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(二)通过平壁的稳定传热
1.通过多层平壁传热的热流强度
(1―22)
式中 ti――室内温度,℃;
te――室外温度,℃;
Ro――围护结构的传热阻,m2?K/W;
n――多层平壁的材料层数。
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
(1-23)
式中 Ri――内表面的换热阻m2.K/W, ,αi表示内表面的换热系数,W/(m2?K),取值间表1-4。
Re――外表面的换热阻m2.K/W, ,αe表示外表面的换热系数,W/(m2?K),取值间表1-5。
Rj――多层平壁各层的导热热阻,m2?K/W。
维护结构的传热系数K0表示维护结构两侧空气温差为1oC,单位时间内通过1m2面积传递的热量。单位:W/(m2?K)。数值上,它等于维护结构传热阻的倒数,即
(1-24)
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:
(1-25)
式中 θ1,θ2――维护结构材料层内、外界面温度,oC;
x――任意一点至界面1的距离,m;
d――该材料层的厚度,m
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。温度曲线见图1-5
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。
如图1―6所示为封闭的垂直空气层传热情况。
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。