导热系数

导热系数、传热系数（热阻值R、导热系数λ、修正系数、厚度---节能计算）概念及热工计算方法

(2011-06-03 10:35:47)

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杂谈

导热系数：

导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米•度(W/m•K,此处的K可用℃代替)。

传热系数：

传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度(K，℃)，1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米•度(W/㎡•K，此处K可用℃代替)。

（节能）热工计算：

1、围护结构热阻的计算

单层结构热阻：

R=δ/λ

式中：δ—材料层厚度(m)

λ—材料导热系数[W/(m.k)]

多层结构热阻：

R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn

式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w)

δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)

λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]

2、围护结构的传热阻

R0=Ri+R+Re

式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11)

Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04)

R —围护结构热阻(m.k/w)

3、围护结构传热系数计算

K=1/ R0

式中: R0—围护结构传热阻

外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算

Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)

式中:

Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)]

Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]

Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/(m.k)]

Fp—外墙主体部位的面积

Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积

4、单一材料热工计算运算式

①厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)]

②热阻值R(m.k/w) = 1 / 传热系数K [W/(㎡•K)]

③厚度δ(m) = 导热系数λ[W/(m.k)] / 传热系数K [W/(㎡•K)]

5、围护结构设计厚度的计算

厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)] *修正系数

R值和U值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。R值代表建筑材料阻止热量穿过的能力。R值越高，材料的阻热和隔热性能越高。

结构热桥&产生的原因

由于在建筑物围护结构中包含金属、钢筋混凝土或混凝土的梁、柱、肋等部位，而钢筋的导热系数为混凝土的120倍，混凝土的导热系数为发泡聚苯乙烯板的40倍。在室内外温差的作用下，导热系数大的材料会形成热流密集（称为热桥）。

采用外墙内保温不能避免热桥的产生，且外墙内保温的墙面上难以吊挂物件，影响用户的二次装修。而采用外墙外保温技术（即外墙外保温涂料）具有阻断热桥的作用。外保温涂料处于建筑物围护结构的最外层，能够形成一个封闭的保温涂层体系，采用高效保温材料后，能够有效地切断纵墙、柱、楼板和梁等部位产生的结构性热桥。如果将窗、门口侧面及外部连接件做好相应的保温处理，整幢建筑物的围护结构就形成全封闭的保温体系，达到全面降低建筑物能耗的目的。

原因

热桥往往是由于该部位的传热系数比相邻部位大得多、保温性能差得多所致，在围护结构中这是一种十分常见的现象。如砌在砖墙或加气混凝土墙内的金属，混凝土或钢筋混凝土的梁、柱、板和肋，预制保温中的肋条，夹心保温墙中为拉结内外两片墙体设置的金属联结件，外保温墙体中为固定保温板加设的金属锚固件，内保温层中设置的龙骨，挑出的阳台板与主体结构的连接部位，保温门窗中的门窗框特别是金属门窗框等等。

寒冷季节外墙角部散热面积比吸热面积为大，墙角内空气流动速度较慢，接受室内热量比邻近的平直部位为少，也是热流密集、内表面温度较低的热桥部位。

热桥可以通过热工计算、模拟测试或者实测得出定量的结果。现在已有一些计算机模拟软件，可以显现出在不同条件下热桥部位的温度与热流状况。

由于热桥部位内表面温度较低，寒冬期间，该处温度低于露点温度时，水蒸气就会凝结在其表面上，形成结露。此后，空气中的灰尘容易沾上，逐渐变黑，从而长菌发霉。热桥严重的部位，在寒冬时甚至会淌水，对生活和健康影响很大。

处理方法

加强保温是处理热桥的有效办法。采用外墙内保温可以提高外墙内表面温度，但外墙与隔墙、外墙与楼板等连接处的热桥比较明显。内保温越好，经由热桥散失热量所占的比例就越大。采用外保温则由于保温层覆盖住整个外墙面，有利于避免热桥的产生，但对于门窗口四周侧壁也应注意妥善保温，避免此处热量过多散失。至于铝窗框的热桥问题，可以通过在窗框内设置断热条的方法解决。

U值的意义则与之相反。U值代表不同材料表面之间的热传导量。U值越低，表示热传导量就越低，材料的隔热效果就越好。

基本材料的热导率

所有的建筑材料都有各自的热导率，热导率的单位是W/Mk。导热系数是指在稳定的传热条件下，单位截面、厚度的材料在单位温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米·开尔文）。

材料的热导率越低，代表产品的隔热性能越好。岩棉是最理想的隔热材料之一，其热导率很低，因而产品隔热效果良好。

材料的热导率（用K或λ表达），有不同的标准，比如欧盟标准（EN），美国标准（ASTM）以及其他国际或地方标准。利用K值可以衡量材料或的热阻值（R值）和热导系数（U值）。

R值（热阻值）

热阻值（R值）与材料的厚度和热导率有关。需要注意的是，在热导率恒定的前提下，材料厚度越高，热阻值也越高。

R = d / k

其中：

R 表示热阻值

d 表示材料厚度（单位米）

k 表示热导率

材料的热阻值（R值）会影响房屋及屋顶的建造效果。传统的建筑材料通常是砖、水泥、瓦片、钢筋和木头，这些材料的热阻性能不是很好。

采用特殊材料进行隔热处理，效果非常良好。采用岩棉隔热，同等厚度岩棉的隔热效果超过砖头的隔热效果20倍，同等厚度岩棉的热阻性能是水泥热阻性能的40倍以上。第三方独立研究显示，采用隔热材料改善能效是最可行的方法。

U值（热导系数）

建筑物的热导系数（U值）表示在稳定传热条件下，单位面积的建筑截面材料，两表面在单位空气温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米2·开尔文）。