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传热系数与导热系数有什么区别?

 学以致用3 2022-10-03 发布于广东

传热系数和导热系数是传热学和建筑节能中的基本概念,能否准确理解和正确应用可以作为在建筑节能方面是否入门的标志。那么传热系数和导热系数的区别是什么?窗框节点、玻璃系统中传热系数和导热系数指的是什么?二者在使用中常见误区有哪些?且听笔者一一道来,不妥之处敬请指正!

一、事件的缘起

在建筑节能/门窗幕墙节能领域,有两个关键概念经常让初接触者或非专业人士晕头转向,那就是:传热系数和导热系数,通常用K和λ表示。
 

笔者经常见到的情形是部分从业人士把传热系数称为导热系数,个别的甚至拿导热系数数据当作传热系数,结果是说者糊里糊涂,听者一头雾水。

这两个概念是建筑节能的基础,搞清楚二者区别十分重要,甚至可以作为是否在建筑节能/门窗幕墙节能方面入门的标志。

二、传热系数与导热系数的区别

传热系数和导热系数具体概念可参见传热学或建筑节能相关书籍和标准,笔者就不对概念本身进行解释了,这里仅举两例来类比说明。

传热系数和导热系数的关系可以用物理学中电阻和电阻率,或者质量和密度的关系来类比。

我们知道,电阻率和材料种类有关,是物质的基本属性,比如铜、银,其电阻率基本上是定值;而电阻则和导线的截面积、长度等构造参数相关的,材料和长度相同而粗细不同的导线电阻是不同的。

同样,类似的还有质量和密度。密度是物质的基本属性,一滴水和一盆水的密度可以认为是相同的;而质量是体积相关的参数,一滴水和一盆水的质量是不同的。

导热系数同电阻率、密度一样,是材料的基本属性;而传热系数则同电阻、质量一样,是与构造参数相关的概念。这样解释相信大家应该很容易理解二者的区别了。

需要强调的是,传热系数的单位是W/(m2·K),导热系数的单位是W/(m·K),也体现了二者的区别。

三、门窗框节点/玻璃传热系数和导热系数

以常见的铝合金门窗来说,所说的导热系数只是组成该节点的各类材料的导热系数,传热系数衡量的是这多种材料组成的特定构造的热量传递强度。

以某隔热铝合金窗节点为例。

该节点主要组成材料有铝合金型材、玻璃、密封胶条、隔热条和玻璃间隔条,其中玻璃间隔条又由铝合金间隔框、丁基胶、聚硫胶(或硅酮胶)和分子筛组成;玻璃垫块、角码等非通长材料在热工计算时不予考虑。

对门窗节点来说,各种材料的导热系数可参考JGJ/T 151-2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》“附录F 常用材料的热工计算参数”,见下表。

而整个框节点的传热系数计算结果见下图,为3.81 W/(m2·K)。

某典型的60系列塑料窗框节点的传热系数计算结果见下图,为2.22 W/(m2·K)。

传热系数和导热系数的区别在玻璃系统上尤为明显。玻璃的导热系数通常取为1.0 W/(m·K),玻璃系统的传热系数则和玻璃层数、空气层种类与厚度、Low-E膜层及位置等构造因素相关。

典型的5+12A+5和5+12A+5+12A+5中空玻璃计算结果为2.681 W/(m2·K)和1.769 W/(m2·K),见下图。

四、常见误区


误区一:将传热系数称作导热系数或将导热系数当作传热系数

常常见到的是,某些公司在宣传自己研发的某类节能材料时,将该材料导热系数与窗框传热系数混为一谈,非专业用户难以分辨。

举个极端例子,铝合金导热系数为160.00 W/(m·K),PVC导热系数为0.17 W/(m·K),显然不能说铝合金窗框传热系数是塑料窗框的941倍。

所以,只有做到概念明确,在面对某些将传热系数称为导热系数或将导热系数当作传热系数的说法时,我们才能准确分辨、正确对待。


误区二:将传热系数称为热传导系数、导热因子

在传热学和我国相关建筑节能标准体系里,是不存在“热传导系数”、“导热因子”说法的。这两种说法多见于国外资料的译文里,常是非专业人士按字面翻译导致的,因此这两种说法也是不专业的表现。

插句题外话,门窗相关标准规范里也没有“断桥铝门窗”和“塑钢门窗”的说法,而是“隔热铝合金门窗”和“塑料门窗”,前者只是俗称。

所以,如果有人口头表达或者在文章中出现“隔热铝合金门窗”和“塑料门窗”,说明这个人对门窗相关标准规范有一定程度的了解,专业水平较高。

如果有人说“断桥铝门窗”和“塑钢门窗”,则有两种情况:一种是说者是非门窗领域专业人士;另一种则是说者面对非门窗领域专业人士时为便于沟通而采用的俗称。

五、结论 

传热系数和导热系数是传热学和建筑节能的基本概念,能否准确理解和正确应用是在建筑节能/门窗幕墙节能方面是否入门的重要标志。

传热系数和导热系数的关系类似于电阻和电阻率、质量和密度的关系。导热系数是材料的基本属性,与构造参数无关;传热系数是衡量某具体产品的热传递性能,与构造参数密切相关。

传热系数和导热系数常见误区:将传热系数称为导热系数或将导热系数误作传热系数;将传热系数称为热传导系数、导热因子等。

另外需要说明的是,“断桥铝门窗”和“塑钢门窗”是俗称,在门窗相关标准规范里只有“隔热铝合金门窗”和“塑料门窗”的说法,我们在起草正式文件和撰写文章时应予以注意。

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