1、圍護結(jié)構(gòu)熱工計算,吉林省建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司 吳雪嶺 2008年1月,1 常用名詞解釋,1 常用名詞解釋,1 常用名詞解釋,2 圍護結(jié)構(gòu)熱工計算2.1 墻體熱工計算,2.1.1 傳熱阻、傳熱系數(shù)、熱阻的計算 1）圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻： Ro=RiRRe 式中 Ri內(nèi)表面換熱阻，取0.11(m2K/W) Re外表面換熱阻，取0.04 (m2K/W) R圍護結(jié)構(gòu)各層材料熱阻總和（m2K/W） 2）圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)： K = 1/ Ro 式中Ro圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻（m2K/W),2.1 墻體熱工計算 2.1.1 傳熱阻、傳熱系數(shù)、熱阻的計算,3）圍護結(jié)構(gòu)熱阻的計算 a、單層結(jié)構(gòu)熱阻： R = 式中材料厚度（

2、m） 材料導(dǎo)熱系數(shù)（W/mK） b、多層結(jié)構(gòu)熱阻 R = R1 + R2 +.+ Rn = 1 + 2 + + n 1、2 n 式中 R1、R2Rn各層材料熱阻(m2K/W) 1、2 n各層材料厚度（m） 1、2n各層材料導(dǎo)熱系數(shù)（W/mK）,2.1 墻體熱工計算 2.1.1 傳熱阻、傳熱系數(shù)、熱阻的計算,現(xiàn)以490mm厚粘土實心磚墻為例，計算它的傳熱阻、傳熱系數(shù)：（圖4） 已知 Ri = 0.11 Re = 0.04 1 = 0.02 1= 0.87 2 = 0.49 2 = 0.81 3 = 0.02 3 = 0.93 S1 = 10.75 S2 = 10.63 S3 = 11.37 Ro

3、= Ri + R1 + R2 + R3 + Re R= = 0.11+0.02 + 0.49 +0.02 + 0.04 0.87 0.81 0.93 = 0.11+ 0.023 + 0.605 + 0.022 + 0.04 = 0.80 K= 1 = 1 = 1.25 Ro 0.8,2.1 墻體熱工計算2.1.2 圍護結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)D值的計算,熱惰性指標(biāo): 表征圍護結(jié)構(gòu)對溫度波衰減快慢程度的無量綱指標(biāo)。 熱惰性指標(biāo)是目前居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中評價外墻和屋面隔熱性能的一個設(shè)計指標(biāo)，它是表征在夏季周期傳熱條件下，外圍護結(jié)構(gòu)抵抗室外溫度波和熱流波動能力的一個無量綱指標(biāo)，以符號D表示，D值越大，溫度波

4、與熱流波的衰減程度也越大，熱穩(wěn)定性越好。,2.1 墻體熱工計算 2.1.2 圍護結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)D值的計算,a、單一材料圍護結(jié)構(gòu)或單一材料層的D值： D=R S 式中R材料層的熱阻（m2K/W） S材料的畜熱系數(shù)（W/m2K） b、多層圍護結(jié)構(gòu)的D值： D=D1 + D2 + Dn=R1 S1 + R2 S2 + + Rn Sn 式中 D1、D2Dn各層材料的熱隨性指標(biāo) R1、R2Rn各層材料的熱阻 S1、S2Sn各層材料的畜熱系數(shù),2.1 墻體熱工計算 2.1.2 圍護結(jié)構(gòu)熱惰性指標(biāo)D值的計算,現(xiàn)以長春地區(qū)490mm厚粘土實心磚墻為例，計算它的傳熱阻和熱隋性指標(biāo)D值： 已知 Ri = 0.11

5、 Re = 0.04 1 = 0.02 1= 0.87 2 = 0.49 2 = 0.81 3 = 0.02 3 = 0.93 S1 = 10.75 S2 = 10.63 S3 = 11.37 Ro= Ri + R1 + R2 + R3 + Re R= = 0.11+0.02 + 0.49 +0.02 + 0.04 0.87 0.81 0.93 = 0.11+ 0.023 + 0.605 + 0.022 + 0.04 = 0.80 D= R1 S1 + R2 S2 + R3 S3 = 0.02310.75 + 0.60510.63 + 0.02211.37 = 0.247 + 6.431 +

6、0.25 = 6.928,2.1 墻體熱工計算 2.1.3 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻Ro.min的計算,熱工規(guī)范第3.2.5條“ 外墻、屋頂、直接接觸室外空氣的樓板和不采暖樓梯間的隔墻等圍護結(jié)構(gòu)，應(yīng)進行保溫驗算，其傳熱阻應(yīng)大于或等于建筑物所在地區(qū)要求的最小傳熱阻?！?最小傳熱阻是指圍護結(jié)構(gòu)在規(guī)定的室外計算溫度和室內(nèi)計算溫度條件下，為保證圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面不低于室內(nèi)空氣露點溫度，從而避免結(jié)露，同時避免人體與內(nèi)表面之間輻射換熱過多，而引起的不舒適感所必需的傳熱阻。,2.1.3 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻Ro.min的計算,最小傳熱阻計算公式為： Ro.min = (ti-te)nRi t 式中Ro.min圍護結(jié)構(gòu)最

7、小傳熱阻（m2K/W） ti冬季室內(nèi)計算溫度，一般居住建筑取18； 高級居住建筑、醫(yī)療、托幼建筑，取20； te圍護結(jié)構(gòu)冬季室外計算溫度（），按下表取值。 n溫差修正系數(shù)（外墻、平屋頂及與室外空氣直接接觸的 樓板等取1.00） Ri圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱阻（m2K/W）（墻面、地面、 表面平整或有肋狀突出物的頂棚，取0.11） t室內(nèi)空氣與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間和允許溫差 （），按表4.1.1-2取值。,2.1.3 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻Ro.min的計算,圍護結(jié)構(gòu)冬季室外計算溫度te（）,2.1.3 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻Ro.min的計算,表4.1.1-2 室內(nèi)空氣與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的 允許溫差t（）,

8、2.1.3 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻Ro.min的計算,長春地區(qū)居住、辦公建筑外墻最小傳熱阻 Ro.min = (ti-te)nRi t,2.1.3 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻Ro.min的計算,常用單一材料墻體的內(nèi)表面溫度和傳熱阻,2.1.3 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻Ro.min的計算,若外墻為輕質(zhì)材料或內(nèi)側(cè)復(fù)合輕質(zhì)材料時，為保證不因溫度波動造成結(jié)露，該部位的最小傳熱阻應(yīng)根據(jù)外墻材料與構(gòu)造增加附加熱阻: 1當(dāng)建筑物處在連續(xù)供熱采暖時，其附加值為30%40%; 2 當(dāng)建筑物在間歇供熱采暖時，其附加值為60%80%。,2.1 墻體熱工計算 2.1.4 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度和內(nèi)部溫度的計算,1）圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的計算

9、 i = ti ti-te Ri Ro 式中ti、te 室內(nèi)和室外計算溫度（）； Ro、Ri 圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻和內(nèi)表面換熱（m2K/W）； 仍以長春地區(qū)490mm厚粘土實心磚墻為例： 已知 ti = 18 te = -23 Ro = 0.8 Ri = 0.11 i = 18 18+23 0.11 0.8 = 18 5.64 = 12.36,2.1.4圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度和內(nèi)部溫度的計算,2)圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部第m層內(nèi)表面溫度的計算 m = ti - ti-te (Ri + R1m) Ro 式中: R1m第1m1層熱阻之和（m2K/W）； 以長春地區(qū)370mm厚粘土實心磚墻外貼EPS板為例，計算EPS板的

10、內(nèi)表面溫度： 已知：t i=18 te = -23 R i= 0.11 Re = 0.04 1 = 0.02 2 = 0.37 3 = 0.02 4 = 0.06 1 = 0.87 2 = 0.81 3 = 0.93 4 = 0.0421.2 = 0.05 Ro = Ri + R1+ R2 + R3 + R4 + Re = 0.11+ 0.02 + 0.37+ 0.02 + 0.06 + 0.04 0.87 0.81 0.93 0.05 = 0.11 + 0.023 + 0.457 + 0.022 + 1.20 + 0.04 = 1.852 R1m = 0.023 + 0.457 + 0.02

11、2 = 0.502 4 = 18 18+23 ( 0.11 + 0.502 ) 1.852 = 18 - 22.1380.612 = 18 - 13.55 = 4.45 ( ),2.1.4 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度和內(nèi)部溫度的計算,3）熱橋部位內(nèi)表面溫度的計算 = ti Ro+ (Ro-Ro) Ri ( ti te ) RoRo 式中 ti、te室內(nèi)和室外計算溫度（） Ro主墻部位傳熱阻（m2K/W） R o熱橋部位傳熱阻（m2K/W） 修正系數(shù)（見附表1、2） 修正系數(shù)值 附表1,2.1.4圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度和內(nèi)部溫度的計算,注：/1.5熱橋部位內(nèi)表面溫度按下式計算 i = ti ti-te Ri

12、 Ro 修正系數(shù)值 附表2,2.1.4 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度和內(nèi)部溫度的計算,現(xiàn)以490mm厚粘土實心磚墻為例，計算其構(gòu)造柱處內(nèi)表面溫度： 已知：ti =18 te = -23 Ro= 0.8 Ri= 0.11 Re= 0.04 1= 0.02 2= 0.24 3= 0.25 4= 0.02 1= 0.87 2= 1.74 3= 0.81 4= 0.93 R = Ri + R1 + R2 + R3 + R4 +Re = 0.11 + 0.02 + 0.24 + 0.25 + 0.02 +0.04 0.87 1.74 0.81 0.93 = 0.11+ 0.023 + 0.138 + 0.309

13、+ 0.022 = 0.642 = ti Ro+ (Ro-Ro) Ri ( ti te ) RoRo = 18 0.642+1.24(0.8-0.642) 0.11(18+23) 0.80.642 = 18 - 0.838 4.51 0.514 = 18 -7.51 = 10.65 (),2.1.4 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度和內(nèi)部溫度的計算,要想知道熱橋部位內(nèi)表面是否結(jié)露，需要計算室內(nèi)空氣的露點溫度(tc) 露點溫度: 指當(dāng)溫度降到某一特定值時，實際水蒸汽分壓力Pa=飽和水蒸汽分壓力Ps，也就是說本來不飽和的空氣水蒸汽達到了飽和狀態(tài)，這一特定的溫度稱為該空氣的露點溫度。 在長春地區(qū)，當(dāng)室內(nèi)溫度 ti

14、 = 18時，Ps= 2062.5（查表得） 當(dāng)相對濕度 = 60%時，Pa = Ps60% = 2062.560% = 1237.5； 當(dāng)Pa = Ps時，查表得節(jié)tc = 10.12 () 當(dāng)熱橋內(nèi)表面溫度itc時，其內(nèi)表面就會結(jié)露。 因其i= 10.6510.12 故我們所計算的構(gòu)造柱內(nèi)表面不會結(jié)露。,2.1.5 外墻平均傳熱系數(shù)計算,Km = KpFB+KB1FB1+KB2FB2+KBnFBn Fp+FB1+FB2+FBn 式中: Km外墻的平均傳熱系數(shù)（W/m2K）； Kp外墻主體部位的傳熱系（W/m2K）； KB1、KB2、KBn外墻周邊各熱橋部位的傳熱系數(shù)（W/m2K） Fp外墻

15、主體部位的面積（m2）； FB1、FB2、FBn外墻周邊各部位的面積（m2）。,2.1.5 外墻平均傳熱系數(shù)計算,我們以長春地區(qū)370mm厚粘土實心磚墻外貼60mm厚EPS板的住宅外墻為例，計算其外墻的平均傳熱系數(shù)。 已知:房間開間3.6m，層高2.8m，窗戶2.11.5m； 各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)（W/mK）：磚墻=0.81，鋼筋混凝土=1.74， EPS板=0.0421.2=0.050，內(nèi)抹灰=0.87，外抹灰=0.93, Ri=0.11，Re=0.04,2.1.5 外墻平均傳熱系數(shù)計算,主體部位: Kp = 1 = 1 RiRRe 0.11+ 0.02 + 0.37 + 0.02 +0.06

16、 + 0.04 0.87 0.81 0.93 0.05 = 1 0.11+0.023+0.457+0.022+1.2+0.04 = 1 = 0.54 0.56 1.608 FB1 + FB2 + FB3 = 0.242.8 + (3.6- 0.24)0.12 + 2.340.12 = 0.672 + 0.403 + 0.281 = 1.356,2.1.5 外墻平均傳熱系數(shù)計算,KB4 = 1 0.11+ 0.02 + 0.37 + 0.02 + 0.06 + 0.04 0.87 1.74 0.93 0.05 = 1 = 1 0.11+0.022+0.213+0.023+1.2+0.04 1.6

17、08 = 0.622 0.56 FB4 = 2.340.06 = 0.14 Km =Km = KpFB+KB1FB1+KB2FB2+KB3FB3+KB4FBn4 Fp+FB1+FB2+FB3+FB4 = 0.545.434+0.5951.356+0.6220.14 5.434+1.356+0.14 = 0.552 0.56,2.1.6 關(guān)于簡化外墻平均傳熱系數(shù)Km值的計算方法,根據(jù)圖 KB1、KB2、KBn是由于砼梁、柱的斷面尺寸不同而其值不同，如果均按最不利部位KB4考慮，就可以使KB1、KB2、KBn統(tǒng)一為KB，F(xiàn)B1、FB2、FBn統(tǒng)一為FB。 Fp+FB1+FB2+FBn=Fp+FB=

18、立面面積-窗面積。 設(shè)立面面積為1，窗面積取窗墻面積比值c，F(xiàn)B為熱橋與墻面積比值（簡稱橋墻比）則：Fp+FB=1-c； Fp=1-c-FB； Km = KpFp+KBFB 1-c = Kp(1-c-FB)+KBFB 1-c,2.1.6 關(guān)于外墻平均傳熱系數(shù)Km的簡化計算方法,外墻受周邊熱橋影響條件下,其平均傳熱系數(shù)Km可按下簡化公式計算: Km = Kp(1-c-FB)+KBFB 1-c 式中: Km平均傳熱系數(shù) Kp主墻部位傳熱系數(shù) KB混凝土梁、柱等熱橋部位的傳熱系數(shù);其構(gòu)造為：20厚混合砂漿+鋼筋混凝土（厚度同主墻）+20厚水泥砂漿+保溫層（厚度同主墻） FB混凝土梁、柱等熱橋部位與外

19、墻的面積比（簡稱橋墻比），取值見下表： c 窗墻面積比,2.1.6 外墻平均傳熱系數(shù)Km的簡化計算,例題1:外墻采用290厚煤矸石空心磚外貼80厚EPS板， 體形系數(shù) S=0.290.3，窗墻面積比 c=0.55，框架結(jié)構(gòu) FB=0.3 Ri=0.11, Re=0.04。計算外墻平均傳熱系數(shù)Km值是否滿足標(biāo) 準(zhǔn)限值0.5的要求。 1=0.02 1=0.87 R1=1/1=0.02/0.87=0.023 2=0.29 2=0.0.3981.15=0.458 R2=2/2=0.29/0.458=0.634 3=0.02 3=0.93 R3=3/3=0.02/0.93=0.022 4=0.08 4=

20、0.0421.2=0.05 R4=4/4=0.08/0.05=1.6 砼=0.29 砼=1.74 R砼=砼/砼=0.29/1.74=0.167 Kp= 1 = 1 = 0.412 Ri+R1+R2+R3+R4+Re 0.11+0.023+ 0.634+0.022+1.6+0.04 KB= 1 = 1 = 0.51 Ri+R1+R2+R砼+R4+Re 0.11+0.023+ 0.167+0.022+1.6+0.04 Km = Kp(1-c-FB)+KBFB = 0.412(1-0.55-0.3)+0.510.3 = 0.4770.5 1-c 1-0.55,2.1.6 外墻平均傳熱系數(shù)Km的簡化計

21、算,例題2:外墻采用190厚承重混凝土空心砌塊外貼65厚XPS板， 體形系數(shù) S=0.350.3，窗墻面積比 c=0.35，砌體結(jié)構(gòu) FB=0.17 Ri=0.11, Re=0.04。計算外墻平均傳熱系數(shù)Km值是否滿足標(biāo) 準(zhǔn)限值0.45的要求。 1=0.02 1=0.87 R1=1/1=0.02/0.87=0.023 2=0.19 R2=0.163 3=0.02 3=0.93 R3=3/3=0.02/0.93=0.022 4=0.065 4=0.031.1=0.033 R4=4/4=0.065/0.033=1.97 砼=0.19 砼=1.74 R砼=砼/砼=0.19/1.74=0.109 Kp

22、= 1 = 1 = 0.43 Ri+R1+R2+R3+R4+Re 0.11+0.023+ 0.163+0.022+1.97+0.04 KB= 1 = 1 = 0.44 Ri+R1+R2+R砼+R4+Re 0.11+0.023+ 0.109+0.022+1.97+0.04 Km = Kp(1-c-FB)+KBFB = 0.43(1-0.35-0.17)+0.440.17 = 0.4330.45 1-c 1-0.35,2.1.6 外墻平均傳熱系數(shù)Km的簡化計算,例題3:外墻采用220厚鋼筋混凝土墻外噴45厚聚氨酯硬泡(PU)， 體形系數(shù) S=0.250.3，窗墻面積比 c=0.7，剪力墻結(jié)構(gòu) FB

23、=1-c Ri=0.11, Re=0.04。計算外墻平均傳熱系數(shù)Km值是否滿足標(biāo) 準(zhǔn)限值0.50的要求。 1=0.02 1=0.87 R1=1/1=0.02/0.87=0.023 砼=0.20 砼=1.74 R砼=砼/砼=0.20/1.74=0.115 3=0.02 3=0.93 R3=3/3=0.02/0.93=0.022 4=0.045 4=0.0251.2=0.03 R4=4/4=0.045/0.03=1.50 KB= 1 = 1 = 0.482 Ri+R1+R2+R砼+R4+Re 0.11+0.023+ 0.115+0.022+1.50+0.04 Km = Kp(1-c-FB)+KBF

24、B = Kp(1-c-1-c)+KB(1-c)=KB= 0.4820.50 1-c 1-c,2.2 屋面熱工計算2.2.1 屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算,屋面的傳熱系數(shù) K= 1 = 1 Ro RiRRe 計算要點:1. 外表面換熱阻 Ri= 0.04 (m2.K/W) ; 2. 內(nèi)表面換熱阻 Re= 0.11 (m2.K/W) ; 3. 平屋面找坡層的計算厚度取平均厚度,一般取0.040.07(m); 4. 防水層的熱阻忽略不計. 5. 保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)奕取計算導(dǎo)熱系數(shù)c，即應(yīng)發(fā)實驗室絕干狀態(tài)下測定的導(dǎo)熱系數(shù)乘以大于1的修正系數(shù)a。 a值可由民用建筑熱工規(guī)范附表中查取。 c=a 6. 采用松散保溫

25、材料攪拌成的漿體材料做保溫層，其導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)以混合后的實際材料導(dǎo)熱系數(shù)計算。,2.2.1 屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算,例題1: 鋼筋混凝土平屋面，卷材防水，100厚EPS板保溫，體形系數(shù)S=0.290.3，Ri=0.11, Re=0.04。計算屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K值是否滿足標(biāo)準(zhǔn)限值0.45的要求。 2、水泥砂漿找平2=0.04 2=0.93 R2=2/2=0.04/0.93=0.044 3、水泥珍珠巖找坡3=0.04 3=0.2615=0.39 R3=3/3= 0.04/0.39 = 0.103 4、EPS板保溫4=0.10 4=0.0421.2=0.05 R4=4/4= 0.10/0.05=2.0 7、鋼筋

26、砼板砼=0.10 砼=1.74 R砼=砼/1= 0.10/1.74 = 0.057 8、混合砂漿面層8=0.02 8=0.87 R8=8/8=0.02/0.93 = 0.023 Kp = 1 = 1 Ri+R2+R3+R4+R砼+R8+Re 0.11+0.044+ 0.103+2.0+0.057+0.023+0.04 = 0.421 0.45,2.2.1 屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算,例題2:鋼筋混凝土平屋面，卷材防水，115厚EPS板保溫，體形系數(shù)S=0.290.3，Ri=0.11, Re=0.04。計算屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K值是否滿足標(biāo)準(zhǔn)限值0.45的要求。 2、水泥砂漿找平2=0.04 2=0.93 R2

27、=2/2=0.04/0.93=0.044 3、水泥珍珠巖找坡3=0.07 3=0.2615=0.39 R3=3/3= 0.07/0.39 = 0.179 4、EPS板保溫4=0.115 4=0.0421.2=0.05 R4=4/4= 0.115/0.05=2.3 7、鋼筋砼板砼=0.10 砼=1.74 R砼=砼/1= 0.10/1.74 = 0.057 8、混合砂漿面層8=0.02 8=0.87 R8=8/8=0.02/0.93 = 0.023 Kp = 1 = 1 Ri+R2+R3+R4+R砼+R8+Re 0.11+0.044+ 0.179+2.3+0.057+0.023+0.04 = 0.

28、439 0.45,2. 3 樓地面熱工計算,2.3.1 樓層板傳熱系數(shù)計算要點: 1. 上、下為居室的層間樓板的上下表面換熱阻Ra=0.11(m2K/W); 2. 底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板的上表面換熱阻Ra=0.11(m2K/W); 下表面換熱阻Rb=0.05 (m2K/W); 3. 有地下室或地下室停車庫樓板的上表面換熱阻Ra=0.11(m2K/W), 下表面換熱阻Rb=0.08 (m2K/W); 4. 保溫層材料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)取計算導(dǎo)熱系數(shù)c; 5. 有鋼筋混凝土梁、肋的底面接觸室外空氣的架空通風(fēng)或外挑樓板，當(dāng)采用的外保溫系統(tǒng)是用粘貼作法時，應(yīng)按公式計算樓板的平均傳熱系數(shù)Km，并要求其Km值符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。,2. 3