中空玻璃傳熱系數(shù)計算方法分析

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1、中空玻璃傳熱系數(shù)計算方法分析?摘要：門窗、幕墻是建筑的主要耗能部位，而中空玻璃又是門窗與幕墻的重要組成部分，它的熱工性能直接影響到建筑的能耗，所以了解中空玻璃傳熱系數(shù)的計算方法尤為重要。本文參考《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ113—97）、《建筑外窗保溫性能分級及檢測方法》（GB/T8484—2002）、《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ01-602-2004），給出了中空玻璃的傳熱系數(shù)K值的計算方法，本文從熱工學(xué)理論推導(dǎo)出的中空玻璃傳熱系數(shù)K值的計算方法準(zhǔn)確簡便，可供門窗、幕墻設(shè)計過程中參考使用。關(guān)鍵詞：中

2、空玻璃、平壁導(dǎo)熱、平壁傳熱、導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)1、?????????前言隨著社會的發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)達程度的提高，建筑能耗在社會總能耗所占比例越來越大。雖然我國經(jīng)濟發(fā)展水平和生活水準(zhǔn)相對落后，但建筑能耗在社會總能耗所占比例已達到20%—25%，并逐步上升到30%。就我國目前典型的外圍護部件而言，門窗的能耗約占供熱負荷的30%—50%。增強外圍護的保溫隔熱性能，減少門窗、幕墻的能耗，是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高提高建筑節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)。中空玻璃具有突出的保溫隔熱性能，是提高門窗、幕墻節(jié)能的重要材料，對它的研究顯得越來

3、越重要。2、?????????導(dǎo)熱的概念熱力學(xué)第二定律確認，凡是有溫度的地方就存在著熱量的傳遞。物體中熱量的傳導(dǎo)是由于溫差的存在，兩點間的溫差越大，傳導(dǎo)的熱量就越多。單位時間內(nèi)通過某一給定面積的熱量（稱為熱流量）與溫度梯度和垂直于熱量傳播方向的截面積成正比（傅立葉定律）。q=-λgradtW/m2(1)式中：q—單位時間內(nèi)通過單位面積所傳遞的熱量（熱流量）λ—導(dǎo)熱系數(shù)W/（m2.K）gradt—負溫度梯度λ=-q/gradtW/（m2.K）(2)上式表明，導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值等于單位溫度降低，單位時間內(nèi)，單位面積所

4、通過的導(dǎo)熱量。導(dǎo)熱系數(shù)是表明物質(zhì)導(dǎo)熱特性的一種物理參數(shù)，它說明了物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。因此，導(dǎo)熱系數(shù)是選用隔熱材料的重要依據(jù)。實驗表明，各種物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值是不同的。導(dǎo)熱系數(shù)的大小主要取決于物質(zhì)的成分，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，密度、濕度、壓力等。工程上常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般都由實驗測得。導(dǎo)熱系數(shù)的值以金屬材料為最大，非金屬固體材料次之，液體材料再次之，氣體材料為最小。因此在建筑工程中，常利用空氣層來減少導(dǎo)熱，如空心磚、中空玻璃等。在實際計算中，材料的導(dǎo)熱系數(shù)作為常數(shù)處理。3、?????????平壁導(dǎo)熱3.1單層平壁導(dǎo)熱圖1

5、.單層平壁導(dǎo)熱?圖1.所示為一單層平壁，其厚度為δ，平壁的導(dǎo)熱系數(shù)為λ，內(nèi)外表面的恒定溫度為t1、t2，且t1>t2。q=-λ.dt/dxW/m2(3)dt=-q/λ.dx(4)對上式積分得t=-q/λ+C(5)積分常數(shù)C應(yīng)由邊界條件來確定，當(dāng)x=0時，t=t1那么C=t1(6)t=-q/λ+t1(7)當(dāng)x=δ時，t=t2，代入上式t2=-q/λ+t1(8)則q=λ/δ.(t1-t2)=λ/δ.ΔtW/m2(9)3.2多層平壁導(dǎo)熱圖2.多層平壁導(dǎo)熱?在穩(wěn)定情況下，通過各層平壁的熱流量應(yīng)該是相同的，且等于通過多

6、層平壁的熱流量。根據(jù)式(9)，通過每一層平壁的熱流量為：q=λ1/δ1.(t1-t2)q=λ2/δ2.(t2-t3)(10)q=λ3/δ3.(t3-t4)由(10)式移項得t1-t2=q.δ1/λ1t2-t3=q.δ2/λ2(11)t3-t4=q.δ3/λ3由(11)式的三式相加得t1-t4=q.（δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3）(12)得q=（t1-t4）/（δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3）W/m2(13)4、?????????穩(wěn)定傳熱4.1復(fù)合換熱實際工程中常遇到的許多傳熱過程，往往是由導(dǎo)熱、對流

7、和輻射三種基本傳熱方式組合而成的復(fù)雜組合。在實際應(yīng)用中，為了簡化計算，常把幾種基本換熱方式共同作用的結(jié)果看做是由某一種主要方式所造成，而其它方式則只是影響主要方式特性的大小而已。而對建筑的外圍護與空氣之間的換熱問題，又把對流看做是主要換熱方式來討論。并用換熱系數(shù)α=αj+αf來表示過程的強弱。此處αj是考慮對流和導(dǎo)熱同時作用的換熱系數(shù)，成為接觸換熱系數(shù)；而αf則是考慮輻射作用的換熱系數(shù)，稱為輻射換熱系數(shù)。用tl代表氣體的溫度，用tb代表平壁面的溫度，則平壁面每單位表面積的接觸換熱量為：qj=αj.（tl-tb

8、）W/m2(14)單位面積的輻射換熱量為：qf=εC0[（T1/100）4-（T2/100）4]W/m2(15)qf—輻射換熱量ε—物體的黑度C0—絕對黑體輻射系數(shù)總換熱量為(14)、(15)式兩相熱量之和，即：q=qj+qf=αj.（tl-tb）+εC0[（Tl/100）4-（T2/100）4]W/m2(16)由于tl-tb=Tl-T2，所以q=（tl-tb）{αj+εC0[（Tl/100）4-（