第一章 建筑熱工學(xué)
第一節(jié) 建筑熱工學(xué)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(dǎo)熱、對流和輻射。
(一)導(dǎo)熱(熱傳導(dǎo))
導(dǎo)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(dǎo)熱基本定律,均質(zhì)材料物體內(nèi)各點的熱流密度與溫度梯度成正比,即:
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/㎡——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(dǎo)熱系數(shù),單位為W/(m·K)式(1-1)中的負(fù)號表示熱量的傳遞方向和溫度梯度的方向相反。
2.導(dǎo)熱系數(shù)
導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱能力大小的物理量。它的物理意義是,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(dǎo)的熱量。
應(yīng)該熟悉經(jīng)常使用的建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)。各種材料導(dǎo)熱系數(shù)入的大致范圍是:
氣體:0.006~0.6
液體:0.07~0.7
金屬:2.2~420
建筑材料和絕熱材料:0.025~3
影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素:物質(zhì)的種類(液體、氣體、固體)、密度、濕度、壓力、溫度等。
而影響導(dǎo)熱系數(shù)主要因素是材料的密度和濕度。
密度。一般情況下,密度小的材料導(dǎo)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(dāng)密度低于某個值以后,導(dǎo)熱系數(shù)反而會增大。在最佳密度下,該材料的導(dǎo)熱系數(shù)最小。
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(dǎo)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。
溫度。大多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增大,工程計算中,導(dǎo)熱系數(shù)常取使用溫度范圍內(nèi)的算術(shù)平均值,并當(dāng)作常數(shù)。
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(dǎo)熱系數(shù)較大,垂直于熱流方向時,導(dǎo)熱系數(shù)較小。