表面状态这个条件与导热无关;
表面粗糙度对对流换热稍有影响,但在实用上也可略而不计。然而,材质的表面状态对
辐射率的影响却颇大。当使用辐射率小而又光滑的
铝箔等材料时,有效辐射常数将变小,辐射换热量也就减少。
可见,空气间层的传热甚为复杂。特别是在现场施工的空气间层,其密闭程度在数值上很难掌握。关于空气间层的热阻,过去人们曾一度认为它的效果非常好,所以,即使在现场施工的空气间层也采用了密闭条件下的有关数值。然而正象双层玻璃那样,除了在工厂预制成完全密闭者外,一般若是在现场施工,又没有使用
铝箔之类的材料,那么,实效与预期效果间差异是很大的。
2.1 空气间层的对流
对流换热是指流体各微分子作相对位移而传递热量的方式。按促成流体产生对流的原因,可分为“自然对流”和“受迫对流”。
自然对流是由于流体冷热部分的
密度不同而引起的流动。空气的自然对流当空气温度愈高其密度愈小,如0℃时的干
空气密度为1.342㎏/m
3 ,20℃时的干空
气密度为1.205㎏/m
3 。当环境中存在空气温度差时,低温、密度大的空气与高温、密度小的空气之间形成压力差,称为“
热压”,空气产生自然对流。例如,当室内气温高于室外时,室外密度大的冷空气将从房间下部开口处流入室内,室内密度较小的热空气则从上部开口处排开,形成空气的自然对流。在非透明幕墙的空气间层,既通气层中也如此,这种作用在开放式构造中尤其明显。热压愈大,空气流动的速度愈快。
受迫对流是由于外力作用(如风吹、泵压等)而迫使流体产生对流。对流速度取决于外力的大小,外力愈大,对流愈强。
表面对流转换是指在空气温度与物体表面的温度不等时,由于空气沿壁面流动而是表面与空气之间所产生的
热交换。其换热量的多少除与温度差成正比外,还与热流方向(从上到下、从下到上或水平方向)、气流速度及物体表面状况(形状、粗糙程度)等因素有关。
ac不是一个固定不变的常数,而是一个取决于许多因素的物理量。对于非透明幕墙的空气间层内两侧的表面则需要考虑的因素有:气流状况(自然在流还是受迫对流),壁面所处位置(是垂直的,水平的,或是倾斜的),表面状况(是否有利于空气流动),热的传递方向(由下而上还是由上而下)等。由于对ac影响因素很多,目前ac值多是由模型试验结果用数理统计方法得出的计算式。现推荐以下公式在垂直空气间层计算时参考:
① 垂直平壁自然对流时
② 受迫对流时
对于受到风力作用的壁面,同时也要考虑受到自然对流作用的影响;对于一般中等粗糙度的平面,受迫对流的表面对流换热系数可近似按以下公式计算
2.2 空气间层的辐射
凡温度高于绝对零度的物体,都可以同时发射和接受热辐射。从理论上说,物体热辐射的电磁波波长可以包括电磁波的整个波谱范围,然而在一般所遇到的物体的温度范围内,有实际意义的热辐射波长在波谱的0.38~1000μm之间,而且大部分能量位于红外线区段的0.76~20μm范围内。红外线又有近红外和远红外。但因两者的物理作用没有本质的差异,这种区分的界限并无统一的规定。
一个物体对外来的入射辐射可以有反射、吸收和透过三种情况,它们与入射辐射的比值分别叫做物体的反射系数(又称反射率) 、吸收系数(又称吸收率) 和透射因数(又称透射率) 。以入射辐射为1,则有如下关系式=1(公式5)
由于多数不透明的物体的透射因数 ,则对不透明物体上式可写在=1 (公式6)
为了便于说明,在理论上将对外来辐射全吸收的物体( =1)称为黑体;对外来辐射全反射的物体( =1)称为白体;对外来辐射全透过的物体( =1)称透明体。但在自然界中没有理论上所定义的绝对的黑体、白体或透明体,自然界中的不透明物体多数介于黑体与白体之间,近似称为灰体。表2 为建筑幕墙常用材料的辐射系数。
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