供热工程最新章节_江煜著

第八节
围护结构的最小传热阻与经济传热阻

建筑物围护结构应该具有一定的热稳定性能。这就需要利用“围护结构最小传热阻”或“经济传热阻”的概念。

一、最小传热阻

1.最小传热阻概念

最小传热阻是一种技术指标，指房间在冬季正常供暖、正常使用条件下，为了保证外围护结构内表面不出现结露的同时，保证室内与围护结构内表面的温度差满足卫生要求的允许值[Δ t ^y ]而确定的传热阻。

评价建筑物围护结构的保温性能的指标是围护结构的传热阻（ R ⁰ ）。在确定围护结构传热阻时，除了室内空气温度（ t ⁿ ）外，围护结构内表面温度（ τ ⁿ ）也是表征室内热状态的指标，对围护结构内表面温度（ τ ⁿ ）有两方面的要求：①除浴室等相对湿度很高的房间外，围护结构内表面温度值应满足围护结构内表面不结露的要求；②室内空气温度与围护结构内表面温度的温度差（ t ⁿ - τ ⁿ ）还要满足卫生要求，防止人体向外辐射热过多，产生不舒适感。根据上述要求而确定的外围护结构传热阻，称为最小传热阻。

2.围护结构的最小传热阻的确定

在稳定传热条件下，围护结构传热阻（ R ⁰ ）、室内、室外空气温度（ t ⁿ 、 t ^w ）以及围护结构内表面温度（ τ ⁿ ）之间的关系：

式中：Δ t ^y 为供暖室内计算温度与围护结构内表面温度的允许差值。

工程设计中，规定了在不同类型建筑物内，冬季室内计算温度与外围护结构内表面的允许温度差值（不同用途房间的外墙、屋顶），见附表2-7。

式中： t ^w ^， ^e 为冬季围护结构室外计算温度，℃，与围护结构热惰性指标（ D ）有关； R ^0，min 为围护结构的最小传热阻，（m ² ·℃）/W。

式（2-18）是稳定传热公式，实际上随着室外温度波动，热惰性不同的围护结构，在相同的室外温度波动下，其热惰性越大，则其内表面温度波动就越小。因此，工程设计采用热惰性指标 D 分成四个等级来规定冬季室外计算温度 t ^w ^， ^e （见表2-14）的取值。

表2-14　冬季围护结构室外计算温度

注：1.表中 t' ^w 、 t ^p ^，min 分别为供暖室内计算温度和累年最低日平均温度，℃。
2. D ≤4.0的实心砖墙，计算温度 t ^w ^， ^e 应按Ⅱ型围护结构取值。

当采用 D ＞6的围护结构（所谓重质墙）时，采用供暖室外计算温度作为校验围护结构最小传热阻的冬季室外计算温度；当采用 D ＜6的中型和轻型围护结构时，为了能保证与重质墙围护结构相当的内表面温度波动幅度，就得采用比供暖室外计算温度更低的温度作为检验轻型或中型围护结构最小传热阻的冬季室外计算温度，亦即要求更大一些的围护结构最小传热阻值。

3.围护结构热惰性指标 D 值确定

围护结构热惰性指标是表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。 D 值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好。

对于匀质多层材料组成的平壁结构的热惰性指标 D 值，可用下式计算：

式中： R ⁱ 为各层材料的传热阻，（m ² ·℃）/W； S ⁱ 为各层材料的蓄热系数，W/（m ² ·℃）。

材料蓄热系数是指当某一足够厚度单一材料层一侧受到谐波热作用时，表面温度将按同一周期波动，通过表面的热流波幅的比值。

在周期性热作用下，物体表面温度升高或降低1℃时，在1h内，1m ² 表面积贮存或释放的热量。

式中： c 为材料的比热，J/（kg · ℃）； ρ 为材料的密度，kg/m ³ ； λ 为材料的导热系数，W/（m · ℃）； Z 为温度波动周期，s（一般取24h，即86400s计算）。

二、经济传热阻

1.经济传热阻概念

建筑物围护结构的经济传热阻是建筑物十分重要的经济指标。当传热阻 R ⁰ 大时，传热小，则用于保温隔热的费用大；反之，如果传热阻 R ⁰ 小，传热大，用于保温隔热的费用虽小，但使用中的能耗费用大。在热工计算中围护结构的传热阻值是由围护结构的各构造层的导热系数及其他们的材料厚度决定的，即

实际上存在条件土建投资费用与使用运行能耗费用两者综合最经济的状态，此时围护结构的传热阻 R ⁰ 即为经济传热阻 R ^e 。建造费用包括土建部分及供暖系统的建造费用等，即通常所说的一次投资。经营费用包括土建部分及供暖系统的维修费、折旧费及供暖系统的运行费，即通常所说的经常运行费用。建造费用与经营费用的总和是外围护结构传热阻的函数，即 y = f （ R ），令，即可求得经济传热阻。