一级建筑师《建筑物理与设备》复习笔记：建筑围护结构的传热原理_第2页

 　　二、周期性不稳定传热

　　㈠周期性不稳定传热

　　当外界热作用(气温和太阳辐射)随时间呈现周期性变化时，围护结构进行的传热过程为周期性不稳定传热。

　　㈡简谐热作用(见图l4—8)

　　简谐热作用指当温度随时问的正弦(或余弦)函数作规则变化时围护结构所受到的热作用。一般用余弦函数表示。

　　㈢相对温度：相对于某一基准温度的温度，单位为K或℃。

　　㈣平壁在简谐热作用下的传热特征

　　平壁在简谐热作用下的三个基本传热特征：

　　1.室外温度、平壁表面温度和内部任一截面处的温度都是同一周期的简谐波动。

　　2.从室外空间到平壁内部，温度波动的振幅逐渐减小，这种现象叫做温度波的衰减。

　　3.从室外空间到平壁内部，温度波动的相位逐渐向后推进，这种现象叫温度波的相位延迟。或者说温度波出现最高温度的时间向后推迟。

　　温度波在传递过程中出现的衰减和延迟现象，是由于在平壁升温和降温的过程中，材料的热容作用和热量传递中材料层的热阻作用造成的。

　　㈤简谐热作用下材料和围护结构的热特性指标

　　1.材料的蓄热系数S

　　材料的蓄热系数：当某一均质半无限大物体一侧受到简谐热作用时，迎波面(受到热作用的一侧表面)上接受的热流振幅与该表面温度波动的振幅比。它是表示半无限大物体在简谐热作用下，直接受到热作用的一侧表面，对谐波热作用敏感程度的一个特性指标。在同样的周期性热作用下，材料的蓄热系数越大，表面温度波动越小，反之波动越大。

　　通常建筑材料的S值为热作用周期为24小时的蓄热系数，用S24表示。

　　2.材料层的热惰性指标D

　　材料层的热惰性指标：表示具有一定厚度的材料层受到波动热作用后，波动剧烈程度的一个指标，它表明了材料层抵抗温度波动的能力。表征围护结构对周期性温度波在其内部衰减快慢程度。

　　⑴均质材料层的热惰性指标

　　1)单层结构

　　2)多层结构：由多层材料构成的围护结构的热惰性指标为各层材料热惰性指标之和。

　　⑵组合壁的热惰性指标

　　组合壁的热惰性指标由平均热阻和平均蓄热系数确定。

　　3.材料层表面的蓄热系数

　　对有限厚度的单层或多层平壁，当材料层受到周期波动的热作用时，其表面的温度波动，不仅与本层材料的蓄热系数有关，还与边界条件有关，即在顺着温度波前进的方向，其后与该材料层接触的另一种材料的热阻、蓄热系数或表面的热转移系数有关。为此，对有限厚度的材料层，使用材料层表面的蓄热系数表示各材料层界面处热流的振幅与表面温度波的振幅比，从本质上说，材料层表面的蓄热系数的定义与材料的蓄热系数的定义是相同的。

　　当某层材料的热惰性指标D≥1时，材料层表面的蓄热系数可近似按该层材料的蓄热系数取值，即Y=S。

　　㈥温度波的振幅衰减和相位延迟

　　1.室外温度谐波传至平壁内表面的总衰减度和总相位延迟

　　⑴总衰减度(总衰减倍数)γ0

　　总衰减度：室外温度谐波的振幅与由其引起的平壁内表面温度谐波的振幅比。

　　⑵总相位延迟φe-if

　　总相位延迟：在室外温度谐波作用下，平壁内表面出现最高温度值时的相位与室外温度谐波出现最高温度值时的相位差。

　　⑶总延迟时间ζ0

　　总延迟时间：在室外温度谐波作用下，平壁内表面出现最高温度值的时间与室外温度谐波出现最高温度值的时间差。在建筑热工设计中，更习惯于用总延迟时间评价围护结构的热稳定性。

　　2.室内温度谐波传至平壁内表面的衰减度和相位延迟

　　⑴室内温度谐波传至平壁内表面的衰减度γi

　　室内温度谐波传至平壁内表面的衰减度：室内空气温度谐波的振幅与由其引起的平壁内表面温度谐波的振幅比。

　　⑵室内温度谐波传至平壁内表面的相位延迟φi-if

　　室内温度谐波传至平壁内表面的相位延迟：在室内温度谐波的作用下，平壁内表面出现最高温度值时的相位与室内温度谐波出现最高温度值时的相位差。

　　⑶室内温度谐波传至平壁内表面的延迟时间ζif

　　室内温度谐波传至平壁内表面的延迟时间：在室内温度谐波作用下，平壁内表面出现最高温度值的时间与室内温度谐波出现最高温度值的时间差。该延迟时间与相位延迟的关系为：

　　当围护结构的构造设计完成后，即可根据组成围护结构各材料层的厚度、材料的热阻、材料的蓄热系数计算出围护结构的衰减度、相位延迟和延迟时间。