围护结构的传热原理及计算.ppt

建筑物理环境学建筑物理环境学建筑热工学建筑热工学1建筑热工学第一章第一章 建筑热工学基本知识建筑热工学基本知识第二章第二章 围护结构传热与计算围护结构传热与计算第三章第三章 建筑保温建筑保温第四章第四章 外围护结构的湿状况外围护结构的湿状况第五章第五章 建筑防热热建筑防热热第六章第六章 建筑日照建筑日照2第二章第二章 围护结构传热及计算围护结构传热及计算第一节第一节 围护结构的传热围护结构的传热 过程过程第二节第二节 稳定传热原理稳定传热原理 第三节第三节 周期性不稳定传周期性不稳定传 热原理热原理3第一节第一节 围护结构的传热过程围护结构的传热过程一、建筑得热和失热一、建筑得热和失热二、围护结构的传热过程二、围护结构的传热过程 表面吸热表面吸热结构传热结构传热表面放热表面放热 吸吸热热传传热热放放热热4表面热转移表面热转移：吸热、放热 对流换热和辐射换热对流换热和辐射换热；对流换热包括导热和对流。对流换热包括导热和对流。结构本身传热：实体材料实体材料-导热为主。导热为主。空气间层空气间层-辐射为主辐射为主。5三、围护结构传热模型三、围护结构传热模型 1 1、稳定传热、稳定传热-室内、室外温度室内、室外温度及结构内部温度及结构内部温度分布不随时间变分布不随时间变化化。62 2、非稳定周期性传热过程、非稳定周期性传热过程-温度随时间温度随时间变化，且呈现周期性变化特点变化，且呈现周期性变化特点。即认为。即认为在外围结构的一侧或两侧有周期性的热在外围结构的一侧或两侧有周期性的热作用。作用。7第二节第二节 稳定传热原理稳定传热原理 平壁一维稳定传热平壁一维稳定传热 吸吸热热传传热热放放热热89一、表面吸放热一、表面吸放热1 1、内表面吸热、放热量：、内表面吸热、放热量：qi=i qi=i（ti ti ii）=（ti i）/Ri/Ri（w/mw/m2 2）i-i-内表面热转移系数内表面热转移系数W/W/（m m2 2.K.K）qi-qi-热流量，又称热流强度，单位时间热流量，又称热流强度，单位时间 单位面积吸收或放出的热量。单位面积吸收或放出的热量。ti-ti-空气温度（空气温度（K K或或0 0C C）i-i-表面温度温度（表面温度温度（K K或或0 0C C）Ri=1/iRi=1/i内表面热转移阻。内表面热转移阻。102 2、外表面吸热、放热量、外表面吸热、放热量：qe=e qe=e（te te ee）=Re =Re（te e）（w/mw/m2 2）e-e-外表面热转移系数外表面热转移系数W/W/（m m2 2.K.K）e e、i i 统称为表面热转移系数统称为表面热转移系数，=c+r =c+r（对流换热系数（对流换热系数+辐射换热系数）辐射换热系数）Re=1/e外表面热转移阻。外表面热转移阻。1112热阻热阻：13141516三、围护结构热阻、传热系数及计算：三、围护结构热阻、传热系数及计算：Ri-结构内表面热转移阻，Ri=1/i Re-结构外表面热转移阻，Re=1/eR1、R2、R3-分别为材料1、2、3层的热阻。R0-R0-围护结构总热阻，围护结构总热阻，K0-K0-围护结构总传热系数围护结构总传热系数1718 R R0 0=RiRi+R1+R2+R3+R1+R2+R3+ReRe =Ri+R+Re,=Ri+R+Re,R =R1+R2+R3=R (R =R1+R2+R3=R (材料层总热阻材料层总热阻)K-K-围护结构传热系数围护结构传热系数K K0 0=1/R=1/R0 0注意：要计算围护结构的传热系数必须先注意：要计算围护结构的传热系数必须先 计算总热阻。计算总热阻。19202122（3 3）用多层空气层。）用多层空气层。重点重点23一一2425五窗户的传热系数和传热阻窗框材料窗户类型空气层窗框窗洞传热系数K厚度mm面积比%W/(m2.K)铝、钢单层窗单框双玻窗20-3020-30双层窗单层+单框双玻窗26窗户的传热系数和传热阻窗框材料窗户类型空气层窗框窗洞传热系数K厚度mm面积比%W/（m2.K）木、塑料单层窗单框双玻窗双层窗单层+单框双玻窗27六、门的传热系数和传热阻门框材料门的类型传热系数K/W/（m2。K）木、塑料单层实体门夹板门和蜂窝夹板门双层玻璃门单层玻璃(30%)门4.5单层玻璃(30-60%)门金属单层实体门单层玻璃门单框双玻门无框单层玻璃门28（3 3）一些特殊构造传热系数计算一些特殊构造传热系数计算K1 F1K2 F2K2 F2K1 F1K3 F3K=k1k2F2/(k1F1+k2F2)K=(k1k2F2+k1k3F3)(k1F1+k2F2+k3F3)29三、围护结构内表面及内部温度分布n3031作业：请设计北京地区一保温屋顶（R2），并计算屋顶的总热阻和屋顶的温度分布。设室内温度为18度，室外计算温度为-11度。见P29。32四、四、标准规定的基本节能计算标准规定的基本节能计算1、建筑物耗热量、建筑物耗热量 q H=q HT +q INF q 式中式中 q H 建筑物耗热量指标（建筑物耗热量指标（W/m2）；）；q HT 单位建筑面积通过围护结构的传热单位建筑面积通过围护结构的传热 耗热量（耗热量（W/m2）；）；q INF单位建筑面积的空气渗透耗热量单位建筑面积的空气渗透耗热量 （W/m2）；）；33q 单位建筑面积的建筑物内部得热（包单位建筑面积的建筑物内部得热（包 括吹事、照明、家用电器和人体散括吹事、照明、家用电器和人体散 热），住宅建筑取热），住宅建筑取3.8(W/m2)2、单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量、单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量 计算计算 q =(ti te）（）（i Ki Fi）/Ao ti全部房间平均室内计算温度，一全部房间平均室内计算温度，一 般住宅建筑，取般住宅建筑，取16 0C；34te采暖期室外平均温度（采暖期室外平均温度（0C），按标），按标 准附录规定选用；准附录规定选用；i围护结构传热系数的修正系数，围护结构传热系数的修正系数，应按标准规定应按标准规定 选用；选用；Ki围护结构的传热系数围护结构的传热系数W/（m2 K），对于外墙应取其平均传热，对于外墙应取其平均传热 系数；系数；Fi 围护结构的面积（围护结构的面积（m2）；）；Ao建筑面积建筑面积（m2）；）；353、单位建筑面积的空气渗透耗热量计算、单位建筑面积的空气渗透耗热量计算 q INF=（ti te）（）（C N V）/Ao式中式中 C 空气比热容，取空气比热容，取0.28 W h/（kg k）；）；空气密度（空气密度（kg/m3），取），取te条件下的条件下的 值；值；N 换气次数，住宅建筑取换气次数，住宅建筑取0.51/h;V 换气体积（换气体积（m3），），364、采暖耗煤量指标、采暖耗煤量指标 q C=24 Z q H/Hc 1 2式中式中q C采暖耗煤量指标（采暖耗煤量指标（kg）q H建筑物耗热量指标（）建筑物耗热量指标（）H标准煤热值，取.1Wh/kg;1室外管网输送效率，采取节能措施室外管网输送效率，采取节能措施 前取前取0.85,采取节能措施后采取节能措施后,取取0.9;2锅炉运行效率，采取节能措施前取锅炉运行效率，采取节能措施前取 0.55,采取节能措施后取采取节能措施后取0.68。37第三节第三节 周期性不稳定传热周期性不稳定传热 围护结构所受到的周期热作用可近似认为是以正弦或余弦函数规则变化，温度（某一点的温度）也是时间的正弦或余弦函数。3839401 1、周期热作用的传热特征、周期热作用的传热特征 （1）、室外温度和平壁表面温度、内部任一截面处的温度都是以同一周期波动。以同一周期波动。（2）、从室外空间到平壁内部，温温度度波波动动振振幅幅逐渐减少逐渐减少，这种现象叫做温度波动的衰减。（3）、从室外空间到平壁内部，温度波动的相位逐渐向后推象叫做温温度度波波动动的的相相位位延延迟迟，亦即出现最高温度的时间向后推延。4142AqAqt43 组合材料层的蓄热系数：组合材料层的蓄热系数：S=（S1F1+S2F2+）/（F1+F2+）S1、S2-组合材料层内各分部材料组合材料层内各分部材料热系数；热系数；F1、F2 -垂直于热流方向的各分部材垂直于热流方向的各分部材 料的表面积。料的表面积。S S表示材料蓄热能力的大小，表示材料蓄热能力的大小，（S S越大材料的蓄热能力越强）越大材料的蓄热能力越强）亦表示材料对波动热作用的敏感程度。亦表示材料对波动热作用的敏感程度。44问题：问题：1 1）、在同样周期热作用下，蓄热系数）、在同样周期热作用下，蓄热系数s s越越 大，则表面温度波动越大还是越小？大，则表面温度波动越大还是越小？2 2）、如墙体表层材料的蓄热系数）、如墙体表层材料的蓄热系数s s越大，越大，当室内温度快速升高时，墙体内表当室内温度快速升高时，墙体内表 面的温度上升的快还是慢？面的温度上升的快还是慢？当室内当室内 温度下降时表面温度下降的快还是温度下降时表面温度下降的快还是 慢？慢？3 3）、对于表面材料）、对于表面材料s s值大的间歇采暖房间，值大的间歇采暖房间，当开始供暖时，室温升的快还是慢？当开始供暖时，室温升的快还是慢？当停止供暖时，室温下降的快还是慢？当停止供暖时，室温下降的快还是慢？452)、有限厚度材料层表面的蓄热系数v（1）、当材料层为薄层材料（D 1）vYi=Y4=(R4S4 2+Y3)/(1+R4 Y3)vY3=(R3S32+Y2)/(1+R3 Y2)vY2=(R2S22+Y1)/(1+R2 Y1)vY1=(R1S12+e)/(1+R1e)vYn=(RnS22+Yn-1)/(1+Rn Yn-1)v（2）、当材料层为厚层材料vYn=Sn （D1）4321热464748问题：在外表面有周期性热作用的情况下，问题：在外表面有周期性热作用的情况下，围护结构围护结构D值越大，其内表面的温度波值越大，其内表面的温度波 动越小还是越大？动越小还是越大？D-也表明了围护结构内部温度波幅衰减也表明了围护结构内部温度波幅衰减 的快慢程度。的快慢程度。D越大，温度波幅衰减的越大，温度波幅衰减的 越快。越快。49505152一级注册建筑师考题:1下述围护结构的传热系数，（）最小。A250mm厚加气混凝土（干密度为500kg/m3）B200mm钢筋混凝土C240mm厚重砂浆烧结普通砖砌体 D40mm厚岩棉板（干密度80kg/m3）2.下列窗户中，哪一种窗户的传热系数最大？A.单层木窗B.单框双玻璃钢窗C.单层铝合金窗D.单层彩板钢窗532、下列（）窗户的传热系数最小。A单层钢窗 B单层塑料窗 C单框双玻塑料窗 D单框双玻钢窗3、按有关规范，夏热冬暖地区的热工设计应该满足（）。A只满足冬季保温 B必须满足冬季保温并适当兼顾夏季防热C必须满足夏季防热并适当兼顾冬季保温 D必须满足夏季防热544、已知2cm厚垂直式一般封闭空气间层的热阻为Rg（m2K）/W），下列封闭空气间层热阻R的表示式，（）不正确。A热流向上的2cm厚水平式一般封闭空气间层，RRgC4cm厚垂直式一般封闭空气间层，R2RgD热流向下2cm厚水平式封闭空气间层，R2Rg555 在稳定传热条件下，若室内气温高于室外气温，下列有关围护结构传热特征的叙述（）不正确。A围护结构内部的温度不随时间变化B通过围护结构各材料层的热流强度从内至外逐渐减小C围护结构内部的温度从内至外逐渐减小D围护结构各材料层内的温度分布为一条直线6 在稳定传热中，通过多层平壁各材料层的热流强度（）。A沿热流方向逐渐增加 B随时间逐渐减小 C通过各材料层的热流强度不变 D沿热流方向逐渐减少567、对于一般的封闭空气间层，若使其热阻取得最大值，它的合理厚度应确定为（）mm。A10 B20 C50 D100 8 若围护结构的总衰减度为65，当室外温度谐波的振幅为16250C时，围护结构内表面受该室外温度谐波的作用而产生的温度波动的振幅为：A 35t B 25 C 975t D 45t9 当室外温度谐波的振幅为1650C时，若要求围护结构内表面受该室外温度谐波的作用而产生的温度波动小于55，围护结构的总衰减度至少应为：A 65 B 30 C 110 D 485710.在同等质量的前提下，以下哪种材料的贮热量最大在同等质量的前提下，以下哪种材料的贮热量最大?A.砖砖B.混凝土混凝土C.木材木材D.水水 58