建筑物理之传热原理1
建筑物的热传递机制及节能技术
建筑物的热传递机制及节能技术建筑物是人们日常生活的重要场所，而建筑物的热传递机制影响着人们的生活质量和能源消耗。
在日益增长的能源消耗和环境污染的压力下，节能成为了建筑行业的重要发展方向。
本文将从建筑物热传递机制及节能技术两个方面展开探讨。
一、建筑物的热传递机制建筑物内外热量的传递过程可以经过辐射、传导、对流等方式完成。
其中，辐射是以电磁波形式传递热能，如太阳辐射；传导是通过物质介质的接触方式传递热量，如墙体传递的热量；对流是通过气体和流体传递热量，如房间内空气的流动。
建筑物的墙体、窗户、屋顶、地面等部位都存在着热量的流失和流入，而建筑物的热传递机制的影响因素主要有以下几个方面：1.建筑物的朝向建筑物的朝向可以决定它在不同时刻受到的阳光和气流影响，从而影响热传递机制。
一般来说，南北朝向的建筑可以最大程度地接受太阳光辐射和凉爽的北风，而东西朝向的建筑则容易受到太阳光辐射和暖湿气流的影响。
2.建筑外壳的热传递系数建筑外壳的材料和结构决定了它的热传递系数，即它的隔热性能和透热性能。
材料的热传导系数越小，隔热性能越好，透热性能越小；而结构的设计决定了外壳的抗风能力和气密性能。
3.建筑内部的热源建筑内部的人体、设备等都会产生热源，从而影响室内的热传递机制。
例如，人体的生理活动会产生排热，冰箱、洗衣机等电器的运转也会产生热量散发。
二、节能技术建筑节能是指在保证建筑使用功能的前提下，尽量减小建筑能耗。
下面介绍一些常用的建筑节能技术：1.建筑隔热材料建筑隔热材料是在建筑墙体、地面、屋顶等位置上铺设的一层隔热层，能够减少建筑内外热量的传递，从而减少能源消耗。
常见的隔热材料有发泡聚苯乙烯、岩棉、硅酸盐等。
2.低能耗建筑设计低能耗建筑设计是指在建筑设计和布局上充分考虑能源节约问题，通过改变建筑朝向、墙体厚度、窗户数量、屋顶材料等措施来减小能源的消耗。
3.太阳能利用技术太阳能利用技术是指利用太阳能光热资源进行供热、供电、照明等。
建筑 传热基本原理
1.1.1 导热
若一根密实固体的棒，除两端外周围用理想的绝缘材料包裹，其 两端的温度分别为T1和T2，如图1.2-1所示。如T1大于T2，则有 热量Q通过截面F以导热方式由T1端向T2端传递。依据实验可知：
Q
T1 T 2 l
F
Q——棒的导热量(W)； F——棒的截面积(m2)； T1，T2——分别为棒两端的 温度(K)； l——棒长(m)； ——导热系数(W／(m· K))。
1.1.2 对流
(2) 当流体各部分之间或者流体与紧邻的固体表面之间存在着 温度差，但同时流体又受到外部因素如气流、泵等的扰动而产生 传热的现象，称为受迫对流换热。 在受迫对流换热之中必然也包含着自然对流换热的因素。
受迫对流换热主要取决于温差的大小、风速的大小与固体表面的 粗糙度。 对于中等粗糙度的固体表面，受迫对流换热时的对流换热系数 可按下列近似公式计算： c =( 2.5~6.0)+4.2v 对于围护结构外表面 c = 2.5 + 4.2v 对于围护结构内表面 上二式中，v表示风速(m/s)，常数项反映了自然对流换热的影响， 其值取决于温度差的大小。
但是也有某些材料例外，当干密度降 低到某一程度后，如再继续降低，其 导热系数不仅不随之变小，反而会增 大。显然，这类材料存在着一个最佳 干密度，即在该干密度时，其导热系 数最小。在实用中应充分注意这一特 点。（玻璃棉）
材料的导热系数及其影响因素
3)材料含湿量的影响
在自然条件下，一般非金属建 筑材料常常并非绝对干燥，而是 在不同程度上含有水分，表明在 材料中水分占据了一定体积的孔 隙。含湿量愈大，水分所占有的 体积愈多。水的导热性能约比空 气高20倍，因此，材料含湿量的 增大必然使导热系数值增大。
传热的基本原理
传热的基本原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
热量传递可以通过三种基本途径发生：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子或离子的振动和碰撞来传递的过程。
当一个物体的一部分受热时，其分子通过振动和碰撞将能量传递给周围的分子，从而逐渐使整个物体达到热平衡。
传导的速率取决于物体的导热性质，即物体的热导率。
热导率越高，传导速率越快。
对流是指流体（气体或液体）的传热过程。
当一个物体受热时，周围的流体也会受热并产生密度变化，从而形成对流流动。
对流能够有效地传递热量，因为流体的流动会带走热量并将其传递到其他地方。
对流的速率取决于流体的热扩散性质和流体的流动性质。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，无需通过物质进行传导或对流。
所有物体都会辐射热量，其强度取决于物体的温度和辐射特性。
辐射热量可以在真空中传递，也可以在透明的介质（例如空气或玻璃）中传递。
在实际情况中，传热往往是以上三种方式的综合作用。
例如，在烹饪中，热量通过盖子底部的传导传递给锅内的食物，然后通过对流将热量均匀分布到整个食物中。
而太阳的热量则通过辐射传递到地球表面，然后通过导热和对流进一步分布到大气层和海洋中。
了解传热的基本原理对于很多日常生活和工程应用都非常重要。
通过控制传热过程，我们可以更好地设计和改进热交换设备、节能系统以及热管理系统，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。
传热原理讲的什么
传热原理讲的什么
传热原理是指热能在物体之间传递的规律和方式。
热传递是在温度不同的物体之间，由温度高的物体向温度低的物体自发地传递热量的过程。
传热原理涉及的几种传热方式有：热传导、热对流和热辐射。
首先，热传导是通过物体内部分子的热运动传递热量的过程。
当两个相邻的物体温度不同时，由于分子热运动的不同，温度高的物体分子运动剧烈，分子之间碰撞更频繁，使分子间的热量不断传递，最终达到热平衡。
但如果物体内部是导热差的，热传导则会受到阻碍。
其次，热对流是通过物质内部流体的流动传递热能的现象。
当物体表面有液体或气体流动时，热能就会随着流动的介质进行传递。
例如，在散热器中，风吹过金属鳍片，空气与金属鳍片接触就变得非常丰富，传热效率就更高，从而迅速降低了金属鳍片中的热量。
最后，热辐射是指由物体表面发射的电磁波传递能量的过程。
所有物体都会以电磁波的形式发射热辐射，但这种热辐射的强度随着温度的升高而增加。
较高的温度将导致更多的热辐射冲向周围环境，进一步增加了热传递。
总的来说，传热原理对于实际生活中的很多领域都是至关重要的。
例如，在构建高效建筑物和汽车发动机冷却器的过程中，了解传热原理是必要的。
通过掌握这
些传热原理，我们可以更好地设计和生产能够更有效地传递和控制热量的产品和设备。
传热的原理
传热的原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
它可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子间碰撞传递热量的过程。
当物体的一部分受热时，它的分子开始振动更加激烈，这些振动会传递给相邻的分子。
这样，热量会从高温区域沿着物质的温度梯度逐渐传导到低温区域。
传导的速率取决于物质的导热性能，例如金属通常具有较高的导热性能，而绝缘材料则通常具有较低的导热性能。
对流是指通过流体的运动来传递热量的过程。
当物体受热时，流体会受热膨胀，密度减小，从而形成一个上升的热对流流动。
这种流动会将热量从高温区域带到低温区域。
对流传热的速率取决于流体的性质、流动速度和物体的表面特性。
辐射是指通过电磁波传递热量的过程。
所有物体都会辐射热能，其辐射的电磁波频率和强度取决于其温度。
这种电磁波可以穿过真空和透明介质，并在接触到其他物体时被吸收或反射。
当热辐射被吸收时，能量被转化为热量。
辐射传热的速率取决于物体的温度、表面特性和辐射的波长。
这三种传热方式通常同时存在，并相互影响。
对于大多数热传递过程，它们是同时进行的，但某一特定方式可能会占主导地位。
了解和控制传热过程对于许多工程和科学应用都至关重要。
建筑物理之传热原理1
(
Ri
Re)
注意： R ：平均热阻 F0:与热流方向垂直的总传热面积
F1、F2、F3…:平行于热流方向的各个传热面积 R0.1、R0.2、 R0.3 …:各个传热部位的传热阻
R0=Ri+R+Re
Ri 、Re ：内表面换热、外表面换热阻 φ ：修正系数，
（三）封闭空气层的热阻 建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构
上
式 联
q
1
ti te d
1
ti te ti te Ri R Re R0
立:
i
e
q—通过平壁的传热量 w/m2
R0—平壁的总传热阻
R0—平壁的总传热阻，表示热量丛平壁一侧 传到另一侧是所受到的总阻力 （ m2K / w）
q
ti te R0
K 0(ti
te )
K0—平壁的传热系数
1 2 3
λ1
d1
q ——通过平壁的导热量w/m2
e ——平壁外表面的温度℃
θe te
λ2 λ3 d2 d3
三、外表面的散热
θe >te ,外表面把热量以对流和辐射的方式传给室
外的空气
qe e (e te )
qe e (e te ) e ec er
qe ——外表面的散热量，w/m2 e ——外表面的热转移系数，w/（m2K)
的保温层。 空气层中的传热方式：导热、对流和辐射
主要是对流换热和辐射换热
封闭空气层的热阻取决于间层 两个界面上的边界层厚度和界 面之间的辐射换热强度。
与间层厚度不成正比例关系
在有限空间内的对流换热强度与间层的厚度、
间层的设置方向和形状、间层的密闭性等因素
有关。
围护结构传热的原理
围护结构传热的原理
围护结构传热的基本原理是:
1. 导热:建筑围护结构中的砖、木、混凝土等都是热的导体,可以导热。
2. 对流:空气中的热量可以通过对流移动,从高温区域流向低温区域。
3. 辐射:所有物体都可以向周围环境发出电磁波,使热量以辐射形式传递。
4. 传热的三种方式协同作用,使热量从围护结构的室内侧流向室外侧。
5. 夏天时,室外高温,室内低温,热量由室外向室内传递。
6. 冬天时,室内高温,室外低温,热量由室内向室外散失。
7. 加强围护结构的保温性能,可以减少热量传递,实现节能。
8. 常用的保温措施有添加保温层、增大结构厚度、提高密度、应用低辐射涂料等。
9. 也可以通过遮阳、空气层等方式减少热量传递。
围护结构的合理传热设计直接影响建筑的能耗水平。
要根据不同功能需求采取有效保温措施。
建筑物理—建筑热工—第二章：传热基本知识
— 建筑热工、建筑光学
浙江大学 建筑工程学院 建筑学系 建筑技术科学研究所
第2章 传热基本知识
第1节 传热方式
传热—物体内部或者物体之间热能转移的现象。凡有温度 差，就必然有热能的传递和转移显现。
传热的基本方式— 导热、对流、辐射
1.导热
（1）导热的机理
温度不同的质点（分子、原子、自由电子）在热运动 中引起的热能传递的现象。
Eb
Cb
( Tb )4 100
Eb ——绝对黑体全辐射本领， W / m2 Tb ——绝对黑体的绝对温度，K Cb ——绝对黑体的辐射系数，常数 5.68 W /(m2 K 4 )
灰体的全辐射本领 E C( T )4 100
E —— 灰体的全辐射本领， W / m2 T ——灰体的绝对温度，K C ——灰体的辐射系数，W /(m2 K 4 )
t —— 流体主体部分的温度，K
—— 壁面的温度，K
R ——对流换热热阻 (m2 K) /W c
对流换热系数 c 的影响因素
1 R
c c
流体：运动发生的原因、流体的运动状况、流体的物理性质、流 体与壁面的温差
壁面：壁面的形状、材质、大小、位置关系
对流换热系数的简化计算
（1）自然对流
平壁垂直 c 24 t
平壁水平
热流由下而上 c 2.54 t 热流由上而下 c 1.34 t
（2）强制对流（中等粗糙度）
外表面 c (2.5 ~ 6.0) 4.2v
内表面 c 2.5 4.2v
3. 辐射
（1）辐射的本质与特点 所有温度高于绝对零度（K）的 物体，都会发射电磁波。
波长在0.4-40um范围的电磁波， 照射到物体上热效应特别显著， 称热射线，包括可见光及红外线 的短波部分。
传热的原理
传热的原理传热是热力学中的一个重要概念，它指的是热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
在我们的日常生活中，传热现象无处不在，比如热水壶把热量传递给水，暖气把热量传递给室内空气等等。
而了解传热的原理，不仅可以帮助我们更好地利用热能资源，还可以指导工程技术的应用。
本文将围绕传热的原理展开讨论。
首先，我们来看一下传热的基本方式。
传热的基本方式有三种，分别是传导、对流和辐射。
传导是指热量在固体、液体和气体内部传递的过程，它是通过分子之间的碰撞和振动来完成的。
对流是指流体内部的热量传递，它是通过流体的运动和对流体内部的热量不均匀分布来完成的。
辐射是指热量通过电磁波的形式传递，它可以在真空中传递，不需要介质的参与。
其次，我们来看一下传热的基本规律。
传热的基本规律可以用热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程来描述。
热传导方程描述了传导传热的规律，它与物体的导热系数、温度梯度和传热截面积有关。
对流传热方程描述了对流传热的规律，它与流体的性质、流速和传热面积有关。
辐射传热方程描述了辐射传热的规律，它与物体的发射率、温度差的四次方和传热面积有关。
最后，我们来看一下传热的应用。
传热的应用非常广泛，比如在工业生产中，通过控制传热过程可以提高生产效率，节约能源资源；在建筑领域，通过合理设计建筑结构和采用合适的传热材料可以提高建筑的节能性能；在生活中，通过合理使用传热原理可以改善生活质量，比如利用对流传热原理设计暖气系统，利用辐射传热原理设计太阳能热水器等等。
综上所述，传热是热力学中的重要概念，了解传热的原理对我们合理利用热能资源、指导工程技术应用具有重要意义。
通过对传热的基本方式、基本规律和应用进行深入理解，可以更好地应用传热原理，提高能源利用效率，实现可持续发展的目标。
希望本文的内容可以帮助读者更好地理解传热的原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
建筑物理讲义第二章
q
ti te 1 d 1 i e
K 0 (ti te )
(2-5)
传热系数：上式中
K0
1
i
1 d
1
叫做平壁的传热系数，它的物理
e
意义：当ti-te=1℃时，在单位时间内通过平壁单位表面积的传热量。 平均传热R0： R 0
1
i
（2－6b）
A cos( e ) e e e e,max
平壁外表面温度：
A cos( ef ) ef ef ef ef ,max
平壁内表面温度：
A cos( if ) if if i f if ,max
2）从室内空间到平壁内部，温度波动振幅逐渐减小，A , e Aef Aif 这种 现象叫做温度波动的衰减。
1 q d 1 (i 2 ) 2 q d 2 (2 3 )
2.K/w) (m
d
(1) (2) (3) (4)
q
d3
3
(3 e )
根据稳定传热特征
q q1 q2 q3
联立（1）、(2)、(3)、(4)式可解得：
q
d1 d 2 1 2
i e
q
i e
d
i e
d
（2－1）
上式叫做单层匀质平壁的稳定导热方程
热阻：热量传递过程中受到的阻力称为热阻， R
热阻的物理意义：表示平壁抵抗热量通过的 能力；R , q 围护结构性能好；若想增大 R,可选用d大，或λ小的材料。 2.经过多层平壁的导热
定义：凡是由几层不同材料组成的平壁都 叫做多层平壁。 多层平壁的导热方程推导：
建筑物理(热)-1 建筑热工基础知识
grad t
1. 建筑热工学基础知识 1.2 围护结构传热基础知识 1.2.1 导热
四、热流密度 ▇ 热流密度就是单位时间、单位面积上所传递的热量；
dQ q dF
Q qdF
F
大平板：
Q qF
1. 建筑热工学基础知识 1.2 围护结构传热基础知识 1.2.1 导热
W (m C)
Thermal conductivity
1. 建筑热工学基础知识 1.2 围护结构传热基础知识 1.2.1 导热
六、导热系数 Thermal conductivity
定义:
q t n
W/(m· ℃)
1）导热系数的物理意义: 在稳定条件下，当温度梯度 为1℃/m时，在单位时间内通过单位面积的导热量。 2）导热系数越大，表明材料的导热能力越强。 3）物质的导热系数，均由实验确定。
COLD (not much vibration)
Heat travels along the rod
▲物质的固有属性 ：可以在固体、液体、气体中发生; ▲导热的特点 ：a 必须有温差；b 物体直接接触；c 依靠分子、原子及自由 电子等微观粒子热运动而传递热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实 固体中。但建筑材料总是有孔隙的，会产生其它方式的传热，但比例甚微， 故在热工计算中，认为在固体建筑材料中发生的是导热过程（有空气间层的 例外）。
► 建筑材料和隔热保温材料导热系数数值范围:0.025 – 3.0 W/(m· K) 。 ►保温材料(绝热材料）：导热系数小于0.25 W/(m· K) ►多孔材料的导热系数与其湿度相关
例如：苯板0.04 岩棉0.035
建筑物理第二章传热学基本原理
材料属性划分：无机水合盐相变材料、有机相变蓄热材 和复合相变蓄热材料
结晶水和 盐
石蜡
多元醇
陶瓷基复合 材料
2.1常见无机水合盐相变材料
CaCl2· 2O的相变温度约在 26～ 6H CaCl2· 2O 29℃，熔解热为190 kJ/kg，不易分 6H 解，价格低，易得，安全无毒。 CaCl2· 2O 有严重的过冷问题 6H （其过冷度达 20℃）和对湿度的 敏感性，对应用不利。
6
1
太阳能方面
轻质建筑材料的热容 较低，不利于平抑室 内温度波动，而在其 建筑节能方面 中加入相变物质是解 5 决这一问题的有效方 法。
应 用 领 域
2
工业余热方面
电力调峰中
4
3
液化天然气冷能蓄冷中
在电力需求的波谷时段，可采用相变储能 复合材料蓄存由空调或制热设备产生的冷 量和热量，用于电力波峰时段
21
43
35
室外 上午11点 热量被用来加热墙体
室内
下午4点 任是加热墙体，少量进入室内
晚上9点 室外温度降低，热量往外流
(3)从介质到壁体表面及内部，温度波 动的相位逐渐向后推延。这种现象叫温度 波动的相位延迟，亦即从外到内各个面 出现最高温度的时间向后推延。（材料层
升温或降温，需要一定的时间供给或放出热量。）
一、导 热
定义：同一物体内部或直接接触的两物体之间由于有 温度差时，质点作热运动而引起的热能传递过程。
导热可在固体、液体和气体中发生，各自的导热机理不同。
绝大多数的建筑材料（密实固体）中的热传递为导热 过程。
2. 导热系数的意义及影响因素
导热系数（λ）：
指温度在其法线方向的变 化率为1℃/m时，
建筑物传热及其影响因素分析
建筑物传热及其影响因素分析建筑物传热及其影响因素分析随着城市化进程的加快，人们对居住环境的要求越来越高，住宅和办公楼的热舒适度也成为了人们关注的重点。
在建筑物中，热传递是影响热舒适度的重要因素，了解建筑物的传热规律以及影响因素，有助于优化建筑物的热工性能，提高热舒适度，实现节能减排的目标。
1. 建筑物传热的基本过程建筑物传热涉及三种基本传热过程，即导热、对流传热和辐射传热。
导热是指热量通过物质内部传递的过程，主要发生在建筑物中的墙体、屋顶和地板等结构件中。
建筑物中常用的保温材料如泡沫塑料、岩棉、玻璃棉等都是通过降低导热系数来减少导热过程的热损失。
对流传热是指流体或气体在流动状态下传递热量的过程，主要发生在建筑物内的空气流动中。
对流传热的强度与流体之间的温度差和流速有关，在建筑物中，可以通过加强通风系统、调整室内布局和采用复合材料等方法来减少对流传热过程的热损失。
辐射传热是指热量以无介质的形式，通过电磁波的形式，从辐射体向周围环境传递的过程。
建筑物中常见的辐射源有太阳、暖气和照明设备等。
在建筑物中，可以通过减少辐射热源的发射量、降低建筑中的反射率和采用太阳能收集系统等方式来降低辐射传热的热损失。
2. 建筑物传热的影响因素建筑物的传热过程主要受到以下因素的影响，包括环境温度、相对湿度、室内外温差、建筑结构材料、建筑形式和采光等。
环境温度是指建筑物周围的空气温度，环境温度越高，建筑物的导热、对流和辐射传热损失就越大，从而影响室内温度。
相对湿度是指空气中水蒸气的含量，与建筑物的传热有密切关系。
相对湿度越高，会增加建筑物的导热和对流传热，从而影响建筑物的热传递特性。
室内外温差是指室内外温度差值，与对流传热和辐射传热有关，室内外温差越大，热传递越快。
建筑结构材料是指建筑物中的墙体、屋顶、地面等结构材料，不同的材料有不同的导热系数，对传热有不同的影响。
建筑形式是指建筑物外形和布局特点，与建筑物的通风、采光和升温方式有关，对建筑物传热性能有直接影响。
第二章 建筑围护结构的传热原理及计算
3、屋顶结构总热阻 、
内表面热转移阻 Ri=0.11 (m2K/W) 外表面转移阻 Re=0.05 (m2K/W) 总热阻 R=0.11+0.17+0.421+0.022+0.059+0.05=0.832 (m2K/W)
2-1-3 平壁内部温度的计算及图解法
一、平壁内部温度的计算 二、壁体内部温度的图解法
试计算某屋顶结构的热阻（ 试计算某屋顶结构的热阻（夏）
1、由附录4查各种材料的导热系数 、由附录 查各种材料的导热系数
钢筋混凝土： 钢筋混凝土：λ=1.74 (W/mK) 加气混凝土： 加气混凝土：λ=0.19 (W/mK) 水泥砂浆： 水泥砂浆： λ=0.93 (W/mK)
油毡防水层： 油毡防水层： λ=0.17 (W/mK)
Q=
λ
d
(θi −θe )Fτ
单位时间内通过单位面积的热流量，称为热流强度。 单位时间内通过单位面积的热流量，称为热流强度。 热流强度
θi −θe θi −θe q = (θi −θe ) = = λ d R
d
λ
（7-3）
说明： 说明：
在同样温差条件下，热阻越大， 热阻 R = ：在同样温差条件下，热阻越大，通过材料 λ 层的热量越少；增加热阻的方法： 层的热量越少；增加热阻的方法：加大平壁厚度或选用导 热系数小的材料。 热系数小的材料。 导热系数 λ ：当材料层单位厚度内的温差为 10C 时，在 1小时内通过 1m2 表面积的热量。 表面积的热量。 小时内通过 的最大因素是：容重和湿度。 影响 λ 的最大因素是：容重和湿度。
平壁内的导热过程： 一、平壁内的导热过程：
定义：指通过围护结构材料传热。 定义：指通过围护结构材料传热。 经过单层平壁导热 经过多层平壁导热
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减少辐射换热量的方法： 减少辐射换热量的方法： 1、将空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间 、将空气间层布置在围护结构的冷侧， （ 层的平均温度。 效果不够显著） 层的平均温度。 效果不够显著） 2、在间层壁面涂贴辐射系数小的反射材料（铝 、在间层壁面涂贴辐射系数小的反射材料（ 箔等） 箔等） 一般建筑材料的辐射系数： 一般建筑材料的辐射系数：4~4.5 J/（m2hK4） （ 铝的辐射系数： 铝的辐射系数：0.25~0.96 J/（m2hK4） （
平行于热流方向沿材料层 中不同材料的界面将其分隔 为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等部分 计算各部分的热阻R 计算各部分的热阻 Ⅰ RⅡ RⅢ F是各部分 是各部分 在垂直热流 F + F + F +........ 方向的表面 1 2 3 积m2 R= − (Ri + Re)ϕ 1 F + F2 + F3 +....... ϕ ——修 修 R0.1 R0.2 R0.3 正系数， 正系数， 组合壁的平均热阻 ： R
*当间层厚度增加 当间层厚度增加(d>10cm) 当间层厚度增加 上升气流和下降气流干扰程度逐渐减小 *当厚度达到一定程度时，就与自然对流 当厚度达到一定程度时， 当厚度达到一定程度时 情况类似. 情况类似 在水平间层中 *当热面在上方时，间层 当热面在上方时， 当热面在上方时 内可视为不存在对流。 内可视为不存在对流。 *当热面在下方时，热气流 当热面在下方时， 当热面在下方时 的上升和冷气流的下沉相 互交替形成自然对流， 互交替形成自然对流，此 时自然对流换热最强， 时自然对流换热最强，
通过间层的辐射换热量与间层表面材料的 通过间层的辐射换热量与间层表面材料的 辐射换热量与间层 和间层的平均温度高低有关。 辐射性能和间层的平均温度高低有关 辐射性能和间层的平均温度高低有关。 1—纯导热换热量 纯导热换热量 2—对流换热量 对流换热量 3—总换热量 总换热量 可见：普通空气间层 可见： 的传热量中辐射换热 占很大比例， 占很大比例， 要提高空气间层 的热阻须减少辐射 传热量。 传热量。
d
d
2
• K/W
• K/W
0 . 24 = = 0 . 923 m R渣= 渣 λ 0 . 26
2
2.求平均热阻（由式1-7得）
F1 + F2 + F3 0.14 + 0.28 2 R3 = = = 0.541m • K/W F1 F2 F3 0.14 0.28 + + + R1 R2 R3 0.296 0.923
第一节
平壁的稳定传热
传热过程——室内外热环境通过围护结构而进行 室内外热环境通过围护结构而进行 传热过程 的热量交换，包含导热、 的热量交换，包含导热、对流以及辐射换热方式 温度场不随时间变化的传热过程——稳定传热过程 温度场不随时间变化的传热过程 稳定传热过程 设: ti > te 传热过程经历三个阶段 ti λ1 d1 λ2 λ3 d2 d3 te
3.整个多层壁的导热热阻为： R = R1+ R2 + R3 + R4 + R5 = 0.015/0.93 + 0.12/0.81 +0.541 +0.12/0.81 +0.015/0.81 = 0.872 m2* K/W
对于一维稳定传热过程, 对于一维稳定传热过程
q=
1
αi
+∑
ti − t e d
λ = 0.81
λ = 0.26 石灰砂浆 λ = 0.81 水泥砂浆 λ = 0.93
1.求各材料热阻： R砖= 求各材料热阻： 砖 求各材料热阻
这里我们截取高为6m、 这里我们截取高为 、 宽为1m的一块砖作为计 宽为 的一块砖作为计 算单元。 算单元。
0 . 24 = = 0 . 296 m λ 0 . 81
θi
λ1 d1
(ti −θi ) (ti −θi ) qi = = 1 Ri
Ri =
1
αi
αi
内表面热转移阻R 内表面热转移阻 i
αI W/(m2•K)) RI ((m2•K)/W) 8.7 0.11
经验数据
表面特性 墙面、地面、 墙面、地面、表面平整或 有肋状突出物的顶棚 （h/s≤0.3） ≤ ） 有肋状突出物的顶棚 （h/s>0.3） ）
（三）封闭空气层的热阻 建筑设计中常用封闭空气层作为围护结构 的保温层。 的保温层。 空气层中的传热方式： 导热、 空气层中的传热方式： 导热、对流和辐射 主要是对流换热和辐射换热 封闭空气层的热阻取决于间层 两个界面上的边界层厚度 边界层厚度和界 两个界面上的边界层厚度和界 面之间的辐射换热强度 辐射换热强度。 面之间的辐射换热强度。 与间层厚度不成正比例关系
λ αe
ti − t e ti − t e = = 1 Ri + R + Re R0 +
q—通过平壁的传热量 w/m2 通过平壁的传热量 ti—室内气温 室内气温 ti λ1 λ2 λ3 te—室外气温 室外气温 d1 d2 R0—平壁的传热阻 平壁的传热阻
d3
te
R0—平壁的传热阻，表示热量丛平壁一侧传 平壁的传热阻， 平壁的传热阻 到另一侧是所受到的总阻力 （ m2K / w） ）
qe = αe (θe − te )
qe =αe(θe −te)
季节 表面特征
αe = αec +αer
qe ——外表面的散热量，w/m2 外表面的散热量， 外表面的散热量 αe ——外表面的热转移系数，w/（m2K) 外表面的热转移系数， （ 外表面的热转移系数
αe Re 冬季 外墙、屋顶、与室外空气直接接触的表面 23.0 0.04 与室外空气相通的不采暖地下室上面楼板 17.0 0.06 闷顶、外墙上有窗不采暖地下室上面楼板 12.0 0.08 外墙上无窗的不采暖地下室上面的楼板 夏季 外墙和屋顶 6.0 0.17
λ1=1.74 W/(m•K) λ2=0.46 W/(m•K) 0.46/1.74=0.267 由表2-1： 由表 ：修正系数 φ=0.93 （4）圆孔板的平均热阻 ）
F + F + F +........ R= 1 2 3 − (Ri + Re)ϕ 1 F + F2 + F3 +....... R0.1 R0.2 R0.3
在有限空间内的对流换热强度与间层的厚度、 在有限空间内的对流换热强度与间层的厚度、 对流换热强度与间层的厚度 间层的设置方向和形状 间层的密闭性 设置方向和形状、 密闭性等因素 间层的设置方向和形状、间层的密闭性等因素 有关。 有关。 垂直空气间层中 垂直空气间层中，θ1>θ2 *当间层厚度较薄时 当间层厚度较薄时 热气流和冷气流相互干扰， 热气流和冷气流相互干扰，形 成局部环流，使边界层减薄。 成局部环流，使边界层减薄。 *当间层厚度很薄时 当间层厚度很薄时(d<0.5cm) 当间层厚度很薄时 气流的流动困难， 气流的流动困难，气流近似 为静止， 为静止，对流换热很弱
∑
R0—平壁的总传热阻，表示热量丛平壁一侧 平壁的总传热阻， 平壁的总传热阻 传到另一侧是所受到的总阻力 （ m2K / w） ）
ti − t e 1 1 q= = K 0(ti − te ) K0 = = R0 1 + d + 1 R0 ∑λ α αi e
K0—平壁的传热系数 平壁的传热系数 物理含义： 物理含义：当 ti-te=1 ℃ 时，单位时间内通过平 壁单位表面积的传热量 w/（m2K) （
7.6
0.13
二、平壁材料层的导热
qλ =
θi − θe λ1
d1 +
ti
θi
θe
teห้องสมุดไป่ตู้
λ1 d1 qλ ——通过平壁的导热量 通过平壁的导热量w/m2 通过平壁的导热量
λ2
d2
+
d3
λ3
λ2 λ3 d2 d3
θe ——平壁外表面的温度℃ 平壁外表面的温度℃ 平壁外表面的温度
三、外表面的散热 θe >te ,外表面把热量以对流和辐射的方式传给室 外表面把热量以对流和辐射的方式传给室 外的空气
求组合壁的导热热阻
1—石灰沙浆 石灰沙浆 2—红砖砌体 红砖砌体 3—炉渣 炉渣 4—水泥沙浆
140
12
3
4 280
140
15 120 240 120 15
F1 + F2 + F3 + ........ R= F1 F2 F3 + + + ....... R1 R2 R3
由附录I查得各种材料的导热系数为 解 由附录 查得各种材料的导热系数为 砖砌体 炉渣
材料层的热阻
常见的围护结构有： 常见的围护结构有： 单一材料层、 单一材料层、组合材料层和封闭空气间层等 （一）单一材料层的热阻 （二）组合材料层的热阻 组合壁：在建筑工程中， 组合壁：在建筑工程中，维护 结构内部个别材料层常出现两 种以上材料组成的组合材料层。 种以上材料组成的组合材料层。
R0 = Ri + R + Re
0.021 0.089 0.020 0.089 0.023
(1)将圆孔折算为等面积的 将圆孔折算为等面积的 正方形孔 b2=πd2/4 π 0.026
0.079 0.025
b=0.079m
0.079
0.033
(2)计算各部分的传热阻 计算各部分的传热阻 有空气间层部分 R0.1=0.026/1.74+0.17+0.025/1.747+0.11+0.04 =0.349(m2•K/W) 无空气间层部分 R0.2=0.13/1.74+0.11+0.04 =0.225 (m2•K/W) (3)求修正系数 求修正系数 钢筋混凝土的导热系数： 钢筋混凝土的导热系数：1.74W/(m•K) 空气的导热系数： 空气的导热系数：0.079/0.17=0.46W/(m•K)