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建筑热工设计计算公式及参数

附录一建筑热工设计计算公式及参数(一)热阻的计算1.单一材料层的热阻应按下式计算:式中R——材料层的热阻,㎡·K/W;δ——材料层的厚度,m;λc——材料的计算导热系数,W/(m·K),按附录三附表3.1及表注的规定采用。

2.多层围护结构的热阻应按下列公式计算:R=R1+R2+……+Rn(1.2)式中R1、R2……Rn——各材料层的热阻,㎡·K/W。

3.由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构(包括各种形式的空心砌块,以及填充保温材料的墙体等,但不包括多孔粘土空心砖),其平均热阻应按下式计算:(1.3)式中——平均热阻,㎡·K/W;Fo——与热流方向垂直的总传热面积,㎡;Fi——按平行于热流方向划分的各个传热面积,㎡;(参见图3.1);Roi——各个传热面上的总热阻,㎡·K/WRi——内表面换热阻,通常取0.11㎡·K/W;Re——外表面换热阻,通常取0.04㎡·K/W;φ——修正系数,按本附录附表1.1采用。

图3.1 计算图式修正系数φ值附表1.1/λ1注:(1)当围护结构由两种材料组成时,λ2应取较小值,λ1应取较大值,然后求得两者的比值。

(2)当围护结构由三种材料组成,或有两种厚度不同的空气间层时,φ值可按比值/λ1确定。

(3)当围护结构中存在圆孔时,应先将圆孔折算成同面积的方孔,然后再按上述规定计算。

4.围护结构总热阻应按下式计算:Ro=Ri+R+Re(1.4)式中Ro——围护结构总热阻,㎡·K/W;Ri——内表面换热阻,㎡·K/W;按本附录附表1.2采用;Re——外表面换热阻,㎡·K/W,按本附录附表1.3采用;r——围护结构热阻,㎡·K/W。

内表面换热系数αi及内表面换热阻Ri值附表1.2注:表中h为肋高,s为肋间净距。

5.空气间层热阻值的确定(1)不带铝箔,单面铝箔、双面铝箔封闭空气间层的热阻值应按附表1.4采用。

(2)通风良好的空气间层热阻,可不予考虑。

这种空气间层的间层温度可取进气温度,表面换热系数可取11.63W/(㎡·K)。

外表面换热系数αe及外表面换热阻Re值附表1.3(二)围护结构热惰性指标D值的计算1.单一材料层的D值应按下式计算:D=R·S(1.5)式中R——材料层的热阻,㎡·K/W;S——材料的蓄热系数,W/(㎡·K);空气间层热阻值[㎡·K/W]地面吸热计算系数K值附表1.52.多层围护结构的D 值应按下式计算:D =D1+D2+……+Dn=R1S1+R2S2+……+RnSn (1.6)式中 R1,R2……Rn——分别为各层材料的热阻,㎡·K/W ;S1,S2……Sn——分别为各层材料的蓄热系数,W/(㎡·K),空气间层的蓄热系数取S =O 。

注:如某层有两种以上材料构成,则可按下式求得其平均导热系数:(1.7)然后按下式计算其平均热阻:该层的平均蓄热系数按下式计算:(1.8)式中F1,F2……Fn——按平行于热流方向划分的各个传热面,㎡;λ1,λ2……λN——各个传热面积上材料的导热系数,W/(m·k)。

(三)地面吸热指数B值的计算地面吸热指数B值,应根据地面中影响吸热的界面位置,按下列几种情况计算:1.影响吸热的界面在最上一层内,即当:(1.9)式中δ1——最上一层材料的厚度,m;α1——最上一层材料的导温系数,㎡/h;τ——人脚与地面接触的时间,取0.2H。

这时,B值可按下式计算(1.10)式中b1——最上一层材料的热渗透系数,W/(㎡··K);λ1——最上一层材料的导热系数。

W/(m·K);c1——最上一层材料的比热,W·h/(kg·K);1——最上一层材料的容重,kg/。

2.影响吸热的界面在第二层内,即当:(1.11)式中δ2——第二层材料的厚度,m;α2——第二层材料的导温系数,㎡/h。

这时,B值可按下式计算:B=b1(1+K1,2)(1.12)式中K1,2——第1,2两层地面吸热计算系数,根据b2/b1和两值按附表1.5查得;b2——第2层材料的热渗透系数,W/㎡··K)。

3.影响吸热的界面在第二层以下,即按(1.11)式求得的结果小于3.0,则影响吸热的界面位于第三层或更深处。

此时可仿照(1.12)式求出B2,3或B3,4等,然后按顺序依此求出B1,2值,这时式中的K1,2值应根据和值按附表1.5查得。

太阳辐射吸收系数ρ值附表1.6(四)室外综合温度的计算1.室外综合温度各小时值按下式计算:(1.13)式中tsa——室外综合温度,℃;te——室外空气温度,℃;I——水平或垂直面上的太阳辐射强度,W/㎡ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用;αe——外表面换热系数,通常取23.26W/(㎡·K)。

注:tsa计算式中未考虑外表面的长波辐射散热,它对顶层房间的降温是有一定作用的。

2.室外综合温度平均值按下式计算:(1.14)式中——室外综合温度平均值,℃;——室外计算温度平均值,℃,按附录二附表2.2采用;_I——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用;αe——外表面换热系数,W/(㎡·K)。

3.室外综合温度波幅按下式计算:At·sa=(Ate+Ats)β(1.15)式中At·sa——室外综合温度波幅,℃;Ate——室外计算温度波幅,℃,按附录二附表2.2采用;Ats——太阳辐射当量温度波幅,℃,按下式计算:(1.16)Imax——水平或垂直面上太阳辐射强度最大值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;_I——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值,W/㎡,按附录二附表2.4采用;αe——外表面换热系数,W/(㎡·K);β——相位差修正系数,根据Ate与Ats的比值以及φte与φl之间的差值按附表1.7采用;φte——室外空气温度最大值出现时间,通常取15:00;φl——太阳辐射强度最大值出现时间。

通常取:水平及南向12:00,东向8:00,西向16:00;ρ——太阳辐射吸收系数,按附表1.6采用。

(五)围护结构总衰减倍数和总延迟时间的计算1.多层围护结构的总衰减倍数按下式计算:(1.17)式中νo——围护结构的总衰减倍数;ΣD——围护结构的热惰性指标,按本附录(二)的规定计算;ai,ae——分别为内、外表面换热系数,W/(㎡·K),S1,s2……Sn——由内到外各层材料的蓄热系数,W/(㎡·K),这气间层取S=O;y1,y2……yn——由内到外各层材料外表面蓄热系数,W/(㎡·K),按本附录(七)1的规定计算。

2.多层围护结构总延迟时间按下式计算:(1.18) 式中ξo——围护结构的总延迟时间,h;ye——围护结构外表面(亦即最后一层外表面)蓄热系数,W/(㎡·K);yi——围护结构内表面蓄热系数,W/(㎡·K),按本附录(七)2的规定计算。

(六)室内空气到内表面的衰减倍数及延迟时间的计算1.室内空气到内表面的衰减倍数按下式计算:(1.19)2.室内空气到内表面的延迟时间按下式计算:(1.20) 式中νi——内表面衰减倍数;ξi——内表面延迟时间,h;αi——内表面换热系数,W/(㎡·K);yi——内表面蓄热系数,W/(㎡·K)。

(七)表面蓄热系数的计算1.多层围护结构各层的外表面蓄热系数,按下列规定由内到外逐层进行计算:如果任何一层的D≥1,则y=S,即为该层材料的蓄热系数。

如果第一层的D1<1,则:如果第二层的D2<1,则:余类推,直到最后一层(第n层):式中S1,S2…Sn——各层材料的蓄热系数,W/(m·K);R1,R2…Rn——各层材料的热阻,㎡·K/W;y1,y2…yn——各层外表面蓄热系数,W/(㎡·K);α——内表面换热系数,W/(㎡·K)。

2.多层围护结构内表面蓄热系数按下列规定计算:如果多层围护结构中的第一层(即紧接内表面的一层)D1≥1,则取围护结构内表面蓄热系数yi=Si。

如果多层结构中最接近内表面的第m层,其Dm≥1,则取ym=Sm,然后从第m-1层开始,由外向内逐层计算,直至第1层的y1即为所求的围护结构内表面蓄热系数。

如果多层结构中的每一层D值均小于1,则计算应从最后一层(第n层)开始,然后由外向内逐层计算,直至第1层的y1即为所求的围护结构内表面蓄热系数。

(八)内表面最高温度的计算1.非通风围护结构内表面最高温度按下式计算:(1.21)内表面平均温度按下式计算:(1.22)式中θimax——内表面最高温度,℃;θi——内表面平均温度,℃;__ti——室内计算温度平均值,℃,取t=te+1.5℃te——室外计算温度平均值,按附录二附表2.2采用;Ati——室内计算温度波幅,℃,取Ati=Ate-1.5℃,(Ate为室外计算温度波幅,按附录二附表2.2采用);tse——室外综合温度平均值,℃,按本附录(1.14)式计算;Atsα——室外综合温度波幅,℃,按本附录(1.15)式计算;νo——围护结构总衰减倍数,按本附录(1.17)式计算;ξo——围护结构总延迟时间,按本附录(1.18)式计算;νi——室内空气至内表面的衰减倍数,按本附录(1.19)式计算;ξi——室内空气至内表面的延迟时间,按本附录(1.20)式计算;β——相位差修正系数,根据与的比值及(φtsa+ξo)与(φti+ξi)的差值,按本附录附表1.7采用;φtsa——室外综合温度最大值出现时间,取值见本附录附表1.7;φti——室内空气温度最大值出现时间,通常取16:00。

2.通风屋顶内表面最高温度的计算对于薄型面层(如混凝土薄板、大阶砖等),厚型基层(如混凝土实心板、空心板等)、间层高度为20cm左右的通风屋顶,其内表面最高温度可近似地按下列规定计算:φ=(φt·sG+ξo)-(φti+ξi)或φ=(φte-φf[h]与的比值或Ate与Ats注:表中φtsa为室外综合温度最大值出现时间,h,通常可取:水平及南向,13:00;东向,9:00;西向,16;00。

(1)面层下表面温度的最大值、平均值及波幅可分别按下列三式计算:θ1·max=0.8tsα·max(1.23)_θ1=0.54tsα·max(1.24)Aθ1=0.26tsα·max(1.25)式中θ1·max——面层下表面温度最大值,℃;_θ1——面层下表面温度平均值,℃;Aθ1——面层下表面温度波幅,℃;tsα·max——室外综合温度最大值,℃。

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