传热学与建筑节能的关系

1、传热学与建筑节能的关系传热学是研究热量传递过程规律的科学，自然界和生产过程中，到处存在温度差，热量将自发的由高温物体传递到低温物体，热量传递就成为一种极为普遍的现象。大量的传热问题，太阳能，地热能，工业余热利用及其他可再生能源工程中高效能换热器的开发和设计等，应用传热学知识指导强化传热或削化传热达到节能的目的。在建筑领域，我国建筑消耗的能源与社会的全部能源之比，已经接近三分之一，而建筑供热能耗占到其中的二分之一，使得“建筑节能”成为十分紧迫的问题。因此国内所有新建筑工程，都被强制要求在以往的能源消耗水平上节约 65%。比如，外墙使用保温材料后，墙面的热量传递会降低很多。冷天使用暖气，通过墙体散

2、失的热量会减少很多；夏天使用空调，外面的热量传递到屋内的会少很多。这样空调或暖气等需要的电量会少很都，这就是节能 .为实现节能所采取的技术措施必然涉及传热学知识。如现在在房地产行业应用广泛的双层玻璃、隔热材料，空调中的传热器等等，还有各种建筑维护结构材料，门窗，供热设备管道的保温材料等的研制，生产，施工及其物理性质的测试，热损失的分析计算，热源和冷源设备的选择配套和合理有效利用，供热通风空调机燃气产品的开发，设计和研究，各类采暖散热器和换热器的设计，选择和性能的评价，建筑物的热工计算和环境保护等等。节能设计中很重要一点即建造内保温复合节能墙体复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙

3、体材料复合而成。如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。1墙体结构层：系指混凝土现浇或预制品的外墙，内浇外砌或砖混结构的外砖墙。以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。2 空气层：空气在0时导热系数为 24W /(m2k) 。在25± 时为5256W /(m2 k ) ，即使在 200的情况下仍有 384W /(m2k ) 。由此可见，空气也是一种优良的保温材料。因此，在建筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热。而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能，因为一般外侧墙有吸水能力，而其内表面常因温度低而出现的冷凝水。可被结构材料吸入且不断向室外转

4、移和散发。3保温隔热层：这是节能墙体的主要功能部分，常用绝热材料可分为有机、无机 金属等三大类。出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。此处选用挤塑型聚苯板 (XPS)为保温材料。另外 , 以建筑上使用的真空玻璃为例，就好象把建筑罩在一个巨大的保温瓶中，保温节能效果可想而知。真空玻璃的保温性能Low-E 中空玻璃是目前市场上运用较为普遍、节能效果也很好的玻璃品种中空玻璃利用了空气导热系数低的特点。从传热学上讲空气虽然导热系数较小，但毕竟是要进行热传导，其它气体包括惰性气体也一样。中空玻璃由于存在着较大的空气传导热量，使得使用 Low-E 玻璃降低辐射热的最终保温隔热效果大为降

5、低。只有真空状态才能消除热传导，使玻璃的综合传热性能优势充分发挥出来。常规真空玻璃产品系列中的真空玻璃保温。最好的Low-E 中空玻璃和充氩气的 Low-E 中空玻璃的保温。通过对比真空玻璃和中空玻璃不难得出下述结论：1、真空玻璃热导随着所用原片的有效发射率的降低而迅速降低，中空玻璃热导降低的并不明显。2、如果Low-E 玻璃发射率做得很低，比如0.05 以下，辐射热导到了几乎可以忽略的地步，此时再降低 Low-E 玻璃发射率对中空玻璃来讲意义已经不大，但真空玻璃传热系数可以做到 0.5W /( m2 k ) k，而充空气的中空玻璃传热系数只能做22到 1.60W /(mk ) ，充氩气的中空

6、玻璃传热系数只能做到1.23W /(mk) .氩气中空玻璃的二分之一，在不考虑太阳光辐射的情况下，比如，夜晚，真空玻璃比充空气的中空玻璃节能近 70%，比充氩气的中空玻璃节能 50%.4、在辐射热导可以忽略的情况下，真空玻璃热导的主要来源是支撑物热导0.5W /(m2 k) ，随着科学技的进步，有望进一步降低该数值，比如在玻璃强度提高的情况下，减小支撑物直径或增大支撑物的间距都有望大幅度减小热导；充空气（或氩气）的中空玻 璃热导的主要来源是 气体对流传热和气体 导热，为2.1W /( m2 k)或1.5W/(m 2 k) ，该数值不可能再有下降。从发展的观点来看，在保温性能上真空玻璃将超越中空

7、玻璃（或充氩气的中空玻璃）更多。5、由于真空玻璃的厚度通常只有中空玻璃厚度的一半，因此，真空玻璃的表观导热系数更显著地小于中空玻璃的表观导热系数。真空玻璃可以使用三块玻璃制成双真空层的真空玻璃，热阻增加一倍，热导降低一倍，而厚度在单真空层真空玻璃厚度的基础上只增加 4mm，比中空玻璃还是薄。 可以说在保温性能上，现阶段真空玻璃已经大大超越了中空玻璃，将来会超越得更多。在国外节能已成风尚: 日本 1997 年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外 , 墙体还被设计成双重结构 , 每个房间建有通风口 , 整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用 , 其过滤