第1.2篇建筑的传热

第1.2章建筑的传热1.2.1传热方式1.2.2平壁的稳态传热1建筑传热基本概念与原理本节要点：

1.三种传热方式的特点；

2.平壁热阻和热惰性指标；

3.材料导热系数;4.空气间层传热特点。2

传热基本概念:

条件:温差方向:高温低温基本方式:

导热固、气、液对流气、液辐射无需介质传热量:Q

单位:W;

q

单位:W/m2

31.2.1辐射传热一、热辐射电磁波绝对温度T>0(K)的物体都会向外辐射电磁波

也会接收外来电磁波

T

=273+t(K)(℃)T1T24电磁波分类:

5电磁波分类:

6

二、物体接收热辐射的性能性能参数:反射系数ρ,吸收系数α,透过系数

ρ+α+

=1

非透热材料ρ+α=1

白体:ρ=1

黑体:α=1

透热体:

=1

7影响因素:表面材料:材质、分子结构、表面光洁度热辐射波长。

8影响因素:表面材料:材质、分子结构、表面光洁度热辐射波长。

刷白表面α低α高短波ρ高长波ρ低9影响因素:表面材料:材质、分子结构、表面光洁度热辐射波长

高

低10温室效应

高

低11

三、物体发射热辐射的性能辐射体类型:黑体,灰体,选择性辐射体辐射能力:单位:W／m2

C—辐射系数[W/(m2·K4)]，黑体最大12黑体辐射光谱特点:温度愈高，最大辐射力的波长愈短

太阳辐射(6000K黑体)

13灰体辐射性能参数:

辐射系数C,或黑度ε

C—灰体辐射系数

Cb

—黑体辐射系数灰体ε<1;黑体ε=114开在大空腔上的小孔0.97～0.99黑色非金属表面（如沥青、纸等）0.90～0.98红砖、红瓦、混凝土、深色油漆0.85～0.95黄色的砖、石、耐火砖等0.85～0.95白色或浅奶油色砖、油漆、粉刷等0.85～0.95涂料0.90～0.95窗玻璃0.40～0.65光亮的铝粉漆0.20～0.30铜、铝、镀锌铁皮、研磨铁板0.02～0.05研磨的黄铜、铜、铝0.02～0.04

建筑材料黑度ε

15

四、辐射换热换热强度:

qr=αr(θ1–θ2)

(W／m2)

αr

—辐射换热系数,与表面辐射系数、温度有关

θ1,θ2

—表面温度

161.2.1对流传热

一、对流类型自然对流温差强迫对流外力自然对流方向:热冷17

壁面空气对流传热方式:

层流边界层导热为主紊流区对流为主

18

二、

对流换热换热强度:

qc=αc(θ

–

t)

(W／m2)

αc

—对流换热系数

θ

—壁面温度

t

—空气温度对流换热系数:自然对流时与温差有关强迫对流时与流速v

有关建筑外表面:191.2.1

热传导

一、热传导的时间和空间概念等温线(面)

热流指向温度梯度降低的方向二维(三维)传热一维传热(平壁传热)

20稳定传热:各点温度不随时间变化能量守恒,即任意封闭空间Q进=Q出非稳定传热:温度随时间变化

周期传热:温度随时间周期性变化q进q出21

二、平壁稳定传热温度分布:直线热流强度:温差/热阻

θH,θL—表面温度

R—平壁热阻(m2·K／W)

平壁热阻:

d

—平壁厚度(m)

—材料导热系数[W／(m·K)]22多层平壁热流:

q=q1=q2=q3

多层平壁热阻:R=R1+R2+R3

23

三、平壁周期传热

特征:(1)各点温度都随时间按照同样的周期变化

(2)沿传热方向温度波幅衰减

(3)沿传热方向波动变化时间延迟

24

性能参数:热惰性指标D

单位无量纲

D=R·sR—平壁热阻(m2·K／W)

s—材料蓄热系数[W／(m2·K)]

多层平壁D=D1+D2+‥‥‥

=R1·s1+R2·s2+‥‥‥

衰减倍数:25

四、材料热物性

1.导热系数

表示材料导热难易程度的基本参数,用实验测定

影响因素:(1)材质材料名称

[W／(m·K)]

钢筋混凝土1.74

砖砌体0.81

加气混凝土0.19～0.22

聚苯乙烯泡沫塑料0.042～0.04726

影响因素:(2)

密度材料名称

[W／(m·K)]密度(kg/m3)

加气混凝土0.0195000.22700

玻璃棉

与密度的关系

27

影响因素:(3)

湿度

随材料湿度增大而增大

28

保温材料:

<0.3[W／(m·K)]

特点:轻质多孔需要防潮29

2.蓄热系数表示材料在周期性热作用下蓄存热量或放出热量的能力

T—热作用的周期（h）

c—材料比热容[kJ/（kg·K）]

—材料的密度（kJ/m3）

以一日24h为热作用周期的材料的蓄热系数：30材料蓄热系数与密度关系:重质材料蓄热系数大轻质材料蓄热系数小材料名称

s24[W／(m2·K)]

（kJ/m3）钢筋混凝土17.22500

砖砌体10.631800

加气混凝土3.59700

聚苯乙烯泡沫塑料0.07100311.2.1封闭空气间层传热

导热、对流和辐射三种传热方式综合作用。

32导热:很弱辐射:占70%

对流:

33导热:很弱辐射:占70%

对流:与厚度、位置、传热方向有关

34空气间层热反射的效果

351.2.1建筑传热基本概念与原理复习：物体接收热辐射：吸收,反射,透过,影响因素(波长,材料)物体发射热辐射:温度,辐射率ε壁面对流传热:温差,对流换热系数,流向平壁平壁稳定传热:热流=温差/热阻平壁周期传热:衰减,延迟平壁R,D作用及计算材料

,影响因素(密度,湿度)空气间层传热以辐射为主36思考题：物体吸收热辐射的能力是否与发射热辐射的能力相同？37第1.2章建筑的传热1.2.1传热方式1.2.2平壁的稳态传热381.2.2围护结构传热计算方法本节要点：

1.围护结构总热阻计算；

2.组合墙传热系数计算；

3.周期传热计算方法。

391.2.2围护结构稳定传热过程及传热量传热过程:内表面吸热,围护结构传热,外表面放热40内表面换热系数外表面换热系数内表面吸热

围护结构传热

外表面放热41内表面换热阻外表面换热阻内表面吸热

围护结构传热

外表面放热42三层平壁传热平壁传热q=温差热阻内表面吸热

围护结构传热

外表面放热Ri

R

Re

43三层平壁传热平壁传热q=温差热阻

热流:总热阻R0=Ri+

R+ReRi

R

Re

q

44或

传热系数K=1/R0

热流:总热阻R0=Ri+

R+Re

围护结构保温指标:R0

或K45总热阻R0的计算:R0=Ri+

R+Re(1)

Ri,Re查表一般Ri=0.11m2·K／W

Re=0.04m2·K／W(2)R=R1+R2+R3+‥‥‥46

【例2-1】墙体构造:水泥砂浆20mm;

多孔砖240mm;

保温砂浆20mm;

计算R0

和K47

＋【例2-1】墙体构造:水泥砂浆20mm;

多孔砖240mm;

保温砂浆20mm;

计算R0

和K【解】查附录表材料的导热系数,计算热阻如下:

材料层厚度(m)导热系数[W/(m·K)]热阻(m2·K/W)

水泥砂浆0.02

0.930.02

多孔砖0.24

0.580.41

保温砂浆0.020.290.070.50

R0=

Ri+R+Re=0.11+0.50+0.04=0.65m2·K/W

K=1/0.65=1.54W/(m2·K)481.2.2围护结构构造层热阻

实体材料层热阻:

空气间层热阻:测定测量通过空气间层的热流和两表面温差计算出热阻。4950组合壁热阻51

【例2-2】计算钢筋混凝土圆孔板冬季的热阻。

52

【例2-2】计算钢筋混凝土圆孔板冬季的热阻。

【解】

（1）将圆孔折算成等面积方孔。

R0,1R0,253（2）分别计算各部分传热阻。查表:Ri=0.11m2·K／W

Re=0.04m2·K／W

钢筋混凝土

1=1.74W／(m·K)

空气层热阻R=0.17m2·K／W

（m2·K／W）

（m2·K／W）

R0,1R0,254（3）求修正系数钢筋混凝土

1=1.74W／(m·K)

空气层当量导热系数

R0,1R0,2=0.93

55（4）计算组合板平均热