建筑圍護結構的傳熱原理和計算輔導精選(3)

　　(三)封閉空氣間層的熱阻

　　空氣層是一種特殊的構造形式。它廣泛存在于墻體、屋頂、門窗和地面等構造之中，發(fā)揮其保溫、隔熱、防潮等作用。圍護結構中的空氣層厚度一般在5～300mm之間?？諝鈱拥膫鳠徇^程和材料層導熱或表面換熱過程有著本質(zhì)區(qū)別。

　　1.封閉空氣間層的傳熱機理

　　對于封閉空氣層來說，兩個表面之間的傳熱過程同時包括了導熱、對流與輻射三種傳熱方式。如圖1—6所示為封閉的垂直空氣層傳熱情況。對于常溫下一般的空氣層傳熱而言，三種傳熱方式中，輻射換熱占的比例最大，通常為總傳熱量的70%以上，對流和導熱共占30%以下。

　　2.影響空氣間層熱阻的因素

　　空氣層熱阻的大小主要受到空氣層的表面溫度、表面材料的輻射系數(shù)、厚度、放置位置(水平、垂直或傾斜)、密閉性的影響。在空氣層的構造尺度范圍內(nèi)，輻射換熱不受空氣層厚度變化影響，只取決于空氣層表面的輻射性質(zhì)。但導熱和對流卻與輻射情況截然不同，對于很薄的如厚度小于20mm的空氣層，熱阻隨厚度呈直線上升;而當厚度大于20mm以后，空氣層的熱阻也就不再隨厚度的增大而增大了。水平空氣層熱流向上時的熱阻小于熱流向下時的熱阻。

　　3.提高空氣層熱阻的措施

　　在空氣層的表面上粘貼輻射系數(shù)小(即黑度小)、反射系數(shù)大的材料，比較典型的就是工程上常用的鋁箔，但一般可作為保溫用途的空氣層多處于低溫或負溫條件下，為了不使空氣層冷表面溫度過低而發(fā)生結露現(xiàn)象，鋁箔通常是粘貼到熱表面上。理論和實踐還證明，空氣層雙面貼鋁箔與單面貼鋁箔相比，對于提高熱阻作用不大。

　　二、周期性不穩(wěn)定傳熱

　　(一)周期性熱作用的概念

　　圍護結構受到的室內(nèi)外環(huán)境的熱作用，都是隨時間變化的。這決定著圍護結構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。當溫度隨時間的正弦(或余弦)函數(shù)作規(guī)則變化時，圍護結構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格按照余弦函數(shù)的規(guī)律

　　變化的，太陽輻射造成的圍護結構表面溫度的周期

　　性波動、室外空氣的溫度波動等都是如此。但經(jīng)過

　　數(shù)學上的級數(shù)展開和諧量分析，這種周期性的溫度

　　波動情況常用余弦函數(shù)的形式描述，見圖1—7。此

　　時，溫度隨時間變化情況表示為：

　　式中tτ——τ時刻的溫度值，℃;

　　——在一個周期內(nèi)的平均溫度值，℃;

　　At，——在一個周期內(nèi)的最高溫度與平均溫度之差，稱為溫度波幅，℃;

　　T——溫度波的周期，h;

　　τ——溫度波經(jīng)歷的時間，h;

　　φ——溫度波的初始相位角，度。

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