不同材料的熱傳導(dǎo)能力.doc

隨著建材技術(shù)的發(fā)展和國家對(duì)建筑節(jié)能的重視，過去常用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料（如粘土磚、普通鋼制門窗等）已經(jīng)不再使用，墻體部分多數(shù)都采用頁巖多孔磚及雙面彩板的保溫夾心板；門窗的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)亦發(fā)生了變化，從過去的鋼木門窗發(fā)展到目前常用的塑鋼門窗。這些新圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的傳熱系數(shù)多數(shù)都不能從現(xiàn)有的手冊(cè)等資料中直接查找到，許多設(shè)計(jì)人員按公式進(jìn)行計(jì)算，或套用類似的手冊(cè)資料，但由于材料的比重和導(dǎo)熱系數(shù)的取值不一致，以及對(duì)應(yīng)用的條件因素取舍不同，其傳熱系數(shù)的計(jì)算結(jié)果偏差很大。 基于以上原因，本文對(duì)設(shè)計(jì)常用的幾種新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)進(jìn)行了收集和少量的計(jì)算工作，給出一個(gè)初步計(jì)算結(jié)果，希望有關(guān)人員給予更正和補(bǔ)充，以便在今后的設(shè)計(jì)工作中正確使用。 1墻體部分 11頁巖燒結(jié)多孔承重磚墻 目前工業(yè)建筑及其輔助建筑(含民用多層建筑)多采用頁巖燒結(jié)多孔承重磚作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。 頁巖燒結(jié)多孔承重磚的規(guī)格是多樣的，為計(jì)算方便，經(jīng)計(jì)算其整磚綜合導(dǎo)熱系數(shù)可統(tǒng)一取0.58W/m(計(jì)算過程略)。在實(shí)際應(yīng)用中，一般兩側(cè)均抹20mm厚的水泥砂漿,其傳熱系數(shù)的計(jì)算過程如下： 取水泥砂漿導(dǎo)熱系數(shù)為=0.93W/m 當(dāng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為240mm頁巖燒結(jié)多孔承重磚墻時(shí)： 1 1 K240= = =1.623W/m2 1 1 1 1 0.24 0.02*2 1 + + + + + w i n 23.3 0.58 0.93*2 8.72 取2%的銷鍵作用的影響,則: K240=1.623 W/m21.02=1.65 W/m2 當(dāng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為370mm頁巖燒結(jié)多孔承重磚時(shí)： 1 1 K370= = =1.191W/m2 1 1 1 1 0.37 0.02*2 1 + + + + + w i n 23.3 0.58 0.93*2 8.72 取2%的銷鍵作用的影響，則: K370=1.191W/m21.02=1.22 W/m2 1.2 住宅建筑頁巖燒結(jié)多孔承重磚加聚苯粒保溫抹面 經(jīng)推導(dǎo)聚笨粒保溫抹面的導(dǎo)熱系數(shù)為=0.095 W/m，這種墻體結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)可直接從建筑專業(yè) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖集中查到，其數(shù)值如下: 240mm頁巖多孔磚加30mm聚笨粒保溫抹面：K=1.1 W/m2 370mm頁巖多孔磚加30mm聚笨粒保溫抹面：K=0.8 W/m2 1.3 雙面彩鋼板保溫夾心板 雙面彩鋼板保溫夾心板多用在廠房及小型鋪助建筑物的外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。其內(nèi)部充填的保溫材料有巖棉板，聚笨乙稀泡沫板及聚氨脂發(fā)泡層。工程中常用的保溫夾心層材料為70mm厚巖棉板或60mm到80mm厚聚笨板。 巖棉的導(dǎo)熱系數(shù)隨比重的變化而變化，并受現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的影響，故熱工計(jì)算時(shí)需加一定的操作安全系數(shù)，河北省民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)程中給出的巖棉板導(dǎo)熱系數(shù)為=0.054 W/m，（比重： =80-200kg/m3），其中給出的安全操作系數(shù)附加值為1.2；供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)給出的導(dǎo)熱系數(shù)為0.064 W/m（比重為150kg/m3）和0.070.093 W/m（比重為=150-300kg/m3）?？梢妿r棉板的導(dǎo)熱系數(shù)在不同的資料中給出的數(shù)據(jù)差別較大，具體設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，建議取比重為=150kg/m3時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)=0.07 W/m,以免計(jì)算結(jié)果偏小。 在計(jì)算雙面彩鋼板巖棉保溫夾心板導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，兩側(cè)鋼板熱阻可不計(jì)算，僅計(jì)算巖棉板部分即可： 1 1 K70= = =0.863W/m2 1 1 1 1 0.07 1 + + + + w i n 23.3 0.07 8.72 考慮5%的熱橋熱損失和縫隙漏風(fēng)系數(shù)修正，則： K70=0.863 W/m21.05=0.91 W/m2 5%的熱橋和漏風(fēng)系數(shù)在實(shí)際中是存在的,據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反映有時(shí)比這個(gè)數(shù)字還要嚴(yán)重。 聚笨板的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)在建筑節(jié)能一書中給出的數(shù)值為：=0.037 W/m，而在河北省民用建筑節(jié)能技術(shù)規(guī)程中給出的導(dǎo)熱系數(shù)為=0.05 W/m，此值已考慮了1.2倍的修正系數(shù)?？梢姲?0.05 W/m取值是比較權(quán)威的數(shù)據(jù)。 雙面彩鋼板聚笨保溫夾心板的熱工計(jì)算如下： 60mm厚雙面彩鋼板聚笨保溫夾心板： 1 1 K60= = =0.74W/m2 1 1 1 1 0.06 1 + + + + w i n 23.3 0.05 8.72 取5%的熱橋和縫隙漏風(fēng)系數(shù)修正，則： K60=0.74 W/m21.05=0.78 W/m2 80mm厚雙面彩鋼板聚笨保溫夾心板： 1 1 K80= = =0.569W/m2 1 1 1 1 0.08 1 + + + + w i n 23.3 0.05 8.72 取5%的熱橋和縫隙漏風(fēng)系數(shù)修正，則： K80=0.569 W/m21.05=0.6 W/m22屋面部分 常用的屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大部分都有資料可查。下面僅就常用的70mm厚雙面彩鋼板巖棉夾心保溫板及60mm厚雙面彩鋼板聚笨夾心保溫板的傳熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 70mm雙面彩鋼板巖棉保溫夾心板，=0.07 W/m（其中安全系數(shù)取1.5,參考河北省民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)程中數(shù)據(jù)） 1 1 K70= = =0.863W/m2 1 1 1 1 0.07 1 + + + + w i n 23.3 0.07 8.72 取5%的熱橋和縫隙漏風(fēng)系數(shù)修正，則： K70=0.863 W/m21.05=0.91W/m2 60mm雙面彩鋼板聚笨保溫夾心板在河北省民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)程中給出的導(dǎo)熱系數(shù)為=0.0421.5=0.063 W/m2，(其中1.5為安全操作附加系數(shù))。其傳熱系數(shù)計(jì)算過程如下： 1 1 K60= = =0.9W/m2 1 1 1 1 0.06 1 + + + + w i n 23.3 0.063 8.72 取5%的熱橋和縫隙漏風(fēng)修正系數(shù)，則： K60=0.91.05=0.95 W/m2 有時(shí)建筑設(shè)計(jì)人員也選用50mm厚的雙面彩鋼板聚笨保溫夾心板，其傳熱系數(shù)為: 1 1 K50= = =1.051W/m2 1 1 1 1 0.05 1 + + + + w i n 23.3 0.063 8.72 取5%的熱橋和縫隙漏風(fēng)修正系數(shù)，則： K50=1.051 W/m21.05=1.1 W/m23外窗部分 常用外窗的傳熱系數(shù)在大多數(shù)資料中都可以查到，但單框雙玻塑鋼復(fù)合窗與單框雙玻塑料窗是不相同的，經(jīng)常有時(shí)設(shè)計(jì)人員將此弄混。民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4.2.2條文說明中有明確數(shù)據(jù)，即單框雙玻塑料窗的傳熱系數(shù)為K=2.6 w/m2。而單框雙玻塑鋼復(fù)合窗 的傳熱系數(shù)為K=3.5 W/m2。只所以塑鋼復(fù)合窗傳熱系數(shù)增大，主要原因是內(nèi)部型鋼加強(qiáng)筋形成了熱橋，影響了空氣隔熱層的保溫效果。 那么進(jìn)一步可以粗略推算出單框單玻塑鋼復(fù)合窗的傳熱系數(shù)： K=（4.7-2.7）+3.5 W/m2=5.5 W/m2. 上式中4.7和2.7分別為單框單玻和單框雙玻塑料窗的傳熱系數(shù)。實(shí)際計(jì)算時(shí)單框單玻塑鋼復(fù)合窗的傳熱系數(shù)可取K=5.7 W/m2.這一數(shù)據(jù)可以從鋼窗的傳熱系數(shù)值再次折合得出。 4外門部分 常用生產(chǎn)廠房外大門的傳熱系數(shù)大部分都可以從有關(guān)資料中找到，但對(duì)卷動(dòng)開啟的鋼制保溫門的取值應(yīng)慎重對(duì)待。因?yàn)樯a(chǎn)廠房大門的熱負(fù)荷不僅僅取決于其保溫狀況，而更大部分是取決于冷空氣的沖入，因此不能簡(jiǎn)單計(jì)算。 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50019-20034.2.6條第3款規(guī)定生產(chǎn)廠房的外大門附加熱負(fù)荷為基本耗熱量的500%，而這一數(shù)值是基于過去常用的幾種廠房大門的。鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出的熱工性能最好的外大門為雙層木大門，其傳熱系數(shù)為K=2.323 W/m2。而卷動(dòng)開啟的保溫鋼制外大門的熱工性能無法與雙層木門相比，因雙層木大門中間也襯巖棉等保溫材料，且熱橋較小。 目前引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的卷動(dòng)開啟鋼制保溫外大門質(zhì)量比較好，如施普雷特車庫型保溫門，其結(jié)構(gòu)為兩側(cè)彩鋼板，中間為40mm聚笨發(fā)泡。廠家給出的整門傳熱系數(shù)為1.6W/m2，門板部分傳熱系數(shù)為1.06 W/m2。從設(shè)計(jì)角度講，這一數(shù)據(jù)不具有代表性，但他反映了熱橋?qū)︿撝票亻T傳熱系數(shù)的影響程度。更重要的是外門本體熱工性能的改善，并不意味著冷風(fēng)沖入量也相應(yīng)減小。 因此卷動(dòng)開啟鋼制保溫大門的傳熱系數(shù)應(yīng)綜合確定。本人認(rèn)為卷動(dòng)開啟鋼制保溫大門的傳熱系數(shù)分兩部分整合比較合理，即由本身的傳熱系數(shù)和冷空氣沖入折合的傳熱系數(shù)兩部分組合。 首先，根據(jù)鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出的已有生產(chǎn)廠房外大門傳熱系數(shù)用對(duì)比方式確定鋼制保溫大門本身的傳熱系數(shù)K1： 已知：?jiǎn)螌幽敬箝T：K=4.652 W/m2 單層鋼大門：K=6.397 W/m2 雙層木大門：K=2.326 W/m2 則：K1=（2.323/4.652）*6.379=3.185W/m2 其次計(jì)算冷空氣沖入部分折合的傳熱系數(shù)，取過去常用外大門傳熱系數(shù)的平均值K2： 已知：?jiǎn)螌幽敬箝T：K=4.652 W/m2 單層鋼大門：K=6.397 W/m2 雙層木大門：K=2.326 W/m2 則：平均值為： K2=（4.652+2.326+6.397）/3=4.458W/m2 按K1、K2在總熱負(fù)荷中所占的比例，將K1、K2進(jìn)行綜合計(jì)算，確定生產(chǎn)廠房卷動(dòng)開啟鋼制保溫外大門的傳熱系數(shù)K3為： K3=（3.1851+4.4585）6=4.2458 W/m24.25 W/m2 (至于生產(chǎn)廠房大門冷負(fù)荷的附加值是否取500%,應(yīng)根據(jù)使用頻率而定,如只是偶爾才用一次的大門,而非經(jīng)常開啟的大門,可參過去規(guī)范數(shù)據(jù)，在200300%之間取舍)。 以上計(jì)算方法雖然顯得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，并非實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，但它反映了一個(gè)整體趨勢(shì)，在沒有確切實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之前，可以參考使用。以免大門熱負(fù)荷計(jì)算過小。 5結(jié)論： 將以上幾種圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)計(jì)算結(jié)果匯總見下表，以便查閱。 新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù) 項(xiàng)目 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式 傳熱系數(shù)（ W/m2） 頁巖多孔磚外墻 240mm頁巖多孔磚雙而抹灰 K=1.65 370mm頁巖多孔磚雙而抹灰 K=1.22 240mm頁巖多孔磚加30聚笨粒抹面 K=1.1 370mm頁巖多孔磚加30聚笨粒抹面 K=0.8 雙面