(五)諧波作用下材料和圍護結構的熱特性指標

　　1.材料的蓄熱系數

　　對勻質半無限大物體，一側的空氣溫度作周期性的波動，那么，材料層表面的溫度和熱流也都要隨之作同樣周期的波動，此時用表面上的熱流波幅Aq與表面溫度波幅Aθ之比來表示材料蓄熱能力的大小，稱為材料的蓄熱系數。蓄熱系數是材料在周期性熱作用下得出的一個熱物理量，用S表示，單位是W/(m2?K)。其定義式為：

　　(1-27)

　　式中 S――材料蓄熱系數，W/(m2?K);

　　λ――材料的導熱系數，W/(m?K);

　　c――材料的比熱容，kJ/(kg?K);

　　ρ――材料的密度，kg/m3;

　　T――熱作用的周期，s。

　　通常建筑材料以24h為周期的蓄熱系數用S24表示。 ‘

　　蓄熱系數越大，材料的熱穩定性越好，材料表面的溫度波幅就小;反之亦然。材料蓄熱系數的大小取決于導熱系數λ、比熱容c、密度ρ以及熱流波動的周期T。

　　密度大的材料，其蓄熱性能好;密度小的材料，蓄熱性能差。因此，重型圍護結構的熱穩定性好，而輕型圍護結構熱穩定性差。空氣間層的蓄熱系數S=0。

　　材料受潮或含水后蓄熱系數就會增大，材料蓄熱系數隨濕度變化的規律與導熱系數相似。

　　2.熱惰性指標D

　　材料層的熱惰性指標是用來說明材料層抵抗溫度波動能力的一個參量，用D表示，是一個無量綱的量。對于單一的材料層，其定義式為：

　　D=S?R (1―28)

　　式中 D――材料層的熱惰性指標;

　　S――材料層的蓄熱系數，W/(m2?K);

　　R――材料層的熱阻，m2?K/W。

　　如果圍護結構是由多層材料組成的，則其熱惰性指標是由各材料層的熱惰性指標相加而得出。如果圍護結構的某層由幾種材料組合時，則需先求出該材料層的平均熱阻和平均蓄熱系數，再計算熱惰性指標。

　　熱惰性指標的大小也能夠很好地表明圍護結構內部溫度波幅衰減的快慢程度。D值越大，溫度波幅衰減越快。重型圍護結構抵抗外界空氣溫度波動的能力要比輕型結構強。空氣層的D=0。

　　3.圍護結構材料層表面的蓄熱系數計算

　　圍護結構在周期性熱作用下表面溫度的波動，不僅與材料本身的蓄熱系數S有關，而且與邊界條件有關，即在溫度波前進的方向上，該材料層所接觸的另一種材料或空氣的熱物理性能和散熱條件，對其表面溫度的波動也有影響。因此，對于有限厚度的材料層，用材料層的表面蓄熱系數Y來表征材料表面對溫度波動的反應。所謂材料層表面蓄熱系數，系指在周期性熱作用下，材料層表面溫度升高或降低loC時，在單位時間內，單位面積表面儲存或釋放的熱量。表面蓄熱系數Y和蓄熱系數S的定義式是相同的，都等于材料層表面的熱流振幅與表面溫度振幅之比。

　　根據溫度波的前進方向，材料層表面的蓄熱系數分為材料層內表面的蓄熱系數Ym，i以及外表面的蓄熱系數Ym…

　　當某一材料層的熱惰性指標Dm≥1時，材料層表面的蓄熱系數可近似按該材料層的蓄熱系數取值，即Ym?e。

　　4.圍護結構衰減倍數和延遲時間的計算

　　(1)室外溫度波傳到圍護結構內表面時的衰減倍數γ0和延遲時間ξ0的計算

　　室外空氣溫度波傳到圍護結構內表面，要經歷外表面空氣邊界層和各層材料層(包括空氣間層)的振幅衰減和時間延遲過程。

　　衰減倍數：室外空氣溫度諧波的波幅Ae，與由其引起的平壁內表面的溫度波幅Aif之比，稱為溫度波的穿透衰減倍數，簡稱為平壁的衰減倍數，用v0表示，即：

　　(1-29)

　　相位延遲：在室外空氣溫度諧波的作用下，平壁內表面出現最高溫度值時的相位φif,e與室外溫度諧波出現最高溫度值時的相位φe之差，用φe-if表示，即：

　　(1-30) 延遲時間：在室外空氣溫度諧波的作用下，平壁內表面出現最高溫度值的時間與室外溫度諧波出現最高溫度值的時間差，用ξ0表示。在建筑熱工學中，習慣于用延遲時間評價圍護結構的熱穩定性。

　　(1-31)

　　(2)室內溫度波傳到圍護結構內表面時的衰減倍數v0和延遲時間ξif的計算

　　室內空氣溫度波傳到圍護結構內表面，只經歷一個內表面邊界層的振幅衰減和時間延遲過程。

　　衰減倍數 ：室內空氣溫度諧波的波幅Ai與由其引起的平壁內表面的溫度波幅Aif,i之比：

　　相位延遲φi-if：在室內空氣溫度諧波的作用下，平壁內表面出現最高溫度值時的相位與室內溫度諧波出現最高溫度值時的相位差，即：

　　延遲時間ξif：在室內空氣溫度諧波的作用下，平壁內表面出現最高溫度值的時間與室內溫度諧波出現最高溫度值的時間差，且有：

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