建筑热工学三.ppt

第一节、稳定传热之二
三、外表面散热阶段
——平壁的稳定传热
季节
表面特征
e 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 6.0 0.17
q2

2
Baidu Nhomakorabead2
( 2
3)
q3

3
d3
( 3
e )
稳定导热条件下： q q1 q2 q3 否则θ会随时间变化！
q
i e
i e
d1 1 d2 2 d3 3 R1 R2 R3
其中：R1 、R2 、 R3分别为第一、二、三层的热阻 q
Ⅲ等部分。分别计算各部分的热阻RⅠ、RⅡ 、RⅢ
设组合壁的平均热阻为 ： R

R


F
R
F
F F R
FN FN
........ RN
.......

(
Ri


Re)

其中：F是各部分在垂直热流方向的表面积m2
注： ——修正系数，
1、当围护结构有两种材料组成，1 为较大值，2为较小 值，按2 / 1取值


，且θ不随时间变化
e
2、3 表示层间接触面的温度。
整个平壁看作三个单层壁组成，分 别计算通过每一层的热流强度。
tiθi
θe te
λ1 λ2 λ3
d1
d2
d3
θi θ2 θ3 θe λ1 λ2 λ3 d1 d2 d3
第一节、稳定传热之四
——材料层热阻的计算分析
q1

1
d1
( i
2 )
Ri

1
i
经验数据:
表面特性
墙面、地面、表面平整或有肋状 突出物的顶棚（h/s0.3） 有肋状突出物的顶棚（h/s>0.3）
内表面热转移阻 Ri
I W/(m2•K) 8.7
RI (m2•K)/W) 0.11
7.6
0.13
第一节、稳定传热之二
——平壁的稳定传热
二、平壁材料层导热阶段
q

i e d
第一节、稳定传热之二
——平壁的稳定传热
传热过程经历以下三个阶段： 一、内表面吸热阶段
ti>θi ,内表面以对流和辐射的方式吸热
qi qic qir (ic ir )(ti i )
qi i (ti i )
qi ——平壁内表面吸热量w/m2
qic
——室内空气以对流形式传给平壁内表面 的热量
夏季 外墙和屋顶
19.0 0.05
第一节、稳定传热之三
——总热阻和总传热系数
综上所述，对于一维稳定传热过程有：q qi q qe
上式 q
ti te
ti te ti te
联立:
1
i

d
1
e
Ri R Re
R0
Q ——通过平壁的传热量 w/m2
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
qir
——室内其它表面以辐射形式传给平壁内 表面的热量 w/m2
ti θi
te
i ——平壁内表面的热转移系数 w/（m2K）
ti ——室内空气及其它表面的温度
λd
i ——围护结构内表面的温度
第一节、稳定传热之二
一、内表面吸热阶段
qi

(ti i ) 1 i

(ti
i )
Ri
——平壁的稳定传热
对于n层多壁层的导热计算公式可依次类推为：

1
n1
n
Rj
式中每一项 Rj 代表第J层的热阻， n1 为
j 1
第N层外表面的温度。
结论：
多层壁的总热阻等于各层热阻之和
12 3 4
n
第一节、稳定传热之四
——材料层热阻的计算分析
2、经过组合材料层平壁的导热
如图，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、
（一）单一材料层的热阻 R0 Ri R Re
（二）组合材料层的热阻
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。
第一节、稳定传热之四
——材料层热阻的计算分析
1、经过多层平壁的导热
凡是由几层不同材料组成的平壁称为“多层壁”，例如双面粉刷的砖砌体。
设 i
q
ti te R0
K 0(ti
te )
1
1
K0 R0
1
i

d
1
e
K0——平壁的传热系数 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)
第一节、稳定传热之四
——材料层热阻的计算分析
材料层的热阻
常见的围护结构有：单一材料层、组合材料层和封闭空气间层等
2、当围护结构有三种材料组成， 1 为较大值， 按比值 （2 +3）/ 21 取值
3、若围护结构存在圆孔时，应先将圆孔折算成同等面积 的方孔。
tiθi
θe te
q ——通过平壁的导热量 w/m2 e ——平壁外表面的温度 ℃
λd
三、外表面散热阶段
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 )
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)
——平壁的稳定传热
温度场不随时间变化的传热过程——稳定传热过程
传热过程中，室内外热环境通过围护结构而进行的热量交换，包含导 热、对流以及辐射换热三种方式。
当围护结构受到恒定热作用时，围护结构内部的温度分布和通过围护结 构的传热量会处于一种不随时间而变化的稳定传热状态。
一维稳定传热特征:
１、通过平壁的热流强度q处处相等。即对平壁内 任一截面，其流进和流出的热量相等；
第一篇、建筑热工学
第二章、 建筑围护结构的 传热原理及计算
建筑科学与工程学院 栾 蓉
第一节、稳定传热之一
——一种最简单和最基本的传热方式
恒定的热作用
ti
te
——通常用于采暖房
间冬季条件下的保温
设计
周期热作用
ti
te
——用于空调房间的 隔热设计
ti
——用于自然通风房
间的夏季隔热设计
te
第一节、稳定传热之二
设: ti > te
２、同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线
t 关系。即温度随距离的变化规律为直线。
注：
i
te
建筑热工中的“平壁”不仅是指平直的墙体，还包括
地板、平屋顶及曲率半径较大的穹顶、拱顶等结构。 稳定传热是指我们所研究的物体或者体系，无论整体
还是局部都保持与时间无关的恒定温度状态。通常指采 暖房屋冬季条件下的保温设计。