性指标是目前居住建筑节能设计标准中评价外墙和屋面隔热性能的一个设D热稳定性越好。2.1墙体热工计算2.1.2D值的计算a、单一材料围护结构或单一材料层的D值：D=RS式中R——材料层的热阻（m2·K/W）S——材料的畜热系数（W/m2·K）b、多层围护结构的D值：D=D1

+D+¨¨¨+D=Rn

S+R1

S+RSn2nDn2n

——各层材料的热随性指标1RR

2

n——各层材料的热阻1SS

2

n——各层材料的畜热系数1 2 n墙体热工计算D值的计算现以长春地区490mm厚粘土实心砖墙为例，计算它的传热阻和热隋性指标D值：i已知Ri

=0.11 Re

=0.04

=0.02

=0.87

=0.49

=0.81δ3=0.02 λ3=0.93 S1=10.75 S2=10.63 S3=11.37R=R+R+Ro i 1 2

+R+R

R=δλ=0.11+0.02+0.49+0.02+0.040.87 0.81 0.93=0.11+0.023+0.605+0.022+0.04=0.80D=R1

S+R1

S+RS2 3 3=0.023×10.75+0.605×10.63+0.022×11.37=0.247+6.431+0.25=6.9282.1墙体热工计算Ro.min的计算《热工规范》第3.2.5条外墙、屋顶、直接接触室外空气的楼板和不采暖楼梯间的小传热阻。‖最小传热阻——间辐射换热过多，而引起的不舒适感所必需的传热阻。2.1.3围护结构最小传热阻Ro.min的计算最小传热阻计算公式为：Ro.min=(ti-te)n·Ri［Δt］式中Ro.min—围护结构最小传热阻（m2·K/W）ti—18℃；t—围护结构冬季室外计算温度（℃，按下表取值。n—温差修正系数（1.00）Ri—围护结构内表面换热阻（m2·K/W（［Δt］—室内空气与围护结构内表面之间和允许温差（℃4.1.1-2取值。2.1.3围护结构最小传热阻Ro.min的计算围护结构冬季室外计算温度te（℃）墙体类型Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型D值＞6.04.1~6.01.6~4.0≤1.5长春-23-26-28-30吉林-25-29-31-34延吉-20-22-24-26通化-24-26-28-30四平-22-24-26-28白城-23-25-27-282.1.3围护结构最小传热阻Ro.min的计算表4.1.1-2 室内空气与围护结构内表面之间的允许温差［（℃）建筑物和房间类型外墙平屋顶和坡屋顶顶棚居住建筑、医院和幼儿园等6.04.0办公楼、学校和门诊部等6.04.5礼堂、食堂和体育馆等礼堂、食堂和体育馆等7.05.52.1.3围护结构最小传热阻R 的计算o.min长春地区居住、办公建筑外墙最小传热阻类型DtitenRi［Δt］Ro.minⅠ型＞6.018-231.00.116.00.752Ⅱ型4.1~6.018-261.00.116.00.807Ⅲ型1.6~4.018-281.00.116.01.012Ⅳ型≤1.518-301.00.116.01.056Ro.min=(ti-te)n·Ri［t2.1.3围护结构最小传热阻Ro.min的计算墙体名称粘土实心砖墙体名称粘土实心砖粘土空心砖煤矸石多孔砖δλcRRoRo.minDtiteθ4900.810.6050.800.7526.9318-2312.363700.810.4570.6520.8075.3518-2610.573700.580.8451.040.8075.5518-2612.192400.580.6380.8331.0123.7818-289.693700.500.7400.9350.7526.3618-2313.182400.500.4800.6750.8074.3018-2610.833700.520.8080.9070.7526.1318-2313.032400.520.5240.6570.8074.6518-2610.633900.2881.3571.5520.8075.8718-2614.882900.2881.0091.2040.8074.4918-2613.981900.2880.6610.8561.0123.1218-2812.093000.251.21.3950.7526.1318-2314.772500.251.001.1950.8075.1918-2613.952000.250.800.9950.8074.2518-2613.144900.6720.7290.9240.7526.0618-2313.123900.6720.580.7750.8074.9318-2611.76煤矸石空心砖页岩陶粒砼空心砌块加气砼砌块(B06)煤矸石空心砖页岩陶粒砼空心砌块加气砼砌块(B06)炉渣砼空心砌块若外墙为轻质材料或内侧复合轻质材料时，为保证不因温度波动造成结露，该部位的最小传热阻应根据外墙材料与构造增加附加热阻:1·60%~80%。墙体热工计算围护结构内表面温度和内部温度的计算1）围护结构内表面温度的计算θi=ti– ti-teRiRo式中ite室内和室外计算温度（℃；RoRi——围护结构传热阻和内表面换热（2K/；仍以长春地区490mm厚粘土实心砖墙为例：已知ti=18℃te=-23℃ Ro=0.8 Ri=θi=18–18+23×0.110.8=18–5.64=12.36℃2.1.4围护结构内表面温度和内部温度的计2)围护结构内部第m层内表面温度的计算m=i-ti-e (Ri+1m)Ro:R1m——1～—1层热阻之和（m2·K/；～以长春地区370mm厚粘土实心砖墙外贴EPS板为例，计算EPS板的内表面温度：已知：ti=18℃te=-23℃ Ri=0.11 Re=0.04δ1=0.02 δ2=0.37 δ3=0.02 δ4=0.06λ1=0.87 λ2=0.81 λ3=0.93 λ4=0.042×1.2=0.05Ro=Ri+R1+R2+R3+R4+Re=0.11+0.02+0.37+0.02+0.06+0.040.87 0.81 0.93 0.05=0.11+0.023+0.457+0.022+1.20+0.04=1.852R1～m=0.023+0.457+0.022=0.502θ4=18–18+23×(0.11+0.502)1.852=18-22.138×0.612=18-13.55=4.45(℃)2.1.4围护结构内表面温度和内部温度的计算3）热桥部位内表面温度的计算θ =ti–R’o+η(Ro-R’o) Ri(ti—te)RoR’o式中tite——室内和室外计算温度Ro——主墙部位传热阻（m2·K/W）R热桥部位传热阻（m2·K/W）η——修正系数（1、2）热桥α/δ修正系数η值 附表热桥α/δ形式0.020.060.100.200.400.600.801.001.05(1)0.120.240.380.550.740.830.870.900.95(2)0.070.150.260.420.620.730.810.850.94(3)0.250.500.961.261.271.211.161.101.00(4)0.040.100.170.320.500.620.710.770.892.1.4围护结构内表面温度和内部温度的计算注：α/δ〉1.5热桥部位内表面温度按下式计算θ’=t–t-t Ri i i e iRo修正系数η值 附表2热桥形式δi/δα/δ0.040.060.080.100.120.140.160.18(5)0.500.0110.0250.0440.0710.1020.1360.1700.2050.250.0060.0140.0250.0400.0540.0740.0920.1122.1.4围护结构内表面温度和内部温度的计算现以490mm厚粘土实心砖墙为例，计算其构造柱处内表面温度已知：ti=18℃te=-23℃ Ro=0.8 Ri=0.11 Re=0.04δ1=0.02δ2=0.24δ3=0.25δ4=0.02λ1=0.87λ2=1.74λ3=0.81λ4=0.93R =Ri+R1+R2+R3+R4+Re=0.11+0.02+0.24+0.25+0.02+0.040.87 1.74 0.81 0.93=0.11+0.023+0.138+0.309+0.022=0.642θ =ti–R’o+η(Ro-R’o) Ri(ti—te)RoR’o=18– 0.642+1.24(0.8-0.642) ×0.11(18+23)0.8×0.642=18- 0.838 ×4.510.514=18-7.51=10.65(℃)围护结构内表面温度和内部温度的计算要想知道热桥部位内表面是否结露，需要计算室内空气的露点温度(tc)露点温度指当温度降到某一特定值时，实际水蒸汽分压力Pa=饱和水蒸汽分Ps称为该空气的露点温度。在长春地区，当室内温度ti=18℃时，Ps=2062.5（查表得）当相对湿度Φ=60%时，Pa=Ps×60%=2062.5×60%=1237.5；当Pa=Ps时，查表得节tc=10.12(℃)θ’i≤tcθ’i=10.65℃＞10.12℃故我们所计算的构造柱内表面不会结露。外墙平均传热系数计算Km= Kp·FB+KB1·FB1+KB2·F

·FBnB2 BnFp+FB1+FB2+…+FK式中: K

Bn——外墙的平均传热系数（W/m2 ；mp——外墙主体部位的传热系（W/m2；KB1、K 、K ——外墙周边各热桥部位的传热系数（W/m2K）B2 Bnp——外墙主体部位的面积（m2；BnB1、B2、F —外墙周边各部位的面积（m2。Bn2.1.5 外墙平均传热系数计算370mm60mm厚EPS计算其外墙的平均传热系数。已知:房间开间3.6m，层高2.8m，窗户2.1×1.5m；λ（W/m·K4，EPS板λ=0.042×1.2=0.050，内抹灰λ=0.87，外抹灰λ=0.93,Ri=0.11，Re=0.042.1.5外墙平均传热系数计算主体部位:Kp= 1 = 1R＋∑R＋Ri e

0.11+0.02+0.37+0.02+0.06+0.040.870.810.930.05= 10.11+0.023+0.457+0.022+1.2+0.04= 1 =0.54<0.561.852F(3.6-0.2.8-0.2(2.11.5)+(0.34p=3.362.68-(3.15+0.421)=9.005-3.571=5.434热桥部位：K =K=KB1 B2

= 10.11+0.02+0.24+0.12+0.02+0.06+0.040.871.740.810.930.05= 10.11+0.023+0.138+0.148+0.022+1.2+0.04F +FB1 B2

= 1 =0.595>0.561.608+F=0.2.8+(3.6-0.2+2.3.12B3=0.672+0.403+0.281=1.356外墙平均传热系数计算K= 1B40.11+0.02+0.37+0.+020.06+0.040.871.740.93 0.05=1 = 10.11+0.022+0.213+0.023+1.2+0.04 1.608=0.622>0.56F=2.340.06=0.14B4K=Km m

=KFpB

FB1 B1

FB2 B2

FB3 B3

FB4 Bn4F+Fp B1

+F+F+FB2 B3 B4=0.54×5.434+0.595×1.356+0.622×0.145.434+1.356+0.14=0.552<0.56关于简化外墙平均传热系数Km值的计算方法根据图K 、K …K 是由于砼梁、柱的断面尺寸不同而其值不B1 B2 Bn同，如果均按最不利部位KB4考虑，就可以使K 、K …K 统一为K，F F 、…F 统一为F。B B1 B2 Bn B

B1 B2 BnF+F +F +…F =F

=立面面积-窗面积。p B1 B2 Bn p B设立面面积为1，窗面积取窗墙面积比值c，F为热桥与墙面积比值B（简称桥墙比）F+F=1-c；p BF=1-c-F；p BK = K·F+K·Fm p p B B1-c= K(1-c-F)+K·Fp B B B1-c2.1.6Km的简化计算方法外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数Km可按下简化公式计算:Km = Kp(1-c-FB)+KB·FB1-c式中:

——平均传热系数mKp——主墙部位传热系数KB——混凝土梁、柱等热桥部位的传热系数;其构造为：20厚混合砂浆+钢筋混凝土（厚度同主墙）+20厚水泥砂浆+保温层（厚度同主墙）值见下表：FB——（简称桥墙比结构形式结构形式砖混框架剪力墙FB0.170.31-cC---窗墙面积比2.1.6Km的简化计算例题1:外墙采用290厚煤矸石空心砖外贴80厚EPS板，体形系数S=0.29<0.3，窗墙面积比c=0.55，框架结构FB=0.3Ri=0.11,Re=0.04。计算外墙平均传热系数Km值是否满足标准限值0.5的要求。δ=0.02 λ=0.87 R=δ

=0.02/0.87=0.0231 1 1 1 1δ=0.29 λ2

=0.0.398×1.15=0.458

=δ/λ2 2

=0.29/0.458=0.634δ=0.02 λ3

=0.93

=δ/λ3 3

=0.02/0.93=0.022δ=0.08 λ4

=0.042×1.2=0.05

=δ/λ4 4

=0.08/0.05=1.6δ =0.29 砼

=1.74 砼

=δ 砼 砼

=0.29/1.74=0.167砼Kp= 1 = 1 =0.412Ri+R1+R2+R3+R4+Re 0.11+0.023+0.634+0.022+1.6+0.04KB= 1 = 1 =0.51砼Ri+R1+R2+R +R4+Re 0.11+0.023+0.167+0.022+1.6+0.04砼Km = Kp(1-c-FB)+KB·FB= 0.412(1-0.55-0.3)+0.51×0.3 =0.477<0.51-c 1-0.552.1.6Km的简化计算例题2:外墙采用190厚承重混凝土空心砌块外贴65厚XPS板，体形系数S=0.35>0.3，窗墙面积比c=0.35，砌体结构FB=0.17Ri=0.11,Re=0.04。计算外墙平均传热系数Km值是否满足标准限值0.45的要求。δ=0.02 λ=0.87

=δ/λ

=0.02/0.87=0.0231 12δ=0.19 2

1 1 12=0.163δ=0.02 λ3

=0.93

=δ/λ43 3 4

=0.02/0.93=0.0224δ=0.065 λ44

=0.03×1.1=0.033 R4=δ

/λ=0.065/0.033=1.97δ =0.19 砼

=1.74 砼

=δ 砼 砼

=0.19/1.74=0.109砼Kp= 1 = 1 =0.43Ri+R1+R2+R3+R4+Re 0.11+0.023+0.163+0.022+1.97+0.04KB= 1 = 1 =0.44砼Ri+R1+R2+R +R4+Re 0.11+0.023+0.109+0.022+1.97+0.04砼Km = Kp(1-c-FB)+KB·FB= 0.43(1-0.35-0.17)+0.44×0.17 =0.433<0.451-c 1-0.352.1.6Km的简化计算例题3:外墙采用220厚钢筋混凝土墙外喷45厚聚氨酯硬泡(PU)，体形系数S=0.25<0.3，窗墙面积比c=0.7，剪力墙结构FB=1-cRi=0.11,Re=0.04。计算外墙平均传热系数Km值是否满足标准限值0.50的要求。δ1=0.02 λ1=0.87 R1=δ1/λ1=0.02/0.87=0.023δ =0.20 砼

=1.74 砼

=δ 砼 砼

=0.20/1.74=0.115砼δ=0.02 λ3

=0.93

=δ/λ3 3

=0.02/0.93=0.022δ=0.045 λ4

=0.025×1.2=0.03

=δ/λ4 4

=0.045/0.03=1.50KB= 1 = 1 =0.48砼Ri+R1+R2+R +R4+Re 0.11+0.023+0.115+0.022+1.50+0.04砼Km = Kp(1-c-FB)+KB·FB=Kp(1-c-1-c)+KB(1-c)=KB=0.482<0.501-c 1-c屋面热工计算屋面传热系数的计算屋面的传热系数K= 1 = 1Ro Ri＋∑R＋Re计算要点:1.外表面换热阻Ri=0.04(m2.K/W);Re=0.11m2.K/W)平屋面找坡层的计算厚度取平均厚度,0.04~0.07(m);防水层的热阻忽略不计.λ1aa范》附表中查取。λc=λ·a合后的实际材料导热系数计算。2.2.1屋面传热系数的计算1:100厚EPSS=0.29<0.，Ri=0.11,Re=0.04。计算屋面传热系数K值是否满足标准限值0.45的要求。22、水泥砂浆找平δ2=0.04 2

=0.93

=δ/λ2 2

=0.04/0.93=0.04433、水泥珍珠岩找坡δ3=0.04 3

=0.26×15=0.39

=δ/λ3 3

=0.04/0.39=0.10344、EPSδ4=0.104

=0.042×1.2=0.05

=δ/λ4 4

=0.10/0.05=2.07

=0.10 砼

=1.74 砼

=δ /λ=0.10/1.74=0.0571砼 砼1888、混合砂浆面层δ8=0.02λ8=0.87 R8=δ/λ=0.02/0.93=0.02388Kp= 1 = 1砼Ri+R2+R3+R4+R +R8+Re 0.11+0.044+0.103+2.0+0.057+0.023+0.04砼=0.421<0.452.2.1屋面传热系数的计算2:115EPSRi=0.11,K0.45的要求。22、水泥砂浆找平δ2=0.04 2

=0.93

=δ/λ2 2

=0.04/0.93=0.04433、水泥珍珠岩找坡δ3=0.07 3

=0.26×15=0.39

=δ/λ3 3

=0.07/0.39=0.17944、EPSδ4=0.1154

=0.042×1.2=0.05

=δ/λ4 4

=0.115/0.05=2.37

=0.10 砼

=1.74 砼

=δ /λ=0.10/1.74=0.0571砼 砼1888、混合砂浆面层δ8=0.02λ8=0.87 R8=δ/λ=0.02/0.93=0.02388Kp= 1 = 1砼Ri+R2+R3+R4+R砼=0.439<

+R8+Re 0.11+0.044+0.179+2.3+0.057+0.023+0.042.