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多層膜單元的傳熱系數(shù)K值

時(shí)期:2024-01-09 20:39:06 點(diǎn)擊數(shù):72

膜結(jié)構(gòu)應(yīng)用在有保溫隔熱需求的建筑上時(shí),可以采用雙層膜或多層膜的構(gòu)造方式,也可在兩層膜之間夾保溫材料。多層膜的傳熱系數(shù)可由試驗(yàn)測(cè)定;也可以按下面的計(jì)算方法,初步確定。


單一勻質(zhì)材料層的熱阻計(jì)算公式:

R =δ / λ

式中:

R:材料層的熱阻 (m2·K)/W

δ:材料層的厚度 (m)

λ:材料層的導(dǎo)熱系數(shù) W/(m·K)


多層勻質(zhì)材料層組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的熱阻計(jì)算公式:

R = R1+ R2 +......+ Rn

式中:

R1,R2,.....Rn:各層材料的熱阻 (m2·K)/W


圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的傳熱阻計(jì)算公式:
Ro= Ri + R + Re
式中:
Ro:圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻 (m2·K)/W
Ri:內(nèi)表面換熱阻 (m2·K)/W
Re:外表面換熱阻 (m2·K)/W
R:圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的熱阻 (m2·K)/W

圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁的傳熱系數(shù)計(jì)算公式:

K= 1 / Ro

式中:

K:圍護(hù)結(jié)構(gòu)平壁傳熱系數(shù) W/(m2·K)

Ro:圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻 (m2·K)/W


下面例舉三種類(lèi)型的膜單元傳熱系數(shù)K值的計(jì)算過(guò)程

一、三層ETFE的氣枕膜單元的K值
假設(shè)氣枕的外層膜厚度0.35mm,中層膜厚度0.15mm,內(nèi)層膜厚度0.25mm,ETFE膜材的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.1 W/m?K。
三層膜材的熱阻:
R1= δ / λ=0.00035/0.1=0.0035 (m2·K) /W
R2= δ / λ=0.00015/0.1=0.0015 (m2·K) /W
R3= δ / λ=0.00025/0.1=0.0025 (m2·K) /W
空氣層熱阻Rg=0.17 (m2·K) /W
內(nèi)表面換熱阻Ri=0.115 (m2·K)/W
外表面換熱阻Re=0.043 (m2·K)/W
則:
此氣枕膜單元總熱阻:
R0=Ri+R1+Rg+R2+Rg+R3+Re=0.115+0.0035+0.17+0.0015+0.17+0.0025+0.043=0.5055 (m2·K) /W
此氣枕膜單元的傳熱系數(shù):
K=1/R0=1/0.5055= 2.0 W/(m2·K)
以此類(lèi)推,可以計(jì)算出
雙層氣枕膜單元的傳熱系數(shù)約為3.0 W/(m2·K)
四層氣枕膜單元的傳熱系數(shù)約為1.5 W/(m2·K),
單層ETFE膜單元的傳熱系數(shù)約為6.2 W/(m2·K)。

二、雙層膜+保溫層的氣承膜單元的K值
假設(shè)氣承式膜結(jié)構(gòu)的外膜和內(nèi)膜均為P類(lèi)膜材,保溫層為50mm厚的雙面覆鋁箔玻璃纖維保溫棉。
外膜和內(nèi)膜熱阻:R1= R3=0.01 (m2·K) /W
保溫層熱阻:R2= 0.05/0.042=1.19 (m2·K) /W
內(nèi)表面換熱阻Ri=0.115 (m2·K)/W
外表面換熱阻Re=0.043 (m2·K)/W
則:
此氣承膜單元總熱阻:
R0=Ri+R1+R2+R3+Re=0.115+0.01+1.19+0.01+0.043=1.368 (m2·K) /W
此氣承膜單元的傳熱系數(shù):
K=1/R0=1/1.968= 0.73 W/(m2·K)

三、外膜+空氣層+氣凝膠內(nèi)膜的張拉膜單元K值
假設(shè)張拉膜結(jié)構(gòu)的外膜為G類(lèi)膜材,空氣層厚度1000mm,內(nèi)膜為厚度16mm的氣凝膠復(fù)合保溫膜。
則:
外膜熱阻:R1=0.01 (m2·K) /W
內(nèi)膜熱阻:R2=1.316 (m2·K) /W
空氣層熱阻Rg=0.71 (m2·K) /W
內(nèi)表面換熱阻Ri=0.115 (m2·K)/W
外表面換熱阻Re=0.043 (m2·K)/W
則:
此張拉膜單元總熱阻:
R0=Ri+R1+Rg+R2+Re=0.115+0.01+0.71+1.316+0.043=2.194 (m2·K) /W
此張拉膜單元的傳熱系數(shù):
K=1/R0=1/2.194= 0.46 W/(m2·K)


當(dāng)然,以上的計(jì)算過(guò)程做了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,一些參數(shù)取值借鑒了建筑幕墻,計(jì)算結(jié)果可應(yīng)用于方案階段的初步估算。
實(shí)際上,各類(lèi)膜材的熱工性能,各種膜單元的構(gòu)造形式,以及膜單元的邊界條件,都會(huì)對(duì)整體膜結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K值產(chǎn)生影響,這些都還需要進(jìn)一步的理論研究和實(shí)驗(yàn)確定。


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