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1、建筑物理(热)-2-建筑围护结构的传热原理及计算课程目录绪论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2021/5/2222.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2021/5/223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、
2、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
3、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-
4、1996）2021/5/224物理（物理（导热）问题的完整数学描述：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2021/5/225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2021/5/226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
5、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2021/5/227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2021/5/228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：
6、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2021/5/2292.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
7、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！2021/5/22102.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。2021/5/2211dq2.1.1 2.
8、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
9、度方向传递2021/5/2212 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
10、范畴。属于这个范畴。2021/5/22132.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。2021/5/2214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
11、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。2021/5/22152.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
12、.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2021/5/2216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 ? ?其其其其它条件为已知。它条件为已知。它条件为已知。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
13、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？2021/5/2217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ie23R2R3R1q2021/5/22182.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！2021/
14、5/2219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2021/5/2220living wall3 3）组合壁
15、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2021/5/2221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2021/5/2222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
16、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2021/5/2223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
17、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2021/5/2224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！2021/5/22252.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
18、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。2021/5/2226tetiqe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
19、)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2021/5/22271）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
20、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2021/5/2228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）
21、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2021/5/22292021/5/22302）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2021/5/22313 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
22、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2021/5/2232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20
23、21/5/2233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 d3titeqie232021/5/2234-公共建筑节能设计标准GB5018
24、9-20052021/5/2235-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JGJ26-2010JGJ26-20102021/5/22362.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2021/5/2237 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
25、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
26、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。2021/5/2238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
27、然对流情况2021/5/2239 (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。）
28、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2021/5/2240 (图c)在水平空气间层中，当热面在上方时，难以形成对流，
29、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2021/5/2241 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2
30、021/5/2242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；2021/5/22431)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
31、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
32、下）2021/5/2244铝箔、泡沫塑料复合防寒垫2021/5/2245“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。2021/5/2246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.
33、4 2.1.4 封闭空气间层的传热封闭空气间层的传热2021/5/2247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。钢筋混凝土筋混凝土圆孔板各部分尺寸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2021/5/2248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2021/5/2249（3）求修正系数空气间层的当
34、量导热系数钢筋混凝土的导热系数查表2-12021/5/2250（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！2021/5/22512.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2021/5/2252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
35、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
36、要！很重要！2021/5/2253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。2021/5/2254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2021/5/2255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
37、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2021/5/2256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！2021/5/2257 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
38、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。 titei2me2021/5/22582.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
39、-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！2021/5/22592.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
40、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！2021/5/2260 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.
41、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
42、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！2021/5/22612.2.1 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！2021/5/22622.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，
43、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！2021/5/22631）折合到单位
44、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 2021/5/22642）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.
45、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？2021/5/22653）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）2021/5/22662.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
46、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
47、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）2021/5/22672.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
48、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！2021/5/22682.2.2 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
49、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！2021/5/22692.2.2 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
50、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2021/5/22702.2.2 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
51、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！2021/5/22712.
52、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2021/5/2272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，
53、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（不稳定）传热期性（不稳定）传热。周期性传热是不稳定传热的一种特例。2021/5/2273考虑不稳定传热的意义考虑不稳定传热的意义: 1 在夏季条件夏季条件夏季条件夏季条件下，室外气温和太阳辐射的综合作用在昼夜之间变化剧烈，这时若将围护结构的传热过程简化为稳定传热，则不能反映客观的传热基本特性，所以必须按不稳定传热考虑。 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传
54、热2 此外，随着建筑工业化程度的提高，轻型装配式围护结构日益推广，这类结构因热稳定性差，当室内外温度波动时，表面和内部温度很容易引起显著的变化，所以即使在冬季热工计算冬季热工计算冬季热工计算冬季热工计算中，也要考虑到不稳定传热的特性。2021/5/2274室外气温日变化周期室外气温日变化周期室外气温日变化周期室外气温日变化周期: :室外最高气温室外最高气温室外最高气温室外最高气温: :室外最低气温室外最低气温室外最低气温室外最低气温: :太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射日变化周期日变化周期日变化周期日变化周期: :室外气温室外气温室外气温室外气温24h24h14:0015:0014:0015:
55、004:005:004:005:0012h12h2.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.1 谐波热作用在建筑热工中研究的热作用，都带有一定的周期波动性，如室外气温和太阳辐射的昼夜小时变化，在一段时间内可近似地看作每天出现重复性的周期变化；2021/5/2275围护结构朝向不同围护结构朝向不同围护结构朝向不同围护结构朝向不同, , , ,其表面出现太阳辐射的最大值时其表面出现太阳辐射的最大值时其表面出现太阳辐射的最大值时其表面出现太阳辐射的最大值时间不同。间不同。间不同。间不同。东外墙：8:00水平屋顶：12:00西外墙：16:002.建筑围护结构的传热原理与计算2.3
56、周期性不稳定传热2.3.1 谐波热作用所以，在建筑热工中着重讨论周期性不稳定传热周期性不稳定传热，这是不稳定传热中的一个特例。其他形式的不稳定传热过程是传热学传热学教程讨论的范畴。 建筑物围护结构处于室外空气温度周期变化及太阳建筑物围护结构处于室外空气温度周期变化及太阳建筑物围护结构处于室外空气温度周期变化及太阳建筑物围护结构处于室外空气温度周期变化及太阳辐射周期变化的影响下。辐射周期变化的影响下。辐射周期变化的影响下。辐射周期变化的影响下。冬天当采用间歇采暖方式时，冬天当采用间歇采暖方式时，冬天当采用间歇采暖方式时，冬天当采用间歇采暖方式时，室内气温也会呈周期性的波动。室内气温也会呈周期性的
57、波动。室内气温也会呈周期性的波动。室内气温也会呈周期性的波动。2021/5/2276某工厂屋顶结某工厂屋顶结构温度变化实构温度变化实例图例图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2.3.1 谐波热作用1- -综合温度综合温度2- -屋顶外表面温度屋顶外表面温度3-3-屋顶内表面温度屋顶内表面温度综合温度综合温度综合温度综合温度t te e : : : :工程上把室外空气、太阳辐射及表面长波辐射散热三者对围护结构的共同作用，用一个假想的温度te来衡量。2021/5/22773.围护结构的稳定传热与不稳定传热3.2 围护结构的周期性不稳定传热均呈周期波动振幅A=tmax-tmAt
58、e=37.1 Atw1=28.6 Atw2=4.9 温度最大值出现时间不同（时间延迟）振幅逐层减小（温度波衰减）2021/5/2278谐波热作用谐波热作用 在周期性波动的热作用中，最简单最基本的是谐波谐波（简谐）热作用（简谐）热作用，即温度随时间呈正弦或余弦函数作规则变化。一般都用余弦函数表示：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2.3.1 谐波热作用实测资料说明，综合温度的周期性波动规律可视为一简单的简谐波(simple harmonic wave)曲线。2021/5/2279也可表达成：也可表达成：式中t是以平均温度为基准的相对温度，它是一个谐量。2.建筑围护结构的传热
59、原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.1 谐波热作用式中角速度，=360/Z degh，Z为温度波的周期，若Z24小时，则=15degh。式中: t在时刻的介质温度，； 在一个周期内的平均温度，；以某一指定时刻(例如昼夜时间内的零点)起算的计算时间，h； 温度波的初相位，deg；若坐标原点取在温度出现最大值处，0。2021/5/2280事实上，围护结构所受到的周期热作用，并不是随时间按余弦(或正弦)函数规则地变化的。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2.3.1 谐波热作用实测的综合温度波曲线和简实测的综合温度波曲线和简谐波曲线的比较谐波曲线的比较在分析计算精度要求不高
60、的情况下，可近似按谐波热作用考虑。若计算精度要求较高时，可用傅立叶级数展开，通过谐量分析，把周期性的热作用变换成若干阶谐量的组合。由于各种周期性变化热作用，均可变换成谐波热作用的组合，所以通过研究谐波热作用下的传热过程，即能反映围护结构和房屋在周期热作用下的传热特性。 任何连续的周期性波动曲线都可以用傅里叶级数表示。2021/5/22812.3.1 谐波热作用谐波热作用 2.3.2 半无限厚壁谐波热作用下的传热特征半无限厚壁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
61、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2021/5/2282半无限大物体周期性变化边界条件下的温度波半无限大物体周期性变化边界条件下的温度波导热微分方程 表面温度呈周期性变化：（边界条件）引入过余温度=t-tm=0数数数数学学学学模模模模型型型型2.3.2 2.3.2 半无限厚壁谐波热作用下的传热特征半无限厚壁谐波热作用下的传热特征半无限大物体的概念半无限大物体的概念 the definition of semi-infinite solid 是指以无限大的是指以无限大的y-z平面平面为界面，在正为界面
62、，在正x方向上伸延至方向上伸延至无穷远的物体，如大地可看无穷远的物体，如大地可看作半无限大物体。作半无限大物体。 2021/5/2283应用分离变量法求解 上式表达了周期性变化边界条件下的半无限大物体内的温度场 2.3.2 2.3.2 半无限厚壁谐波热作用下的传热特征半无限厚壁谐波热作用下的传热特征=t-tm2021/5/2284(1)室外温度和平壁表面温度、内部任一截面处的温度都是同一周期的谐波动，亦即均可用谐量示：式中 e室外相对温度，； Ae室外温度波的振幅，； e室外温度波的初相位，deg；e,max室外温度出现最高值的时刻，h。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
63、2.3.2 半无限厚壁谐波热作用下的传热特征谐波热作谐波热作用通过用通过平平平平壁壁壁壁时的衰时的衰减和延迟减和延迟现象现象室外相对温度室外相对温度2021/5/2285平壁外表面温度平壁外表面温度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2.3.2半无限厚壁谐波热作用下的传热特征ef = Aef cos (ef) ef = ef , max式中 ef 平壁外表面的相对温度，； Aef 外表面温度波的振幅，； ef 外表面温度波的初相位，deg； ef , max 外表面温度出现最高值的时刻，h。2021/5/2286平壁内表面温度平壁内表面温度 式中if 平壁内表面的相对温度，
64、；Aif内表面温度波的振幅，；if 内表面温度波的初相位，deg； if , max 内表面温度出现最高值的时刻，h。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2.3.2 谐波热作用下的传热特征if = Aif cos (if) if = if , max周期均周期均相同！相同！2021/5/22872.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.2 谐波热作用下的传热特征 (2) 从室外空间到平壁内部，温度波动振幅逐渐减小，即AeAef Aif，这种现象叫做温度波动的衰减。 在建筑热工中，把室外温度振幅室外温度振幅室外温度振幅室外温度振幅Ae与由外侧温度谐波热作
65、用引起的平壁平壁平壁平壁内表面温度振幅内表面温度振幅内表面温度振幅内表面温度振幅Aif之比之比之比之比称为温度波的穿透衰减度，今后简称为平壁的总总总总衰减度衰减度衰减度衰减度，用0表示，即0 =Ae/Aif2021/5/2288地层温度波动-实例1深度,振幅等温层当深度足够大时，温度波动振幅就衰减到可以忽略不计的程度，这种深度下的地温就可认为终年保持不变，称为等温层。 2021/5/2289地层温度波动-实例2深度x(m）00.51.01.52.03.05.01015振幅Ax()1713.911.49.37.65.182.300.300.04最高温度tmax()30.527.424.922.8
66、21.118.715.813.813.54最低温度tmin()-3.5-0.42.14.25.98.3511.213.213.46地面年最高温度为30.5地面年最低温度为-3.5 地面年平均温度tm13.5地面年温度振幅Aw=17 某地:a=0.617*10-6m2sT=365*24=8760h2021/5/2290(3)从室外空间到平壁内部，温度波动的相位逐渐向后推延。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2.3.2 谐波热作用下的传热特征即eefif，这种现象叫做温度波动的相位延迟，亦即出现最高出现最高出现最高出现最高温度的时刻向后推迟温度的时刻向后推迟温度的时刻向后推迟
67、温度的时刻向后推迟。e , max与与为if , max，二者之差称为温度波穿过平壁时的总延迟时间，用o表示，o = if , maxe , max总相位延迟为：o = if e2021/5/22912.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.2 谐波热作用下的传热特征=360/Zo = if , maxe , max总延迟时间：总相位延迟为：o = if eo与o之间的关系:o =Zo/360式中,Z温度波动的周期 o总的相位延迟角2021/5/2292某地层温度延迟若已知地表温度在夏季七月份到达最高温度，那么地下深3.2m处要延迟近75天(1800h)后才达到该层的最高
68、温度 2021/5/22932.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.2 谐波热作用下的传热特征温度波在传递过程中为什么会产生衰减和延迟现象？温度波在传递过程中为什么会产生衰减和延迟现象？材料的热容作用和热阻作用造成的。2021/5/2294设想把一匀质实体平壁结构划分成四个厚度相同的薄层。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2.3.2 谐波热作用下的传热特征通过下图即可看清热流是怎样从温度已升高的外表面通过整个壁体传递的过程。进入每一层的热流使该层的温度有所提高，为此所用的热量均贮存于该层内，多余的热量便依次转移至相邻较冷的层内。2021/5/229
69、5由于在壁体内部贮热的结果，到达最内层的热量要比通过最外层的热量少，其温度提高值也小。温度波衰减的形成温度波衰减的形成 由此可见，壁体的任一截面均经历着加热及冷却的周期变化过程。1）内表面温度的波动振幅要低于外表面的波动振幅；2）内表面出现最高温度的时间比外表面出现最高温度的时间要晚；3）内表面与外表面的温度振幅比，取决于壁体的热物理性能及厚度，当壁体的厚度及热容量增大而材料的导热系数降低时，内表面的波动振幅就减小，出现最高值的延迟时间就越长。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2.3.2 谐波热作用下的传热特征开始冷却时（即室外温度达到最高值），上述的过程便相反，即出现各
70、层依次冷却的过程。有相应的物理指标有相应的物理指标 ! (下一节)2021/5/22962.3.1 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2021/5/2297在稳定传热稳定传热中，传热量的多少与作用温差、材料的导热系数导热系数导热系数导热系数和结构的传热阻传热阻传热阻传热阻密切
71、相关。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2.3.3 谐波热作用下材料和围护结构的热特性指标在谐波热作用下的周期性传热过程周期性传热过程中，则与材料和材料层的蓄热系数蓄热系数及材料层的热惰性热惰性有关。2021/5/22982.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.3 谐波热作用下材料和维护结构的热特性指标周期传热中涉及的几个主要热特性指标1材料的蓄热系数2材料层的热情性指标3材料层表面的蓄热系数Quiteimportant!2021/5/2299在建筑热工中，把某一匀质半无限大壁体半无限大壁体半无限大壁体半无限大壁体壁面受到谐波热作用时，迎波面(即直
72、接受到外界热作用的一侧表面)上接受的热流振幅热流振幅热流振幅热流振幅A Aq q与该表面的温度波幅温度波幅温度波幅温度波幅A A0 0之比，称为材料的蓄热系数蓄热系数蓄热系数蓄热系数，用“S”表示，单位是w(m2K)。按传热学理论，其计算式为蓄热系数的物理意义蓄热系数的物理意义 :当物体表面温度波振幅为1K时，导入物体的热流密度 。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2.3.3 谐波热作用下材料和维护结构的热特性指标周期传热中涉及的几个主要热特性指标概述如下。1材料的蓄热系数式中材料的导热系数，W/(mK)；c材料的比热容，kJ/(kgK)；材料的干密度，kg/m3。Z温度
73、波动周期，h。周期性变化边界条件下，半无限大物体表表面的热流密度面的热流密度也必然是周期性地从表面导入或导出。两个振幅之比，非两个瞬时值之比2021/5/22100 当波动周期为24小时，则 S24松木=3.6S24混凝土=11.22.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.3 谐波热作用下材料和维护结构的热特性指标材料的蓄热系数是说明直接受到热作用的一侧直接受到热作用的一侧表面表面，对谐波热作用，对谐波热作用反应反应的敏感程度的一个特性指标的敏感程度的一个特性指标。也就是说，如果在同样的谐波热作用下，蓄热系数S越大，表面温度波动越小。 在选择围护结构材料时，可通过材料蓄热
74、系数的大小来调节温度波动的幅度，使围护结构具有良好的热工性能并适应房间使用功能特点。s不仅与材料热物理性能(，c和)有关，还取决于外界热作用的波动周还取决于外界热作用的波动周期期Z。对同一种材料来说，热作用的波动周期越长，材料的蓄热系数越小，因此引起壁体表面温度的波动也越大。2021/5/221012材料层的热情性指标温度波振幅在材料层内是逐渐衰减的。这与材料本身有关。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2.3.3 谐波热作用下材料和维护结构的热特性指标有限厚度，半无限大壁体有限厚度，半无限大壁体有限厚度，半无限大壁体有限厚度，半无限大壁体? ?DR S式中R 材料层的热阻
75、，m2Kw；S材料的蓄热系数w(m2K)。材料层的热惰性指标“D”表征材料层受到波动热作用后，背波面(若波动热作用在外侧，则指其内若波动热作用在外侧，则指其内表面表面)上的温度波动剧烈程度的一个指标（也就是说明材料层抵抗温度波动能力的一（也就是说明材料层抵抗温度波动能力的一个特性指标）个特性指标）。它取决于材料层迎波面的抗波能力和波动作用传至背波面时所受到的阻力有关。2021/5/22102D = D1 + D2 + + Dn = R1S1 + R2S2 + + RnSn对多层材料的围护结构，热惰性指标为各材料层热对多层材料的围护结构，热惰性指标为各材料层热惰性指标之和：惰性指标之和： 如围护
76、结构中有空气间层，由于空气的蓄热系数S为0，该层热情性指标D值也为0。材料层的热惰性指标愈大，说明温度材料层的热惰性指标愈大，说明温度波在其间的衰减愈大波在其间的衰减愈大,围护结构的热稳定围护结构的热稳定性越好。温度波的衰减与材料层的热惰性越好。温度波的衰减与材料层的热惰性指标是呈指数函数关系。性指标是呈指数函数关系。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2.3.3 谐波热作用下材料和维护结构的热特性指标组合材料围护结构的热惰性指标组合材料围护结构的热惰性指标12n1 2 n2021/5/221033材料层表面的蓄热系数在前面提出了材料蓄热系数S的概念（半无限大物体），但在工
77、程实践中遇到的大多是有限厚度的有限厚度的有限厚度的有限厚度的单层平壁单层平壁单层平壁单层平壁或或或或多层平壁多层平壁多层平壁多层平壁，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2.3.3 谐波热作用下材料和维护结构的热特性指标在这种情况下，材料层受到周期波动的温度作用时，其表面温度的波动，不仅与材料本身的热物理性能有关，而且与边界条件有关，即在沿着温度波前进的方向，与该材料层相接触的介质(另一种材料或空气)的热物理性能和散热条件，对其表面温度的波动也有影响。所以，对于有限厚度的材料层，在此引进了材料表面蓄热表面蓄热表面蓄热表面蓄热系数系数系数系数的概念，用“Y Y”表示，以便与材
78、料蓄热系数区别开来。2021/5/22104举例，图中为由四层薄结构（D1.0）组成的墙体，在室内一侧有波动热作用，则其内表面蓄热。材料层表面蓄热系数的计算材料层表面蓄热系数的计算 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2.3.3 谐波热作用下材料和维护结构的热特性指标式中R，S，Y分别为各层的热阻、材料蓄热系数、内表面蓄热系数。e为外表面换热系数。表面蓄热系数Y的计算方法为：依照围护结构的材料分层，逐层计算。系数Yi的计算式应由近及远依次为：Yi = Y4= (R4S42+ Y3)(1+ R4Y3) Y3= (R3S32+ Y2) (1+ R3Y2) Y2= (R2S22+
79、 Y1) (1+ R2Y1) Y1= (R1S12 +e) (1+ R1e)Why？室内室内室外室外编号是从波动热作用方向的反向编起4321热室内室内室外室外迎波面的表面蓄热系数2021/5/22105各层表面蓄热系数计算式可以写成以下通用形式：Yn= (RnSn2+ Yn-1) (1+ RnYn-1)式中n为各结构层的编号。距周期性热作用最远的值Yn-1用表面换热系数代替。2.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热以上计算式中各层的编号是从波动热作用方向的反向编起的。另外，如构造层中某一层为”厚层”时，即D1.0时，则该层的Y=S，即该物体可视为半该物体可视为半无限大物体无限大
80、物体，内表面蓄热系数可从该层算起，后面各层就可不再计算。n21热室内室内室外室外如何求外表面的表面蓄热系数？n21热室内室内室外室外12n热室内室内室外室外12n热室内室内室外室外2021/5/221062.3.1 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 周期性不稳定传热热工规范热工规范中关于围护
81、结构的热中关于围护结构的热工设计（隔热设计）方面，主要是工设计（隔热设计）方面，主要是控制控制围护结构的内表面温度围护结构的内表面温度围护结构的内表面温度围护结构的内表面温度。前几。前几节所学的基础知识在计算周期性热节所学的基础知识在计算周期性热作用下的作用下的围护结构内表面温度围护结构内表面温度围护结构内表面温度围护结构内表面温度时，时，都将会用到。都将会用到。 What the hell are all these things for ?2021/5/221072.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算周期性周期性热作用热作用围护结构可
82、能一侧或两侧同时受到周期波动的热作用。解决这类问题，可将综合过程分解分解分解分解成几个单一过程，分别进行计算后利用叠叠叠叠加加加加原理，把各个单一过程的计算结果叠加起来，即得最终结果。外侧：内侧：考虑最一般的情况：设平壁两侧受到的谐设平壁两侧受到的谐波作用波作用在围护结构的热工设计问题中，最关在围护结构的热工设计问题中，最关心的主要是心的主要是围护结构的内表面温度围护结构的内表面温度围护结构的内表面温度围护结构的内表面温度。2021/5/22108(2)在室外谐波热作用在室外谐波热作用(即相对温度即相对温度e)下的周期性传热过程下的周期性传热过程，此时，此时室内一侧气温室内一侧气温室内一侧气温
83、室内一侧气温不变不变动，由此引起动，由此引起平壁内表面平壁内表面平壁内表面平壁内表面的温度波动，其振幅为的温度波动，其振幅为Aif,e；双向谐双向谐波热作波热作用传热用传热过程的过程的分解分解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2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算将双向谐波热作用分解成三个分过程。(1)在室内平均温度和室外平均温度作用下的稳定传热过程；在室内平均温度和室外平均温度作用下的稳定传热过程；(3)在室内谐波热作用在室内谐波热作用(即相对温度即相对温度i)下的周期性传热过程，下的周期性传热过程，此时此时室外一侧气温室外一侧气温室外一侧气温室外一侧气温不变不变动，由
84、此引起动，由此引起平壁内表面平壁内表面平壁内表面平壁内表面的温度波动，其振幅为的温度波动，其振幅为Aif,i。任务任务：求解围护结构围护结构围护结构围护结构的内表面温度的内表面温度的内表面温度的内表面温度！+=+2021/5/22109按上述的分解过程，在双向谐波热作用下，围护结构的内表面温度在双向谐波热作用下，围护结构的内表面温度在双向谐波热作用下，围护结构的内表面温度在双向谐波热作用下，围护结构的内表面温度可按下述步骤进行计算。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2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算稳定传热的计算方法已在本章第一节中阐明。(2)、(3)两个过程同属一类
85、，只是热作用方向和振幅大小、波动相位不同而已。(1)已知室外平均温度和室内平均温度，确定围护结构内表面的平围护结构内表面的平围护结构内表面的平围护结构内表面的平均温度均温度均温度均温度。我们关心的主要是围护结构围护结构围护结构围护结构的内表面温度的内表面温度的内表面温度的内表面温度。运用热运用热阻网络阻网络图！图！2021/5/22110(2)已知室外温度波的振幅Ae和初相位e，确定在外侧谐波热作用下所引起的内表面温度波的振幅Aif,e和初相位if,e。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2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算按衰减倍数的定义可知：按相位延迟的定义可知：if
86、,e= e + e-if在外侧谐波热作用下所引起的内表面温度谐波为：室外温度波的贡献！注意：此式中的衰衰衰衰减度减度减度减度和相位延迟相位延迟相位延迟相位延迟还是未知数！2021/5/22111(3) 已知室内温度波的振幅Ai和初相位i，确定在内侧谐波热作用下引起的内表面温度波的振幅Aif,i和初相位if,i。 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2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算室内温度波的贡献！按衰减倍数的定义可知：按相位延迟的定义可知：if,i= i + i-if在外侧谐波热作用下所引起的内表面温度谐波为：注意：此式中的衰衰衰衰减度减度减度减度和相位延迟相位延迟相
87、位延迟相位延迟也是未知数！2021/5/22112参考知识参考知识 ： 两个同方向同频率简谐运动的合成两个同方向同频率简谐运动的合成两个同方向同频率简谐运动的合成两个同方向同频率简谐运动的合成两个两个同同方向方向同同频频率简谐运动率简谐运动合成合成后仍为后仍为简谐简谐运动运动矢量和矢量和2021/5/22113(4)(4)确定内表面温度合成波的振幅确定内表面温度合成波的振幅Aif和初相位和初相位if。 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2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算室内外温度波的联合贡献！在内外谐波同时的热作用下实际的内表面温度谐波，乃是上在内外谐波同时的热作用下
88、实际的内表面温度谐波，乃是上述两个分谐波的合成。述两个分谐波的合成。确定确定合成波的振幅和初相位角。合成波的振幅和初相位角。由于在通常情况下，相位角由于在通常情况下，相位角if,e与与if,i是不等的，亦即两个是不等的，亦即两个温度波出现最高值的时间不一致，所以合成波的振幅温度波出现最高值的时间不一致，所以合成波的振幅Aif不能不能直接将直接将Aif,e与与Aif,i相加而得。相加而得。为书写简便起见，令为书写简便起见，令 A1=Aif,e , A2=Aif,i 1=if,e,2=if,iN = A1sin1+ A2sin2M = A1cos1 +A2cos22021/5/22114其中角应视
89、if所在象限而定，当M为(十)，N为(十)，属第一象限，=0；M为(一)，N为(十)，属第二象限，=90；M为(一)，N为(一)，属第三象限,=180；M为(十)，N为(一)，屑第四象限，=270；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2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算合成波的初相位为则合成波的振幅为（5）最后计算围护结构的内表面温度。任一时刻的内表面温度： 则，则，内表面的最高温度为：注意：此式中的衰衰衰衰减度减度减度减度和相位延迟相位延迟相位延迟相位延迟依然是未知数！2021/5/22115综上所述，欲得出在谐波热作用下平壁内表面的温度，问题在于如何计算衰减度衰减度衰
90、减度衰减度o和if以及相位延迟相位延迟相位延迟相位延迟e-if和i-if 。倘若热作用是非谐性的周期热作用，则根据计算精度的要求，可将非谐性的室内外周期热作用，分成若干阶谐量，针对各阶谐量分别进行计算，最后叠加起来即得综合结果。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2.3.4 谐波热作用下平壁的传热计算注意：此式中的衰衰衰衰减度减度减度减度和相位延迟相位延迟相位延迟相位延迟依然是未知数！2021/5/221162.3.1 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
91、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2021/5/22117衰减和延迟的精确计算是很复杂的，本教程不作具体介绍，只引用什克洛维尔 (AM) 提出的近似计算法。包含两部分内容：（1 1）室外温度谐波传至平壁内表面时的衰减）室外温度谐波传至平壁内表面时的衰减倍数和延迟时间的计算倍数和延迟时间的计算（2 2）室内温度谐波传至平壁内表面时衰减和）室内温度谐波传至平壁内表面时衰减和延迟计算延迟计算 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周
92、期性不稳定传热2.3.5 温度波在平壁内的衰减和延迟计算2021/5/22118（1）室外温度谐波传至平壁内表面时的衰减倍数衰减倍数衰减倍数衰减倍数和延迟时间延迟时间延迟时间延迟时间的计算 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2.3.5 温度波在平壁内的衰减和延迟计算式中:D平壁总的热惰性指标，等于各材料层的热惰性指标之和；S1、S2各层材料的蓄热系数，w(m2K)；Y1,e、Y2,e各材料层外表面的蓄热系数，w(m2K)；i平壁内表面的换热系数，w(m2K)；e平壁外表面的换热系数，W(m2K)； e 自然对数的底e = 2.718。 衰减倍数衰减倍数衰减倍数衰减倍数是指
93、室外空气温度谐波的振幅与平壁内表面温度谐波的振幅之比值，其值按下式计算： o越大，则表示围护结构抵抗谐波热作用的能力越大。应注意应注意应注意应注意，用上式计算时，材料层的编号是由内向外（与温度波的前进方向相反）。2021/5/22119总的相位延迟总的相位延迟总的相位延迟总的相位延迟是指室外介质温度谐波出现最高值的相位与平壁内表面温度谐波出现最高值的相位之差，其值按下式计算：在建筑热工设计中，习惯用延迟时间延迟时间延迟时间延迟时间o来评价围护结构的热稳定性，根据时间与相位角的变换关系即可得延迟时间 o = Zo/3602.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2.3.5 温度波在
94、平壁内的衰减和延迟计算式中o总的相位延迟角，deg；Yef 平壁外表面的蓄热系数，w(m2K)；Yif 平壁内表面的蓄热系数，w(m2K)。当周期Z=24小时，则2021/5/22120室内温度谐波传至平壁内表面时，到达内表面时的衰减倍数if和相位延迟i-if按下列公式计算： if = 0.95(i+ Yif)i i-if =arctgYif/(Yif+i2) 当Z=24小时，则内表面的延迟时间为 if=(1/15)arctgYif/(Yif+i2) 注意注意注意注意，以上诸式中计算时，arctg项均用角度数计。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2.3.5 温度波在平壁内
95、的衰减和延迟计算(2)室内温度谐波传至平壁内表面时衰减和延迟计算2021/5/22121【例例24】某建筑西墙的构造如图215所示，试求其对室外温度波的衰减度o，延迟时间o。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2021/5/22122内外内外3 2 12021/5/221232.建筑围护结构的传热原理与计算2.3 周期性不稳定传热2021/5/221242.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.4.2 隔热设计标准隔热设计标准2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算2021/5/22125126大气长大气长波辐射波辐射天空散天空散射辐射射辐射对流对流
96、换热换热反射辐射反射辐射长波辐射长波辐射长波长波辐射辐射壁体得热壁体得热太阳直太阳直射辐射射辐射2.4.1 2.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算围护围护结构结构外表外表面受面受到的到的热作热作用用2021/5/221261）太阳辐射热的作用。当太阳辐射热作用到围护结构外表面时，一部分被围护结构外表面吸收。为了进行隔热计算，围护结构外表面在夏季室外气候条件下，主要考虑以下3种方式的热作用：2.4.1 2.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算2）室外空气的传热。室外空气的
97、温度与外表面温度存在着温度差，二者以对流换热形式进行换热。3）围护结构外表面的净有效长波辐射热。围护结构实际接受的热量为：围护结构实际接受的热量为：q=q1+q2-q32021/5/221272.4.1 2.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算对于墙体和屋顶，对于墙体和屋顶，q3是不同的。且是不同的。且q3的影响因的影响因素较多，一般数值不大（尤其对于墙体）。素较多，一般数值不大（尤其对于墙体）。围护结构实际接受的热量为：围护结构实际接受的热量为：q=q1+q2-q3故，一般忽略此项因素的影响，这对围护结构故，一般忽略此项因素的影响
98、，这对围护结构的隔热设计时有利的，同时简化了设计且便于应的隔热设计时有利的，同时简化了设计且便于应用。用。2021/5/22128q为了计算方便，将前二者前二者前二者前二者对外围护结构的共同作用综合成一个单一的室外气象参数，这个假想的参数叫“室外综合温度”（ 民用建筑热工设计规范）。用tsa 表示。2.4.1 2.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算BB太阳辐射热的作用太阳辐射热的作用 BB室外空气的传热室外空气的传热太阳的“等效温度”或“当量温度”2021/5/22129广州夏季某建筑物的平屋平屋平屋平屋顶顶顶顶的室外综合温度变化
99、曲线实例n太阳辐射的等效温度很大。 2.4.1 2.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算2021/5/22130广州夏季某建筑物的不同朝向外墙外墙外墙外墙的室外综合温度变化曲线实例n平屋顶西墙东墙。在设计时对西墙、东墙的隔热与屋顶的隔热同样重要。2.4.1 2.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算2021/5/221312.4.1 2.4.1 室外综合温度室外综合温度 2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算一般表达形式进行隔热计算时，须首先确定综
100、合温度最大值、昼夜平均值及昼夜波动振幅综合温度最大值：综合温度平均值：综合温度振幅：太阳辐射等效温度振幅：时差修正系数由于室外气温最大值与太阳辐射强度最大值出现的出现时间不一致，二者的振幅不能取简单的代数和，需用修正。室外气温振幅2021/5/221321332.4.2 2.4.2 隔热设计标准隔热设计标准2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算房间在自然通风状况下，夏季围护结构的隔热计算，房间在自然通风状况下，夏季围护结构的隔热计算，应按室内外双向谐波热作用下的不稳定过程考虑。应按室内外双向谐波热作用下的不稳定过程考虑。房间在自然通风状况下，室外热作用是以房间在自然通
101、风状况下，室外热作用是以24h为周期波为周期波动的综合温度；室内热作用主要是室内气温，它随室外动的综合温度；室内热作用主要是室内气温，它随室外气温变化而变化，也是以气温变化而变化，也是以24h为周期波动的。为周期波动的。房间在自然通风状况下，由于夏季室内外热作用波动房间在自然通风状况下，由于夏季室内外热作用波动的振幅都比较大，同时太阳辐射是不利因素，故不允许的振幅都比较大，同时太阳辐射是不利因素，故不允许作稳定传热的简化。作稳定传热的简化。2021/5/22133134隔热设计标准：就是围护结构的隔热应当控制隔热设计标准：就是围护结构的隔热应当控制到什么程度。到什么程度。它与地区气候特点、人们
102、生活习它与地区气候特点、人们生活习惯、对地区气候的适应能力以及当前的技术经惯、对地区气候的适应能力以及当前的技术经济水平有密切关系。济水平有密切关系。2.4.2 2.4.2 隔热设计标准隔热设计标准2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算对于对于自然通风自然通风的房间，外围护结构的隔热设计主要的房间，外围护结构的隔热设计主要控控制其内表面温度值制其内表面温度值。要求外围护结构具有一定的衰减。要求外围护结构具有一定的衰减度和延迟时间。保证内表面温度不致过高，影响室内度和延迟时间。保证内表面温度不致过高，影响室内热环境。热环境。2021/5/221341）在房）在房间自然通
103、自然通风情况下，屋情况下，屋顶和和东、西外、西外墙内表面最高温度内表面最高温度应满足：足： i,max te,max2.4.2 2.4.2 隔热设计标准隔热设计标准2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算按照按照民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范（GB5017693）要求，）要求，自然通自然通风房屋风房屋的外围护结构的外围护结构应满足如下隔热控制指标：应满足如下隔热控制指标：夏季室外计算温度最大夏季室外计算温度最大值。历年最热一天的最值。历年最热一天的最高温度的平均值高温度的平均值2）对于夏季特于夏季特别炎炎热地区（南京、武地区（南京、武汉、长沙、重沙、重庆等），
104、屋等），屋顶和和东西西墙内表面最高温度内表面最高温度值i,max 应室外气温最高室外气温最高值。 i,max te,max3）当外当外墙和屋和屋顶采用采用轻型型结构构时i,max应满足下式：足下式： i,maxte,max +0.54）当外当外墙和屋和屋顶内内侧用复合用复合轻质材料（岩棉、泡沫塑料、石膏板），材料（岩棉、泡沫塑料、石膏板），i,max 应满足下式：足下式： i,maxte,max +15）对于夏季炎于夏季炎热，冬季又寒冷的地区，建筑，冬季又寒冷的地区，建筑设计应考考虑屋屋顶和外和外墙冬冬季防寒夏季防季防寒夏季防热。2021/5/221351362.4.2 2.4.2 隔热设计标准隔热设计标准2.建筑围护结构的传热原理与计算2.4 建筑隔热设计控制指标计算例例2-5：例例2-6：2021/5/22136Enjoy your life!Homework作业：作业：2-1，2-2，2-3，2-4，2-5，2-6End of Chapter 22021/5/22137谢谢观赏谢谢观赏
