初中热学 · 工程拓展 · 热阻与设计取舍

保温更厚,收益一直一样大吗?

总围护60m²,墙窗并联,室内集总热容3MJ/K。给墙加保温,再看看热量从窗户跑掉多少。

问题的来处现代建筑物理 · 热阻网络

房子的热账本:问题从哪里来?

建筑保温把热学变为材料、窗墙比例与使用条件的取舍。本站比较简化围护结构,不计算湿迁移、通风或法规节能认证。

读一段背景,带着问题动手

建筑保温把热学变为材料、窗墙比例与使用条件的取舍。本站比较简化围护结构,不计算湿迁移、通风或法规节能认证。

建筑保温把热学变为材料、窗墙比例与使用条件的取舍。本站比较简化围护结构,不计算湿迁移、通风或法规节能认证。 总围护60m²,墙窗并联,室内集总热容3MJ/K。 墙再厚,大窗的热损失会自动消失吗?

现在,换你来试只改变保温厚度,比较传热UA、材料体积和自由冷却曲线。

故事出处与延伸阅读

房子的热账本

S10 / 部署与环境
今天的问题

墙越厚,继续加厚的收益还一样吗?

独立探索要做什么?

只改变保温厚度,比较传热UA、材料体积和自由冷却曲线。

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
墙体/窗并联传热 · 室内集总热容13.8 °C保温厚度 10 cm热流 774.5318 W · 对数长度示意室温 13.7902 °C初始热流774.5318 W0中线 · 各量独立标定自由冷却后室温13.7902 °C0中线 · 各量独立标定温差衰减时间常数21.5184 h0中线 · 各量独立标定0°C

保温层、窗和温差改变热流与冷却时间,不表示房屋几何变形。 图中量尺以0为中线,各量按默认值独立作非线性标定,长度不能跨量比较;精确数值与单位见读数。

青色:围护墙蓝色:窗红箭头:初始热流
看这里 · 总传热系数UA38.7266 W/K

总传热系数 38.7266 W/K,8小时后室温 13.7902 °C。保温加厚仍无法消除窗的并联热损失。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

8 h默认暂停 · 隐藏页面自动暂停
总传热系数UA
38.7266 W/K
初始热流
774.5318 W
自由冷却后室温
13.7902 °C
保温材料体积
5 m³
温差衰减时间常数
21.5184 h

总围护60m²,保温导热率0.04W/(m·K),表面热阻0.17m²K/W,室内热容3MJ/K。忽略太阳、通风、湿迁移和热桥;无供暖自由冷却,不是建筑节能认证。 保温层、窗和温差改变热流与冷却时间,不表示房屋几何变形。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

墙再厚,大窗的热损失会自动消失吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

墙热阻0.17+d/k,UA=Aw/Rw+Uglass Aglass;C dT/dt=−UA(T−Tout)。窗支路仍在,增加墙保温收益逐渐受限。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

墙越厚,继续加厚的收益还一样吗?

换个条件,再试一次

墙再厚,大窗的热损失会自动消失吗?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识热阻与设计取舍涉及的量与单位:保温厚度(m)、窗面积(m²)、窗传热系数(W/(m²K))、初始室温(°C)、室外温度(°C)、无供暖时间(h)。初中热学 · 工程拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:给墙加保温,再看看热量从窗户跑掉多少。

再做定量:保持其他条件,比较保温厚度与总传热系数UA(W/K),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

墙热阻0.17+d/k,UA=Aw/Rw+Uglass Aglass;C dT/dt=−UA(T−Tout)。窗支路仍在,增加墙保温收益逐渐受限。

对照核验提示:薄保温:厚度3 cm;厚保温:厚度20 cm,窗不变。按这些题设自己操作并比较总传热系数UA,不把参考情景当个人完成。

适用范围:总围护60m²,保温导热率0.04W/(m·K),表面热阻0.17m²K/W,室内热容3MJ/K。忽略太阳、通风、湿迁移和热桥;无供暖自由冷却,不是建筑节能认证。 保温层、窗和温差改变热流与冷却时间,不表示房屋几何变形。

OpenStax · Mechanisms of Heat Transfer(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。