热工计算公式及参数

附录一　建筑热工设计计算公式及参数

　　(一)热阻的计算

　　1.单一材料层的热阻应按下式计算：

　　

　　式中　R——材料层的热阻，㎡·K/W；

　　　　　δ——材料层的厚度，m；

　　　　　λc——材料的计算导热系数，W/(m·K)，按附录三附表3.1及表注的规定采用。

　　2.多层围护结构的热阻应按下列公式计算：

　　R＝R1＋R2＋……＋Rn(1.2)

　　式中　R1、R2……Rn——各材料层的热阻，㎡·K/W。

　　3.由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构（包括各种形式的空心砌块，以及填充保温材料的墙体等，但不包括多孔粘土空心砖），

　　　其平均热阻应按下式计算：

　　 　　　　　　　　　　　　　(1.3)

　　式中　——平均热阻，㎡·K/W；

　　　　　Fo——与热流方向垂直的总传热面积，㎡；

　　　　　Fi——按平行于热流方向划分的各个传热面积，㎡；（参见图3.1）；

　　　　　Roi——各个传热面上的总热阻，㎡·K/W

　　　　　Ri——内表面换热阻，通常取0.11㎡·K/W；

　　　　　Re——外表面换热阻，通常取0.04㎡·K/W；

　　　　　φ——修正系数，按本附录附表1.1采用。

　　

　　图3.1 计算图式

　　修正系数φ值附　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1.1 

λ2/λ1或/λ1	φ
0.09～0.19 0.20～0.39 0.40～0.69 0.70～0.99	0.86 0.93 0.96 0.98

　　注：(1)当围护结构由两种材料组成时，λ2应取较小值，λ1应取较大值，然后求得两者的比值。

　　　　(2)当围护结构由三种材料组成，或有两种厚度不同的空气间层时，φ值可按比值/λ1确定。

　　　　(3)当围护结构中存在圆孔时，应先将圆孔折算成同面积的方孔，然后再按上述规定计算。

　　4.围护结构总热阻应按下式计算：

　　Ro＝Ri＋R＋Re(1.4)

　　式中　Ro——围护结构总热阻，㎡·K/W；

　　　　　Ri——内表面换热阻，㎡·K/W；按本附录附表1.2采用；

　　　　　Re——外表面换热阻，㎡·K/W，按本附录附表1.3采用；

　　　　　r——围护结构热阻，㎡·K/W。

　　内表面换热系数αi及内表面换热阻Ri值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附表1.2 

表面特性	αi[W/(㎡·K)]	Ri[(㎡·K/W)]
墙、地面；表面平整的顶棚、屋盖或楼板以及带肋的顶棚h/s≤0.3	8.72	0.11
有井形突出物的顶棚、屋盖或楼板h/s＞0.3	7.56	0.13

　　注：表中h为肋高，ｓ为肋间净距。

　　5.空气间层热阻值的确定

　　(1)不带铝箔，单面铝箔、双面铝箔封闭空气间层的热阻值应按附表1.4采用。

　　(2)通风良好的空气间层热阻，可不予考虑。这种空气间层的间层温度可取进气温度，表面换热系数可取11.63W/(㎡·K)。

　　外表面换热系数αe及外表面换热阻Re值 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附表1.3 

外表面状况	αe (W/㎡·K)	Re(㎡·K/W)
与室外空气直接接触的表面	23.26	0.04
不与室外空气直接接触的表面： 　阁楼楼板上表面 　不采暖地下室顶棚下表面	8.14 5.82	0.12 0.17

　　(二)围护结构热惰性指标D值的计算

　　1.单一材料层的D值应按下式计算：

　　D＝R·S　　　　　　　　　　　　　　　　(1.5)

　　式中　R——材料层的热阻，㎡·K/W；

　　　　　S——材料的蓄热系数，W/(㎡·K)； 

　　空气间层热阻值[㎡·K/W]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附表1.4 

位置、热流状况及材料特性	冬季状况							夏季状况
	间层厚度[cm]							间层厚度[cm]
	0.5	1	2	3	4	5	6以上	0.5	1	2	3	4	5	6以上
一般空气间层 热流向下(水平、倾斜) 热流向上(水平、倾斜) 垂直空气层	0.10 0.10 0.10	0.14 0.14 0.14	0.17 0.15 0.16	0.18 0.16 0.17	0.19 0.17 0.18	0.20 0.17 0.18	0.20 0.17 0.18	0.09 0.09 0.09	0.12 0.11 0.12	0.15 0.13 0.14	0.15 0.13 0.14	0.16 0.13 0.15	0.16 0.13 0.15	0.15 0.13 0.15
单面铝箔空气间层 热流向下(水平、倾斜) 热流向上(水平、倾斜) 垂直空气层	0.16 0.16 0.16	0.28 0.26 0.26	0.43 0.35 0.39	0.51 0.40 0.44	0.57 0.42 0.47	0.60 0.42 0.47	0. 0.43 0.50	0.15 0.14 0.15	0.25 0.20 0.22	0.37 0.28 0.31	0.44 0.29 0.34	0.48 0.30 0.36	0.52 0.30 0.37	0.54 0.28 0.37
双面铝箔空气间层 热流向下(水平、倾斜) 热流向上(水平、倾斜) 垂直空气层	0.18 0.17 0.18	0.34 0.29 0.31	0.56 0.45 0.49	0.71 0.52 0.59	0.84 0.55 0.65	0.94 0.56 0.69	1.01 0.57 0.71	0.16 0.15 0.15	0.30 0.25 0.27	0.49 0.34 0.39	0.63 0.37 0.46	0.73 0.38 0.49	0.81 0.38 0.50	0.86 0.35 0.50

　　地面吸热计算系数K值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附表1.5 

序号
		0.005	0.01	0.05	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30	0.40	0.50	0.60	0.80	1.00	1.50	2.00	3.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23	0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0	－0.82 －0.70 －0.60 －0.50 －0.40 －0.30 －0.20 －0.10 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.79 0. 0.99 1.18 1.37 1.57 1.77 1.95	－0.80 －0.70 －0.60 －0.50 －0.40 －0.30 －0.20 －0.10 0.10 0.20 0.30 0.40 0.49 0.59 0.68 0.78 0.88 0.97 1.16 1.35 1.53 1.72 1.	－0.80 －0.69 －0.59 －0.49 －0.39 －0.29 －0.19 －0.10 0.09 0.19 0.28 0.38 0.46 0.55 0.63 0.71 0.80 0.88 1.03 1.19 1.33 1.47 1.60	－0.79 －0.69 －0.58 －0.48 －0.38 －0.28 －0.19 －0.09 0.09 0.18 0.26 0.34 0.42 0.50 0.58 0.65 0.72 0.76 0.92 1.04 1.16 1.27 1.37	－0.78 －0.68 －0.57 －0.47 －0.37 －0.27 －0.18 －0.09 0.09 0.17 0.24 0.32 0.39 0.46 0.53 0.60 0.66 0.72 0.83 0.94 1.04 1.13 1.21	－0.78 －0.67 －0.56 －0.46 －0.36 －0.26 －0.17 －0.08 0.08 0.16 0.23 0.30 0.37 0.43 0.49 0.55 0.61 0.66 0.76 0.85 0.94 1.02 1.09	－0.77 －0.66 －0.55 －0.45 －0.35 －0.25 －0.16 －0.08 0.08 0.15 0.22 0.28 0.34 0.40 0.46 0.51 0.56 0.61 0.70 0.78 0.86 0.93 0.99	－0.76 －0. －0.54 －0.43 －0.34 －0.24 －0.16 －0.18 0.07 0.14 －0.20 －0.26 －0.32 －0.38 －0.43 0.48 0.52 0.57 0.65 0.72 0.79 0.85 0.91	－0.73 －0.61 －0.51 －0.41 －0.31 －0.22 －0.14 －0.07 0.07 0.13 0.18 0.24 0.29 0.33 0.38 0.42 0.46 0.49 0.56 0.62 0.98 0.73 0.78	－0.70 －0.58 －0.47 －0.38 －0.29 －0.21 －0.13 －0.06 0.06 0.11 0.16 0.21 0.25 0.30 0.33 0.37 0.40 0.44 0.49 0.55 0.60 0.66 0.68	0.65 －0.54 －0.44 －0.35 －0.26 －0.19 －0.21 －0.06 0.05 0.10 0.15 0.19 0.23 0.26 0.30 0.33 0.36 0.39 0.44 0.48 0.52 0.56 0.60	－0.56 －0.46 －0.37 －0.29 －0.22 －0.16 －0.10 －0.05 0.04 0.08 0.13 0.15 0.18 0.21 0.24 0.26 0.29 0.31 0.35 0.38 0.42 0.45 0.47	－0.47 －0.39 －0.31 －0.24 －0.18 －0.13 －0.08 －0.04 0.04 0.07 0.10 0.12 0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 0.28 0.31 0.34 0.36 0.38	－0.30 －0.24 －0.19 －0.15 －0.11 －0.08 －0.05 －0.02 0.02 0.04 0.06 0.08 0.09 0.10 0.12 0.13 0.14 0.15 0.17 0.19 0.20 0.21 0.23	－0.18 －0.15 －0.12 －0.09 －0.07 －0.05 －0.03 －0.01 0.01 0.03 0.04 0.05 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14	－0.70 －0.05 －0.04 0.03 －0.03 －0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04 0.05 0.05

　　2.多层围护结构的D值应按下式计算：

　　D＝D1＋D2＋……＋Dn

　　 ＝R1S1＋R2S2＋……＋RnSn　　　　(1.6)

　　式中　R1，R2……Rn——分别为各层材料的热阻，㎡·K/W；

　

　　　　　S1，S2……Sn——分别为各层材料的蓄热系数，W/(㎡·K)，空气间层的蓄热系数取S＝O。

　　注：如某层有两种以上材料构成，则可按下式求得其平均导热系数： 

　　 (1.7)

　　然后按下式计算其平均热阻：

　　

　　该层的平均蓄热系数按下式计算：

　　　　　　　　　　　(1.8)

　　式中　F1，F2……Fn——按平行于热流方向划分的各个传热面，㎡；

　　　　　λ1，λ2……λN——各个传热面积上材料的导热系数，W/(m·k)。

　　(三)地面吸热指数B值的计算地面吸热指数B值，应根据地面中影响吸热的界面位置，按下列几种情况计算：

　　1.影响吸热的界面在最上一层内，即当：

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　(1.9)

　　式中　δ1——最上一层材料的厚度，m；

　　　　　α1——最上一层材料的导温系数，㎡/h；

　　　　　τ——人脚与地面接触的时间，取0.2H。

　　这时，B值可按下式计算

　　　　　　　　　　(1.10)

　　式中　b1——最上一层材料的热渗透系数，W/(㎡··K)；

　　　　　λ1——最上一层材料的导热系数。W/(m·K)；

　　　　　c1——最上一层材料的比热，W·h/(kg·K)； 

　　　　　

　　　　　1——最上一层材料的容重，kg/。

　　2.影响吸热的界面在第二层内，即当：

　　 　　　　　　　　(1.11) 

　　式中 δ2——第二层材料的厚度，m；

　　　　 α2——第二层材料的导温系数，㎡/h。

　　这时，B值可按下式计算：

　　B＝b1(1＋K1，2)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1.12)

　　式中　K1，2——第1，2两层地面吸热计算系数，根据b2/b1和两值按附表1.5查得；

　　　　　b2——第2层材料的热渗透系数，W/㎡··K)。

　　3.影响吸热的界面在第二层以下，即按(1.11)式求得的结果小于3.0，则影响吸热的界面位于第三层或更深处。此时可仿照(1.12)式求出

　　　B2，3或B3，4等，然后按顺序依此求出B1，2值，这时式中的K1，2值应根据和值按附表1.5查得。

　　太阳辐射吸收系数ρ值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附表1.6 

序号	外表面材料	表面状况	色泽	ρ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	红瓦屋面 灰瓦屋面 石棉水泥瓦屋面 油毡屋面 水泥屋面及墙面 红砖墙面 硅酸盐砖墙面 石灰粉刷墙面 水刷石墙面 浅色饰面砖及浅色涂料 草坪	旧 旧 旧，不光滑 不光滑 新，光滑 旧，粗糙	红褐色 浅灰色 浅灰色 黑色 青灰色 红褐色 灰白色 白色 灰白色 浅黄、浅绿色 绿色	0.70 0.52 0.75 0.85 0.70 0.75 0.50 0.48 0.70 0.50 0.80

　　(四)室外综合温度的计算

　　1.室外综合温度各小时值按下式计算：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1.13)

　　式中　tsa——室外综合温度，℃；

　　　　　te——室外空气温度，℃；

　　　　　I——水平或垂直面上的太阳辐射强度，W/㎡

　　　　　ρ——太阳辐射吸收系数，按附表1.6采用；

　　　　　αe——外表面换热系数，通常取23.26W/(㎡·K)。

　　注：tsa计算式中未考虑外表面的长波辐射散热，它对顶层房间的降温是有一定作用的。

　　2.室外综合温度平均值按下式计算：

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1.14)

　　 

　　式中　——室外综合温度平均值，℃；

　

　　　　 　——室外计算温度平均值，℃，按附录二附表2.2采用；

　　　　　＿ 

　　　　　Ｉ——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值，W/㎡，按附录二附表2.4采用；

　　　　　ρ——太阳辐射吸收系数，按附表1.6采用；

　　　　　αe——外表面换热系数，W/(㎡·K)。

　　3.室外综合温度波幅按下式计算：

　　At·sa＝(Ate＋Ats)β　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1.15)

　　式中　At·sa——室外综合温度波幅，℃；

　　　　　Ate——室外计算温度波幅，℃，按附录二附表2.2采用；

　　　　　Ats——太阳辐射当量温度波幅，℃，按下式计算： 

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1.16)

　　Imax——水平或垂直面上太阳辐射强度最大值，W/㎡，按附录二附表2.4采用；

　　＿ 

　　Ｉ——水平或垂直面上太阳辐射强度平均值，W/㎡，按附录二附表2.4采用；

　　αe——外表面换热系数，W/(㎡·K)；

　　β——相位差修正系数，根据Ate与Ats的比值以及φte与φl之间的差值按附表1.7采用；

　　φte——室外空气温度最大值出现时间，通常取15:00；

　　φl——太阳辐射强度最大值出现时间。通常取：水平及南向12:00，东向8:00，西向16:00；

　　ρ——太阳辐射吸收系数，按附表1.6采用。

　　(五)围护结构总衰减倍数和总延迟时间的计算

　　1.多层围护结构的总衰减倍数按下式计算：

　　 　　　　　　　　(1.17)

　　式中　νo——围护结构的总衰减倍数；

　　　　　ΣD——围护结构的热惰性指标，按本附录(二)的规定计算；

　　　　　ai，ae——分别为内、外表面换热系数，W/(㎡·K)，

　　

　　　　　S1，s2……Sn——由内到外各层材料的蓄热系数，W/(㎡·K)，这气间层取S＝O；

　　　　　y1，y2……yn——由内到外各层材料外表面蓄热系数，W/(㎡·K)，按本附录(七)1的规定计算。

　　2.多层围护结构总延迟时间按下式计算：

　　 　　　　　　　　　　　　(1.18)

　　式中　ξo——围护结构的总延迟时间，h；

　　　　　ye——围护结构外表面（亦即最后一层外表面）蓄热系数，W/(㎡·K)；

　　　　　yi——围护结构内表面蓄热系数，W/(㎡·K)，按本附录(七)2的规定计算。

　　(六)室内空气到内表面的衰减倍数及延迟时间的计算

　　1.室内空气到内表面的衰减倍数按下式计算：

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1.19)

　　2.室内空气到内表面的延迟时间按下式计算：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1.20)

　　式中　νi——内表面衰减倍数；

　　　　　ξi——内表面延迟时间，h；

　　　　　αi——内表面换热系数，W/(㎡·K)；

　　　　　yi——内表面蓄热系数，W/(㎡·K)。

　　(七)表面蓄热系数的计算

　　1.多层围护结构各层的外表面蓄热系数，按下列规定由内到外逐层进行计算：

　　如果任何一层的D≥1，则y＝S，即为该层材料的蓄热系数。

　　如果第一层的D1＜1，则：

　　

　　如果第二层的D2＜1，则：

　　

　　余类推，直到最后一层(第n层)：

　　

　　式中　S1，S2…Sn——各层材料的蓄热系数，W/(m·K)；

　　

　　　　　R1，R2…Rn——各层材料的热阻，㎡·K/W；

　　　　　y1，y2…yn——各层外表面蓄热系数，W/(㎡·K)；

　　　　　α——内表面换热系数，W/(㎡·K)。

　　2.多层围护结构内表面蓄热系数按下列规定计算：

　　如果多层围护结构中的第一层(即紧接内表面的一层)D1≥1，则取围护结构内表面蓄热系数yi＝Si。

　　如果多层结构中最接近内表面的第m层，其Dm≥1，则取ym＝Sm，然后从第m－1层开始，由外向内逐层计算，直至第1层的y1即为所求的围

　　护结构内表面蓄热系数。

　　如果多层结构中的每一层D值均小于1，则计算应从最后一层(第n层)开始，然后由外向内逐层计算，直至第1层的y1即为所求的围护结构内表面蓄热系数。

　　(八)内表面最高温度的计算

　　1.非通风围护结构内表面最高温度按下式计算：

　　 　　　　　　　　(1.21)

　　内表面平均温度按下式计算：

　　 　　　　　　　　　　　(1.22)

　　式中　θimax——内表面最高温度，℃；

　　　　　θi——内表面平均温度，℃；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　_　_

　　　　　ti——室内计算温度平均值，℃，取t＝te＋1.5℃

　　　　　te——室外计算温度平均值，按附录二附表2.2采用；

　　　　　Ati——室内计算温度波幅，℃，取Ati＝Ate－1.5℃，(Ate为室外计算温度波幅，按附录二附表2.2采用)；

　　　　　tse——室外综合温度平均值，℃，按本附录(1.14)式计算；

　　　　　Atsα——室外综合温度波幅，℃，按本附录(1.15)式计算；

　　　　　νo——围护结构总衰减倍数，按本附录(1.17)式计算；

　　　　　ξo——围护结构总延迟时间，按本附录(1.18)式计算；

　　　　　νi——室内空气至内表面的衰减倍数，按本附录(1.19)式计算；

　　　　　ξi——室内空气至内表面的延迟时间，按本附录(1.20)式计算；

　　　　　β——相位差修正系数，根据与的比值及(φtsa＋ξo)与(φti＋ξi)的差值，按本附录附表1.7采用；

　　　　　φtsa——室外综合温度最大值出现时间，取值见本附录附表1.7；

　　　　　φti——室内空气温度最大值出现时间，通常取16:00。

　　2.通风屋顶内表面最高温度的计算

　　对于薄型面层（如混凝土薄板、大阶砖等），厚型基层（如混凝土实心板、空心板等）、间层高度为20cm左右的通风屋顶，其内表面最高温度可近似地按下列规定计算：

　　相位差修正系数β值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　附表1.7 

序号	与的比值或Ate与Ats的比值	φ＝(φt·sG＋ξo)－(φti＋ξi)或 φ＝(φte－φf[h]
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1 2 3 4 5 6 7 8 9	1.0 1.5 2.0  2.5 3.0 3.5  4.0 4.5 5.0	0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99  0.99	0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.98	0.92 0.93 0.93 0.94 0.94 0.94 0.95 0.95 0.95	0.87 0.87 0.88 0. 0.90 0.91 0.91 0.92 0.92	0.79 0.80 0.81 0.83 0.85 0.86 0.87 0.88 0.	0.71 0.72 0.74 0.76 0.79 0.81 0.82 0.83 0.85	0.60 0.63 0.66 0.69 0.72 0.76 0.77 0.79 0.81	0.50 0.53 0.58 0.62 0.65 0.69 0.72 0.74 0.76	0.38 0.42 0.49 0.55 0.60 0. 0.67 0.70 0.72	0.26 0.32 0.41 0.49 0.55 0.59 0.63 0.66 0.69

　　注：表中φtsa为室外综合温度最大值出现时间，h，通常可取：水平及南向，13:00；东向，9:00；西向，16;00。

　　(1)面层下表面温度的最大值、平均值及波幅可分别按下列三式计算：

　　θ1·max＝0.8tsα·max　　　　　　(1.23)

　　＿

　　θ1＝0.54tsα·max　　　　　　　　(1.24)

　　Aθ1＝0.26tsα·max　　　　　　　 (1.25)

　　式中　θ1·max——面层下表面温度最大值，℃；

　　　　　＿

　　　　　θ1——面层下表面温度平均值，℃；

　　　　　Aθ1——面层下表面温度波幅，℃；

　　　　　tsα·max——室外综合温度最大值，℃。

　　(2)间层综合温度（作为基层上表面的热作用）的平均值及波幅可分别按下列二式计算：

　　＿　　　　　　＿　　＿

　　ｔvc sy＝0.5(ｔvc＋θ1)　　　　　　　　　　　　　　　(1.26)

　　Atvc sy＝0.5(Atvc＋Aθ1)　　　　　　　　　　　　　 　(1.27)

　　　　　＿

　　式中　ｔvc sy——间层综合温度平均值，℃；

　　　　　Atvc sy——间层综合温度波幅，℃；

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　　　　　ｔvc——间层空气温度平均值，℃，取ｔvc＝1.06ｔeo；ｔt6为室外计算温度平均值。

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　　　　　Ａtvc——间层空气温度波幅，℃，取Atvc＝1.3Ａt6；Ａt6为室外计算温度波幅。

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　　　　　θ——面层下表面温度平均值，℃；

　　　　　Ao1——面层下表面温度波幅，℃。

　　(3)在求得间层综合温度后，即可按本附录(八)1同样的方法计算基层内表面（即下表面）最高温度。计算中间层综合温度最大值出现时间取φtvc sy＝13:30。