二、周期性不穩(wěn)定傳熱

　　（一）周期性熱作用的概念

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)受到的室內(nèi)外環(huán)境的熱作用，都是隨時間變化的。這決定著圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫度和傳熱量也要隨著時間而變化。這種傳熱過程稱為不穩(wěn)定傳熱。若外界熱作用隨時間呈現(xiàn)周期性變化，則叫做周期性不穩(wěn)定傳熱。當(dāng)溫度隨時間的正弦（或余弦）函數(shù)作規(guī)則變化時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)所受到的熱作用為簡諧熱作用，一般用余弦函數(shù)表示。

　　周期性熱作用并不是嚴(yán)格按照余弦函數(shù)的規(guī)律變化的，太陽輻射造成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度的周期性波動、室外空氣的溫度波動等都是如此。

　　（二）半無限大物體周期性傳熱的特征

　　半無限大物體，是指物體的一側(cè)為一個平面，而另一側(cè)可以延展到無限遠(yuǎn)的領(lǐng)域。比如大地的傳熱問題就是一個典型的半無限大物體傳熱，見圖1—8.半無限大物體在周期性熱作用下，其溫度波的變化過程具有以下幾個基本特征：

　　（1）空氣溫度te、表面溫度θf、物體內(nèi)部溫度θx三者都是以同樣的周期（T）波動。

　�。�2）從空氣溫度te到表面溫度θf再到物體內(nèi)部溫度θx，溫度波幅是依次減小的，即有 Ae>Af>Ax，而在物體的內(nèi)部，溫度波幅Ax又是隨著深度x的增加按照指數(shù)函數(shù)規(guī)律減小。

　　（3）從空氣溫度te到表面溫度θf再到物體內(nèi)部溫度θx，在溫度波的傳播方向上各點的溫度波相位是依次向后推延的。

　�。ㄈ�）有限厚度平壁周期性傳熱的特征

　　相對于無限大物體來說，有限厚度物體的周期性傳熱規(guī)律會稍微復(fù)雜些，一個子壁在室外周期熱作用下表現(xiàn)出以下幾個特征：

　�。�1）空氣溫度te，外表面溫度亂θef、內(nèi)表面溫度θif三者都是以同樣的周期（T）波動。

　�。�2）從空氣溫度te到外表面溫度θef再到內(nèi)表面溫度θif，溫度波幅是依次衰減的，即有Ae>Aef>Aif

　�。�3）從室外空氣溫度te到平壁外表面溫度θef再到平壁內(nèi)表面溫度θif，沿著溫度波的傳播方向，各位置上的溫度波相位是依次向后延遲的，即有φe<φef<φif.

　　溫度波傳遞過程中出現(xiàn)的衰減和延遲現(xiàn)象，是由于在平壁升溫和降溫過程中，材料的熱容作用和熱量傳遞中材料層的熱阻作用造成的。

　　（四）圍護(hù)結(jié)構(gòu)周期性傳熱過程的認(rèn)識

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般都可以認(rèn)為是有限厚度的平壁，如果按照室內(nèi)外空氣溫度波動情況區(qū)分，則當(dāng)室內(nèi)空氣溫度保持恒定時（如空調(diào)房間），圍護(hù)結(jié)構(gòu)只是外側(cè)受到周期波動的熱作用，即單向諧波作用；當(dāng)室內(nèi)外的空氣溫度都做周期波動時（如自然通風(fēng)房間），圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)都要受到周期波動的熱作用，即雙向諧波作用。不論在哪種情況之下，整個周期傳熱過程都可分解成三個單一的傳熱過程，即單純的穩(wěn)定傳熱過程、單純的外側(cè)諧波作用過程和單純的內(nèi)側(cè)諧波作用過程，對其分別計算，再把各個單一傳熱過程的計算結(jié)果疊加起來，就可得到周期熱作用的綜合結(jié)果。建筑熱工設(shè)計主要關(guān)心的是圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度狀況。

　�。�1）單純的穩(wěn)定傳熱過程：是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外側(cè)空氣平均溫度作用下所完成的穩(wěn)定傳熱過程，其在內(nèi)表面上形成的平均溫度的計算方法按穩(wěn)定傳熱計算；

　�。�2）單純的外側(cè)諧波作用過程：假定室內(nèi)側(cè)的溫度不變，單純計算因外側(cè)空氣溫度的波動量引起的內(nèi)表面溫度的波動量；

　�。�3）單純的內(nèi)側(cè)諧波作用過程：假定室外側(cè)的溫度不變，單純計算因內(nèi)側(cè)空氣溫度的波動量引起的內(nèi)表面溫度的波動量。