如何计算冷库围护结构的隔热层？

冷库围护结构隔热层的主要指标是总传热系数K或传热热阻R。总传热系数取决于围护结构两侧表面换热系数，各层材料的热导率及其厚度。

冷库围护结构隔热防潮层传热过程的温度下降见图18-10。

图18-10 冷库围护结构隔热防潮层传热过程的温度下降

冷库围护结构的总传热系数基本计算公式为

冷库围护结构隔热材料厚度的计算公式为

式中 K——围护结构的传热系数[W/(m²·K)]；

R_o——围护结构的总热阻[m²·K/W]；

δ——隔热材料的厚度(m)；

λ——隔热材料的热导率[W/(m·K)]；

α_w——围护结构外表面传热系数[W/（m²·K）]；

α_n——围护结构内表面传热系数[W/（m²·K）]；

δ₁、δ₂…δ_n——围护结构除隔热层外各层材料的厚度（m）；

λ₁、λ₂…λ_n——围护结构除隔热层外各层材料的热导率[W/（m·K）]。

冷库隔热材料设计采用的热导率值应按下式计算确定：

λ=λ′b （18-3）

式中 λ——设计采用的热导率[W/（m·K）]；

λ′——规定条件下测定的热导率[W/（m·K）]；

b——热导率的修正系数，可按表18-1的规定采用。

表18-1 隔热材料热导率的修正系数b

注：水泥膨胀珍珠岩的修正系数，为经过烘干的块状材料，并用沥青等不含水粘接材料贴铺、砌筑的数值。

围护结构外表面和内表面传热系数（α_w、α_n）和热阻（R_w、R_n）按表18-2的规定选用。

表18-2 围护结构外表面和内表面传热系数α_w、α_n和热阻R_w、R_n

（续）

注：内表面有三种情况，即：外墙或顶棚的内表面、内墙或楼板的表面、地坪的上表面。

现以图18-10为例计算围护结构的传热系数：冷库无防风外墙α_w=23K/（m²·K）、低温冷间吹风冷却α_n=12W/（m²·K），外墙250mm厚钢筋混凝土λ₁=1.55W/（m²·K），3mm防潮层λ₂=0.20W/（m²·K），200mm厚聚氨酯隔热层λ₃=0.031×1.4=0.44W/（m²·K），则

如果事先设定围护结构总热阻，则可以用式（18-2）计算出围护结构隔热材料所需的厚度

冷库围护结构的传热系数，直接反映了冷库的隔热性能，也是冷库热负荷计算的基本参数。传热系数K的倒数，称作冷库围护结构的传热热阻，以符号R_o表示（单位为m²·K/W）。实际上传热系数K表示围护结构传递热量的能力，传热热阻R_o，则表示了围护结构阻止热流通过的能力。围护结构的热阻越大，外界传入冷库内的热量就越少。工程上经常用冷库围护结构单位表面积传入热量控制指标q来确定R_o值。(www.xing528.com)

在冷库设计工程中，一般把q控制在7～13W/m²范围。表18-3至表18-7给出了冷库不同围护结构的总热阻R_o值的要求。

表18-3 冷间外墙、无阁楼的屋面、有阁楼的顶棚的总热阻R_o （单位：m²·K/W）

（续）

表18-4 冷间隔墙的总热阻R_o （单位：m²·K/W）

注：隔墙总热阻已考虑生产中的温度波动因素。

表18-5 直接铺设在土壤上的冷间地面总热阻Ro

注：当地面隔热层采用炉渣时，总热阻按本表数据乘以0.8修正系数。

表18-6 铺设在架空层上的冷间地面总热阻R_o

表18-7 冷间楼面的总热阻R_o

注：1.楼板总热阻已考虑生产中的温度波动因素。

2.当冷却物冷藏间楼板下为冻结物冷藏间时，其楼

板热阻不宜小于4.08m²·K/W。

冷库隔热结构抵抗温度波动，引起的热流波动作用的张力，称为热惰性，以符号D表示为无量纲量。热惰性指标的大小，反映了围护结构热稳定性的特征。一般D≥6为重体性；D=3～6为中重体性；D≤3为轻体性。冷库围护结构内外温度波动引起结构层内部温度衰减程度，与构造材料的蓄热系数有关，它表示在周期性的热作用下，材料表面温度波动1°C时，通过每1m²的壁面在1h内所贮藏或释放的热量[单位为W/（m²·K）]。材料的蓄热系数愈大，表面温度波动愈小。当采用24h为一波动周期时，材料的蓄热系数S₂₄可用简化式计算，即

式中 λ——构成材料的热导率[W/（m·K）]；

c——构成材料的比热容[W/（kg·K）]；

ρ——构成材料的密度（kg/m³）；

S₂₄——波动周期为24h的蓄热系数，如：大理石S₂₄=25.47；钢筋混凝土S₂₄=14.9；木纤维板S₂₄=4.19；软木板S₂₄=1.63。

冷库围护结构热惰性指标D为围护结构构造层的热阻与组成材料的蓄热系数S的乘积。对单一种材料D=RS。对多种材料构成的围护结构，围护结构的热惰性指标D的计算式为

式中 D——围护结构热惰性指标；

R₁、R₂…R_n——各层材料的热阻（m²·K/W）；

S₁、S₂…S_n——各层材料的蓄热系数[W/（m²·K）]。

一般D值不需计算，可从相关材料热工资料中查得选用。

冷库围护结构D值越大，在围护结构中温度波动衰减值越大，结构层内表面温度波动越小，库内温度就越稳定。一旦制冷装置停止工作，库内温度回升也很慢。通常重体性围护结构的D值较大，轻体性围护结构的D值较小，相比之下，重体性围护结构的冷库内温度稳定性更好。表18-8以典型装配式和传统冷库结构为例，对比两种冷库围护结构的热惰性指标D。显然围护结构隔热材料不同，传统冷库的热惰性指标D，大于装配式冷库约4倍。

表18-8 装配式和传统冷库围护结构热惰性举例