一、基本概念
1、温度
温度是表征物体冷热程度的物理量,温度使用的单位为K或℃。
2、温度场
某一瞬间,物体内所有各点的温度分布称为温度场。
温度场可分为以下类型:
⑴稳定温度场:温度场内各点温度不随时间变化。
⑵不稳定温度场:温度场内各点温度随时间发生变化。
在建筑热工设计中,主要涉及的是一维稳定温度场和一维不稳定温度场中的传热问题。在一维稳定温度场中,温度仅沿一个方向(如围护结构的厚度方向)发生变化;而在一维不稳定温度场中,温度不仅沿一个方向发生变化,而且各点的温度还随着时间发生改变。
3、等温面
温度场中同一时刻由温度相同的各点相连所形成的面。使用等温面可以形象地表示温度场内的温度分布。
不同温度的等温面绝对不会相交。
4、温度梯度
温度差△t与沿法线方向两个等温面之间距离△n的比值的极限叫作温度梯度。N接近于零
5、热流密度(热流强度)
热流密度是在单位时间内,通过等温面上单位面积的热量,单位为W/m2。
6、导热系数(热导率)λ
是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在单位时间内通过1平方米面积传递的热量,单位为W/(m·K),此处为K可用℃代替。
是表征材料导热能力大小的物理量。
导热系数是针对均质材料而言的,实际情况下,还存在有多孔、多层、多结构、各向异性材料,此种材料获得的导热系数实际上是一种综合导热性能的表现,也称之为平均导热系数。
7、传热系数 K
是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),单位时间内通过1平方米面积传递的热量,单位是W/(㎡·K),此处K可用℃代替。
8、黑体
是一个理想化了的物体,它能够吸收外来的全部电磁辐射,并且不会有任何的反射与透射。换句话说,黑体对于任何波长的电磁波的吸收系数为1,透射系数为0。
9、围护结构
⑴概念:分隔建筑室内与室外,以及建筑内部使用空间的建筑部件。如墙、窗、门、屋面、楼板、地板等。
⑵分类:可分为外围护结构(分隔室外和室内)和内围护结构(分隔内部空间)。通常,不特殊注明时,围护结构即指外围护结构。
围护结构还可分为透光围护结构(玻璃幕墙、窗户和天窗)和非透光围护结构(墙、屋面和楼板等)。
10、平壁:即不考虑周边构造的墙体、楼板、屋面板等多层板壁。
11、热桥:热桥是围护结构中热流强度显著增大的部位,或者说是建筑物外围护结构中保温性能大大低于其余构件的部位,如外墙板的接缝、外挑阳台板、圈梁、地梁、防震柱、墙角等。
12、围护结构单元:
围护结构由围护结构平壁及其周边梁、柱等节点共同组成。整栋建筑的外围护结构可以分解为多个平面,每个平面还可细分为若干个围护结构单元。非透光围护结构单元由平壁与窗、阳台、屋面板、楼板、地板以及其他墙体连接部位的构造节点组成。
二、热传递的基本方式
自然界存在三种基本的热量传递方式:热传导、热对流、热辐射。
(一)热传导
1.定义:当物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象称之为导热。
2.导热过程的特点:
⑴导热过程总是发生在两个互相接触的物体之间或同一物体中温度不同的两部分之间;
⑵导热过程中物体各部分之间不发生宏观的相对位移。
3.大平壁导热是导热的典型问题之一,平壁导热量与壁两侧表面的温度差和平壁面积成正比,与壁厚成反比,并与材料的导热性能有关。
4、导热系数的影响因素
材料或物质的导热系数的大小受多种因素的影响,主要有:
⑴材质的影响
由于不同材料的组成成分或结构的不同,导热性能就各不相同,导热系数值就有不同程度的差异。如非金属建筑材料,矿棉和泡沫塑料等材料的λ比较小,而砖砌体、钢筋混凝土等材料的λ值比较大。
⑵材料干密度
材料的干密度反映材料密实的程度,材料愈密实干密度越大,材料内部的孔隙愈少,其导热性能也就愈强。但也有特例,如玻璃棉,当干密度降到某一程度后,如再继续降低,其导热系数反而会增大,因此这种材料存在着一个最佳干密度,即在该干密度时,其导热系数最小。
⑶材料的含湿量
材料含湿量的增大会使导热系数值增大。
5、一般说来,导热系数值以金属的为最大,非金属和液体次之,气体的最小。
空气的导热系数很小。所以不流动的空气是一种很好的绝热材料,如果材料中含有气隙或气孔,就会大大降低导热系数。所以绝热材料都制成多孔性或松散性的。