建筑围护结构的传热原理和计算辅导精选(3)

　　(三)封闭空气间层的热阻

　　空气层是一种特殊的构造形式。它广泛存在于墙体、屋顶、门窗和地面等构造之中，发挥其保温、隔热、防潮等作用。围护结构中的空气层厚度一般在5～300mm之间。空气层的传热过程和材料层导热或表面换热过程有着本质区别。

　　1.封闭空气间层的传热机理

　　对于封闭空气层来说，两个表面之间的传热过程同时包括了导热、对流与辐射三种传热方式。如图1—6所示为封闭的垂直空气层传热情况。对于常温下一般的空气层传热而言，三种传热方式中，辐射换热占的比例最大，通常为总传热量的70%以上，对流和导热共占30%以下。

　　2.影响空气间层热阻的因素

　　空气层热阻的大小主要受到空气层的表面温度、表面材料的辐射系数、厚度、放置位置(水平、垂直或倾斜)、密闭性的影响。在空气层的构造尺度范围内，辐射换热不受空气层厚度变化影响，只取决于空气层表面的辐射性质。但导热和对流却与辐射情况截然不同，对于很薄的如厚度小于20mm的空气层，热阻随厚度呈直线上升;而当厚度大于20mm以后，空气层的热阻也就不再随厚度的增大而增大了。水平空气层热流向上时的热阻小于热流向下时的热阻。

　　3.提高空气层热阻的措施

　　在空气层的表面上粘贴辐射系数小(即黑度小)、反射系数大的材料，比较典型的就是工程上常用的铝箔，但一般可作为保温用途的空气层多处于低温或负温条件下，为了不使空气层冷表面温度过低而发生结露现象，铝箔通常是粘贴到热表面上。理论和实践还证明，空气层双面贴铝箔与单面贴铝箔相比，对于提高热阻作用不大。

　　二、周期性不稳定传热

　　(一)周期性热作用的概念

　　围护结构受到的室内外环境的热作用，都是随时间变化的。这决定着围护结构的温度和传热量也要随着时间而变化。这种传热过程称为不稳定传热。若外界热作用随时间呈现周期性变化，则叫做周期性不稳定传热。当温度随时间的正弦(或余弦)函数作规则变化时，围护结构所受到的热作用为简谐热作用，一般用余弦函数表示。

　　周期性热作用并不是严格按照余弦函数的规律

　　变化的，太阳辐射造成的围护结构表面温度的周期

　　性波动、室外空气的温度波动等都是如此。但经过

　　数学上的级数展开和谐量分析，这种周期性的温度

　　波动情况常用余弦函数的形式描述，见图1—7。此

　　时，温度随时间变化情况表示为：

　　式中tτ——τ时刻的温度值，℃;

　　——在一个周期内的平均温度值，℃;

　　At，——在一个周期内的最高温度与平均温度之差，称为温度波幅，℃;

　　T——温度波的周期，h;

　　τ——温度波经历的时间，h;

　　φ——温度波的初始相位角，度。

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