建筑物理與建筑設(shè)備輔導之建筑熱工學(1)

　　第一章 建筑熱工學

　　建筑熱工學的主要任務(wù)是以熱物理學、傳熱學和傳質(zhì)學作為理論基礎(chǔ)，應(yīng)用已揭示的傳熱、傳質(zhì)規(guī)律，通過規(guī)劃和建筑設(shè)計上的手段有效地防護和利用室內(nèi)、外氣候因素，合理地解決建筑設(shè)計中圍護結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱和防潮等方面的間題，以創(chuàng)造良好的室內(nèi)氣候條件，節(jié)約能源并提高圍護結(jié)構(gòu)的耐久性

　　第一節(jié) 建筑熱工學基本原理

　　一、傳熱方式

　　熱量的傳遞稱為傳熱。根據(jù)傳熱機理的不同，傳熱的基本方式分為導熱、對流和輻射。

　　(一)導熱(熱傳導)

　　導熱是指溫度不同的物體各部分或溫度不同的兩物體直接接觸而發(fā)生的傳熱現(xiàn)象

　　1.傅立葉定律

　　導熱基本定律，即傅立葉定律的數(shù)學表達式為：

　　式中 q——熱流密度(熱流強度)，單位時間內(nèi)，通過

　　等溫面上單位面積的熱量，單位為W/m2

　　——溫度梯度，溫度差△t與沿法線方向兩個等溫面

　　之間距離△n的比值的極限，單位為K/m

　　λ——材料的導熱系數(shù)，單位為W/(m·K)

　　均質(zhì)材料物體內(nèi)各點的熱流密度與溫度梯度成正比， 圖1-1 等溫面示意圖

　　但指向溫度降低的方向。式(1-1)中的負號表示熱量的傳遞方向和溫度梯度的方向相反。

　　2.導熱系數(shù)

　　表征材料導熱能力大小的量是導熱系數(shù)，單位是W/(m·K)。其數(shù)值是物體中單位溫度降度(即1m厚的材料的兩側(cè)溫度相差1oC時)，單位時間內(nèi)通過單位面積所傳導的熱量。

　　各種材料導熱系數(shù)入的大致范圍是：

　　氣體： 0.006～0.6 W/(m·K)

　　液體： 0.07～0.7 W/(m·K)

　　金屬： 2.2～420 W/(m·K)

　　建筑材料和絕熱材料：0.025～3 W/(m·K)

　　空氣在常溫、常壓下導熱系數(shù)很小，所以圍護結(jié)構(gòu)空氣層中靜止的空氣具有良好的保溫能力。

　　材料的導熱系數(shù)不但因物質(zhì)的種類而異，而且還和材料的溫度、濕度、壓力和密度等因素有關(guān)。而影響導熱系數(shù)主要因素是材料的密度和濕度。

　　(1)密度。一般情況下，密度小的材料導熱系數(shù)就小，反之就大。但是對于一些密度較小的保溫材料，特別是某些纖維狀材料和發(fā)泡材料，當密度低于某個值以后，導熱系數(shù)反而會增大。在最佳密度下，該材料的導熱系數(shù)最小。

　　(2)濕度。建筑材料含水后，水或冰填充了材料孔隙中空氣的位置，導熱系數(shù)將顯著增大，在建筑保溫、隔熱、防潮設(shè)計時，都必須考慮到這種影響。

　　(3)溫度。大多數(shù)材料的導熱系數(shù)隨溫度的升高而增大，工程計算中，導熱系數(shù)常取使用溫度范圍內(nèi)的算術(shù)平均值，并把它作為常數(shù)看待。

　　(4)熱流方向。各向異性材料(如木材、玻璃纖維)，平行于熱流方向時，導熱系數(shù)較大，垂直于熱流方向時，導熱系數(shù)較小。

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