不同材料的热传导能力.doc

随着建材技术的发展和国家对建筑节能的重视，过去常用的围护结构材料（如粘土砖、普通钢制门窗等）已经不再使用，墙体部分多数都采用页岩多孔砖及双面彩板的保温夹心板；门窗的材质和结构亦发生了变化，从过去的钢木门窗发展到目前常用的塑钢门窗。这些新围护结构材料的传热系数多数都不能从现有的手册等资料中直接查找到，许多设计人员按公式进行计算，或套用类似的手册资料，但由于材料的比重和导热系数的取值不一致，以及对应用的条件因素取舍不同，其传热系数的计算结果偏差很大。 基于以上原因，本文对设计常用的几种新型围护结构传热系数进行了收集和少量的计算工作，给出一个初步计算结果，希望有关人员给予更正和补充，以便在今后的设计工作中正确使用。 1墙体部分 11页岩烧结多孔承重砖墙 目前工业建筑及其辅助建筑(含民用多层建筑)多采用页岩烧结多孔承重砖作为围护结构。 页岩烧结多孔承重砖的规格是多样的，为计算方便，经计算其整砖综合导热系数可统一取0.58W/m(计算过程略)。在实际应用中，一般两侧均抹20mm厚的水泥砂浆,其传热系数的计算过程如下： 取水泥砂浆导热系数为=0.93W/m 当外围护结构为240mm页岩烧结多孔承重砖墙时： 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%的销键作用的影响,则: K240=1.623 W/m21.02=1.65 W/m2 当外围护结构为370mm页岩烧结多孔承重砖时： 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%的销键作用的影响，则: K370=1.191W/m21.02=1.22 W/m2 1.2 住宅建筑页岩烧结多孔承重砖加聚苯粒保温抹面 经推导聚笨粒保温抹面的导热系数为=0.095 W/m，这种墙体结构的传热系数可直接从建筑专业 设计标准图集中查到，其数值如下: 240mm页岩多孔砖加30mm聚笨粒保温抹面：K=1.1 W/m2 370mm页岩多孔砖加30mm聚笨粒保温抹面：K=0.8 W/m2 1.3 双面彩钢板保温夹心板 双面彩钢板保温夹心板多用在厂房及小型铺助建筑物的外部围护结构上。其内部充填的保温材料有岩棉板，聚笨乙稀泡沫板及聚氨脂发泡层。工程中常用的保温夹心层材料为70mm厚岩棉板或60mm到80mm厚聚笨板。 岩棉的导热系数随比重的变化而变化，并受现场实际操作的影响，故热工计算时需加一定的操作安全系数，河北省民用建筑节能设计规程中给出的岩棉板导热系数为=0.054 W/m，（比重： =80-200kg/m3），其中给出的安全操作系数附加值为1.2；供暖通风设计手册给出的导热系数为0.064 W/m（比重为150kg/m3）和0.070.093 W/m（比重为=150-300kg/m3）。可见岩棉板的导热系数在不同的资料中给出的数据差别较大，具体设计计算时，建议取比重为=150kg/m3时的导热系数=0.07 W/m,以免计算结果偏小。 在计算双面彩钢板岩棉保温夹心板导热系数时，两侧钢板热阻可不计算，仅计算岩棉板部分即可： 1 1 K70= = =0.863W/m2 1 1 1 1 0.07 1 + + + + w i n 23.3 0.07 8.72 考虑5%的热桥热损失和缝隙漏风系数修正，则： K70=0.863 W/m21.05=0.91 W/m2 5%的热桥和漏风系数在实际中是存在的,据现场反映有时比这个数字还要严重。 聚笨板的热阻和导热系数在建筑节能一书中给出的数值为：=0.037 W/m，而在河北省民用建筑节能技术规程中给出的导热系数为=0.05 W/m，此值已考虑了1.2倍的修正系数。可见按=0.05 W/m取值是比较权威的数据。 双面彩钢板聚笨保温夹心板的热工计算如下： 60mm厚双面彩钢板聚笨保温夹心板： 1 1 K60= = =0.74W/m2 1 1 1 1 0.06 1 + + + + w i n 23.3 0.05 8.72 取5%的热桥和缝隙漏风系数修正，则： K60=0.74 W/m21.05=0.78 W/m2 80mm厚双面彩钢板聚笨保温夹心板： 1 1 K80= = =0.569W/m2 1 1 1 1 0.08 1 + + + + w i n 23.3 0.05 8.72 取5%的热桥和缝隙漏风系数修正，则： K80=0.569 W/m21.05=0.6 W/m22屋面部分 常用的屋面传热系数大部分都有资料可查。下面仅就常用的70mm厚双面彩钢板岩棉夹心保温板及60mm厚双面彩钢板聚笨夹心保温板的传热系数进行计算。 70mm双面彩钢板岩棉保温夹心板，=0.07 W/m（其中安全系数取1.5,参考河北省民用建筑节能设计规程中数据） 1 1 K70= = =0.863W/m2 1 1 1 1 0.07 1 + + + + w i n 23.3 0.07 8.72 取5%的热桥和缝隙漏风系数修正，则： K70=0.863 W/m21.05=0.91W/m2 60mm双面彩钢板聚笨保温夹心板在河北省民用建筑节能设计规程中给出的导热系数为=0.0421.5=0.063 W/m2，(其中1.5为安全操作附加系数)。其传热系数计算过程如下： 1 1 K60= = =0.9W/m2 1 1 1 1 0.06 1 + + + + w i n 23.3 0.063 8.72 取5%的热桥和缝隙漏风修正系数，则： K60=0.91.05=0.95 W/m2 有时建筑设计人员也选用50mm厚的双面彩钢板聚笨保温夹心板，其传热系数为: 1 1 K50= = =1.051W/m2 1 1 1 1 0.05 1 + + + + w i n 23.3 0.063 8.72 取5%的热桥和缝隙漏风修正系数，则： K50=1.051 W/m21.05=1.1 W/m23外窗部分 常用外窗的传热系数在大多数资料中都可以查到，但单框双玻塑钢复合窗与单框双玻塑料窗是不相同的，经常有时设计人员将此弄混。民用建筑节能设计标准4.2.2条文说明中有明确数据，即单框双玻塑料窗的传热系数为K=2.6 w/m2。而单框双玻塑钢复合窗 的传热系数为K=3.5 W/m2。只所以塑钢复合窗传热系数增大，主要原因是内部型钢加强筋形成了热桥，影响了空气隔热层的保温效果。 那么进一步可以粗略推算出单框单玻塑钢复合窗的传热系数： K=（4.7-2.7）+3.5 W/m2=5.5 W/m2. 上式中4.7和2.7分别为单框单玻和单框双玻塑料窗的传热系数。实际计算时单框单玻塑钢复合窗的传热系数可取K=5.7 W/m2.这一数据可以从钢窗的传热系数值再次折合得出。 4外门部分 常用生产厂房外大门的传热系数大部分都可以从有关资料中找到，但对卷动开启的钢制保温门的取值应慎重对待。因为生产厂房大门的热负荷不仅仅取决于其保温状况，而更大部分是取决于冷空气的冲入，因此不能简单计算。 采暖通风与空气调节设计规范GB50019-20034.2.6条第3款规定生产厂房的外大门附加热负荷为基本耗热量的500%，而这一数值是基于过去常用的几种厂房大门的。钢铁企业采暖通风设计手册中给出的热工性能最好的外大门为双层木大门，其传热系数为K=2.323 W/m2。而卷动开启的保温钢制外大门的热工性能无法与双层木门相比，因双层木大门中间也衬岩棉等保温材料，且热桥较小。 目前引进技术生产的卷动开启钢制保温外大门质量比较好，如施普雷特车库型保温门，其结构为两侧彩钢板，中间为40mm聚笨发泡。厂家给出的整门传热系数为1.6W/m2，门板部分传热系数为1.06 W/m2。从设计角度讲，这一数据不具有代表性，但他反映了热桥对钢制保温门传热系数的影响程度。更重要的是外门本体热工性能的改善，并不意味着冷风冲入量也相应减小。 因此卷动开启钢制保温大门的传热系数应综合确定。本人认为卷动开启钢制保温大门的传热系数分两部分整合比较合理，即由本身的传热系数和冷空气冲入折合的传热系数两部分组合。 首先，根据钢铁企业采暖通风设计手册中给出的已有生产厂房外大门传热系数用对比方式确定钢制保温大门本身的传热系数K1： 已知：单层木大门：K=4.652 W/m2 单层钢大门：K=6.397 W/m2 双层木大门：K=2.326 W/m2 则：K1=（2.323/4.652）*6.379=3.185W/m2 其次计算冷空气冲入部分折合的传热系数，取过去常用外大门传热系数的平均值K2： 已知：单层木大门：K=4.652 W/m2 单层钢大门：K=6.397 W/m2 双层木大门：K=2.326 W/m2 则：平均值为： K2=（4.652+2.326+6.397）/3=4.458W/m2 按K1、K2在总热负荷中所占的比例，将K1、K2进行综合计算，确定生产厂房卷动开启钢制保温外大门的传热系数K3为： K3=（3.1851+4.4585）6=4.2458 W/m24.25 W/m2 (至于生产厂房大门冷负荷的附加值是否取500%,应根据使用频率而定,如只是偶尔才用一次的大门,而非经常开启的大门,可参过去规范数据，在200300%之间取舍)。 以上计算方法虽然显得基础数据不准确，并非实测数据，但它反映了一个整体趋势，在没有确切实测数据之前，可以参考使用。以免大门热负荷计算过小。 5结论： 将以上几种围护结构传热系数计算结果汇总见下表，以便查阅。 新型围护结构传热系数 项目 围护结构型式 传热系数（ W/m2） 页岩多孔砖外墙 240mm页岩多孔砖双而抹灰 K=1.65 370mm页岩多孔砖双而抹灰 K=1.22 240mm页岩多孔砖加30聚笨粒抹面 K=1.1 370mm页岩多孔砖加30聚笨粒抹面 K=0.8 双面