第四讲建筑围护结构的传热计算与应用课件.ppt

《第四讲建筑围护结构的传热计算与应用课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四讲建筑围护结构的传热计算与应用课件.ppt（64页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四讲建筑围护结构的传热计算与应用1第1页，此课件共64页哦本讲主要内容：n4 4.1.1 建筑围护结构的传热过程建筑围护结构的传热过程4 4.1.1.1.1建筑围护结构热转移方式建筑围护结构热转移方式4 4.1.2.1.2围护结构的传热过程和传热量围护结构的传热过程和传热量4 4.1.3.1.3结构传热的两种方式结构传热的两种方式n4 4.2 .2 稳定传热稳定传热4 4.2.1.2.1）一维稳定传热特征一维稳定传热特征4 4.2.2.2.2）单层平壁的导热和热阻单层平壁的导热和热阻4 4.2.3.2.3）平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程4 4.2.4.2.4）封闭空气间层的热阻封闭空气

2、间层的热阻4.2.54.2.5）平壁内部温度的计算）平壁内部温度的计算n3.33.3周期性不周期性不 稳定传热稳定传热第2页，此课件共64页哦4.1 建筑围护结构的传热过程n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。第3页，此课件共64页哦4.1.1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。第4页，此课件共64页哦

3、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、表面散热第5页，此课件共64页哦传热的三个其本过程n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；n结构传热-热量由高温表面传向低温表面；n表面放热-冬季外表面向室外空间散发热量，夏季内表面向室内散热。n每一个传热过程都是三种基本传热方式的综合过程。n表面吸热和表面放热的机理是相同的，称为“表面换热”第6页，此课件共64页哦 结构传热n在建筑热工学中，在建筑热工学中，结构传热只对结构传热只对平壁平壁传热作叙述，传热作叙述，平壁不仅包括平壁不仅包括平直的墙壁、屋顶、地板，也包括平直的

4、墙壁、屋顶、地板，也包括曲率半径较大的墙、穹顶等结构曲率半径较大的墙、穹顶等结构。n本教材的结构传热只讨论一个方向的热流传递，即本教材的结构传热只讨论一个方向的热流传递，即一维传热一维传热或单向传热。依据室内外温度的特点，或单向传热。依据室内外温度的特点，结结构传热分为两种方式构传热分为两种方式：1）稳定传热；）稳定传热；2）不稳）不稳定传热。定传热。第7页，此课件共64页哦结构传热的两种方式 n稳定传热（恒定的热稳定传热（恒定的热作用）作用）：n 结构两侧（室内和结构两侧（室内和室外）有温差，且室室外）有温差，且室内温度和室外温度不内温度和室外温度不随时间而改变。随时间而改变。n 冬季采暖房

5、屋外冬季采暖房屋外围护结构的保温设计围护结构的保温设计，一般按稳定传热计算。一般按稳定传热计算。第8页，此课件共64页哦 结构传热的两种方式n不稳定传热（周期热作用）不稳定传热（周期热作用）：n 结构两侧有温差，但温差方向的温度不是恒定而是结构两侧有温差，但温差方向的温度不是恒定而是随时间在变化。随时间在变化。n 在建筑上遇到的不稳定传热多属在建筑上遇到的不稳定传热多属周期性不稳定周期性不稳定传热，传热，即热作用和结构内部温度呈周期性变化即热作用和结构内部温度呈周期性变化。n 按热作用的情况，不稳定传热分为：按热作用的情况，不稳定传热分为：1）单项周）单项周期热作用（如空调房间的隔热设计）；期

6、热作用（如空调房间的隔热设计）；2）双向周）双向周期热作用（如自然通风房间夏季隔热设计）。期热作用（如自然通风房间夏季隔热设计）。第9页，此课件共64页哦不稳定传热 （a）单项周期热作用；）单项周期热作用；（b）双向周期热作用）双向周期热作用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。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。第10页，此课件共64页哦4.2 稳定传热n4.2.1 一维稳定传热的一维稳定传热的特征特征na）在单位时间、单位面）在单位时间、单位面积上通过平壁的热量即积上通过平壁的热量即热流强度热流强度q处处相等处处相等。就平壁内任一截面而言，就平壁内

7、任一截面而言，流进流出的热量相等流进流出的热量相等。n b）同一材质的平壁内）同一材质的平壁内部各界面部各界面温度分布呈直温度分布呈直线关系。线关系。第11页，此课件共64页哦一维稳定传热的计算公式n式中：nt2-低温表面温度nt1-高温表面温度nq-热流密度，w/m2 即单位面积上的热流量或热流强度。nd-单一实体材料的厚度。第12页，此课件共64页哦4.2.2平壁内的导热过程na）单层匀质平壁的导热：）单层匀质平壁的导热：n计算公式中计算公式中d/定义为热阻，用定义为热阻，用 R表示表示n热阻定义：是热量由平壁内表面（热阻定义：是热量由平壁内表面（i i）传）传至外表面（至外表面（e）过程

8、中的阻力，过程中的阻力，表示平壁表示平壁抵抗热流通过的能力。抵抗热流通过的能力。热阻越大，通过材热阻越大，通过材料的热量越小，围护结构的保温性能越好。料的热量越小，围护结构的保温性能越好。热组：单层匀质平壁的稳定导热方程：第13页，此课件共64页哦b)多层平壁的导热n多层平壁：多层平壁：由几层不同材料组成由几层不同材料组成的平壁。如双面抹的平壁。如双面抹灰的砖砌墙体。灰的砖砌墙体。第14页，此课件共64页哦多层平壁的导热n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多层平壁的总热阻等于各层热组的总和总和第15页，此课件共64页哦c)c)多种多种材料组成的组合材料层的平壁导热材料组成的组

9、合材料层的平壁导热n在实际应用中围护结在实际应用中围护结构有时是两种或两种构有时是两种或两种以上的以上的 材料组合而材料组合而成的成的复合结构复合结构，如空如空心楼板、带肋的填充心楼板、带肋的填充墙等墙等。n如图如图第16页，此课件共64页哦多种材料组合成的平壁导热n求组合壁的导热量求组合壁的导热量q q，关键是求组合壁的平均热阻，关键是求组合壁的平均热阻R R，其，其R R的计的计算公式如下：算公式如下：平均热阻平均热阻-与热流方向垂直的总传热面积与热流方向垂直的总传热面积按平行于热流方向划分的各个传热面积按平行于热流方向划分的各个传热面积各个传热面部位的传热组各个传热面部位的传热组内表面换

10、热阻，取内表面换热阻，取0.11.内表面换热阻，取内表面换热阻，取0.04修正系数，查课本表修正系数，查课本表2-1第17页，此课件共64页哦4 4.2.32.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程na）内表面吸热）内表面吸热 q I I：nb）平壁材料层的导热）平壁材料层的导热 q：nc）外表面的散热）外表面的散热 q e：n一维稳定传热过程一维稳定传热过程 q i i=q=q en通过平壁的传热量通过平壁的传热量 q为：为：平壁的传热系数，其物理意平壁的传热系数，其物理意义：当温差为义：当温差为1时，在单时，在单位时间内通过平壁单位面积位时间内通过平壁单位面积的传热量的传热量。第18页，

11、此课件共64页哦计算平壁稳定传热的几个物理量n可以查表的量：ni 平壁内表面的换热系数n R i 平壁内表面的换热阻n R e 平壁外表面的换热阻ne 平壁外表面的换热系数n计算的量nR 0 平壁的传热阻nK0 平壁的传热系数，第19页，此课件共64页哦4 4.2 2.4.4）封闭空气间层的热阻封闭空气间层的热阻n静止的空气介质导热性很小，在建筑设计中静止的空气介质导热性很小，在建筑设计中常用封常用封闭间层作为围护结构的保温层。闭间层作为围护结构的保温层。n空气间层的传热：是有限空气层的两个表面之间的热空气间层的传热：是有限空气层的两个表面之间的热转移过程，转移过程，包括对流换热和辐射换热。包

12、括对流换热和辐射换热。n空气间层的热阻空气间层的热阻主要取决于间层两个表面间的辐射主要取决于间层两个表面间的辐射和对流换热的能力；和对流换热的能力；即即取决于表面材料的辐射系数、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。处的环境温度。第20页，此课件共64页哦垂直封闭空气间层垂直封闭空气间层辐射与对流传辐射与对流传热量的比较热量的比较n“2”线线”3”线：线：间层空气的间层空气的辐辐射换热量射换热量。n如图：如图：n“1”线线：间层空气静止态纯：间层空气静止态纯导热导热量量。n“2”线线：间层空气对流换热

13、量：间层空气对流换热量n“3”线：间层空气的总的传热线：间层空气的总的传热量。量。辐射换热量占总换热量的辐射换热量占总换热量的70%70%第21页，此课件共64页哦减少空气间层传热，提高间层热阻n方法：方法：n1）将空气间层布置在维护结构的冷侧，）将空气间层布置在维护结构的冷侧，降低间层的平均温度，减少辐射换热量。降低间层的平均温度，减少辐射换热量。n2）在间层壁面上涂贴辐射系数小的反）在间层壁面上涂贴辐射系数小的反射材料，目前建筑中采用的主要是铝箔。射材料，目前建筑中采用的主要是铝箔。第22页，此课件共64页哦间层壁面加反射材料可提高空气间层热阻几种不同表面的垂直空气层热几种不同表面的垂直空

14、气层热阻阻1.未加反射材料未加反射材料2.一个表面加反射材料一个表面加反射材料3.两个表面加反射材料两个表面加反射材料第23页，此课件共64页哦4.2.5 平壁内部温度的计算n平壁内部温度的计算包括平壁内部温度的计算包括三方面：三方面：n1）求壁体内表面温度。）求壁体内表面温度。n2）计算多层平壁内任一层）计算多层平壁内任一层的内表面温度。的内表面温度。n3）求壁体外表面温度）求壁体外表面温度第24页，此课件共64页哦 平壁内部温度的计算n1）求壁体内表面）求壁体内表面温度。温度。n2）计算多层平壁）计算多层平壁内任一层的内表面内任一层的内表面温度。温度。n3）求壁体外表面）求壁体外表面温度温

15、度n计算公式如右式：计算公式如右式：第25页，此课件共64页哦4.2 建筑保温与节能的计算建筑保温与节能的计算n在寒冷和严寒地区，在寒冷和严寒地区，采暖建筑物耗热量指标采暖建筑物耗热量指标是建筑围护结构是建筑围护结构热热工性能权衡判断的依据工性能权衡判断的依据，又是，又是评价采暖建筑节能设计的重要指标。评价采暖建筑节能设计的重要指标。n建筑物耗热量指标：是指在采暖期室外平均温度条件下，采建筑物耗热量指标：是指在采暖期室外平均温度条件下，采暖建筑为保持室内计算温度，暖建筑为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量耗的、需由室内采暖设备

16、供给的热量，单位瓦每平米。，单位瓦每平米。n建筑物耗热量指标由建筑物耗热量指标由通过围护结构的传热耗热量和通过门窗缝通过围护结构的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气渗透隙的空气渗透、空气调节耗热量三空气调节耗热量三部分组成。部分组成。第26页，此课件共64页哦4.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算n1、计算单位建筑面积通过围护结构的传热耗、计算单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量：热量：n2、计算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：第27页，此课件共64页哦n3、建筑物耗热量指标计算：、建筑物耗热量指标计算：当建筑物耗热量指标小于民用建筑节能设计标准当建筑物耗热

17、量指标小于民用建筑节能设计标准JCJ26-95所规定值，判断建筑符合建筑围护结构热工设计性所规定值，判断建筑符合建筑围护结构热工设计性能要求能要求第28页，此课件共64页哦4.2.2 建筑采暖耗煤量建筑采暖耗煤量采暖耗煤量是指在采暖耗煤量是指在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度算温度，单位建筑面积在一个采暖期内消耗的标准煤量，单位：单位建筑面积在一个采暖期内消耗的标准煤量，单位：kg/m2一般用建筑采暖耗煤量指标来衡量建筑物是否达到节能标准要求，一般用建筑采暖耗煤量指标来衡量建筑物是否达到节能标准要求，或用来计算比较节能节煤的具体成效。或用来计算

18、比较节能节煤的具体成效。第29页，此课件共64页哦4.4 周期性不稳定传热n在建筑实践中真正的稳定传热是不存在的，在建筑实践中真正的稳定传热是不存在的，围护结构围护结构所受到的环境热作用是随时间变化的，所受到的环境热作用是随时间变化的，尤其是室尤其是室外环境因不能进外环境因不能进 行人工调节，所以每时每刻都行人工调节，所以每时每刻都在变化。在变化。n外界热随时间发生变化时，维护结构内部的温度和外界热随时间发生变化时，维护结构内部的温度和通过维护结构的热流量也将发生变化。通过维护结构的热流量也将发生变化。若外界热作若外界热作用随时间出现周期性变化，这种传热过程叫周期性不用随时间出现周期性变化，这

19、种传热过程叫周期性不稳定传热。稳定传热。第30页，此课件共64页哦4.4.1 谐波热作用n在周期性波动的热作用中，最简单最基本的是谐波热作用：在周期性波动的热作用中，最简单最基本的是谐波热作用：即温度随时间的正弦或余弦函数作规则变化。即温度随时间的正弦或余弦函数作规则变化。一般用余弦函数一般用余弦函数表示，如下式：表示，如下式：在在时刻的温度，时刻的温度，在一周期内的平均温度在一周期内的平均温度温度波的振幅，即最高温度与平均温度之差温度波的振幅，即最高温度与平均温度之差温度波的周期，温度波的周期，h。对室外温度波，一般以。对室外温度波，一般以24h为一周期为一周期以某一指定时刻（如从午夜零点）

20、起算的计算时间，以某一指定时刻（如从午夜零点）起算的计算时间，h.温度波的初相角，度，即从起算时刻（一般为午夜零点）到温度波达温度波的初相角，度，即从起算时刻（一般为午夜零点）到温度波达到最高点的时间差，以角度计（如以到最高点的时间差，以角度计（如以24小时为一周期即小时为一周期即360，则，则1小时相当于小时相当于15）。若起算时刻区在温度出现最大值处则）。若起算时刻区在温度出现最大值处则=0第31页，此课件共64页哦4.4.2 谐波热作用的传热特征n平壁在谐波热作用下具有以下平壁在谐波热作用下具有以下几个基本传热特性几个基本传热特性：n1）室外温度室外温度和和平壁表面温度平壁表面温度、内部

21、、内部任意截面处的温度任意截面处的温度都是同一周都是同一周期的谐波动，都可用期的谐波动，都可用 余弦函数表示。余弦函数表示。n2）从室外空间到平壁内部，温度波动振幅逐渐减小，即：）从室外空间到平壁内部，温度波动振幅逐渐减小，即：室室外温度波的振幅（外温度波的振幅（e）平壁外表面温度波的振幅（）平壁外表面温度波的振幅（e）平壁内表面温度波的振幅（平壁内表面温度波的振幅（i i），这种现象叫做，这种现象叫做温度波的衰减。温度波的衰减。（niu）n传热衰减的程度，即为传热衰减的程度，即为平壁的总衰减度平壁的总衰减度，用，用 表示表示n3 3）从室外空间到平壁内部，温度波的相位逐渐向后推延，从室外空间

22、到平壁内部，温度波的相位逐渐向后推延，即：即：室室外温度波的初相位（外温度波的初相位（e）平壁外表面温度波的初相位（）平壁外表面温度波的初相位（e）平壁内表面温度波的初相位（平壁内表面温度波的初相位（i i）。）。第32页，此课件共64页哦谐波热作用的传热特征第33页，此课件共64页哦单向周期性热作用的外围护结构的内部温度变化单向周期性热作用的外围护结构的内部温度变化情况情况第34页，此课件共64页哦4.4.3 谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标n在周期性传热过程中，传热量的多少与在周期性传热过程中，传热量的多少与材料、材料层的蓄热系材料、材料层的蓄热系数数及及材料层的热惰性材料层的热惰性

23、有关。有关。n1）材料的蓄热系数（材料的蓄热系数（S）:一匀质半无限大壁体，在其一侧受到周期一匀质半无限大壁体，在其一侧受到周期性波动热作用，迎波面（即直接受到外界热作用的一侧表面）上接受的性波动热作用，迎波面（即直接受到外界热作用的一侧表面）上接受的热流振幅热流振幅A q与材料表面温度波动的振幅与材料表面温度波动的振幅A之比，叫材料的蓄热系之比，叫材料的蓄热系数。数。n材料的蓄热系数（材料的蓄热系数（S）反映了材料对波动热作用反应的）反映了材料对波动热作用反应的敏感程度敏感程度，在同，在同样波动热作用下，样波动热作用下，蓄热系数大的材料，表面温度波动较小，即热蓄热系数大的材料，表面温度波动较

24、小，即热稳定性好。稳定性好。第35页，此课件共64页哦材料的蓄热系数（S）的计算公式n右式中：右式中：z-热流波动周期，热流波动周期，n以小时计，当以小时计，当热流波动周期热流波动周期为为24小时，则小时，则得到得到2424小时为周小时为周期的材料蓄热系期的材料蓄热系数数S S2424。n各种主要建筑材各种主要建筑材料的料的S24查附录查附录1。热流波动的周期，以小时计，如以一天为周期的供热流波动的周期，以小时计，如以一天为周期的供热则热则z=24h材料的导热系数，比热，密度材料的导热系数，比热，密度第36页，此课件共64页哦材料的蓄热系数（S）的计算公式n当遇到某一材料层是有几种材料组合而成

25、当遇到某一材料层是有几种材料组合而成时，则时，则组合材料层的蓄热系数（组合材料层的蓄热系数（）应由应由各材料蓄热系数按下式加权平均：各材料蓄热系数按下式加权平均：组合材料层内各分部材料的蓄热系数；组合材料层内各分部材料的蓄热系数；各分部材料的表面积。各分部材料的表面积。第37页，此课件共64页哦2）围护结构内表面蓄热系数n内表面蓄热系数用内表面蓄热系数用Yi i 来表示，定义、计来表示，定义、计算公式如下：算公式如下：通过围护结构内表面热流波动的振幅通过围护结构内表面热流波动的振幅A与内表面温度波动振与内表面温度波动振幅幅A之比，称为维护结构内表面蓄热系数之比，称为维护结构内表面蓄热系数Y，以

26、公式表示如下：，以公式表示如下：第38页，此课件共64页哦多层围护结构内表面蓄热系数q内表面蓄热系数的数值内表面蓄热系数的数值 和围护结构和围护结构各层材料各层材料的性质及厚的性质及厚度有关，度有关，大致可分为两种情况加以考虑：大致可分为两种情况加以考虑：1)1)当围护结构内表面有较厚的一种材料组成时，内表面蓄当围护结构内表面有较厚的一种材料组成时，内表面蓄热系数可用这层材料的材料蓄热系数热系数可用这层材料的材料蓄热系数()()值来表示。值来表示。2)2)当围护结构内表面材料层不很厚时，如由当围护结构内表面材料层不很厚时，如由多层材料构成的屋多层材料构成的屋顶或外墙，顶或外墙，其内表面温度的波

27、动振幅不仅与其内表面温度的波动振幅不仅与面层材料的面层材料的物理性质物理性质有关，而且有关，而且与其后面材料的性能与其后面材料的性能有关有关,即在顺着热流即在顺着热流波动前进的方向与该材料相接触的介质（另一种材料或空气）波动前进的方向与该材料相接触的介质（另一种材料或空气）的热物理性能和散热条件对内表面的波动也有影响。的热物理性能和散热条件对内表面的波动也有影响。第39页，此课件共64页哦q围护结构内表面蓄热系数的计算围护结构内表面蓄热系数的计算：（1）各层编号是从波动）各层编号是从波动热作用方向的反向编起热作用方向的反向编起的；（的；（2）构造层中某一层为厚层时，该层的）构造层中某一层为厚层

28、时，该层的y=s，内表，内表面蓄热系数可从该层算起，后面各层就不再计算面蓄热系数可从该层算起，后面各层就不再计算q计算方法为：依照围护结计算方法为：依照围护结构的材料分层，逐层计算。构的材料分层，逐层计算。第40页，此课件共64页哦3）围护结构的热惰性指标q围护结构热惰性指标（围护结构热惰性指标（D D）当围护结构的表面受到周期性热作用后，当围护结构的表面受到周期性热作用后，温度温度波将向结构内部传递，同时不断衰减，直到背波波将向结构内部传递，同时不断衰减，直到背波面面（如波动热作用在外侧，则指内表面（如波动热作用在外侧，则指内表面)。热惰性指标。热惰性指标是表明是表明背波面上温度波衰减程度的

29、一个主要数值，背波面上温度波衰减程度的一个主要数值，它它表明围护结构表明围护结构抵抗周期性温度波动的能力。抵抗周期性温度波动的能力。第41页，此课件共64页哦围护结构的热惰性指标计算式q对对单一材料围护结构，单一材料围护结构，热惰性指标为材料热阻与材料蓄热系数的热惰性指标为材料热阻与材料蓄热系数的乘积。表示为：乘积。表示为：q对多层材料的围护结构，热惰性指标为各材料层热惰性指标之和：对多层材料的围护结构，热惰性指标为各材料层热惰性指标之和：R,S分别为各材料层的热阻和蓄热系数。分别为各材料层的热阻和蓄热系数。第42页，此课件共64页哦围护结构的热惰性指标计算围护结构的热惰性指标计算q围护结构中

30、空气层的蓄热系数（）为围护结构中空气层的蓄热系数（）为0，该层热惰性指标该层热惰性指标D为为0。q如围护结构中某层是有几种材料组合时，如围护结构中某层是有几种材料组合时，则需先求出该材料层的平均热阻则需先求出该材料层的平均热阻R和平均蓄和平均蓄热系数热系数S，再加以计算。，再加以计算。第43页，此课件共64页哦温度波的衰减与热惰性指标的关系q材料层的热惰性指标愈大，说明温度波在期材料层的热惰性指标愈大，说明温度波在期间的衰减愈大。间的衰减愈大。温度波的衰减与材料层的热惰性指标是呈温度波的衰减与材料层的热惰性指标是呈指数函数关系。指数函数关系。第44页，此课件共64页哦判断材料层厚薄，看其热惰性

31、指标是否大于判断材料层厚薄，看其热惰性指标是否大于1q温度振幅衰减倍数达到温度振幅衰减倍数达到2时，称这层材料为时，称这层材料为“厚厚”层，或层，或“剧剧烈波动层烈波动层”，按照公式：按照公式：如如衰减倍数为衰减倍数为2，则，则D值需等于值需等于1，由此得出以热惰性指标由此得出以热惰性指标D是否大于是否大于1作为材料层是否为作为材料层是否为“厚厚”层的判断。层的判断。如如200mm厚加气混凝土厚加气混凝土D值为值为3.263，370mm厚的砖墙厚的砖墙D值为值为4.856，在同样条件下，在同样条件下，后者的内表面温度波动小，温度较稳定。后者的内表面温度波动小，温度较稳定。第45页，此课件共64

32、页哦4.4.4 谐波热作用下平壁的传热计算n计算要解决的问题计算要解决的问题：n当围护当围护 结构一侧或两侧同时受到周期波结构一侧或两侧同时受到周期波动的热作用情况下，计算要解决的问题动的热作用情况下，计算要解决的问题是是求围护结构内表面的温度求围护结构内表面的温度。内表面的内表面的温度是热工设计主要关心的问题。温度是热工设计主要关心的问题。第46页，此课件共64页哦谐波热作用下平壁的传热计算q如如平壁两侧（室内、外）受到的谐波平壁两侧（室内、外）受到的谐波热作用，热作用，分别为用下式表示，求内表面分别为用下式表示，求内表面温度。温度。-为室外平均温度；室内平均温度第47页，此课件共64页哦周

33、期性热作用综合过程分解成三个分过程n1）在室内平均温度）在室内平均温度 和室外平均温度和室外平均温度 作用下的作用下的稳定稳定传热过程。传热过程。n2）室外为周期性热作用，室内一侧温度不变室外为周期性热作用，室内一侧温度不变，由此在，由此在平壁内表面引起的温度波动振幅为平壁内表面引起的温度波动振幅为 n3）室内为周期性热作用，室外一侧其温度不变室内为周期性热作用，室外一侧其温度不变，由此，由此在平壁内表面引起的温度波动振幅为在平壁内表面引起的温度波动振幅为n求每一个分过程的热作用在内表面引起的温度的合成即为求每一个分过程的热作用在内表面引起的温度的合成即为综合过程在内表面引起的温度。综合过程在

34、内表面引起的温度。第48页，此课件共64页哦q双向谐波热作用传热过程的分解双向谐波热作用传热过程的分解第49页，此课件共64页哦稳定传热-室内外按平均温度计算q在室、内外平均温度作用下，按在室、内外平均温度作用下，按稳定传热计算平稳定传热计算平壁内表面的温度。壁内表面的温度。q单向谐波热作用单向谐波热作用-室外温度变化，室内温度室外温度变化，室内温度视为稳定视为稳定在外侧谐波热作用下所引起的内表面温度谐波。在外侧谐波热作用下所引起的内表面温度谐波。第50页，此课件共64页哦稳定传热-室内外按平均温度计算q单向谐波热作用单向谐波热作用-室内温度变化，室外室内温度变化，室外温度视为稳定温度视为稳定

35、在内侧谐波热作用下所引起的内表面温在内侧谐波热作用下所引起的内表面温度谐波。度谐波。第51页，此课件共64页哦确定综合热作用下内表面的温度q有三个分过程的振幅和初相位有三个分过程的振幅和初相位，确定，确定内表面合内表面合成波的振幅和初相位，成波的振幅和初相位，从而确定内表面的温度从而确定内表面的温度（任一时刻的温度和最高温度）（任一时刻的温度和最高温度）-为内表面的最高温度第52页，此课件共64页哦4.4.5 温度波在平壁内的衰减和延迟计算q在求双向热作用下平壁内表面的温度时在求双向热作用下平壁内表面的温度时，牵涉到，牵涉到衰减度和延迟时间衰减度和延迟时间的计算的计算，本教材提出一种近似计算法

36、，代入公式计算。，本教材提出一种近似计算法，代入公式计算。qa）室外为周期热作用，室内温度视为不变情况下）室外为周期热作用，室内温度视为不变情况下衰减倍数衰减倍数和延迟时间和延迟时间的计算。的计算。当周期Z=24小时，则延迟时间延迟时间为：第53页，此课件共64页哦温度波在平壁内的衰减和延迟计算qb）室内为波动热作用，室外室内为波动热作用，室外温度视为稳定情况下温度视为稳定情况下衰衰减倍数和延迟时间的计减倍数和延迟时间的计算公式算公式：当当Z=24小时，则内表面的延迟时间为：小时，则内表面的延迟时间为：第54页，此课件共64页哦4.5 建筑防热设计控制指标n3.5.1 室外室外热热作用：作用：

37、n夏季，夏季，对对建筑防建筑防热热来来说说，是，是取太阳取太阳辐辐射射强强度很大的晴天作度很大的晴天作为设计为设计的基本条件的基本条件。n白天，白天，在在强强烈阳光照射下，烈阳光照射下，热热量从量从围护结围护结构外表面向室内构外表面向室内传递传递。夜夜间间围护结围护结构外表面的温度迅速降低，构外表面的温度迅速降低，热热量是从室内向室外量是从室内向室外传传递递（无空（无空调调房）房）n夏季夏季围护结围护结构的构的传热传热是是以以24小小时为时为一周期的波一周期的波动热动热作用，作用，其其室内、外室内、外传热传热按周期不按周期不稳稳定定传热计传热计算，不允算，不允许许作作稳稳定定传热传热的的简简化

38、。化。第55页，此课件共64页哦4.5.2 室外综合温度n为了进行隔热计算，先应当为了进行隔热计算，先应当确定确定围护结构在夏围护结构在夏季室外气候条件下所季室外气候条件下所受到的热作用受到的热作用。围护结构。围护结构外表面受到外表面受到3种不同方式的热作用：种不同方式的热作用：n1）太阳辐射热的作用。当太阳辐射热作用到围）太阳辐射热的作用。当太阳辐射热作用到围护结构外表面时，一部分被围护结构护结构外表面时，一部分被围护结构外表面吸外表面吸收收。n2）室外空气的传热。室外空气的温度与）室外空气的传热。室外空气的温度与外表面外表面温度存在着温度差，二者以温度存在着温度差，二者以对流换热形式进行对

39、流换热形式进行换热换热。n3）在围护结构受到上述两种热作用后，外表面）在围护结构受到上述两种热作用后，外表面温度升高，辐射本领增大，向外界发射长波辐温度升高，辐射本领增大，向外界发射长波辐射热，失去一部分热能。射热，失去一部分热能。第56页，此课件共64页哦q为了计算方便，将三者对外围护结构的共同作用综合成一个单一的室为了计算方便，将三者对外围护结构的共同作用综合成一个单一的室外气象参数，这个假想的参数叫外气象参数，这个假想的参数叫“室外综合温度室外综合温度”。用。用tsa 表示。表示。又叫太阳的又叫太阳的“等效温度等效温度”或或“当量温度当量温度”第57页，此课件共64页哦室外综合温度及其组

40、成广州夏季某建筑物的平屋顶和东西向广州夏季某建筑物的平屋顶和东西向外墙的室外综合温度变化曲线实例外墙的室外综合温度变化曲线实例n平屋顶、平屋顶、西墙、东墙、西墙、东墙、西南向墙和西南向墙和东南向墙所东南向墙所受室外热作受室外热作用较大。因用较大。因此，在设计此，在设计时对他们进时对他们进行隔热是非行隔热是非常必要的。常必要的。北京地区建筑物顶夏季在综合温度北京地区建筑物顶夏季在综合温度下内外表面温度实测资料下内外表面温度实测资料第58页，此课件共64页哦室外综合温度n室外综合温度是以一天为周期波动的，用室外综合温度是以一天为周期波动的，用tsa 表示的公式只是一般表达式，为了进行隔热计表示的公

41、式只是一般表达式，为了进行隔热计算，还必须确定综合温度的最大值、昼夜平均算，还必须确定综合温度的最大值、昼夜平均值和昼夜温度波动振幅。值和昼夜温度波动振幅。n1）综合温度的平均值：）综合温度的平均值：我国主要城市夏季的日平均辐射强我国主要城市夏季的日平均辐射强度（照度）值，按民用建筑热工度（照度）值，按民用建筑热工设计规范采用设计规范采用第59页，此课件共64页哦n2）综合温度波动振幅：）综合温度波动振幅：即综合温度最大值与即综合温度最大值与平均值之差，平均值之差，。其公式为：。其公式为：n太阳辐射太阳辐射强度最大值强度最大值及平均值可及平均值可查规范查规范（GB5017693）室外综合温度见

42、教材26页第60页，此课件共64页哦n3）综合温度最大值的计算：）综合温度最大值的计算：综合温度最大值与平均值之差室外综合温度第61页，此课件共64页哦4.5.3 隔热设计标准n隔热设计标准：就是围护结构的隔热应当隔热设计标准：就是围护结构的隔热应当控制到什么程度。控制到什么程度。它与地区气候特点、生活习惯、对地区气候的适应能力以及当它与地区气候特点、生活习惯、对地区气候的适应能力以及当前的技术经济水平有密切关系。前的技术经济水平有密切关系。n对于对于自然通风自然通风的房间，外围护结构的隔热设计主要的房间，外围护结构的隔热设计主要控制其内表控制其内表面温度值面温度值。要求外围护结构具有一定的衰

43、减度和延迟时间。要求外围护结构具有一定的衰减度和延迟时间。n衡量围护结构的隔热优劣：衡量围护结构的隔热优劣：主要采用的指标：是围护结构对周期性热作用的主要采用的指标：是围护结构对周期性热作用的衰减倍数衰减倍数和延迟时间和延迟时间，内表面最高温度内表面最高温度和最高湿度出现时间。和最高湿度出现时间。n白天使用的房间，将内表面最高温度出现的时间和使用时间白天使用的房间，将内表面最高温度出现的时间和使用时间错开。错开。第62页，此课件共64页哦n按照民用建筑按照民用建筑热热工工设计规设计规范（范（GB5017693）要求，）要求，自然通自然通风风房屋的外房屋的外围护结围护结构构应满应满足如下隔足如下

44、隔热热控制指控制指标标：n1）屋）屋顶顶和和东东（西）外（西）外墙墙内表面最高温度内表面最高温度i,max 夏季室外夏季室外计计算温度最大算温度最大值值te,max。i,max te,maxn2）对对于夏季特于夏季特别别炎炎热热地区（南京、武地区（南京、武汉汉、长长沙、重沙、重庆庆等），屋等），屋顶顶和和东东西西墙墙内表面内表面最高温度最高温度值值i,max 应应室外气温最高室外气温最高值值。ni,max te,maxn3）当外墙和屋顶采用轻型结构时当外墙和屋顶采用轻型结构时i,max应满应满足下式：足下式：n i,maxte,max+o.5n4）当外墙和屋顶内侧用复合轻质材料（岩棉、泡沫塑料

45、、石膏板），当外墙和屋顶内侧用复合轻质材料（岩棉、泡沫塑料、石膏板），i,max 应满应满足下式：足下式：i,maxte,max+1n5）对对于夏季炎于夏季炎热热，冬季又寒冷的地区，建筑，冬季又寒冷的地区，建筑设计应设计应考考虑虑屋屋顶顶和外和外墙墙冬季防寒夏冬季防寒夏季防季防热热。隔热设计标准第63页，此课件共64页哦4.5.44.5.4 围护结构夏季隔热评价方法围护结构夏季隔热评价方法 -围护结构的衰减倍数围护结构的衰减倍数-根据夏季热作用的特点，衡量围护结构的隔热优劣，主要采用的指标根据夏季热作用的特点，衡量围护结构的隔热优劣，主要采用的指标是是围护结构对周期性热作用的衰减倍数和延迟时间围护结构对周期性热作用的衰减倍数和延迟时间，以及由此而得，以及由此而得出在具体气象情况下的出在具体气象情况下的内表面最高温度，和最高湿度出现时间内表面最高温度，和最高湿度出现时间。围护结构衰减倍数围护结构衰减倍数围护结构在室外综合温度波的作用围护结构在室外综合温度波的作用下，温度沿着厚度方向逐渐衰减，下，温度沿着厚度方向逐渐衰减，振幅越来越小，振幅越来越小，室外综合温度振幅室外综合温度振幅与围护结构内表面的温度振幅的与围护结构内表面的温度振幅的比值比值，称为该围护结构的衰减倍数。，称为该围护结构的衰减倍数。nju:第64页，此课件共64页哦