建筑物理第三讲_建筑围护结构的传热计算与应用

i
e
αi 平壁内表面的换热系数 R i 平壁内表面的换热阻 R e 平壁外表面的换热阻 αe 平壁外表面的换热系数 计算的量
R 0 平壁的传热阻 K0 平壁的传热系数，
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3.2.4） 封闭空气间层的热阻
静止的空气介质导热性很小，在建筑设计中常 用封闭间层作为围护结构的保温层。
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3.1.2 围护结构的传热过程和传热量
传热的3个基本过程及每个过程的主要传热方式 表面感热、构件传热、表面散热
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传热的三个其本过程
表面吸热----冬季内表面从室内吸热，夏季外 表面从室外空间吸热；
结构传热----热量由高温表面传向低温表面 ； 表面放热----冬季外表面向室外空间散发热量，
在实际应用中围护结 构有时是两种或两种 以上的 材料组合而 成的复合结构，如空 心楼板、带肋的填充 墙等。
如图
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多种材料组合成的平壁导热
求组合壁的导热量q ，关键是求组合壁的平均热阻R，其 R的计算公式如下：



R
F0

F1 R0.1

F2 R0.2

Fn Ro.n
第三讲： 第2章：建筑围护结构的传热计
算及应用
Zhang-Xiuxin
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本讲主要内容：
3.1 建筑围护结构的传热过程
3.1.1建筑围护结构热转移方式 3.1.2围护结构的传热过程和传热量 3.1.3结构传热的两种方式
3.2 稳定传热
3.2.1）一维稳定传热特征 3.2.2）单层平壁的导热和热阻 3.2.3）平壁的稳定传热过程 3.2.4） 封闭空气间层的热阻 3.2.5）平壁内部温度的计算
夏季内表面向室内散热。 每一个传热过程都是三种基本传热方式的综合
过程。 表面吸热和表面放热的机理是相同的，称为
“表面换热”
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结构传热
在建筑热工学中，结构传热只对平壁传热作叙 述，平壁不仅包括平直的墙壁、屋顶、地板， 也包括曲率半径较大的墙、穹顶等结构。
本教材的结构传热只讨论一个方向的热流传递， 即一维传热或单向传热。依据室内外温度的特 点，结构传热分为两种方式： 1）稳定传热； 2）不稳定传热。
定传热，即热作用和结构内部温度呈周期性变 化。 按热作用的情况，不稳定传热分为：1）单项 周期热作用（如空调房间的隔热设计）；2） 双向周期热作用（如自然通风房间夏季隔热设 计）。
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不稳定传热
周期性不稳定传热作用：即热作用和物体内部温度呈周期性变 化。
（a）单项周期热作用； （b）双向周期热作用
即单位面积上的热流 量或热流强度。 d -单一实体材料的厚 度。
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3.2.2平壁内的导热过程
a）单层匀质平壁的导热：
计算公式中d/λ 定义为热阻，用 R表示
热阻定义：是热量由平壁内表面（θi）传至外 表面（θe）过程中的阻力，表示平壁抵抗热流 通过的能力。热阻越大，通过材料的热量越小， 围护结构的保温性能越好。
修正系数，查课本表2-1
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3.2.3 平壁的稳定传热过程
a）内表面吸热 q I：qi i ti i

b）平壁材料层的导热
qλ
：q
i

e

/
d1
1

d2
2

d3
3

c）外表面的散热 q e： qe e e te
一维稳定传热过程 q i= qλ =q e
单层匀质平壁的稳定导热方程：
q

i
e
d
热 组 ：
R

d

m2
K
/W
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b)多层平壁的导热
多层平壁： 由几层不同材料组成
的平壁。如双面抹 灰的砖砌墙体。
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多层平壁的导热
多层平壁导热计算公式：
多层平壁的总热阻等于各层热 组的总和
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c)多种材料组成的组合材料层的平壁导热
空气间层的传热：是有限空气层的两个表面之 间的热转移过程，包括对流换热和辐射换热。
空气间层的热阻主要取决于间层两个表面间的 辐射和对流换热的能力；即取决于表面材料的 辐射系数、间层形状、厚度、设置方向（水平 或垂直）及间层所处的环境温度。
通过平壁的传热量 q为：
q
1
ti te d
1
K0 ti te
i
e
平壁的传热系数，其物理 意义：当温差为1℃时， 在单位时间内通过平壁单 位面积的传热量。
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计算平壁稳定传热的
几个物理量
可以查表的量：
q
1
ti te d
1
K0 ti te
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结构传热的两种方式
稳定传热（恒定的热作 用）：
结构两侧（室内和室 外）有温差，且室内温 度和室外温度不随时间 而改变。
冬季采暖房屋外围护 结构的保温设计，一般 按稳定传热计算。
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结构传热的两种方式
不稳定传热（周期热作用）： 结构两侧有温差，但温差方向的温度不是
恒定而是随时间在变化。 在建筑上遇到的不稳定传热多属周期性不稳
3.3周期性不 稳定传热
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3.1 建筑围护结构的传热过程
房屋围护结构时刻受到室内外的热作用， 不断有热量通过围护结构传进传出。在 冬季室内温度高于室外，热量有室内传 向室外；在夏季则正好相反，热量由室 外传向室内。
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3.1.1建筑围护结构热转移方式
热转移方式有三种： 传导（Conduction），是固体内热转移的主要 方式； 对流（Convection），是流体即液体与气体内 热转移的主要方式 辐射（Radiation），是自由空间热转移的主要 方式。
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3.2 稳定传热 3.2Biblioteka 1 一维稳定传热的 特征q


d
i
e

a）在单位时间、单位面积 上通过平壁的热量即热流强 度q处处相等。就平壁内任 一截面而言，流进流出的热 量相等。
b）同一材质的平壁内部各 界面温度分布呈直线关系。
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一维稳定传热的计算公式
式中： t2 -低温表面温度 t1 -高温表面温度 q -热流密度，w/m2

Ri Re




R 平均热阻
F0 -----与热流方向垂直的总传热面积 F1, F2 Fn 按平行于热流方向划分的各个传热面积 R0.1, R0.2 Ro.n 各个传热面部位的传热组
Ri 内表面换热阻，取0.11.
Re 内表面换热阻，取0.04