2025年一级建筑师《建筑结构、建筑物理与设备》知识点汇总

导热系数与传热性能的多角度分析及优化措施

在建筑材料领域，导热系数和传热系数是衡量建筑围护结构热工性能的关键参数。随着2025年建筑节能标准的日益严格，深入了解这些概念及其影响因素变得尤为重要。

1. 导热系数与材料特性

导热系数（λ）是指在稳定传热条件下，单位厚度材料、温差为1K时，在单位时间、单位面积上的导热量。导热系数受多种因素的影响，包括材料的组成结构、密度、含水率、温度以及热流方向等。研究表明，非晶体结构和低密度材料通常具有较小的导热系数，而材料的含水率和温度较低时，其导热系数也相应减小。此外，气体的导热系数最低，其次是液体、固体，金属的导热系数最高。

对于绝热材料而言，当导热系数小于0.25 W/(m·K)时，材料可以被认为是高效的绝热材料。这类材料在建筑保温中起到至关重要的作用，能够有效减少热量传递，提高建筑的能源效率。

2. 不稳定传热与建筑隔热性能

建筑围护墙体的隔热性能受到多个因素的影响。首先，外墙涂料的颜色和表面光滑度对太阳辐射吸收系数有直接影响。浅色且表面光滑的涂料能提高反光率，降低太阳辐照吸收系数，从而改善建筑的隔热性能。其次，外墙保温材料的蓄热系数和热阻也是关键因素。蓄热系数越低、热阻越大的材料，越能有效阻隔太阳辐射热量，保持室内温度稳定。最后，内墙材料的蓄热系数和热阻同样重要。在外墙有足够的保温层前提下，内墙材料较高的蓄热系数和较小的热阻有助于夜间通风散热，白天吸热，起到天然空调的作用，进一步提升建筑的隔热效果。

3. 提高墙体热阻值的措施

为了提高墙体的热阻值，可以从以下几个方面入手：

- 采用复合保温墙体构造：将轻质高效保温材料与砖、混凝土、钢筋混凝土或砌块等主墙体材料结合，形成复合保温墙体，既能保证墙体的强度，又能显著提高其保温性能。

- 使用低导热系数的新型墙体材料：如气凝胶、真空绝热板等新型材料，具有极低的导热系数，可大幅降低热量传递。

- 设计带有封闭空气间层的复合墙体：通过增加空气间层，利用空气的低导热性，进一步提高墙体的热阻值。

4. 力学原理的应用

除了热工性能外，力学原理也在建筑设计中扮演着重要角色。例如，力的可传性和三力平衡汇交定理在结构设计中有广泛的应用。力的可传性表明，作用于刚体上的力可以沿其作用线滑移到刚体内任意点而不改变其效应；而三力平衡汇交定理则指出，三个相互平衡的力如果其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线也必定通过该点。此外，力矩的性质也在建筑结构中发挥重要作用，如合力矩定理指出，合力对某点的矩等于各分力对该点矩的代数和。