一级建筑师物理与设备知识辅导：建筑热工学基本原理（2）

　　一、稳定传热

　　具有稳定温度场的传热过程叫做稳定传热。温度场随时间变化的传热过程叫做不稳定传热。

　　(一)通过平壁的稳定导热

　　在稳定导热情况下，可以认为各层材料本身既不发热也不蓄热，平壁内部既无热源也无热汇，由内表面进入平壁的热流密度毫无损耗地通过各个材料层，最后由外表面流出。

　　1.单层均质平壁的稳定导热

　　热阻是热流通过平壁时所受到的阻力，是平壁抵抗热流通过的能力。在同样温差下，导热热阻越大，通过平壁的导热热流密度就越小。反之，导热热阻越小，通过平壁的热流也就越大。

　　增大平壁层导热热阻的方法：

　　①加大平壁层的厚度

　　②选择导热系数较小的材料。

　　2.通过多层均质平壁的稳定导热

　　3.通过组合壁的稳定导热

　　由两种以上材料构成的材料层称为组合壁，又叫

　　非均质材料层，见图1―4.包括各种形式的空心砌块、

　　填充保温材料的墙体等，但不包括多孔黏土空心砖，

　　其平均热阻应按式(1―21)计算：

　　式中F1，F2…Fn―按平行于热流方向划分的各个传热面积，┫;

　　Ro，1，Ro，2，…，Ro，n.―各个传热部位的传热阻，┫?K/W;

　　φ―修正系数。

　　如果组合壁中出现圆孔，应首先将圆孔折算成相等面积的方孔，其他尺寸不变，再按上述方法计算。

　　(二)通过平壁的稳定传热

　　1.通过多层平壁传热的热流强度

　　2.传热阻于传热系数的计算

　　维护结构的传热阻R0表示维护结构两侧空气边界层共同阻抗热量传递的能力，等于传热过程中热流沿途所受到的阻力之和，即

　　3.平壁内的温度分布

　　在一维稳定传热条件下，通过平壁内各点的热流强度处处相等;同一材质的平壁内部各界面温度分布呈直线关系。同一材料层内任意一点的温度为：

　　由上式可见，温度随距离的变化为一次函数，所以同一材料层内的温度分布为直线。在由多层材料构成的平壁内，温度的分布是由多条直线组成的一条折线。

　　在稳定传热条件下围护结构温度分布有以下几个特征：

　　(1)因室内外空气温度是一定的，故空气温度分布是平直线;

　　(2)表面边界层内的温度分布是曲线，当空气温度高于表面温度时曲线向上凸，反之，则曲线向下凹;

　　(3)内部各个均质材料层本身的温度分布则是一条从高温界面坡向低温界面的折线，折点就在材料层的界面上，且各个折线段的坡度大小与材料的导热系数成反比。材料层的导热系数越小，在该层内的温度降落或升高的幅度就越大，该段折线也就越陡;反之，导热系数越大，该材料层内的温度降落或升高的幅度就越小，该段折线也就越平缓。

　　(三)封闭空气间层的热阻

　　空气层是一种特殊的构造形式。它广泛存在于墙体、屋顶、门窗和地面等构造之中，发挥其保温、隔热、防潮等作用。围护结构中的空气层厚度一般在5～300mm之间。空气层的传热过程和材料层导热或表面换热过程有着本质区别。

　　1.封闭空气间层的传热机理

　　对于封闭空气层来说，两个表面之间的传热过程同时包括了导热、对流与辐射三种传热方式。

　　对于常温下一般的空气层传热而言，三种传热方式中，辐射换热占的比例最大，通常为总传热量的70%以上，对流和导热共占30%以下。

　　2.影响空气间层热阻的因素

　　空气层热阻的大小主要受到空气层的表面温度、表面材料的辐射系数、厚度、放置位置(水平、垂直或倾斜)、密闭性的影响。在空气层的构造尺度范围内，辐射换热不受空气层厚度变化影响，只取决于空气层表面的辐射性质。但导热和对流却与辐射情况截然不同，对于很薄的如厚度小于20mm的空气层，热阻随厚度呈直线上升;而当厚度大于20mm以后，空气层的热阻也就不再随厚度的增大而增大了。水平空气层热流向上时的热阻小于热流向下时的热阻。

　　3.提高空气层热阻的措施

　　在空气层的表面上粘贴辐射系数小(即黑度小)、反射系数大的材料，比较典型的就是工程上常用的铝箔，但一般可作为保温用途的空气层多处于低温或负温条件下，为了不使空气层冷表面温度过低而发生结露现象，铝箔通常是粘贴到热表面上。理论和实践还证明，空气层双面贴铝箔与单面贴铝箔相比，对于提高热阻作用不大。

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