1、yigeyu 基于建筑围护结构的热工性能理论研究摘要：本文通过对建筑围护结构的传热方式和热工性能进行基本理论分析，指出壁体总传热阻和总传热系数是衡量围护结构在稳定传热状态下热工性能的重要指标。得到稳态传热过程中，围护结构的传热量主要受室内、外温差，壁体的组成材料和厚度的影响。 关键词：围护结构 热工性能 传热系数 稳态 1、围护结构的导热形态 同一物体的内部或者物体之间存在温度差时，将产生热量传递，这种现场叫导热。当物体的温度随时间发生变化时，叫非稳态温度场（瞬态温度场） ，这种热量传递方式对应的导热问题就叫做非稳态导热。建筑围护结构的导热过程就是非稳态导热。对建筑围护结构的导热进行分析时，可
2、以添加边界条件，人为的把环境温度变成稳定值，这样在建筑导热过程就变成了稳态传热的过程，建筑物所在区的月、季、年度的最大、最小值是温度值取值。这种方法进行研究建筑节能设计、检验和建筑的传热系数，实践证明具有绝对的可靠性和可行性。 2、传热方式 传热方式的分为三种：即导热、对流1和热辐射2。两个物体之间或物体内部之间发生热能转移的现象称为传热。只要一个物体内部的各个部分或者两个物体之间存在着温差，就会发生热能转移和传递的现象。一般建筑结构中的热量转移并非单一的方式，通常有两种或两种以上的综合作用。为了满足工程设计的要求，计算方法应该以基本原理为基础进行一些变化，使计算得以简化同时又保证必要的精确度
3、。 3、围护结构稳态传热理论 建筑的围护结构就是建筑物各面房间的围挡系统。当围护结构受到恒定的温度作用时，其内部温度分布的传热量和通过围护结构的传热量，是不随时间而改变的稳定传热状态，这种情况称为稳态传热3。 3.1 围护结构传热过程 稳态传热是最基本也是最简单的传热过程 4。在建筑热工学中，大部分围护结构都为平壁，如：地板、墙体、平屋顶、拱顶、曲率半径很大的穹顶等结构都称为“平壁” 。在“平壁”结构中，当室内外存在温度之差时，会从围护结构的高温一侧向低温一侧传递，为传热现象。假设有一个均质材料的平壁，平壁的长和宽尺寸都远远大于厚度，则通过平壁的传热认为只沿厚度一个方向传递，假定室内空气温度为
4、 ，高于室外空气温度 ，室内温度高于室外温度，当平壁的内、外表面温度保持稳定时，其传热过程为一维稳态传热。系统整个的传热过程可分为三个步骤：第一步壁体内表面的吸热、第二步壁体材料层导热、第三步壁体外表面散热。 3.2 围护结构的传热阻计算 内表面换热阻 、壁体传热阻 以及外表面换热阻 之和，为围护结构传热阻。内表面换热阻 为内表面换热系数 的倒数；围护结构热阻 的计算按照围护结构构造和组成材料的不同，可以分为单一材料层、多层匀质材料层、组合材料层及封闭空气间层等类型；外表面换热阻 为外表面换热系数 的倒数， （1）单一材料层的热阻 由一种材料做成的构造层垂直于热流方向，单一材料层如：钢筋混凝土
5、层、砂浆层、砖砌体层、装修层等，其热阻 为：材料层的厚度 除以材料的导热系数 。 （2）多层匀质材料层的热阻 当由多层匀质材料做成的构造层垂直于热流方向时，如内、外粉饰的墙体、夹芯墙体、外保温节能墙体等，其热阻 为各单一材料热阻之和。（3）非匀质材料的热阻 当垂直于热流方向上非匀质材料，如：围护结构内部有些材料层由两种以上材料组合而成，如钢筋混凝土空心板。计算结构层的热阻时，可在平行于热流方向沿着组合材料中不同材料的界面，可以划分成若干部分。非匀质材料的平均热阻计算公式如下： （4）封闭空气间层的热阻 在围护结构中，为满足某些特别需要而设有封闭空气间层时，按构成间层的材料、间层厚度、位置以及热
6、流方向等因素，最后计入围护结构总热阻之中。围护结构总热阻值应按下式计算： （ 从民用建筑热工设计规范中相关数据取值 ） 。 3.3 围护结构的传热系数计算 传热阻是表征围护结构阻抗传热能力的物理量，也是围护结构保温隔热性能优劣的特征指标。传热阻值的多少反应了围护结构保温隔热效果的好坏，但是在实际工程中对围护结构传热阻值的测量不够直观、便捷，通常在围护结构节能计算中，采用传热系数 K 值进行评价围护结构的节能设计是否符合要求。 建筑围护结构的稳态传热是一种较为理想化的模式。将建筑围护结构的传热过程简化成稳态传热，虽然不能客观反映围护结构传热的基本特性，但这种方法有操作方便、计算简单等优点，大量工
7、程实践证明：用稳态传热法对建筑围护结构的热工性能进行研究，计算出的结果能够反映建筑围护结构具体的能耗状况和节能标准。稳态传热法研究围护结构的热工性能，有利于我国建筑节能设计工作的开展。 4、小结 本文通过介绍，得出以下结论：通过对建筑围护结构的传热方式和热工性能的研究，为以后建筑围护结构热工性能研究提供一定理论依据。壁体总传热阻和总传热系数是衡量围护结构在稳定传热状态下重要的热工性能指标。稳态传热法研究建筑围护结构的热工性能具有简捷性、易操作性和可行性。 参考文献 1 郭未娜.混凝土砌块复合承重墙体抗震性能试验研究D.硕士学位论文.北京工业大学.2006. 2 郑群圣.夏热冬冷地区夹芯保温墙体系及其抗压性能研究D.硕士学位论文.长沙理工大学.2009. 3 柳孝图.建筑物理M.中国建筑工业出版社.2007. 4 陶文?.传热学M.西北工业大学出版社.2006 基金项目：国家科技计划项目课题（2008-27） 作者简介： 祁德成（1985.04） ，男，汉，湖南湘潭人，工程师，在读研究生，研究方向：从事建筑节能、主体结构检测等研究工作。
