空气导热系数

导热系数、传热系数（热阻值R、导热系数λ、修正系数、厚度---节能计算）概念及热工

计算方法

(2011-06-0310:35:47)

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杂谈

分类：知识

导热系数：

导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小

时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米•度(W/m•K,此处的K可用℃代替)。

传热系数：

传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，

是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度(K，℃)，1小时内通过1平方米面积

传递的热量，单位是瓦/平方米•度(W/㎡•K，此处K可用℃代替)。

（节能）热工计算：

1、围护结构热阻的计算

单层结构热阻：

R=δ/λ

式中：δ—材料层厚度(m)

λ—材料导热系数[W/(m.k)]

多层结构热阻：

R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn

式中:R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w)

δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m)

λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)]

2、围护结构的传热阻

R0=Ri+R+Re

式中:Ri—内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11)

Re—外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04)

R—围护结构热阻(m.k/w)

3、围护结构传热系数计算

K=1/R0

式中:R0—围护结构传热阻

外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算

Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+Kb3Fb3)/(Fp+Fb1+Fb2+Fb3)

式中:

Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)]

Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]

Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/(m.k)]

Fp—外墙主体部位的面积

Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积

4、单一材料热工计算运算式

①厚度δ(m)=热阻值R(m.k/w)*导热系数λ[W/(m.k)]

②热阻值R(m.k/w)=1/传热系数K[W/(㎡•K)]

③厚度δ(m)=导热系数λ[W/(m.k)]/传热系数K[W/(㎡•K)]

5、围护结构设计厚度的计算

厚度δ(m)=热阻值R(m.k/w)*导热系数λ[W/(m.k)]*修正系数

R值和U值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。R值代表建筑材料阻止热量

穿过的能力。R值越高，材料的阻热和隔热性能越高。

结构热桥&产生的原因

由于在建筑物围护结构中包含金属、钢筋混凝土或混凝土的梁、柱、肋等部位，而钢筋的导

热系数为混凝土的120倍，混凝土的导热系数为发泡聚苯乙烯板的40倍。在室内外温差的作

用下，导热系数大的材料会形成热流密集（称为热桥）。

采用外墙内保温不能避免热桥的产生，且外墙内保温的墙面上难以吊挂物件，影响用户

的二次装修。而采用外墙外保温技术（即外墙外保温涂料）具有阻断热桥的作用。外保温涂

料处于建筑物围护结构的最外层，能够形成一个封闭的保温涂层体系，采用高效保温材料后，

能够有效地切断纵墙、柱、楼板和梁等部位产生的结构性热桥。如果将窗、门口侧面及外部

连接件做好相应的保温处理，整幢建筑物的围护结构就形成全封闭的保温体系，达到全面降

低建筑物能耗的目的。

原因

热桥往往是由于该部位的传热系数比相邻部位大得多、保温性能差得多所致，在围护结

构中这是一种十分常见的现象。如砌在砖墙或加气混凝土墙内的金属，混凝土或钢筋混凝土

的梁、柱、板和肋，预制保温中的肋条，夹心保温墙中为拉结内外两片墙体设置的金属联结

件，外保温墙体中为固定保温板加设的金属锚固件，内保温层中设置的龙骨，挑出的阳台板

与主体结构的连接部位，保温门窗中的门窗框特别是金属门窗框等等。

寒冷季节外墙角部散热面积比吸热面积为大，墙角内空气流动速度较慢，接受室内热量

比邻近的平直部位为少，也是热流密集、内表面温度较低的热桥部位。

热桥可以通过热工计算、模拟测试或者实测得出定量的结果。现在已有一些计算机模拟

软件，可以显现出在不同条件下热桥部位的温度与热流状况。

由于热桥部位内表面温度较低，寒冬期间，该处温度低于露点温度时，水蒸气就会凝结

在其表面上，形成结露。此后，空气中的灰尘容易沾上，逐渐变黑，从而长菌发霉。热桥严

重的部位，在寒冬时甚至会淌水，对生活和健康影响很大。

处理方法

加强保温是处理热桥的有效办法。采用外墙内保温可以提高外墙内表面温度，但外墙与

隔墙、外墙与楼板等连接处的热桥比较明显。内保温越好，经由热桥散失热量所占的比例就

越大。采用外保温则由于保温层覆盖住整个外墙面，有利于避免热桥的产生，但对于门窗口

四周侧壁也应注意妥善保温，避免此处热量过多散失。至于铝窗框的热桥问题，可以通过在

窗框内设置断热条的方法解决。

U值的意义则与之相反。U值代表不同材料表面之间的热传导量。U值越低，表示热传导量就

越低，材料的隔热效果就越好。

基本材料的热导率

所有的建筑材料都有各自的热导率，热导率的单位是W/Mk。导热系数是指在稳定的传热条件

下，单位截面、厚度的材料在单位温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米·开

尔文）。

材料的热导率越低，代表产品的隔热性能越好。岩棉是最理想的隔热材料之一，其热导率很

低，因而产品隔热效果良好。

材料的热导率（用K或λ表达），有不同的标准，比如欧盟标准（EN），美国标准（ASTM）

以及其他国际或地方标准。利用K值可以衡量材料或的热阻值（R值）和热导系数（U值）。

R值（热阻值）

热阻值（R值）与材料的厚度和热导率有关。需要注意的是，在热导率恒定的前提下，材料

厚度越高，热阻值也越高。

R=d/k

其中：

R表示热阻值

d表示材料厚度（单位米）

k表示热导率

材料的热阻值（R值）会影响房屋及屋顶的建造效果。传统的建筑材料通常是砖、水泥、瓦

片、钢筋和木头，这些材料的热阻性能不是很好。

采用特殊材料进行隔热处理，效果非常良好。采用岩棉隔热，同等厚度岩棉的隔热效果超过

砖头的隔热效果20倍，同等厚度岩棉的热阻性能是水泥热阻性能的40倍以上。第三方独立

研究显示，采用隔热材料改善能效是最可行的方法。

U值（热导系数）

建筑物的热导系数（U值）表示在稳定传热条件下，单位面积的建筑截面材料，两表面在单

位空气温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米2·开尔文）。

U=1/Rt

其中Rt代表材料总的热阻值：

Rt=Ro+d1/k1+d2/k2+...........dn/kn+Ri

在该等式中：

Ro代表外表面的空气薄层热阻单位(m2K/W)

Ri代表内表面的空气薄层热阻单位(m2K/W)

k代表基本材料的热导率单位(W/mK)

d代表基本材料的厚度单位（米）

建筑材料的U值越低，代表抗热性越好。

空气薄层的热阻

物体间的热传递会通过空气进行，由此我们可以知道，物体表面空气薄层的流动性会影响热

量传导。空气流动性会对热传递产生阻碍，导致热量在传导过程中温度降低。

空气薄层热阻受风速影响，因此不同环境下的空气薄层热阻值不同，其表达如下：

Ro代表外表面空气薄层热阻（空气流动状态）

Ri代表内表面空气薄层热阻（空气静止状态）

用途材料密度(kg/m3)导热系数(W/m×K)

窗框

铜8900380

铝(硅合金)2800160

黄铜8400120

铁780050

不锈钢790017

PVC13900.17

硬木7000.18

软木(常用于建筑

构件中)

5000.13

玻璃钢(UP树脂)19000.40

玻璃

碳酸钙玻璃25001.0

PMMA(有机玻璃)11800.18

聚碳酸脂12000.20

热断桥

聚冼氨(尼龙)11500.25

尼龙6.6和25%玻

璃纤维

14500.30

高密度聚乙烯HD9800.50

低密度聚乙烯LD9200.33

固体聚丙烯9100.22

带有25%玻璃纤维的

聚丙烯

12000.25

PU(聚亚氨脂树脂)12000.25

刚性PVC13900.17

防雨氯丁橡胶(PCP)12400.23

密封条

EPDM(三元乙丙)11500.25

纯硅胶12000.35

柔性PVC12000.14

聚脂马海毛0.14

柔性人造橡胶泡末60～800.05

密封剂

PU(刚性聚氨脂)12000.25

固体/热融异丁烯12000.24

聚硫胶17000.40

纯硅胶12000.35

聚异丁烯9300.20

聚脂树脂14000.19

硅胶（干燥剂）7200.13

分子筛650to7500.10

低密度硅胶泡末7500.12

中密度硅胶泡末8200.17

气体热物理性能

下列表的线性公式系数，计算填充空气、氩气、氮气、氙气四种气体空腔的导热系数、

粘度和常压比热容。传热计算时，假设所充气体是不辐射/吸收的气体。

气体的导热系数

气体系数a

W/(m·k)

系数b

W/(m·k2)

λ（0℃时）

W/(m·k)

λ（10℃时）

W/(m·k)

空气2.873×

10-3

7.760×10-50.02410.0249

氩气2.285×

10-3

5.149×10-50.01630.0168

氪气9.443×

10-4

2.826×10-50.00870.0090

氙气4.538×

10-4

1.723×10-50.00520.0053

气体的粘度

气体系数a

N·S/m2

系数b

N·S/(m2

·k2)

μ（0℃

时）

μ（10℃

时）

空气3.723×

10-6

4.940×

10-8

1.722×

10-5

1.771×

10-5

氩气3.379×

10-6

6.451×

10-8

2.100×

10-5

2.165×

10-5

氪气2.213×

10-6

7.777×

10-8

2.346×

10-5

2.423×

10-5

氙气1.069×

10-6

7.414×

10-8

2.132×

10-5

2.206×

10-5

气体的常压比热容

气体系数a

J/(kg·k)

系数b

J/(kg·k2)

Cp@（0℃时）

Cp@（10℃

时）

空气1002.73701.2324×10-21006.10341006.2266

氩气521.92850521.9285521.9285

氪气248.09070248.0917248.0917

氙气158.33970158.3397158.3397

气体的摩尔质量

气体Kg/KmoL

空气28.97

氩气39.948

氪气83.80

氙气131.30

校准发射率的确定

标准发射率εn的确定：

镀膜表面的标准发射率εn应在接近正常入射状况下利用红外谱仪测出其谱线的反

射曲线，并应按照下列步骤计算出来：按照表A.1给出的30个波长值，测定相应的反射系数

Rn(λi)曲线，取其数学平均值，得到283K温度下的常规反射系数。283K的常规发射率由下

式给出：校正发射率ε的确定：给出的系数乘以常规发射率εn即得出校正发射率ε。

用于测定283K下标准反射率Rn的波长（单位；微米）

序号波长序号波长

15.51614.8

26.71715.6

37.41816.3

48.11917.2

58.62018.1

69.22119.2

79.72220.3

810.22321.7

910.72423.3

1011.32525.2

1111.82627.7

1212.42730.9

1312.92835.7

1413.52943.9

1514.23050.01)2)

—校正发射率与标准发射率之间的关系εn

标准发射率εn系数ε/εn1)

0.031.22

0.051.18

0.11.14

0.21.10

0.31.06

0.41.03

0.51.00

0.60.98

0.70.96

0.80.95

0.890.94

1)其它值可以通过线性插值或外推获得

注：表中的数据为D65光源标准的相对光谱分布Dλ乘以视见函数V(λ)以及波长间隔Δλ。

常用导热系数单位之间的换算关系

下表为常用导热系数单位换算表。

千卡/米·时·℃卡/厘米·秒·℃瓦/米·开

焦耳/厘

米·秒·℃

英热/英

尺·时·℉

kcal/(m·h·℃)cal/(cm·s·℃)W/(m·K)J/(cm·s·℃)Btu/(ft·h·℉)

12.78×10-31.161.16×10-20.672

3601418.74.187242

0.85982.39×10-3110-20.578

85.980.239100157.8

1.494.13×10-31.731.73×10-21

上表中，关于几种温度单位：

开氏温度(K)：国际单位制基本单位。绝对零度-273.16℃为0开氏度。

摄氏温度(℃)：一个大气压下，规定水的冰点为0℃，沸点为100℃。

华氏温度(℉)：一个大气压下，规定水的冰点为32℉，沸点为212℉。

温度单位之间的换算关系为：

摄氏度与开氏度：K＝℃－273.16

摄氏度与华氏度：℉=(9/5)*℃＋32

摄氏度与华氏度：K＝5/9(℉＋459.67