1、圍護結構的傳熱原理圍護結構的傳熱原理(yunl)及計算及計算第一頁，共50頁。第二章第二章 圍護結構傳熱圍護結構傳熱(chun r)(chun r)及計算及計算第一節第一節 圍護結構的傳熱圍護結構的傳熱 過程過程(guchng)(guchng)第二節第二節 穩定傳熱原理穩定傳熱原理 第三節第三節 周期性不穩定傳周期性不穩定傳 熱原理熱原理第1頁/共50頁第二頁，共50頁。第一節第一節 圍護結構的傳熱過程圍護結構的傳熱過程(guchng)(guchng)一、建筑得熱和失熱一、建筑得熱和失熱二、圍護結構的傳熱過程二、圍護結構的傳熱過程(guchng)(guchng) 表面表面(biomin)吸熱吸

2、熱結構傳熱結構傳熱表面表面(biomin)放熱放熱 吸吸熱熱(x r)傳傳熱熱放放熱熱第2頁/共50頁第三頁，共50頁。 表面熱轉移(zhuny)： 吸熱、放熱 對流換熱和輻射換熱； 對流換熱包括導熱和對流。 結構本身傳熱：實體材料-導熱為主。 空氣間層-輻射為主。 第3頁/共50頁第四頁，共50頁。三、圍護結構三、圍護結構(jigu)(jigu)傳熱模型傳熱模型 1 1、穩定傳熱、穩定傳熱-室內、室外溫度室內、室外溫度及結構及結構(jigu)(jigu)內部溫度內部溫度分布不隨時間變分布不隨時間變化。化。第4頁/共50頁第五頁，共50頁。2 2、非穩定周期性傳熱過程、非穩定周期性傳熱過程-溫

3、度隨時間溫度隨時間變化，且呈現周期性變化特點。即認為變化，且呈現周期性變化特點。即認為在外圍結構的一側或兩側在外圍結構的一側或兩側(lin c)(lin c)有周期性的熱有周期性的熱作用。作用。第5頁/共50頁第六頁，共50頁。第二節第二節 穩定傳熱原理穩定傳熱原理(yunl) (yunl) 平壁一維穩定傳熱平壁一維穩定傳熱 吸吸熱熱(x r)傳傳熱熱(chun r)放放熱熱第6頁/共50頁第七頁，共50頁。第7頁/共50頁第八頁，共50頁。一、表面吸放熱一、表面吸放熱1 1、內表面吸熱、放熱量：、內表面吸熱、放熱量： qi =i qi =i（ti ti ii） = = （ti ti ii）

4、/Ri /Ri（w/m2w/m2） i- i-內表面熱轉移系數內表面熱轉移系數W /W /（ m2.K m2.K） qi- qi- 熱流量，又稱熱流強度，單位熱流量，又稱熱流強度，單位(dnwi)(dnwi)時間時間 單位單位(dnwi)(dnwi)面積吸收或放面積吸收或放出的熱量。出的熱量。 ti- ti- 空氣溫度（空氣溫度（K K或或0C0C） i- i- 表面溫度溫度（表面溫度溫度（K K或或0C0C） Ri=1/ i Ri=1/ i內表面熱轉移阻。內表面熱轉移阻。第8頁/共50頁第九頁，共50頁。2 2、外表面、外表面(biomin)(biomin)吸熱、放熱量：吸熱、放熱量： qe

5、=e qe=e（te te ee） =te =te ee）/ Re / Re （w/m2w/m2） e- e-外表面外表面(biomin)(biomin)熱轉移系數熱轉移系數W /W /（ m2.K m2.K） e e 、i i 統稱為表面統稱為表面(biomin)(biomin)熱轉移熱轉移系數系數， =c + r =c + r （對流換熱系數（對流換熱系數+ +輻射換熱系數）輻射換熱系數） Re=1/ e Re=1/ e外表面外表面(biomin)(biomin)熱轉移熱轉移阻。阻。第9頁/共50頁第十頁，共50頁。第10頁/共50頁第十一頁，共50頁。熱阻熱阻：q=（ti te）/R第1

6、1頁/共50頁第十二頁，共50頁。第12頁/共50頁第十三頁，共50頁。第13頁/共50頁第十四頁，共50頁。第14頁/共50頁第十五頁，共50頁。三、圍護結構熱阻、傳熱系數及計算：三、圍護結構熱阻、傳熱系數及計算： Ri- Ri-結構內表面熱轉移阻，結構內表面熱轉移阻，Ri=1/iRi=1/i Re- Re-結構外表面熱轉移阻，結構外表面熱轉移阻，Re=1/eRe=1/eR1R1、R2R2、R3-R3-分別分別(fnbi)(fnbi)為材料為材料1 1、2 2、3 3層的熱阻。層的熱阻。 R0- R0-圍護結構總熱阻，圍護結構總熱阻， K0- K0-圍護結構總傳熱系數圍護結構總傳熱系數第15

7、頁/共50頁第十六頁，共50頁。第16頁/共50頁第十七頁，共50頁。 R0 = Ri + R1 + R2 + R3 + Re（圍護結構總熱阻）（圍護結構總熱阻） = Ri + R + Re, R =R1+R2+R3=R (材料材料(cilio)層總熱阻層總熱阻) K-圍護結構傳熱系數圍護結構傳熱系數K0=1/ R0注意：要計算圍護結構的傳熱系數必須先注意：要計算圍護結構的傳熱系數必須先 計算總熱阻。計算總熱阻。第17頁/共50頁第十八頁，共50頁。第18頁/共50頁第十九頁，共50頁。第19頁/共50頁第二十頁，共50頁。第20頁/共50頁第二十一頁，共50頁。（3 3）用多層空氣層。）用多

8、層空氣層。重點重點(zhngdin)第21頁/共50頁第二十二頁，共50頁。一一第22頁/共50頁第二十三頁，共50頁。第23頁/共50頁第二十四頁，共50頁。 五 窗戶的傳熱(chun r)系數和傳熱(chun r)阻窗框材料 窗戶類型 空氣層 窗框窗洞 傳熱(chun r)系數K 厚度mm 面積比% W/(m2.K)鋁、鋼 單層窗 2030 6.4 單框雙玻窗 12 20-30 3.9 16 20-30 3.7 20-30 20-30 3.6 雙層窗 100-140 20-30 3.0 單層+ 單框雙玻窗 100-140 20-30 2.5第24頁/共50頁第二十五頁，共50頁。窗戶的傳熱

9、系數和傳熱阻窗框材料 窗戶類型 空氣層 窗框窗洞 傳熱系數K 厚度(hud)mm 面積比% W/（m2.K）木、塑料 單層窗 3040 4.7 單框雙玻窗 12 30-40 2.7 16 30-40 2.6 20-30 30-40 2.5 雙層窗 100-140 30-40 2.3 單層+ 單框雙玻窗 100-140 30-40 2.0第25頁/共50頁第二十六頁，共50頁。六、門的傳熱系數和傳熱阻門框材料(cilio) 門的類型 傳熱系數 K/W/（m2。K）木、塑料 單層實體門 3.5 夾板門和蜂窩夾板門 2.5 雙層玻璃門 2.5 單層玻璃(30%)門 4.5 單層玻璃(30-60%)門

10、 5.0金屬 單層實體門 6.5 單層玻璃門 6.5 單框雙玻門 4.5 無框單層玻璃門 6.5 第26頁/共50頁第二十七頁，共50頁。n第27頁/共50頁第二十八頁，共50頁。第28頁/共50頁第二十九頁，共50頁。四、標準規定的基本四、標準規定的基本(jbn)節能計算節能計算1、建筑物耗熱量、建筑物耗熱量 q H = q HT + q INF q I.H式中式中 q H 建筑物耗熱量指標（建筑物耗熱量指標（W/m2）；）； q HT 單位建筑面積通過圍護結構的傳單位建筑面積通過圍護結構的傳熱熱 耗熱量（耗熱量（W/m2）；）； q INF單位建筑面積的空氣滲透耗熱量單位建筑面積的空氣滲透

11、耗熱量 （W/m2）；）； 第29頁/共50頁第三十頁，共50頁。q I.H單位建筑面積的建筑物內部得熱（包單位建筑面積的建筑物內部得熱（包 括吹事、照明、家用電器和人體散括吹事、照明、家用電器和人體散 熱），住宅建筑取熱），住宅建筑取3.8(W/m2)2、單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量、單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量 計算計算 q H.T = ( ti te）（）（ i Ki Fi ）/ Ao ti全部房間全部房間(fngjin)平均室內計算溫度，一平均室內計算溫度，一 般住宅建筑，取般住宅建筑，取16 0C； 第30頁/共50頁第三十一頁，共50頁。te采暖期室外平均溫度（采暖

12、期室外平均溫度（0C），按標），按標 準附錄規定選用；準附錄規定選用； i圍護結構傳熱系數的修正系數，圍護結構傳熱系數的修正系數， 應按標準規定應按標準規定 選用；選用； Ki圍護結構的傳熱系數圍護結構的傳熱系數W/（m2 K），對于外墻應取，對于外墻應取(yn q)其平均傳熱其平均傳熱 系數；系數； Fi 圍護結構的面積（圍護結構的面積（m2）；）； Ao建筑面積建筑面積 （m2）；）；第31頁/共50頁第三十二頁，共50頁。3、單位建筑面積的空氣滲透耗熱量計算、單位建筑面積的空氣滲透耗熱量計算(j sun) q INF = （ti te）（）（C N V）/Ao式中式中 C 空氣比熱容，取

13、空氣比熱容，取0.28 W h /（kg k）；）； 空氣密度（空氣密度（kg/m3），取），取te條件下條件下的的 值；值； N 換氣次數，住宅建筑取換氣次數，住宅建筑取0.51/h; V 換氣體積（換氣體積（m3），），第32頁/共50頁第三十三頁，共50頁。4、采暖耗煤量指標、采暖耗煤量指標 q C = 24 Z q H /Hc 1 2式中式中q C采暖耗煤量指標（采暖耗煤量指標（kg）q H建筑物耗熱量指標（）建筑物耗熱量指標（） H標準煤熱值，取標準煤熱值，取.1W h/kg; 1室外管網輸送效率，采取節能措施室外管網輸送效率，采取節能措施(cush) 前取前取0.85, 采取節能措

14、施采取節能措施(cush)后后,取取0.9 ; 2鍋爐運行效率，采取節能措施鍋爐運行效率，采取節能措施(cush)前取前取 0.55,采取節能措施采取節能措施(cush)后取后取0.68 。第33頁/共50頁第三十四頁，共50頁。 作業：請設計北京地區一保溫屋頂（R1.7）， 并計算(j sun)屋頂的總熱阻和屋頂的溫度 分布。設室內溫度為18度，室外計 算溫度為-11度。見P29。第34頁/共50頁第三十五頁，共50頁。第三節第三節 周期性不穩定傳熱周期性不穩定傳熱 圍護結構所受到的周期熱作用可圍護結構所受到的周期熱作用可近似認為是以正弦或余弦函數規則近似認為是以正弦或余弦函數規則變化變化(

15、binhu)(binhu)，溫度（某一點的，溫度（某一點的溫度）也是時間的正弦或余弦函數。溫度）也是時間的正弦或余弦函數。 第35頁/共50頁第三十六頁，共50頁。第36頁/共50頁第三十七頁，共50頁。第37頁/共50頁第三十八頁，共50頁。 1、周期熱作用的傳熱特征 （1）、室外溫度和平壁表面溫度、內 部任一截面處的溫度都是以同一 周期波動。 （2）、從室外空間到平壁內部，溫度 波動振幅逐漸減少，這種現象 叫做溫度波動的衰減。 （3）、從室外空間到平壁內部，溫度波 動的相位逐漸向后推進，這種現 象 叫 做 溫 度 波 動 的 相 位 延 遲(ynch)，亦 即出現最高溫度的時間向后推延。

16、第38頁/共50頁第三十九頁，共50頁。第39頁/共50頁第四十頁，共50頁。AqAqt第40頁/共50頁第四十一頁，共50頁。 組合組合(zh)材料層的蓄熱系數：材料層的蓄熱系數： S= （S1F1+S2F2+）/（F1+F2+） S1、S2 -組合組合(zh)材料層內各分部材料層內各分部材料材料熱系數；熱系數； F1、F2 -垂直于熱流方向的各分部材垂直于熱流方向的各分部材 料的表面積。料的表面積。S表示材料蓄熱能力的大小，表示材料蓄熱能力的大小，（S越大材料的蓄熱能力越強）越大材料的蓄熱能力越強）亦表示材料對波動熱作用的敏感程度。亦表示材料對波動熱作用的敏感程度。第41頁/共50頁第四十

17、二頁，共50頁。問題：問題：1 1）、在同樣周期熱作用下，蓄熱系數）、在同樣周期熱作用下，蓄熱系數s s越越 大，則表面溫度波動越大還是越小？大，則表面溫度波動越大還是越小？ 2 2）、如墻體表層材料的蓄熱系數）、如墻體表層材料的蓄熱系數s s越大，越大， 當室內當室內(sh ni)(sh ni)溫度快速升高時，墻體內溫度快速升高時，墻體內表表 面的溫度上升的快還是慢？面的溫度上升的快還是慢？ 當室內當室內(sh (sh ni)ni) 溫度下降時表面溫度下降的快還是溫度下降時表面溫度下降的快還是 慢？慢？3 3）、對于表面材料）、對于表面材料s s值大的間歇采暖房間，值大的間歇采暖房間， 當開始供暖時，室溫升的快還是慢？當開始供暖時，室溫升的快還是慢？ 當停止供暖時，室溫下降的快還是慢？當停止供暖時，室溫下降的快還是慢？第42頁/共50頁第四十三頁，共50頁。 4 3 2 1熱第43頁/共50頁第四十四頁，共50頁。第44頁/共50頁第四十五頁，共50頁。第45頁/共50頁第四十六頁，共50頁。問題：在外表面有周期性熱作用的情況下，問題：在外表面有周期性熱作用的情況下， 圍護結構圍護結構D值越大，其內值越大，其內(q ni)表面的溫表面的溫度波度波 動越