(整理)建筑热工学基础

第一章建筑热工学基础

一、传热的基本知识

二、平壁的稳定传热过程

三、封闭空气间层的传热

四、周期性不稳定传热

五、湿空气的概念及蒸汽渗透阻的概念第二章建筑热工设计

一、建筑热工设计中常用名词的解释

二、建筑热工设计中常用参数的计算第三章、建筑节能设计

一、建筑节能设计的意义

二、建筑节能设计的一般要求

第一章建筑热工学基本知识

一、传热的基本知识

1、为什么会传热？

传热现象的存在是因为有温度差。凡是有温度差存在的地方就会有热量转移现象的发生，热量总是由自发地由高温物体传向低温物体。

2、传热的三种基本方式及其区别

导热—指温度不同的物体直接接触时，靠物质微观粒子的热运动而引起的热能转移现象。它可以在固体、液体和气体中发生，但只有在密实的固体中才存在单纯的导热过程。

对流—指依靠流体的宏观相对位移，把热量由一处传递到另一处的现象。这是流体所特有的一种传热方式。工程上大量遇到的流体留过一个固体壁面时发生的热流交换过程，叫做对流换热。单纯的对流换热过程是不存在的，在对流的同时总是伴随着导热。

辐射—指依靠物体表面向外发射热射线（能显著产生热效应的电磁波）来传递能量的现象。参与辐射热换的两物体不需要直接接触，这是有别于导热和对流换热的地方。如太阳和地球。

实际上，传热过程往往是这三种传热方式的两种或三种的组合。

3、温度场的概念

实际的温度往往都是变化的，各点的温度因位置和时间的变化而变化，即温度是空间和时间的函数。在某一瞬间，物体内部所有各点温度的总计叫温度场。若温度是空间三个坐标的函数，这样的温度场叫三向温度场；当物体只沿一个方向或两个方向变化时，相应地称做一向或二向温度场。物体的温度随时间变化的温度场叫不稳定温度场，反之为稳定温度场。

二、平壁的稳定传热过程

室内、外热环境通过围护结构而进行的热量交换过程，包含导热、对流及辐

射方式的换热，是一种复杂的换热过程，称之为传热过程。温度场不随时间而变化的传热过程叫做稳定的传热过程。

假设一个三层的围护结构，平壁厚度分别为d 1、d 2、 d 3，λ1、λ2、λ3。围护结构两侧空气及其它物体表面温度分别为t i 和t e ，假定t i ＞t e （如图1.1）。室内通过围护结构向室外传热的整个过程，要经历三个阶段：

1、内表面吸热（因t i ＞θi ，对平壁内表面来说得到热量，所以叫做吸热）：是对流换热与辐射换热的综合过程。

2、平壁材料层的导热

3、外表面的散热（θe 因＞t e ，平壁外表面失去热量，所以叫做散热）：与平壁内表面吸热相似，只不过是平壁把热量以对流及辐射的方式传给室外空气及环境。

对于图1.1所示围护结构的传热过程是属于一维稳定传热过程，通过各材料的热量都相等，都可以用公式()e i e

i

e

i t t K d

t t q -=+

+-=

∑

01

1

αλ

α表示。

其中：q — 通过平壁的传热量

0K ∑

+

+=

e

i

d

αλ

α1

1

1叫作平壁的总传热系数。它的物理意义是：当1

=-e i t t 时，在单位时间内通过平壁单位表面积的传热量，单位是()K m W •2。它的倒数是总传热阻，用公式表示为e

i

d R αλ

α1

10++=

∑。它表示热量从平壁一侧空间传

到另一侧空间时所受的总阻力，单位是W K m •2。

从上述可以看出，在相同的室内、外温差条件下，热阻0R 越大，通过平壁所传递的热量越少。所以，总热阻0R 是衡量平壁在稳定条件下的一个重要的热工性能指标。

三、封闭空气间层的传热

在有限空间内的对流换热强度，与间层的厚度、间层的设置方向和形状等因素有关。

通过间层的辐射换热量，与间层表面材料的辐射性能（辐射系数）以及间层平均温度的高低有关。对于普通的空气间层，在单位温差下，辐射换热量占总传热量的70%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。可以把空气间层布置在围护结构的冷侧，降低间层的平均温度，可减少辐射换热量，但效果不显著。最有效的措施是在壁面上涂贴系数小的反射材料，如铝箔等。

四、周期性不稳定传热

不稳定传热 周期性不稳定传热

五、湿空气的概念及蒸汽渗透阻的概念

1、自然界的空气是湿空气和干空气的混合物。

凡是含有水蒸气的空气就是湿空气，湿空气压力P W =P d +P 。空气中所含的水

分越多，空气中的水蒸气分压力就越大。在一定的温度和压力条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸气量有一定的限度，也就是说湿空气中水蒸气的分压力有一个极限值，水蒸气含量已达到极限值时的湿空气叫做“饱和”的湿空气。

每立方米的湿空气中所含水蒸气的重量，称为空气的绝对湿度，绝对湿度只能说明湿空气在某一温度条件下实际所含水蒸气的重量，不能直接说明空气的干湿程度。空气的干湿程度用相对湿度表示。

相对湿度是指在一定的温度及大气压力下，湿空气的绝对湿度f 与用同温同压下的饱和蒸汽量f max 的比值。相对湿度一般用φ（%）表示：

%100%100max

⨯=

⨯=

s

P P

f f φ。 露点温度是指某一状态的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它的相对湿度%100=ϕ时所对应的温度，称为该状态下的露点温度。

2、蒸汽渗透阻的计算

由于室内外空气中水蒸气含量不等，在外围护结构的两侧就存在着蒸汽分压力差，此时，水蒸气分子就从分压力高的一侧通过围护结构向分压力低的一侧渗透扩散，这种现象称为蒸汽渗透。

由于围护结构内外表面附近的空气边界层的蒸汽渗透阻与结构材料层本身的蒸汽渗透阻相比是很微小的，所以，在计算总的蒸汽渗透阻时可以忽略不计。总

的

蒸

汽

渗

透

阻

可

以

按下式计算：

n

n

n d d d H H H H μμμ+

++=

+++=ΛΛΛΛ22

11

210。