热工基础知识培训

U 2 D ⋅ (bg + b f + b p ) = U g ⋅ bg + U f ⋅ b f + U p ⋅ b p
Uf =
U 2 D ⋅ (bg + b f + b p ) − U g ⋅ bg − U p ⋅ b p bf
这里计算的框传热系数不但包括框本身的传热，还包括了面 材与框接缝处的附加传热
Es =E0 × 10
a ⋅t b +t
E0 =6.11 hPa
t——室内温度，℃
a=7.5
b=237.3
一定湿度下的空气水蒸气压：
e= f ⋅ Es
空气露点温度（℃）：
f——室内相对湿度
Td =
b a −1 e lg 6.11
2、冷桥模拟
1）所有的幕墙冷桥部位都应进行结露验算模拟。
四.整窗及幕墙的传热系数计算 整窗及幕墙的传热系数计算
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1、计算原则
1）门窗幕墙整体传热系数计算应采用各部件的性 能按分配面积加权平均的计算方法进行。 能按分配面积加权平均的计算方法进行。
建筑要满足的是一个整体的节能要求，并不是某一点的 保温能力，所以我们要计算的也是幕墙的平均传热系数。
普通的热阻串联问题计算比较简单，可以通过手算进行，但幕墙 的横竖框结构属于复杂的二维模型，故必须采用专业的计算软件进行 计算。
8、热流密度：
单位时间内通过单位面积的热量，W/m2。 在已知热阻的情况下，热流密度等于温差与热阻之比。
∆t q= R
热阻串联结构中，热流密度处处相等。
q = q1 = q2 = q3 = …… = qn
热阻并联结构中，总热流密度各部分热流密度之和。
q ⋅ At = q1 ⋅ A1 + q2 ⋅ A2 + q3 ⋅ A3 + …… + qn ⋅ An
二.面材传热系数计算 面材传热系数计算
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对于工程来讲，我们需要得到的就是传热系数，和温度场的分 布情况。 传热系数是衡量围护结构保温性能的依据； 温度场是判断围护结构模型中是否存在结露的可能性。
R串 = R1 + R2 + R3 + …… + Rn
在垂直于热流方向上进行排列的复合结构相当于将不同的热阻 进行并联排列，其总热阻等于各层材料热阻倒数之和的倒数。
1 1 1 1 1 = + + + …… + R并 R1 R 2 R 3 Rn
6、总热阻：
围护结构的总热阻不仅包括围护结构本身的热阻，还应包括围护 结构表面与室内外环境间的表面换热阻。
hci = 2.5W /( m 2 ⋅ K )
hce = 4 + 4v
3、辐射换热：
辐射是两个固体之间通过热辐射进行的热传递。在常温下，物 体之间的辐射换热是在远红外线（长波，5μm以上波长）波段进行 的。辐射换热系数与物体表面的热辐射系数ε及温度有关，通常表 面颜色越深ε值越大，换热系数就越大。
2）进行结露验算模拟时的室内外边界条件应由甲方或设计院提出。
3）模拟后得到冷桥部位温度场，若室内表面温度大于露点温度则确 定幕墙内表面不会结露。
六.工程实例分析 工程实例分析
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1、了解工程要求
1）根据《公共建筑节能设计标准》要求 根据《公共建筑节能设计标准》
需划分幕墙每个立面的透明幕墙及非透明幕墙区域，并 分别进行典型分格选取。
1 1 1 1 R总 = + Rt + = + 1.629 + = 1.786 hi he 8.7 23
m2·K/W
4、计算传热系数
1 K= = 0.56 R总
W/m2·K
5、计算热流密度
∆t q= R
20 ∆t q= = = 11.2 W/m2 R总 1.786
则： t1 = ti − q = 20 − 11.2 = 18.7 ℃
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——热工基础知识
一．传热学基本概念
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1、导热
导热是在固体内部或直接接触的固体之间的热传递过程。在 这个过程中，没有物质的移动。导热热阻与材料的导热系数及材 料在热流方向的厚度有关。 玻璃的导热系数λ大约是1.0W/m.K。
δ R= λ
2、对流换热：
工程中的对流换热主要是固体表面与气体之间的热传递过程，同 时也包含型材腔或空气层内的气体导热。这个过程中有流体的运动。 对流换热系数主要与固体表面流体的运动速度有关。
3 hr = 4εσTm
σ = 5.67 × 10 −8 W /(m 2 ⋅ K 4 )
4、表面换热系数及换热阻：
物体表面会与其相接触的空气之间进行热交换，包括对流和导 热。同时，也会通过热辐射与周围环境进行热交换。 表面换热系数与风速、温度、热辐射水平有关。 表面换热系数为he和hi，分别为室外和室内的表面换热系数， 均包括了对流换热和辐射换热两个部分。 表面换热阻是表面换热系数的倒数。
2）加权计算时选择最普遍的幕墙分格。 加权计算时选择最普遍的幕墙分格。
我们无法对整个建筑进行面积平均计算，所以我们只能 选择建筑立面中最为普遍的幕墙分格，用它来代替整个幕墙。
3）透明幕墙与非透明幕墙应分别计算
国内工程通常采用GB50189-2005中的规定进行要求，故透明 幕墙与非透明幕墙的传热系数应分别与标准进行对照。
2、计算模型截面传热系数
将简化完成的模型截面导入THERM计算软件，通过有限元方法计 算模型截面传热系数U2D
q = U 2 D ⋅ ∆t
q g = U g ⋅ ∆t
q f = U f ⋅ ∆t q p = U p ⋅ ∆t
3、计算框传热系数
框、玻璃、非透明面材在模型中为并联结构
q（bg + b f + b p ) = q g ⋅ bg + q f ⋅ b f + q p ⋅ b p ⋅
hi 8.7
t 2 = t1 − qR4 = 18.7 − 0 = 18.7 ℃
t3 = t 2 − qR3 = 18.7 − 11.2 ×1.471 = 2.2
℃ ℃ ℃
t 4 = t3 − qR2 = 2.2 − 11.2 × 0.15 = 0.5
t5 = t 4 − qR1 = 0.5 − 11.2 × 0.008 = 0.4
1、计算各层材料热阻
R=
1）单层玻璃
δ λ
m2·K/W
R1 =
2）空气间层 空气的传热包括气体的热对流运动，故其传热阻不是随其厚度的增大 而无限增大，当空气间层厚度达到60mm时其热阻达到极限，具体值可见 规范GB50176-93 3）保温岩棉 4）镀锌钢板
0.008 = 0.008 1
0.05 R3= = 1.471 0.034
h = hc + hr
在玻璃的计算中取：
he =23 W/m2·K；hi =8
1 R= h
W/m2·K
在非透明幕墙的计算中取： he =23 W/m2·K；hi =8.7 W/m2·K
5、复合热阻：
在平行于热流方向上进行排列的复合结构相当于将不同的热阻 进行串联排列，其总热阻等于各层材料热阻之和。
6、绘制温度变化曲线
可见：围护结构内部温度在保温材料部位变化最快。
三.框的传热系数计算 框的传热系数计算
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1、模型简化
在需要进行计算的面积区域内，所有的不同框材节点均需进行计算。 将节点中所有 非通长设置的零件 删除
将节点中面材 所在平面垂直放置， 并使室外侧在左， 室内侧在右
在框的两侧各 保留190mm的面材
R4=
0.002 =0 62
注：金属的导热Biblioteka 数很大，而一般厚度又很小，故其热阻在计算中通 常可以忽略不计。
2、计算复合热阻
R串 = R1 + R2 + R3 + …… + Rn
R t = R1 + R 2 + R 3 + R 4 = 1.629 m2·K/W
3、计算总热阻
R总 = Ri + Rt + Re
3、面材及框的传热系数计算
1）面材采用一维平壁导热方程进行计算
中空玻璃的传热系数应由玻璃厂方提供。 岩棉、挤塑板等保温材料的导热系数应由厂方提供。
2）框的传热系数应由二维软件及经验公式进行计 算得到。 算得到。 4、幕墙传热系数计算 5、输出计算书
2、计算公式
单块分格传热系数：
UW=
Ag U g + A f U f Ag + A f
整个立面传热系数：
A1U1 + A2U 2 + …… + AnU n Ut = ∑ An
五.抗冷凝计算 抗冷凝计算
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1、露点温度确定
室内的露点温度是与室内温度及相对湿度有关的函数。 空气的饱和水蒸气压：
2）建筑设计院对幕墙进行节能分析后给出整个立 面的传热系数要求。 面的传热系数要求。
选择典型计算分格，应包括所有类型的幕墙。
3）抗冷凝计算要求
若需要进行抗冷凝计算，则必须由甲方或设计院提出抗冷凝计 算条件。条件包括：室外计算温度、风速，室内计算温度及相对湿 度。
2、典型分格确立
1）不同的幕墙类型单独进行计算 2）相同类型幕墙选择平均分格尺寸。 相同类型幕墙选择平均分格尺寸。 3）多种典型分格应明确其间面积比率
R总 = Ri + Rt + Re
1 Ri ——室内表面换热阻； Ri = hi Rt ——围护结构本身复合热阻；
Re
1 ——室内表面换热阻； Re = he
7、传热系数：
在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为1℃，1s内通过1m2面 积传递的热量。W/（m2·K），值为总热阻的倒数。
1 K= R总