关于墙体传热量-两种计算方式-比较

1、关于墙体传热量-两种计算方式-比较摘要：有关墙体传热量计算的方法是随着人们对房间负荷计算精度要求的不断提高而不断发展的，大概经历了谐波法、反应系数法和Z传递系数法（或者冷负荷系数法）。本文通过举例比较了前两种方法应用于墙体传热计算的异同，并作出了直观曲线图加以比较。 关键词：冷负荷 谐波法 反应系数法 人们对房间内环境舒适性要求的不断提高，反映在冷负荷计算方面就是计算方法的不断进步，先后出现了谐波法、反应系数法、Z传递函数法，冷负荷系数法则是建立在Z传递函数法基础上的一种适合手算的计算方法。而计算机技术的飞速发展使得负荷计算朝着精确化、动态化、可控化方向不断发展。由内外维护结构隔离出来的空间房

2、间构成了建筑物的基本单元。我们根据控制论中的线性系统理论来研究房间的热过程时，把房间的围护结构以外墙为代表构成一个墙体热力系统，墙的外侧空气温度和太阳辐射是该系统的扰量，墙的传热量是该系统的反应；再把房间的各个内表面和室内空气看成一个热力系统，可以近似当作一个线性系统，称作房间热力系统。下面本文从两种方法入手，通过对一具体墙体传热实例进行的计算，对其结果进行分析比较。1 谐波反应法1.1 背景介绍谐波法出现在准稳态传热计算时期的后期,并建立在早期的当量温差计算方法的基础之上。最早追溯到50年代初，苏联的A .T . 等人提出了谐波分解的类似方程，并用衰减度和延迟时间来表示。谐波法可以建立在墙体

3、导热方程经典求解的基础之上，早在40年代已经提出。本文用系统的频率响应来讨论周期性传热，因为谐波法有周期扰量的前提，所以该方法基本只适用于冷负荷的设计计算。 墙体热力系统的频率响应首先对外部温度扰量的谐波分解的指数表达式为：（1.2）说明：1. 式1.2中的一对温度和热流扰量只是振幅和初始相位不同的同阶谐量。2. 当数模的边界条件改为墙体两侧的温度，内侧维持稳定时，仍可推得上述结论，而且采用过余温度的结果，可以取内侧温度为零，因此在求取传热量时只要考虑系统的传热传递函数及传热过程的频率响应。3. 对多层墙体同样可以把。第k阶谐波的传递函数记为 （1.4）对于零阶谐波，因为， K为墙体传热系数，

4、从而零阶谐波的传热量为 （1.5）1.3 衰减度和延迟时间衰减度和延迟时间是使得谐波法的物理意义更加直观的两个重要参数,下面的内容是基于有限厚墙体来讨论的。定义墙体外侧综合温度（设为周期扰量）的波幅与内表面温度波幅的比值为该墙体的衰减度。对于单墙体，已求得内表面热流公式（1.4）,采用过余温度,设室温为故墙体的衰减度和延迟时间为：和的模和幅角，对于带有两侧空气边界层的单层匀质墙，则可用式（1.9）和(1.10)进行运算. 第k阶谐波的墙体衰减度2007-04-22=（1.15）1.4 例题已知某平屋顶是厚为150mm的钢筋混凝土板,其密度为，比热和可算得逐时传热量如表1所示。表1 三阶谐波法计

5、算出的墙体传热值 89101112131415一阶传热量(W/m2)8.3419.0631.9046.0160.4274.1586.2695.92二阶传热量(W/m2)3.6312.432225.131140.913858.36275.681690.97102.5478三阶传热量(W/m2)3.086612.18925.343341.448158.905475.918590.7578102.0135图1 谐波法计算结果曲线示意图从三者的曲线图我们不难发现:(1)如果在实际计算中只取一阶谐波进行计算,会导致传热量的波峰和波谷值的偏低。2007-04-22(2)第二阶和第三阶传热曲线图已经能够很好的吻合，说明在工程计算中，如果不是有特别需要，取阶数为三阶已经足够准确，再高则无意义。2 反应系数法2.1 背景介绍由于反应系数法并不以周期性扰量为前提，可以适用于任意扰量，这是跟谐波法的主要区别，因此反映系数法适用于全年的房间负荷计算模拟。作为扰量的室外温度的L变换的求解，简化到对单位阶跃扰量下墙体热力系统反应的L变换的求解。对1.4中的例题，用反应系数法求取单位面积逐