建筑物理热2建筑围护结构的传热原理及计算.pptx

本科生课程本科生课程 建筑物理（热）建筑物理（热）-建筑热工学建筑热工学 （Building Thermal EngineeringBuilding Thermal Engineering）展长虹展长虹 （副教授（副教授/博导）博导）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 建筑学院建筑学院课程目录绪论1.建筑热工基础知识2.建筑围护结构的传热计算与应用3.建筑保温与节能 4.建筑围护结构的传湿与防潮5.建筑防热与节能2.建筑围护结构的传热原理及计算2.1 稳定传热2.2 建筑保温与节能计算2.3 周期性不稳定传热2.4 建筑隔热设计控制指标计算自然通风房间空调房间自然通风房间采暖房间空调房间？GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范JGJ134-2010夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准标准、规范、规程有何区别与联系标准、规范、规程有何区别与联系 在工程建设领域，标准、规范、规程是出现频率最多的，也是人们感到最难理解的三个基本术语。“规范”一般是在工农业生产和工程建设中，对设计、施工、制造、检验等技术事项所做的一系列规定；规程是对作业、安装、鉴定、安全、管理等技术要求和实施程序所做的统一规定。标准、规范、规程都是标准的一种表现形式，习惯上统称为标准，只有针对具体对象才加以区别。当针对产品、方法、符号、概念等基础标准时，一般采用“标准标准”，如土工试验方法标准、生活饮用水卫生标准、道路工程标准、建筑抗震鉴定标准等；当针对工程勘察、规划、设计、施工等通用的技术事项做出规定时，一般采用“规范规范”，如：混凝土设计规范、建设设计防火规范、住宅建筑设计规范、砌体工程施工及验收规范、屋面工程技术规范等；当针对操作、工艺、管理等专用技术要求时，一般采用“规程规程”，如：钢筋气压焊接规程、建筑安装工程工艺及操作规程、建筑机械使用安全操作规程等。在我国工程建设标准化工作中，由于各主管部门在使用这三个术语时掌握的尺度、习惯不同，使用的随意性比较大，这是造成人们最难理解这三个术语的根本原因。“标准”的定义：“为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件，该文件经协商一致制定并经一个公认机构批准，以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的”标准化和有关领域的通用术语第一部分：基本术语（GB3935.1-1996）物理（导热）问题的完整数学描述：物理（导热）问题的完整数学描述：（微分）（微分）数学方程（共性）数学方程（共性）+单值性条件（个性）单值性条件（个性）确确定定唯唯一一解解的的附附加加补补充充说说明明条条件件,包包括括四四项项：几几何何、物物理理、时间、边界时间、边界引引 言言设备设备围护结构围护结构2.建筑围护结构的传热原理与计算透明部分透明部分不透明部分不透明部分外围护结构外围护结构内围护结构内围护结构设备设备室内热环境室内热环境室外热环境室外热环境 太阳辐射太阳辐射 空气的温湿度空气的温湿度 风风 雨雨 雪雪围护结构围护结构保证室内热舒适！2.建筑围护结构的传热原理与计算 四要素四要素 评价方法评价方法热舒适性热舒适性 掌握基本的掌握基本的传热原理与计传热原理与计算算 掌握围护结掌握围护结构保温、防热构保温、防热及节能指标的及节能指标的控制控制 了解材料的了解材料的相关热物性相关热物性2.建筑围护结构的传热原理与计算防热防热保温保温要保证要保证达到节能标准要求达到节能标准要求根据建筑保温和隔热设计中所考虑的室内外热作用的特点，可根据建筑保温和隔热设计中所考虑的室内外热作用的特点，可将室内外传热的将室内外传热的计算模型计算模型计算模型计算模型归纳为如下两种：归纳为如下两种：恒定的恒定的热作用热作用周期性周期性热作用热作用传热过程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的热量交换，包含导热、对流以及辐射换热方式的热量交换，包含导热、对流以及辐射换热方式2.建筑围护结构的传热原理与计算常用于采暖房间冬季常用于采暖房间冬季条件下的保温设计条件下的保温设计单向单向双向双向常用于空调房间常用于空调房间的隔热设计的隔热设计常用于自然通风房常用于自然通风房间的夏季隔热设计间的夏季隔热设计合理的假设简合理的假设简化，是解决问化，是解决问题的常用做法题的常用做法2.建筑围护结构的传热原理与计算本章仅讨论通过本章仅讨论通过围护结构主体部分一围护结构主体部分一维的维的稳定传热稳定传热和和周期性不稳定传热周期性不稳定传热问题。问题。打好基础，才打好基础，才能解决更复杂能解决更复杂的问题！的问题！2.建筑围护结构的传热原理及计算2.1 稳定传热2.1.1 一维稳定传热特征一维稳定传热特征2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻2.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算当围护结构受到恒定热作用时，当围护结构受到恒定热作用时，即处于稳定传热状态。即处于稳定传热状态。dq2.1.1 2.1.1 一维稳定传热特征一维稳定传热特征2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热已知：已知：1）一“大平壁”，宽与高的尺寸远大于厚度（10倍以上）；2）厚度为d的单层匀质材料;3）热物性皆为常数；4）无内热源；若，若，平壁两侧空气温度恒定，则通过平壁的传热情况也不会随时间变化，这种传热称为一维稳定传热一维稳定传热一维稳定传热的特征：一维稳定传热的特征：1）平壁内各点温度均不随时间变化）平壁内各点温度均不随时间变化 t=f(x)2）通过平壁的热流强度）通过平壁的热流强度q处处相等（处处相等（q=Const）3)平壁内部温度呈直线分布平壁内部温度呈直线分布？则，可认为通过平壁的热流只沿厚度方向传递 稳定传热稳定传热稳定传热稳定传热是一种最简单和最基本的传热过程，由于其计算简便，能满足一定的工程精度要求，是国内外在建筑热工计算中经常被采用的一种计算方法。恒定的热作用2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.1 2.1.1 一维稳定传热特征一维稳定传热特征 在建筑热工学范畴内，在建筑热工学范畴内，“平壁平壁”不仅是指平直的墙体，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、拱顶等结还包括地板、平屋顶及曲率半径较大的穹顶、拱顶等结构。除一些特殊结构外，建筑工程中大多数围护结构都构。除一些特殊结构外，建筑工程中大多数围护结构都属于这个范畴。属于这个范畴。2.建筑围护结构的传热原理及计算2.1 稳定传热2.1.1 一维稳定传热特征一维稳定传热特征2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻2.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算当围护结构受到恒定热作用时，当围护结构受到恒定热作用时，即处于稳定传热状态。即处于稳定传热状态。单一围护结构材料单一围护结构材料加气混凝土砖聚氨酯墙体板普通砖苯板2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻 严格地讲，建筑材料严格地讲，建筑材料内部总会有孔隙存在，所内部总会有孔隙存在，所以不是单纯的导热现象，以不是单纯的导热现象，还有对流和辐射换热方式还有对流和辐射换热方式存在，但由于其所占比例存在，但由于其所占比例微小，在热工计算中，对微小，在热工计算中，对围护结构材料层（不包含围护结构材料层（不包含空气层）均按导热考虑。空气层）均按导热考虑。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热1 1）单层匀质平壁的导热）单层匀质平壁的导热热阻热阻 R 表示平壁抵抗热流通过的能力。如何调整热阻？表示平壁抵抗热流通过的能力。如何调整热阻？壁面温度壁面温度2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻单层匀质平单层匀质平壁的稳定导壁的稳定导热方程热方程热阻热阻?单层匀质平壁的稳定导热方程单层匀质平壁的稳定导热方程房屋外围护结构一般都是由几层不同材料组成的多层平壁，如图示的三层平壁。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2 2）多层平壁的导热）多层平壁的导热1 2 3 d1 d2 d3qie23求求求求q q、2 2和和和和 3 3?其它条件为已知。其它条件为已知。其它条件为已知。其它条件为已知。2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻共几个未知共几个未知数数?i和e表示平壁的内外表面温度，2和3是内部材料层界面上的温度是否有同学能是否有同学能直接给出结果直接给出结果？对n层平壁？2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2 2）多层平壁的导热）多层平壁的导热1 2 3 d1 d2 d3qie23电路比拟分析方法！2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻ie23R2R3R1q2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2 2）多层平壁的导热）多层平壁的导热1 2 3 d1 d2 d3qie232和3还未求出！2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻ie23R2R3R1对于n层平壁n?从右侧算起也可！实际建筑的围护结构常由多种材料构成实际建筑的围护结构常由多种材料构成.对于这些构造来说，在垂直于热流方对于这些构造来说，在垂直于热流方向上已非匀质材料，称这种构造为向上已非匀质材料，称这种构造为组合材组合材料层料层。轻质墙体板轻质墙体板利用混凝土、工业废料（炉渣，粉利用混凝土、工业废料（炉渣，粉煤灰等）等制成的空心砌块在建筑煤灰等）等制成的空心砌块在建筑上已得到广泛应用。上已得到广泛应用。3 3）组合壁的导热）组合壁的导热2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻living wall3 3）组合壁的导热）组合壁的导热2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻组合壁组合壁热阻热阻理论计算方法理论计算方法如果复合平壁的各种材料的导热系数相差较大时，应按二维或三维温度场计算，或用实验方法确定。A1A2A3AE1E2E3EBCD3 3）组合壁的热阻）组合壁的热阻2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻qq有误差有误差有误差有误差平均热阻平均热阻：平行于热流方向，沿材料层中不同平行于热流方向，沿材料层中不同材料的界面将其分成若干部分。材料的界面将其分成若干部分。3 3）组合壁的热阻）组合壁的热阻2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻组合壁组合壁热阻热阻工程计算方法工程计算方法传热阻传热阻传热阻传热阻=内表面换热内表面换热内表面换热内表面换热阻阻阻阻+导热阻导热阻导热阻导热阻+外表面外表面外表面外表面换热阻换热阻换热阻换热阻组合壁本身的组合壁本身的组合壁本身的组合壁本身的传热阻！传热阻！传热阻！传热阻！热工规范热工规范热工规范热工规范Why?Why?热流方向热流方向若围护结构存在圆孔时，应先将圆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。孔折算成同等面积的方孔。注意：注意：轻质墙体板轻质墙体板2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.2 2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻例例2-1求屋顶钢筋混凝土（导热系数=1.74W/(mK)）圆孔板冬季的（传）热阻。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热还需学习一点知识才能计算！2.建筑围护结构的传热原理及计算2.1 稳定传热2.1.1 一维稳定传热特征一维稳定传热特征2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻2.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算当围护结构受到恒定热作用时，当围护结构受到恒定热作用时，即处于稳定传热状态。即处于稳定传热状态。tetiqe温度场不随时间变化的温度场不随时间变化的传热过程传热过程稳定稳定传热过程传热过程常用于建筑热工计算和估算常用于建筑热工计算和估算。设设:t ti i t te e传热过程经历三个阶段？传热过程经历三个阶段？冬冬季季2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.32.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程有多种传热方式参与1)内表面吸热内表面吸热2)平壁材料层的导热平壁材料层的导热3)外表面散热外表面散热（将外围护结构（将外围护结构两侧空气两侧空气换热考虑在内）换热考虑在内）注意注意1）内表面吸热）内表面吸热tii ,内表面以内表面以对流对流和和辐射辐射的方式吸热的方式吸热qi平壁内表面吸热量平壁内表面吸热量w/m2qic 室内空气以对流形式传给平壁内表面的热量室内空气以对流形式传给平壁内表面的热量qir室内其它表面以辐射形式传给平壁内表面的热量室内其它表面以辐射形式传给平壁内表面的热量 w/m2i内表面的换热系数内表面的换热系数 w/（m2K）ti室内空气及其它表面的温度室内空气及其它表面的温度i围护结构内表面的温度围护结构内表面的温度2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热1 2 3 d1 d2 d3titeqie232.1.32.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程表表2-2(h:肋高，肋高，s：肋间净距：肋间净距)（适用于冬季和夏季）（适用于冬季和夏季）表面特性表面特性 i W/(m2K)Ri(m2K)/W墙面、地面、表面平整或有肋状突出墙面、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚（物的顶棚（h/s 0.3）8.7 0.115有肋状突出物的顶棚（有肋状突出物的顶棚（h/s0.3）7.6 0.132内表面换热内表面换热热阻热阻Ri2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热1）内表面吸热）内表面吸热2.1.32.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程2）平壁材料层的导热）平壁材料层的导热通过平壁的导热量通过平壁的导热量W/m2平壁外表面的温度平壁外表面的温度2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热1 2 3 d1 d2 d3titeqie232.1.32.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程3 3）外表面的散热）外表面的散热 e te,外表面把热量外表面把热量以对流和辐射的方式传以对流和辐射的方式传给室外的空气及环境给室外的空气及环境2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热1 2 3 d1 d2 d3titeqie23查查 表表2-32.1.32.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程对于一维稳定对于一维稳定传热传热过程过程,q通过平壁的传热量通过平壁的传热量 W/m2R0平壁的总传热阻，表示热量从平壁平壁的总传热阻，表示热量从平壁一侧传到另一侧是所受到的总阻力一侧传到另一侧是所受到的总阻力（m2K/W）2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热1 2 3 d1 d2 d3titeqie23qiqqe4 4）完整传热过程）完整传热过程2.1.32.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程导热阻注意与2.1.2节中的区别注意用词物理含义：当物理含义：当 ti-te=1 时，单位时间内通过平壁时，单位时间内通过平壁单位表面积的传热量单位表面积的传热量 W/（m2K)K0平壁的传热系数平壁的传热系数(最常用最常用)2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热4 4）完整传热过程）完整传热过程2.1.32.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程K0与与R0都是极其重要的热工性能指标都是极其重要的热工性能指标在不同时期的建筑节能设计标准中有明确规定限值！在不同时期的建筑节能设计标准中有明确规定限值！1 2 3 d1 d2 d3titeqie23-公共建筑节能设计标准GB50189-2005-严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ26-2010JGJ26-20102.建筑围护结构的传热原理及计算2.1 稳定传热2.1.1 一维稳定传热特征一维稳定传热特征2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻2.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算 静止的空气介质导热性甚小静止的空气介质导热性甚小，因此建筑设计中常利用封闭空气间层作为围护结构的保温层。垂直封闭空气间层的传热过程垂直封闭空气间层的传热过程 2.1.4 2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热传热特点传热特点:在空气间层中，导热、对流和辐射在空气间层中，导热、对流和辐射三种传热方式都存在三种传热方式都存在，其传热过程实际上是在一个有限空气层的两个表面之间的换热过程，包括对流换热和辐射换热。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热 空气间层不像实体材料层那样，当材料导热系数一定后，材料层的热阻与厚度成正比关系。在空气间层中，其热阻主要取决于空气间层的对流换热在空气间层中，其热阻主要取决于空气间层的对流换热强度（受空气边界层厚度影响）和界面之间的辐射换热强度。强度（受空气边界层厚度影响）和界面之间的辐射换热强度。所以，空气间层的热阻与厚度之间不存在成比例地增长的关系。空气间层内的对流换热对流换热对流换热对流换热2.1.4 2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热在有限空间内的对流换热强度对流换热强度对流换热强度对流换热强度，与间层的厚度、间与间层的厚度、间层的位置、形状及间层的密闭性等因素有关层的位置、形状及间层的密闭性等因素有关。空气在不同的封闭空气间层中的自然对流空气在不同的封闭空气间层中的自然对流 图中即为空气在不同封闭间层中的自然对流情况 (图图a)在在d较大的垂直空气间层较大的垂直空气间层中，当间层两界面存在温差中，当间层两界面存在温差(12)时，热表面附近的空气上升，时，热表面附近的空气上升，冷表面附近的空气下沉，形成间冷表面附近的空气下沉，形成间层内两股气流循环的自然对流换层内两股气流循环的自然对流换热状态。热状态。空气在不同的封闭空气间层中的自然对流空气在不同的封闭空气间层中的自然对流（图（图b）当当d较小，即间层厚度较小，即间层厚度较薄时较薄时较薄时较薄时，上升和下沉的气流相互干扰，形成，上升和下沉的气流相互干扰，形成局部环流，对流换热强于（图局部环流，对流换热强于（图a）情况。）情况。对于垂直的空气间层。当间层对于垂直的空气间层。当间层厚度增大时厚度增大时厚度增大时厚度增大时，上升气流与下沉气流相互干扰的程，上升气流与下沉气流相互干扰的程度越来越小，气流速度也随着增大，当厚度达到一定程度时，就与开敞空间中沿度越来越小，气流速度也随着增大，当厚度达到一定程度时，就与开敞空间中沿垂直壁面所产生的自然对流状况相似。垂直壁面所产生的自然对流状况相似。2.1.4 2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热空气间层内的对流换热对流换热对流换热对流换热(图c)在水平空气间层中，当热面在上方时，难以形成对流，间层内可视为不存在对流。(图d)当热面在下方时，热气流的的上升和冷气流的下沉相互交替形成自然对流，这时自然对流换热最强。2.1.4 2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热空气间层内的对流换热对流换热对流换热对流换热 间层的辐射换热量辐射换热量辐射换热量辐射换热量，与间层表面材料的辐射性能(黑度或辐射系数)和间层的平均温度有关。空气间层内的辐射换热辐射换热辐射换热辐射换热2.1.4 2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热黑体辐射系数 材料辐射系数发射率/黑度不同厚度的垂直封闭空气不同厚度的垂直封闭空气间层内不同传热方式的传热间层内不同传热方式的传热量的比较（单位温差下）量的比较（单位温差下）图中“l”线是表示不同厚度空气间层处于静止状态的纯导热方式传递的热量；“2”线表示的是对流换热量；“3”线表示通过间层的总传热量。空气间层内对流及辐射换热综合分析对流及辐射换热综合分析对流及辐射换热综合分析对流及辐射换热综合分析注：间层用一般建材(0.9)制成“3”线与“2”线之间表示的是辐射换热量；当间层厚度超过约4cm时，传热量减少趋势明显变缓；1)将空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间层的平均温度降低间层的平均温度，可减少辐射换热量，但效果不显著。2)最有效的方法是在间层壁面上涂涂贴辐射系数小的反射材料贴辐射系数小的反射材料，目前在建筑中采用的主要是铝箔。根据铝箔的成分和加工质量的不同，它的辐射系数介于0.29-1.12W(m2K4)，而一般建筑材料的辐射系数是4.65-5.23W(m2K4)。在总的传热量中，辐射换在总的传热量中，辐射换热占的比例最大，约为总传热热占的比例最大，约为总传热量的量的70%以上。以上。因此，要提高空气间层的热阻，首先要设法减少辐射换热量。不同厚度的垂直封闭空气不同厚度的垂直封闭空气间层内不同传热方式的传热间层内不同传热方式的传热量的比较（单位温差下）量的比较（单位温差下）铝箔、泡沫塑料复合防寒垫“5”线表示两个表面都贴上铝箔后的总传热量。与单面贴铝箔相比，增效提高的并不显著，从节约材料考虑，以一个表面贴反射材料为宜。垂直间层内不同传热方式的垂直间层内不同传热方式的传热量的比较传热量的比较图中“4”线表示间层内有一个表面贴上铝箔后的总传热量。34，降幅很大，这是由于辐射换热量大大降低。在实际设计计算中，空气间层的热阻Rag一般都采用表2-4所载的数据。在实际设计计算中，空气间层的热阻Rag一般都采用表2-4所载的数据。-民用建筑热工设计规范2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.4 2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热例例2-1求屋顶钢筋混凝土（导热系数=1.74W/(mK)）圆孔板冬季的（传）热阻。钢筋混凝土圆孔板各部分尺寸钢筋混凝土圆孔板各部分尺寸热流热流热流热流解：（1）将圆孔折算成等面积正方孔，设正方形边长为b，则2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热解：（2）分别计算各部分的传热阻空气间层热阻，查表2-4内表面换热热阻，查表2-2外表面换热热阻，查表2-3第2部分R0.2(无空气间层部分)；第1部分R0.1(有空气间层部分)；热流热流导热热阻导热热阻（3）求修正系数空气间层的当量导热系数钢筋混凝土的导热系数查表2-1（4）计算圆孔板的平均热阻平均热阻5 5分钟！分钟！分钟！分钟！2.建筑围护结构的传热原理及计算2.1 稳定传热2.1.1 一维稳定传热特征一维稳定传热特征2.1.2 平壁的导热和热阻平壁的导热和热阻2.1.3 平壁的稳定传热过程平壁的稳定传热过程2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算围护结构内部和表面温度的重要围护结构内部和表面温度的重要性性：1）室内各表面的辐射温度影响）室内各表面的辐射温度影响室内人员的热舒适感觉；室内人员的热舒适感觉；2）当围护结构内部或表面）当围护结构内部或表面温度低于露点温度时，内表温度低于露点温度时，内表面将结露。结露将使室内湿面将结露。结露将使室内湿度增大，引起建筑生霉及至度增大，引起建筑生霉及至恶化室内环境（散发异味，恶化室内环境（散发异味，影响美观）。围护结构墙体影响美观）。围护结构墙体内层也可能结露。内层也可能结露。3）外墙、屋顶内部温度的）外墙、屋顶内部温度的计算，是建筑防潮设计的重计算，是建筑防潮设计的重要环节。要环节。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.5 2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算在在2.1.2及及2.1.3中已学过？！中已学过？！很重要！很重要！假设该墙体处于稳定传热状态，一维假设该墙体处于稳定传热状态，一维电路模拟图电路模拟图titei23e2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.5 2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算已知：已知：1）几何尺寸；2）热物性皆为常数；3）室内外空气温度；4）无内热源。电路模拟图电路模拟图titei23e内表面温度2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热外表面温度同理，2.1.5 2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算内部界面温度内部界面温度电路模拟图电路模拟图假设该墙体处于稳定传热状态，一维假设该墙体处于稳定传热状态，一维titei23e2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.5 2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算对多层平壁任一层的对多层平壁任一层的内表面温度？内表面温度？电路模拟图电路模拟图假设该假设该墙体处墙体处于稳定于稳定传热状传热状态，一态，一维维titei2me2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.5 2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算解决此类问题，一定解决此类问题，一定要记住使用电路图！要记住使用电路图！在稳定传热条件下，当各层材料的导热系数为定值时，每一材料层内的温度分布是一直线，在多层平壁中成一在多层平壁中成一在多层平壁中成一在多层平壁中成一条连续的折线条连续的折线条连续的折线条连续的折线。材料导热系数越小，层内温度分布线的斜度越大(陡)，反之，导热系数越大，层内温度分布线的斜度越小(平缓)。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.5 2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算Why?材料层内的温度下降程度与各层的热阻成正比，材料层的热阻越大，在该层内的温度降落也越大。titei2me2.建筑围护结构的传热原理与计算2.1稳定传热2.1.5 2.1.5 平壁内部温度的计算平壁内部温度的计算【例2-2】已知室内气温为15，室外气温为-10，试计算下图中通过砖墙和钢筋混凝土预制板屋顶的热流量和内部温度分布。Ri=0.11m2K/W；Re=0.04m2K/W。砖墙钢筋混凝土预制板屋顶5 5分钟！分钟！分钟！分钟！2.建筑围护结构的传热原理及计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 建筑物耗热量建筑物耗热量2.2.2 建筑采暖耗煤量建筑采暖耗煤量民用建筑节能设计标准民用建筑节能设计标准民用建筑节能设计标准民用建筑节能设计标准 JGJ26-95 JGJ26-95 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ26-2010JGJ26-201050%65%本节内容请以此为准本节内容请以此为准本节内容请以此为准本节内容请以此为准已废止已废止已废止已废止民用建筑节能的阶段目标民用建筑节能的阶段目标?30%、50%、65%JGJ26-JGJ26-20102010没有没有没有没有这个指标！这个指标！这个指标！这个指标！在严寒和寒冷地区，在严寒和寒冷地区，采暖建筑物耗热量指标采暖建筑物耗热量指标是建是建筑围护结构热工性能权衡判断的依据，也是评价筑围护结构热工性能权衡判断的依据，也是评价采暖建筑节能设计的一个重要指标。采暖建筑节能设计的一个重要指标。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算建筑物耗热量指标（建筑物耗热量指标（Index of heat loss of building）：）：在计算采暖期室外平均温度条件下，为保持室内设计在计算采暖期室外平均温度条件下，为保持室内设计计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的需由室内采计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的需由室内采暖设备供给的热量，单位暖设备供给的热量，单位W/m2。（JGJ26-2010JGJ26-2010）2.0.4建筑物耗热量指标（q）indexofheatlossofbuilding在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量，单位：/m2。（JGJ26-95JGJ26-95）已废止！已废止！已废止！已废止！2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算 JGJ26-95 JGJ26-95 节能50%50%JGJ26-2010 JGJ26-2010 节能65%65%对比相同城市的耗热量指标！对比相同城市的耗热量指标！2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算建筑物耗热量指建筑物耗热量指标，标，W/m2折合到单位建筑面积折合到单位建筑面积上的通过围护结构的上的通过围护结构的传热量，传热量，W/m2折合到单位建筑面积折合到单位建筑面积上的建筑物内部得热上的建筑物内部得热量，量，W/m2折合到单位建筑面折合到单位建筑面积上的空气渗透耗积上的空气渗透耗热量，热量，W/m2建筑物耗热量指标组成：建筑物耗热量指标组成：1）通过围护结构的传热耗热）通过围护结构的传热耗热量；量；2）建筑物空气换气耗热量）建筑物空气换气耗热量;3）不包括不包括建筑物内部建筑物内部得热（炊事、照明、家电和人体散热）得热（炊事、照明、家电和人体散热）标标准准中中说说法法不不一一致致！1）折合到单位建筑面积上的通过围护结构的传热耗热量）折合到单位建筑面积上的通过围护结构的传热耗热量2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算各参数的意义？各参数的意义？ti:1618te:?JGJ26-95 JGJ26-95 JGJ26-2010 JGJ26-2010 GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：严寒和寒冷地区供暖室内设计计算温度为严寒和寒冷地区供暖室内设计计算温度为18-24 2）单位建筑面积的空气渗透耗热量）单位建筑面积的空气渗透耗热量2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算各参数的意义？各参数的意义？3）单位建筑面积的建筑物内部得热单位建筑面积的建筑物内部得热2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算W/m2包括炊事、照明、家电和人体散热包括炊事、照明、家电和人体散热（住宅建筑）（住宅建筑）2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算为尊重建筑师的创造性工作，同时又使所设计的建为尊重建筑师的创造性工作，同时又使所设计的建筑能耗符合节能设计标准的要求，引入筑能耗符合节能设计标准的要求，引入“权衡判断法权衡判断法权衡判断法权衡判断法”来检验建筑围护结构来检验建筑围护结构总体热工性能总体热工性能总体热工性能总体热工性能是否达到要求。是否达到要求。进行建筑围护结构热工设计时，必须满足进行建筑围护结构热工设计时，必须满足严寒和严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ26-2010的的规定规定（主要指各围护结构的传热系数或热阻）及其它相关（主要指各围护结构的传热系数或热阻）及其它相关标准规范。标准规范。4.3.1 建筑围护结构热工性能的权衡判断应以建筑围护结构热工性能的权衡判断应以建筑耗建筑耗建筑耗建筑耗热量指标热量指标热量指标热量指标为判据。为判据。（-严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ26-2010）2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算2.2.1 2.2.1 建筑物耗热量计算建筑物耗热量计算公共建筑节能设计标准中也有公共建筑节能设计标准中也有“权衡判断法权衡判断法权衡判断法权衡判断法”，但，但内涵及实施方法与居住建筑节能设计标准不同，具体内涵及实施方法与居住建筑节能设计标准不同，具体在第三章中进行对比讲解！在第三章中进行对比讲解！公共建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准 GB50189-2005 对此感兴趣的同学，可阅读对此感兴趣的同学，可阅读JGJ26-2010JGJ26-2010JGJ26-2010JGJ26-2010与与与与GB50189-2005GB50189-2005这两个标准！这两个标准！2.2.2 2.2.2 建筑采暖耗煤量建筑采暖耗煤量2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算建筑采暖耗煤量：在采暖期室外平均温度条件建筑采暖耗煤量：在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个采暖期内消耗的采暖期内消耗的标准煤标准煤标准煤标准煤量，单位量，单位kg/m2。我国规定每千克标准煤的热值为我国规定每千克标准煤的热值为7000千卡（千卡（29307.6千焦千焦）。一般一吨标煤）。一般一吨标煤估计排放二氧化碳为估计排放二氧化碳为2.66-2.72吨吨 将供热系统效率考虑在内，将供热系统效率考虑在内，用来综合衡量建筑物是用来综合衡量建筑物是否达到（采暖）节能标准的要求。否达到（采暖）节能标准的要求。JGJ26-JGJ26-20102010没有没有没有没有这个指标！这个指标！这个指标！这个指标！2.2.2 2.2.2 建筑采暖耗煤量建筑采暖耗煤量2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算我国规定每千克我国规定每千克标准煤的热值为标准煤的热值为7000千卡千卡（29306千焦千焦）。）。JGJ26-JGJ26-20102010没有没有没有没有这个指标！这个指标！这个指标！这个指标！1卡=4.18焦耳2.2.2 2.2.2 建筑采暖耗煤量建筑采暖耗煤量2.建筑围护结构的传热原理与计算2.2 建筑保温与节能计算【例例2-3】试求呼和浩特市一栋试求呼和浩特市一栋3单元单元6层楼、层高层楼、层高2.7米米南南北向、双层塑钢窗、楼梯间采暖的砖混结构住宅的耗热北向、双层塑钢窗、楼梯间采暖的砖混结构住宅的耗热量和采暖耗煤量指标。量和采暖耗煤量指标。已知：采暖期为已知：采暖期为10月月21日至日至4月月4日；日；Z=166d；te=-6.2；采暖期度日数为；采暖期度日数为4017（d）;建筑面积建筑面积3139.1 m2；建；建筑体积筑体积8789.4m3；外表面积；外表面积2785.9 m2；体型系数；体型系数0.317；换气体积换气体积V=0.65V0=5713.1m3（楼梯间采暖）；各方向（楼梯间采暖）；各方向窗墙面积比是：南窗墙面积比是：南0.47；东；东0.11；西；西0.00；北；北0.22；其它；其它各部分围护结构的传热系数与面积见各部分围护结构的传热系数与面积见Page38表。表。5 5分钟！分钟！分钟！分钟！2.3.1 谐波热作用谐波热作用 2.3.2 谐波热作用下的传热特征谐波热作用下的传热特征2.3.3 谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算谐波热作用下平壁的传热计算2.3.5 温度波在平壁内的衰减与延迟计算温度波在平壁内的衰减与延迟计算2.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热前面所讨论的稳定传热是假设围护结构的内外热作用不随时间而变。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热但实际上，围护结构所受到的环境热作用(不论室内或室外)，都在随着时间发生变化。尤其是室外热作用，因不能进行人工调节，所以逐日逐时都在变化着。当外界热作用随时间而变时，围护结构内部的温度和通过围护结构的热流量亦将随时间发生变化，这种传热过程，称为不稳定传热不稳定传热。若外界热作用随着时间呈现周期性的变化，则叫做周周期性（