建筑物理第二讲建筑热环境基础知识11.pptx

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砖砌体和加气混凝土的导热系数与湿度的关系
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导热系数与温度、湿度、和密度的关系
c）密度的关系 密度即 单位体积的材料重量，密度小的材料
内部孔隙多，由于空气导热系数很小，故密度小 的材料导热系数也小，良好的保温材料多是孔隙 多、密度小的轻质材料。但，当密度小到一定程 度后，再加大孔隙，大的孔隙中空气对流作用增 强，对流换热增加，加大了材料的导热能力。因 此，轻型（如纤维）材料有一个最低导热系数的
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b）温度梯度
等温面：温度场中同 一时刻有相同温度各 点连成的面。
温度梯度：温度差△t 与沿法线方向两等温 面之间距离△n的比值 的极限。
Iim t t
n0 n n
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C）热流密度（q）
导热不能沿等温面进行， 必须穿过等温面。
热流密度(q）：单位时间 内，通过等温面上单位面 积的热量。等温面上面积 元dF(m2 )，单位时间内 通过的热量为dQ(w)
用公式表示： qΒιβλιοθήκη tnq－－单位时间、单位面积上通过的热量，又称热流密度或
热流强度
t －－等温面温度在其法线方向上的变化率叫温度梯度
n
λ－－表示材料导热能力的系数，称导热系数
负号是因为热流有方向性，是以从高温向低温方向流动为正 值;温度也是一个向量，以从低到高为正，二者相反。
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导热系数
密度界限。（20℃时玻璃棉的密度界限为 50-60kg/m3）
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隔热保温材料----绝热材料
导热系数越小，说明材料越不易导热。
工程上常将导热系数λ＜0.3 W/（m · K）的 材料称为隔热保温材料或绝热材料。如矿棉、 泡沫塑料等。
导热系数： 其物理意义：在稳定传
热状态下当材料厚度 为1m两表面的温差为 1℃时，在一小时内通 过1m2截面积的导热量。 导热系数大，表明材 料的导热能力强。
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导热系数（ λ ）
各种物质（气体、液体、固体）的导热系数数值范围和性质有所不同 ，它还与当时的压力、温度、密度、含湿量有关。可查书后附表
气体的导热系数最小，如常温常压下空气的导热系数为0.029 W/ （m ·K），静止不动的空气具有很好的保温能力。
液态的导热系数大于空气，如水在常温常压下，其导热系数为0.58 W/（m ·K），为空气的20倍
金属的导热系数最大，如建筑钢材导热系数为58.2 W/（m ·K） （空气的2000倍），门窗铝合金则大到162，是聚苯乙烯泡沫塑料 （导热系数为0.042）的5400倍。
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2.1.3 人的热传递
为了保持体温，人体 不间断的向周围环境 散发热量。
人体与室内环境的换 热也是同时以辐射、 对流、导热三种方式 进行。
人体的散热量决定于： 室内空气温度、风速、 围护结构内表面温度。
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2.2 导热
导热：直接接触的物体由于有温度差时，质点作 热运动而引起的热能传递过程。
如果热流密度在面积F上均 匀分布则热流量为右式。
q dQ W / m dF
dQ qdF
Q F qdF
Q qF
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2） 傅立叶定律
导热基本方程－－傅立叶定律：
物体内导热的热流密度的分布与温度分布有密切关系。
傅立叶定律内容：匀质材料内各点的热流密度与温度梯度的 大小成正比。 或：一个物体 在单位时间、单位面积上传递 的热量与在其法线方向的温度变化率成正比。
流体与流体之间、流体与固体之间发生相对位 移时所产生的热量交换现象。 导热：
同一物体内部或相互接触的两物体之间由于分 子热运动，热量由高温处向低温转移的现象。
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•太阳辐射照射的热量， 有20~30%被反射
• 暖气片辐射热，与空气接触 传热，被加热的空气变轻产生 对流，通过对流将热量传向室 内各处。
非金属固体材料 ，如大部分建筑材料，导热系数一般低于金属材料 ，介于0.023~3.49 W/（m ·K）之间。
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影响导热系数数值的因素：物质的种类（液体、气体、 固体）、结构成分、密度、湿度、压力、温度等。
a）温度的影响 温度升高时，分子运动加强，使实体
部分的导热能力提高；同时，空隙中的 对流、导热和辐射能力也加强，从而材 料的导热系数增加。
第二讲：建筑热环境基础 知识
Zhang-Xiuxin
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本讲主要内容：
2.1、 建筑中的传热现象 2.2、围护结构传热方式之一：导热 2.3 、围护结构传热方式之二：对流 2.4 、围护结构传热方式之三：辐射 2.5、建筑围护结构的传热过程
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2.1 建筑中的传热现象
2.1.1 传热 热量的传递。在自然界中，只要存在温差
就会有传热现象，热能由高温部位传至低 温部位---围护结构的传热。 2.1.2传热方式 有三种 : 辐射 、对流和导热。建筑物的传 热大多是三种方式综合作用的结果.
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辐射 对流 导热
辐射： 把热量以电磁波的形式从一个物体传向另一
个物体的现象。凡温度高于绝对零度的物体，都 可以发射同时也可以接受热辐射。 对流：
a）温度场：在某一时刻物体内各点的温度 分布。
热量传递与物体内部温度的分布密切相关。温度 t 是空间
坐标 x y z 和时间 τ的函数 即
t f x, y, z, .
不稳定温度场：温度分布随时间而变 稳定温度场：温度分布不随时间而变 一维温度场：温度只沿x一个坐标轴发生变化
t f x
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导热系数与温度、湿度、和密度的关系
b）湿度的影响 各种材料与潮湿的空气接触后，材料总会吸收一些
水分，材料受潮后，由于孔隙中有了水分，增加了水 蒸气扩散的传热量，还增加了毛细孔中液态水分所传 导的热量，导热系数将显著增大。 水和冰的导热系数分别为0.58 W/（m ·K）、 2.33, W/（m ·K）都远大于空气的导热系数 （0.03 W/（m ·K） ），因此水或冰取代孔隙中 的空气必然使其导热系数加大。
在固体、液体、气体中都存在导热现象。其各自 的导热机理不同。气体：分子作无规则运动时相 互碰撞而导热。液体：通过平衡位置间歇移动着 的分子振动引起导热。固体：由平衡位置不变的 质点振动引起导热。金属：通过自由电子的转移 而导热。
绝大多数的建筑材料（固体）中的热传递为导热 过程
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1） 温度场 温度梯度 热流密度