PPT《围护结构热工计算》

围护结构热工计算 吉林省建筑设计院有限责任公司吴雪岭2008年1月1常用名词解释 内表面换热系数的倒数.

Re=1/α OK/W Ri 内表面换热阻 围护结构内表面与室内空气温差为1℃,1h内通过1O面积传递的热量. W/OK αi 内表面换热系数 在稳态条件下,1m厚的物体两侧温差为1℃,1h内通过1O面积传递的热量. W/mK λ 导热系数 在稳态条件下,围护结构两侧温差为1℃,1h内通过1O面积传递的热量.为传热阻的倒数.K=1/Ro W/OK K 传热系数 (也称总热阻)即表征结构(包括两侧空气边界层)阻抗传热能力的物理量.Ro=Ri+R+Re OK/W Ro 传热阻 表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量. OK/W R 热阻 名词解释 单位 符号 名词

1 常用名词解释 围护结构外表面与室外空气温差为1℃,1h内通过1O面积传递的热量. W/OK αe 外表面换热系数 外表面换热系数的倒数.Re=1/αe OK/W Re 外表面换热阻 特指设计计算中容许采用的围护结构传热阻的下限值.目的是为了限制通过围护结构的传热量过大,防止内表面冷凝,以及限制内表面下人体之间的福射换热量过大使人体受凉 OK/W Rmin 最小传热阻 当某一足够厚度单一材料层一侧受到谐波热作用时,表面温度将按同一周期波动,通过表面的热流波幅的比值.比值越大,材料的热稳定性越好. W/OK S 材料畜热系数 表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标.单一材料D=RS;

多层材料D=∑RS;

D值越大,温度波在其中的衰减越快,围护结构的热稳定性越好. D 热隋性指标 名词解释 单位 符号 名词

1 常用名词解释 围护结构中含金属、钢筋混凝土或混凝土梁、柱、肋等部位在室内外温差作用下,形成传热密集,内表面温度较低的部位. 热桥(冷桥) 名词解释 单位 符号 名词κ 空气中实际的水蒸气分压力与同一温度下饱和水蒸气分压力的百分比. Φ=Pa/Ps*100% % φ 相对湿度 空气中水蒸气呈饱和状态时,水蒸气部分所产生的压力 Pa Ps 饱和水蒸汽分压力 在一定温度下湿空气中水蒸气部分所产生的压力. Pa Pa 水蒸气分压力 特指围护结构表面温度低于附近空气露点温度时,表面出现冷凝水的现象. 冷凝或结露 在大气压力一定、含湿量不变的情况下,未饱和的空气因冷却而达到饱和状态时的温度 ℃ tc 露点温度

2 围护结构热工计算2.1 墙体热工计算 2.1.1 传热阻、传热系数、热阻的计算 1)围护结构传热阻:Ro=Ri+∑R+Re式中 Ri――内表面换热阻,取0.11(m2・K/W)Re――外表面换热阻,取0.04 (m2・K/W)R――围护结构各层材料热阻总和(m2・K/W)2)围护结构传热系数:K = 1/ Ro 式中Ro――围护结构传热阻(m2・K/W) 2.1 墙体热工计算 2.1.1 传热阻、传热系数、热阻的计算 3)围护结构热阻的计算 a、单层结构热阻:R = δ λ式中δ――材料厚度(m)λ――材料导热系数(W/m・K)b、多层结构热阻 R = R1 + R2 +….+ Rn = δ1 + δ2 + …… + δn λ

1、λ2 λn 式中 R

1、R2¨¨¨Rn――各层材料热阻(m2・K/W)δ

1、δ2¨¨¨ δn――各层材料厚度(m) λ

1、λ2¨¨¨λn――各层材料导热系数(W/m・K) 2.1 墙体热工计算 2.1.1 传热阻、传热系数、热阻的计算 现以490mm厚粘土实心砖墙为例,计算它的传热阻、传热系数:(图4)已知 Ri = 0.11 Re = 0.04 δ1 = 0.02 λ1= 0.87 δ2 = 0.49 λ2 = 0.81 δ3 = 0.02 λ3 = 0.93 S1 = 10.75 S2 = 10.63 S3 = 11.37 Ro= Ri + R1 + R2 + R3 + Re R=δ λ = 0.11+0.02 + 0.49 +0.02 + 0.04 0.87 0.81 0.93 = 0.11+ 0.023 + 0.605 + 0.022 + 0.04 = 0.80 K=

1 =

1 = 1.25 Ro 0.8 2.1 墙体热工计算2.1.2 围护结构热惰性指标D值的计算 热惰性指标:表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标.热惰性指标是目前居住建筑节能设计标准中评价外墙和屋面隔热性能的一个设计指标,它是表征在夏季周期传热条件下,外围护结构抵抗室外温度波和热流波动能力的一个无量纲指标,以符号D表示,D值越大,温度波与热流波的衰减程度也越大,热稳定性越好. 2.1 墙体热工计算 2.1.2 围护结构热惰性指标D值的计算 a、单一材料围护结构或单一材料层的D值:D=R S式中R――材料层的热阻(m2・K/W) S――材料的畜热系数(W/m2・K) b、多层围护结构的D值: D=D1 + D2 +¨¨¨+ Dn=R1 S1 + R2 S2 +¨¨¨ + Rn Sn式中 D

1、D2¨¨¨Dn――各层材料的热随性指标 R

1、R2¨¨¨Rn――各层材料的热阻 S

1、S2¨¨¨Sn――各层材料的畜热系数 2.1 墙体热工计算 2.1.2 围护结构热惰性指标D值的计算 现以长春地区490mm厚粘土实心砖墙为例,计算它的传热阻和热隋性指标D值:已知 Ri = 0.11 Re = 0.04 δ1 = 0.02 λ1= 0.87 δ2 = 0.49 λ2 = 0.81 δ3 = 0.02 λ3 = 0.93 S1 = 10.75 S2 = 10.63 S3 = 11.37 Ro= Ri + R1 + R2 + R3 + Re R=δ λ = 0.11+0.02 + 0.49 +0.02 + 0.04 0.87 0.81 0.93 = 0.11+ 0.023 + 0.605 + 0.022 + 0.04 = 0.80 D= R1 S1 + R2 S2 + R3 S3 = 0.023*10.75 + 0.605*10.63 + 0.022*11.37 = 0.247 + 6.431 + 0.25 = 6.928 2.1 墙体热工计算 2.1.3 围护结构最小传热阻Ro.min的计算 《热工规范》第3.2.5条 外墙、屋顶、直接接触室外空气的楼板和不采暖楼梯间的隔墙等围护结构,应进行保温验算,其传热阻应大于或等于建筑物所在地区要求的最小传热阻. 最小传热阻――是指围护结构在规定的室外计算温度和室内计算温度条件下,为保证围护结构内表面不低于室内空气露点温度,从而避免结露,同时避免人体与内表面之间辐射换热过多,而引起的不舒适感所必需的传热阻. 2.1.3 围护结构最小传热阻Ro.min的计算 最小传热阻计算公式为:Ro.min = (ti-te)n・Ri [Δt]式中Ro.min―围护结构最小传热阻(m2・K/W)ti―冬季室内计算温度℃,一般居住建筑取18℃;

高级居住建筑、医疗、托幼建筑,取20℃;

te―围护结构冬季室外计算温度(℃),按下表取值.n―温差修正系数(外墙、平屋顶及与室外空气直接接触的 楼板等取1.00)Ri―围护结构内表面换热阻(m2・K/W)(墙面、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚,取0.11)[Δt]―室内空气与围护结构内表面之间和允许温差 (℃),按表4.1.1-2取值. 2.1.3 围护结构最小传热阻Ro.min的计算 围护结构冬季室外计算温度te(℃) -28 -27 -25 -23 白城 -28 -26 -24 -22 四平 -30 -28 -26 -24 通化 -26 -24 -22 -20 延吉 -34 -31 -29 -25 吉林 -30 -28 -26 -23 长春 ≤1.5 1.6~4.0 4.1~6.0 >

6.0 D值 Ⅳ型 Ⅲ型 Ⅱ型 Ⅰ型 墙体类型 2.1.3 围护结构最小传热阻Ro.min的计算 表4.1.1-2 室内空气与围护结构内表面之间的允许温差[Δt](℃) 5.5 7.0 礼堂、食堂和体育馆等 4.5 6.0 办公楼、学校和门诊部等 4.0 6.0 居住建筑、医院和幼儿园等 平屋顶和坡屋顶顶棚 外墙 建筑物和房间类型 2.1.3 围护结构最小传热阻Ro.min的计算 长春地区居住、办公建筑外墙最小传热阻 Ro.min = (ti-te)n・Ri [Δt] 1.056 6.0 0.11 1.0 -30

18 ≤1.5 Ⅳ型1.012 6.0 0.11 1.0 -28

18 1.6~4.0 Ⅲ型0.807 6.0 0.11 1.0 -26

18 4.1~6.0 Ⅱ型0.752 6.0 0.11 1.0 -23

18 >

6.0 Ⅰ型Ro.min [Δt] Ri n te ti D 类型 2.1.3 围护结构最小传热阻Ro.min的计算 常用单一材料墙体的内表面温度和传热阻 11.76 -26

18 4.93 0.807 0.775 0.58 0.672

390 13.14 -26

18 4.25 0.807 0.995 0.80 0.25

200 13.95 -26

18 5.19 0.807 1.195 1.00 0.25

250 12.09 -28

18 3.12 1.012 0.856 0.661 0.288

190 13.98 -26

18 4.49 0.807 1.204 1.009 0.288

290 10.63 -26

18 4.65 0.807 0.657 0.524 0.52

240 10.83 -26

18 4.30 0.807 0.675 0.480 0.50

240 9.69 -28

18 3.78 1.012 0.833 0.638 0.58

240 10.57 -26

18 5.35 0.807 0.652 0.457 0.81

370 13.12 -23

18 6.06 0.752 0.924 0.729 0.672

490 炉渣砼空心砌块 14.77 -23

18 6.13 0.752 1.395 1.2 0.25

300 加气砼砌块(B06) 14.88 -26

18 5.87 0.807 1.552 1.357 0.288

390 页岩陶粒砼空心砌块 13.03 -23

18 6.13 0.752 0.907 0.808 0.52

370 煤矸石空心砖 13.18 -23

18 6.36 0.752 0.935 0.740 0.50

370 煤矸石多孔砖 12.19 -26

18 5.55 0.807 1.04 0.845 0.58

370 粘土空心砖 12.36 -23

18 6.93 0.752 0.80 0.605 0.81

490 粘土实心砖 θ te ti D Ro.min Ro R λc δ 墙体名称 2.1.3 围护结构最小传热阻Ro.min的计算 若外墙为轻质材料或内侧复合轻质材料时,为保证不因温度波动造成结露,该部位的最小传热阻应根据外墙材料与构造增加附加热阻:1・当建筑物处在连续供热采暖时,其附加值为30%~40%;

2 当建筑物在间歇供热采暖时,其附加值为60%~80%. 2.1 墙体热工计算 2.1.4 围护结构内表面温度和内部温度的计算 1)围护结构内表面温度的计算 θi = ti C ti-te Ri Ro式中ti、te ――室内和室外计算温度(℃);

Ro、Ri ――围护结构传热阻和内表面换热(m2・K/W);

仍以长春地区490mm厚粘土实心砖墙为例:已知 ti = 18℃ te = -23℃ Ro = 0.8 Ri = 0.11θi =

18 C 18+23 *0.11 0.8 =

18 C 5.64 = 12.36℃ 2.1.4围护结构内表面温度和内部温度的计算 2)围护结构内部第m层内表面温度的计算 θm = ti - ti-te (Ri + R1~m)Ro式中: R1~m――第1~m―1层热阻之和(m2・K/W);

以长春地区370mm厚粘土实心砖墙外贴EPS板为例,计算EPS板的内表面温度:已知:t i=18℃ te = -23℃ R i= 0.11 Re = 0.04 δ1 = 0.02 δ2 = 0.37 δ3 = 0.02 δ4 = 0.06 λ1 = 0.87 λ2 = 0.81 λ3 = 0.93 λ4 = 0.042*1.2 = 0.05 Ro = Ri + R1+ R2 + R3 + R4 + Re = 0.11+ 0.02 + 0.37+ 0.02 + 0.06 + 0.04 0.87 0.81 0.93 0.05 = 0.11 + 0.023 + 0.457 + 0.022 + 1.20 + 0.04 = 1.852 R1~m = 0.023 + 0.457 + 0.022 = 0.502 θ4 =

18 C 18+23 *( 0.11 + 0.502 1.852 =

18 - 22.138*0.612 =

18 - 13.55 = 4.45 (℃ ) 2.1.4 围护结构内表面温度和内部温度的计算 3)热桥部位内表面温度的计算 θ = ti C R'

o+ η(Ro-R'

o) Ri ( ti― te RoR'

o式中 ti、te――室内和室外计算温度(℃) Ro――主墙部位传热阻(m2・K/W) R'

o――热桥部位传热阻(m2・K/W) η――修正系数(见附表

1、2)修正系数η值 附表1 0.89 0.77 0.71 0.62 0.50 0.32 0.17 0.10 0.04 (4) 1.00 1.10 1.16 1.21 1.27 1.26 0.96 0.50 0.25 (3) 0.94 0.85 0.81 0.73 0.62 0.42 0.26 0.15 0.07 (2) 0.95 0.90 0.87 0.83 0.74 0.55 0.38 0.24 0.12 (1) 1.05 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.10 0.06 0.02 α/δ 热桥形式 2.1.4围护结构内表面温度和内部温度的计算 注:α/δ〉1.5热桥部位内表面温度按下式计算 θ'

i = ti C ti-te Ri Ro修正系数η值 附表2 0.112 0.092 0.074 0.054 0.040 0.025 0.014 0.006 0.25 0.205 0.170 0.136 0.102 0.071 0.044 0.025 0.011 0.50 (5) 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 α/δ δi/δ 热桥形式 2.1.4 围护结构内表面温度和内部温度的计算 现以490mm厚粘土实心砖墙为例,计算其构造柱处内表面温度:已知:ti =18℃ te = -23℃ Ro= 0.8 Ri= 0.11 Re= 0.04 δ1= 0.02 δ2= 0.24 δ3= 0.25 δ4= 0.02 λ1= 0.87 λ2= 1.74 λ3= 0.81 λ4= 0.93 R = Ri + R1 + R2 + R3 + R4 +Re = 0.11 + 0.02 + ........