导热系数和热阻的实际应用
导热系数和热阻的实际应用
夏俊峰 2015.08.05 第3版
前言
本文第1版最早于2007年7月发布在中国光学光电子行业论坛上，之后在2009年8月修改为第2版。本次做了全面的修改，增加了模拟计算的内容，以说明如何来正确认识热阻概念。并通过简单介绍模拟软件中有关接触热阻的设置问题，让读者更好地认识导热系数和热阻的实际应用。需要说明的是，本文是讨论仅在热传导方面，所有概念的定义也是针对热传导而言的。并且本文主要是针对LED 应用方面来谈的。
第一章 有关理论知识介绍
要讲导热系数和热阻的问题，首先要搞清楚这两个概念的定义。而要明确定义，必须要先介绍导热的基本理论。
在传热学中，关于热传导的基本理论就是傅里叶定律。对于一维热传导，傅里叶定律表述为：单位时间内通过厚度为L 的热量Q 与厚度两边的温度变化率ΔT 及平板面积A 成正比，即:
L ΔT
λA t Q
-= ——（1）
式中：λ是材料的导热系数。负号表示热量自温度高向温度低方向传递。
对于上述导热定律，读者必须清楚，公式（1）仅是针对一维、热流密度均匀、测温的平面上温度均匀相等的情况。也就是说，引起ΔT 的因素是通过面积A 的热量Q。如果热源有部分热量没有经过面积A，则不能计算在内。
单位时间内传导的热量，就是热功率，用P 表示，单位是：瓦（W）。
由公式（1）可以得知：
导热系数λ是指在稳定传热条件下，单位时间内通过物体单位距离、单位截面积的平行面、产生1度温差的热量。其单位为：瓦/（米·度）。
导热系数和温度有关。具体相关参数要查阅相关物料手册。 对公式（1）做个变换，可以得到：
A L T -
P λ?= ——（2） 令： A λL R =θ ——（3） 公式（2）就可以简化为：
θ R T P ?= ——（4）
热量传递是自然界中的一种转移过程，与自然界中其它转移过程，如电量的转移、动量的转移、质量的转移有类似之处。各种转移过程的共同规律性可以归结为：
过程中的动力
过程中的转移量＝
过程中的阻力
由此，我们可将Rθ视为热量传导过程中的阻力，称之为热阻。
传导热阻的定义：物体传导热阻与热量通过路径长度成正比，与路径的面积成反比，相应的比例系数是导热系数，并与之成反比。其单位是：度/瓦。
在此，必须提请读者明白：
（1）一维热传导定律的表述是公式（1）、或（2）、或（4）。
（2）下述几种公式表述不是傅立叶热传导定律的表述，只能说是对热传导定律公式的数学变换式： Rθ=ΔT/P ——（5）
ΔT=P* Rθ ——（6）
（3）热阻的定义绝不是公式（5）！
对此可以做个讨论。
如果有人一定要认为热阻的定义是：ΔT/P（包括对流和辐射状况），那么
请问：一个结构体，当热功率等于零时，根据这个定义，热阻值是多少？
可能有人说：无穷大也不为错。反正没有热源，也不存在传热，热阻是多少都无所谓。
那么再请问：温差为零时，热阻值是多少？
他又说：是零啊。
好了，不管热功率是零，还是温差是零，都是因为没有施加热源。但是对于同一个结构体，你又认为它的热阻值是无穷大，而它同时又是零。岂不是陷入了悖论！那么请问：热阻等于温差除以功率的这个定义有意义吗？
（4）公式（4）、（5）、（6）只是表明三个参数之间存在的数值关系。三个参数都有各自的、且互不相关的定义。
（5）多说一点，即使在对流和辐射散热方面，也不能说热阻的定义是温差除以热功率！同样也只能说是三个参数之间存在的数值关系。（不要以为国外的资料、甚至标准上都讲是定义，就认同之。请读者结合传热学理论及其它相关的知识好好地思考。）
（6）有些人在讲述热传导的公式（4）时，会说是根据欧姆定律，得出了公式（4）。这种认识是及其错误的！是既不了解传热学理论，也不了解历史。事实上，傅立叶热传导定律比欧姆定律要早两年问世。
热阻值只与材料参数相关，是否有热流存在，以及是否存在温度差，热阻都客观存在。热阻的定义只能是公式（3）!
看到一些人在运用散热模拟软件时，不知道该如何设置接触热阻，其根本原因就在于没有搞清楚热阻的定义。这方面的有关问题后面再谈。
上面介绍的傅立叶热传导定律，是一个理想化的一维热传导状况。而实际的热传导状况是三维的。这一点读者必须明白。这非常重要！很多情况下，不能简单运用公式（2）或（4）来计算。三
维热传导，就需要通过解三维偏微分方程来计算。这方面要讲，更多的是数学问题了，比较复杂，就不讲了，有兴趣的读者自己看传热学理论。
传热学的基本理论，要记住几个公式，其实并不难，难就难在吃透。热阻这个概念在实际应用中出现问题，关键就在于没有吃透它。而根源在于没有考虑到热传递通常都是三维的。简单地用一维公式去计算，就很容易发生错误。
第二章 热阻概念在应用中的问题
第一节 单一材料的特性参数中给出热阻值是没有意义的
由于在中学都学过电阻的概念和定义，这里用电阻的概念来类比讲解。我们如果讲，铜的电阻是多大，铁的电阻是多少，这是没有意义的。而且也不能说，铜的电阻和铁的电阻哪个大。想必这个问题大家都能明白。具体材料的电阻值，必须是在确定了材料的几何形状后才能有确定的值。
同样，一种材料，泛泛地讲它的热阻值是多少，也是毫无意义的。并且也是不可知的。只有在材料的几何形状确定后，才能确定热阻值。而且，在一种形态下的热阻值，到另一种形态下是不能用的。
比如：
① 给定某胶体材料的热阻值，那么，这个值是否表示，无论胶涂的多厚，沿厚度方向的导热能力都是相同的？显然，胶体越厚，热阻越大。随胶体厚度不同，热阻值是一个变数。所以，对于不确定材料形状，说它的热阻值是多少是没有意义的。
② 同重量的铝材，当它是正立方体形态时，它的对面某两点间的热阻值是A；而将它全部用来做成有翅片的散热器时，翅片上某点与基板面某点的热阻值B与热阻值A毫不相干。
第二节 对于热阻必须要明确起止点
谈热阻，必须明确所讲的热阻是起于何处，终于何处。起点和终点都是唯一的点（较小的、连续的等温面可以视为点）。也就是说，热阻必须是指从何处到何处之间的热阻，而不能是从几个地方到一个地方，或一个地方到几个地方的热阻。
对于有多个热源构成的系统，比如集成封装的LED光源，用单一热阻值来表征其热性能是极不准确、不科学的。
接下来我们来讨论。若有N个相同的芯片并排置于一个与单个芯片使用相同尺寸的底板做为封装。参看图1。N个芯片各自产生的热量，并没有通过其它的芯片，所以，每个芯片的热流，并没有得到其它芯片的通路，不存在热路并联的关系！各芯片的热流到达底板，沿底板径向传播到达另一面。以两芯片间隔的中心面为界（或偏离中心的某个位置，视芯片密集程度而定），温度基本相同，所以在靠近这个中面处，热流不能横向扩展。而对于最外侧的芯片的靠外面的部分，热流可以有更多的横向扩展，由此，芯片中部的热流密度要大于最外侧的热流密度。而单个芯片时，四面都有热流的横向扩展。因此，单芯片的热流通过底板有较小的热阻。
底板芯片PN结
（热源）底板芯片
PN结
（热源）
热流密度大热流密度小
图1
图2是对集成封装的一个模拟结果。从图中可以看到，中间芯片
的温度明显高于边上芯片的温度。所以，用一个热阻值，如何能计算
出芯片的结温？计算的“结温”又代表了哪个芯片？可以看到，实际
上每个芯片底面向外传递热量到一个特定点的热阻是不同的。所以那
种将多个芯片视作相同热阻并联的分析是错误的。
表1是图2模拟得到的数据。模拟选用了两种PCB 尺寸进行。“8mm
热阻”指的是距离中心芯片的距离是8mm 处的一个测温点。实际的集
成封装或COB 封装的测温点往往距离中心还会在10mm 以上，其误差
会更大。
从表1可以看到，不管PCB 尺寸大小，芯片上下面间的热阻基本不变。因为所有热量都贯穿了芯片，与芯片以外的结构没有关系。这就相当一维热传导，理论得到很好地印证。而8mm 处的热阻却随着PCB 尺寸变化而改变。其实，这用热阻的定义（公式3）和有关串并联知识也很好解释，由于PCB 尺寸不同，尺寸大、并联的结果，总热阻就减小了。但是这样解释是近似的、很粗糙的，因为还没有考虑其它的热流路径，仅仅只是铜箔的热传导路径。表中的芯片是指图2中间的那个芯片。实际上，“8mm”处的热阻计算也是有问题的。表中是按总功率计算的，实际上，仅有很小一部分热量通过了“8mm”测温点。所以，计算的不正确性，也导致这种测温点的“热阻值”不具备实际可参考性。
通过这个模拟的结果，可以看到，8mm 处测温点的热阻值，根本不具备实用参考用途。因为这个点的实际总热阻值，会随着散热器的改变而改变。所以，测试机构或你自己有测试仪器测试某个结构下的热阻，你的结构一旦改变，原先测试的热阻值可能就毫无用途了。请读者要注意，不要仅局限于“8mm”处，要运用理论，举一反三地联系实际来分析。
对于LED，只有芯片连接的热沉的正下方的热阻值才有一定的准确性和实用意义，并且热沉面积和芯片面积相差还不能很大。除此之外的测温点，都不具有实用意义。比如，侧边的电极焊点、集成封装和COB 封装正面的测温点，等等，这些侧边测温点的热阻，当着你的结构与当初测试热阻值时的结构不同时，热阻值就会发生改变。请注意，这种改变并不是理论不正确，理论是正确的，是你计算时采用的通过该点的热功率值不正确！或者是，结构改变，与该点处相并联的热阻发生了改变，所以该点的总热阻发生了改变。具体是哪种情况造成的，要根据具体情况分析。
关于LED 侧边焊点的热阻值随散热器的变化而变化的状况，也有模拟计算的结果，计算结果也很好地支持上述观点。详细内容在第五节讲述。
另外，某些LED 的规格书，给出了热阻值，却没有给出测温点。这很不专业，让LED 使用者也无法实际采用。
第三节 LED 的热阻值不能确定在应用中散热好坏
下面通过实例来说明。
两种封装形式的LED，见图3和图4，它们的结构尺寸见图5和图6。这两种LED 在实际应用中，哪一个结温低？
表
1. 模拟计算结果
单芯片功率
芯片上表面
芯片下表面芯片热阻 距芯8mm 8mm 热阻 PCB 尺寸 W ℃ ℃ ℃/W ℃ ℃/W mm 2 1 78.11 74.42 3.69 71.7 6.41 100*100 1 102.16 98.5 3.66 91.57 10.59 70*70
图2. 集成封装LED 模拟
根据铜底座尺寸，按照公式（3）计算，图4产品的中心轴向热阻大概是图3产品的1.54倍。可在实际使用中，把它们放在
PCB 上测试，图4产品的结温要低。怎么会这样？因为，它的底板下部的面积大，便于热流横向扩展。上面计算热阻值时没有考虑热流横向扩展的因素！也就是，热流是三维传递的。它们实际应用时，还必须要加散热器，见图7。通常散热器是铝合金材料，导热系数远小于纯铜材料。图3的LED 接触面小，热量在散热器上传导时，横向的热阻就大了；而图4的产品由于铜底座面积大，热量首先在铜上横向散开再传导到散热器上，使得热流密度减小，将热量更有效地传导到散热器的外部翅片上。所以，虽然图4的结构纵向路径长了，但由于有了导热好的横向路径，散热反倒好了。这如果用简单的、一维热阻模型来分析，结果和实际是相反的，或者说是错误的。
这里再做进一步的讲解。参看图8，上部红色部分是图5中的
铜热沉，而红、绿部分总和是图6中的铜热沉。按照一般的热阻
模型来分析，红色部分的热阻R AB 要小于总和部分的热阻R AC ，参
看图9。也就是说，有了绿色部分，从Th 到Ta 的传导热阻一定是
增大了，似乎总和部分的散热能力差了。
实际上，换个角度来思考，不要去考虑什么热阻问题，当在
红色上部施加热源，仅仅以红色部分为散热器，和以红加绿部分
为散热器时，哪种情况的散热好？红色部分的表面积显然小于绿
色部分的表面积，我们可以把绿色部分看作是红色部分的散热器。
我想这样来看的话，读者应该会有明确而正确的答案了吧。 结果自然是综合体的散热效果好。这和简单地用热阻R AB 和R AC 的比较结果完全相反！出现差错的根源，在于没有考虑到绿色
部分横向热流的扩展。而且这还不能简单地说绿色部分还有横向
热阻的并联来分析。因为，不管绿色部分有多少热阻并联，对从
Th 到Ta 而言，总传导热阻都是增大的。 这里也提醒我们，对于传热分析，简单地用热阻串并联来分析是有问题的。对于一维、均匀热流密度的情况，用热阻概念来定性地分析问题不大。但对非均匀热流密度、三维传热的情况，就不那么简单了。
同时我们也看到，对于热传导，不能简单用电路分析的思路来类比。简单举个例子来说明两者的差异：电回路中，一旦施加电压，立刻整个回路各处就同时有电流，而的热通路上，施加热源后，在开始的一段时间内，远端是没有热流的。
图8和图9是没有加散热器时分析的情况。再考察采用不同散热器的情况，又可能会有两种相反的结果。下面是实验结果。
如果散热器是铝材，结果是图4产品的结温低；如果散热器是紫铜材料，结果又是图3产品的
结温低。其中的道理就留给读者自己思考吧。
R θa ＞R θb 图3 图4图7A B C 图8. 结构 R B C n 等效
R B C R A C T h T a 图9. 热阻模型
实际上，仍然采用铝材散热器，我们给图3产品的热沉和散热器之间增加一个适当厚度和面积的铜块，其结温也就大大降低，可与图4产品相当了。
上述的做法，就是某些铝材散热器基板部分镶嵌铜块做法的思路。但实际情况是，思路没有错，具体实施上却不见得正确。其中个由留给读者思考。
这里我们看到，不同封装的LED，其本身的热阻状况，还不能决定它在实际应用中的好坏，还需和散热器方面的其它结构配合。很可能某封装热阻小的LED，其在应用中散热还不如封装热阻大的LED。图3和图4两种产品就是很好的例子。
故，没有确定最终的使用系统，器件的热阻值对实际应用散热的好坏还是很难说的。结果甚至可能跟你想象的相反。
现在一些大的知名LED封装厂商，趋向于将LED封装尺寸缩小，而功率做大，且底座不是紫铜而是陶瓷，其号称热阻很小，然而，请读者根据上述的讨论好好思考，如何正确使用和做好热设计，否则会弄巧成拙。
在这里，再留给读者一些思考：
① 陶瓷封装贴片3535、1W的LED，在应用中散热会比流明封装1W的好吗？
② 集成封装铜底座的厚度减薄，热阻小，实际应用散热会好吗？
③ 把散热器的翅片加高，传导热阻增大了，散热会变差吗？
第四节 热阻概念本质上只适用于一维稳态问题
关于这一点，在第三节的例子中已经很好地反映出来。第三节的例子已经表明，对于三维传热，热阻概念不能正确分析出结果。尤其是热阻的串并联问题，在多维应用方面，更是会出现错误。绝不能拿电路中的电阻串并联结果来类比思维和计算。
热阻概念本质上只适用于一维稳态问题，这在理论教科书上也是明确提出来的【1】。只有在某些近似分析和暂不做计算的时，做些近似的、定性地、初步的估计、对实际情况可以简化为一维热传导的情况下，可以用热阻的概念近似地讨论。在第三章中还会再详细谈这方面的问题。
第五节 关于用热阻值计算结温
（1）结温测量的理论
根据半导体物理理论，PN结的电压与电流、温度有如下关系：
V＝T·k（lnC·I+Eg）/q ——（7）
式中：C＝A q L p Nc Nv /τp N D
（C中的参数，都是材料参数，一旦芯片制造完成，就不变了，我们在这里对它们不必深究，有兴趣的去学习半导体物理和晶体管原理方面的内容。）
从公式（7）可以看到，PN结电压和温度的关系是线性的。据此，只要测出两个以上温度点的电压，就可以得到一条直线并求解出直线的斜率，就可以得到电压温度系数。通常用K表示，其单位是：mV/℃。一般这个斜率值是负值，表明PN结的电压随温度升高而降低。在实际应用中，只要测出电压的变化，就可以根据电压温度系数计算出PN结的温升值。有些地方将电压和温度的关系称为温敏系数，单位是：℃/ mV。这和本文的K值没有本质的区别。
（2）半导体器件用热阻算结温的来源
看来很简单是事情，为什么要把热阻加进来呢？
对于采用热阻法来测算结温，我的推测如下（没有去了解过历史根源）：
PN 结的电压与温度的变化关系，是每度毫伏级的。测试需要高精度的仪表。早些年，由于仪器的测量精度问题，高精度的仪器很难得到，仪器价格也很贵，一般单位是买不起的，或不值得为测一两次结温而买一套很贵的仪器（比如在1995年，一只4位半的数字万用表要700～800元）。更早的时候是指针式仪表，测试精度和反应时间都是问题（指针式仪表有指针摆动过冲问题，对快速准确读数是有难度的，用过的人都会有体会）。所以一般用电压法测试结温很不方便。而为了方便用户能够测算结温，半导体器件厂商都会利用电压温度系数，计算出PN 结到热沉底部的热阻值，以此提供给客户，让客户测试热沉底部的温度，再根据热阻值推算结温。器件生产厂商当然可以采购比较贵的仪器或到专业的测试机构去测试。由此我们也可以知道，厂商给出的热阻值，也是通过测试电压的方法计算出来的。
同时这里提醒读者注意（这很关键！），过去中、大功率半导体芯片用的底座是铜底座，铜底座是接散热器的位置，热传导过程中，芯片的热量基本上全部都通过底座再到散热器，而热阻值测试点也是选择在底座，这样，基本上可以视为一维导热，这个热阻值对实际应用是有再现性的。当然，如果底座太大，实际上热量也会有从其它方面散掉，虽然算得的结温不是很准，但对工程应用而言，有些误差是可以接受的。而LED 由于测温点选择的问题，有些测温点的热阻值就不具有不同散热结构时的测试可再现性，因此也就不具有实用意义。
现在能测到毫伏级的数字万用表是很常见的，价格也不高，也就百元左右，即使个人也买得起。这样我们就可以直接测量半导体元件的瞬态和稳态电压，通过电压的变化来计算结温。封装厂商只要给出电压温度系数就可以了，无需再多此一举地计算出热阻值来。
利用电压法测算结温，其准确性和重复性，不受结构变化的影响。
我认为，用热阻法测算结温的方法应该寿终正寝了。应该推广更为准确、方便的电压法测算结温。回归PN 结温度测量的原理。
（3）热阻法测算结温在实际应用中的问题
在第二节中讲到，要谈论热阻，必须指明构成热阻的起点和终点位置。并且，对于半导体器件，热阻值的外部测温点位置选择要慎重，不能随便选。下面通过一个模拟计算例来说明。
模拟计算，LED 的模型采用韩国LG 的5630型。其结构如图10所示。
模拟时采用了几种不同的散热结构。通过对不同的散热设计来考察如下
几个参数：
芯片上表面温度； 芯片下表面温度；
芯片热阻； 热沉底部温度； 芯片上表面到热沉底热阻（芯沉热阻）；
侧边电极焊点温度；
芯片上表面到侧边焊点热阻（边焊热阻）； LED 短轴方向距离芯片3mm 点温度即热阻；
散热片距离芯片最远角、且距离各边1mm 处温度。
有关的测温点位置在图11中用黑点标出。
注意，侧边电极焊点必须是和热沉连接的那个，参看图10。如果是热电分离的支架，则完全不能选择电极焊点作为计算结温的测温点了。
模拟时散热结构如图11所示。除“单边小”模型外，其它几个模型散热面积基本相同。“单边小”的面积是其它模型面积的一半。
图10. LG5630
温点
表2是模拟计算得到的数据和计算的热阻值。注意，热阻值是采用公式（5）R θ=ΔT/P 计算的，其问题下面来讨论。
从表2可以看到，各种模型中，芯片的热阻基本是相同的。这很好理解，因为芯片设置是均匀热源，热量可以均匀地、全部通过芯片下表面（上面的胶体导热率很低），因此，对芯片而言，是较好的一维热传导状况。采用公式（5）计算热阻值没有问题。
热沉底部、芯片的正下方热阻值也是基本相同的。对于这种LED 的封装体，热沉是铜材，且较薄，横向宽度也不大，因此也可以看作热量可以全部传导到热沉芯片位置正下方底部，近似一维热传导。
再来看侧边电极焊点处的热阻值，差异是很明显的，甚至是非常大的。同样，LED 短轴侧边的热阻值差异也非常大。产生热阻值差异很大的原因就在于，芯片的全部热量并不是都通过侧边测温点位置的，因此不能按一维热传导处理。所以简单用公式（5）采用总热功率来计算热阻，必然产生错误。
从这个计算例可以清楚地看到，不合适的温度测试点，得到的热阻值随散热结构的不同而不同，因而就没有实际使用的意义。在一个结构下测得的热阻值，到另一个结构下可能完全不适用。
所以，对于LED（也包括其它半导体器件），要用热阻值来正确估算结温，其外部温度测试点正确的选择应该是：热沉外、正对芯片中位置，且热沉面积相对芯片面积不宜太大。
但是上述正确的温度测温点，对LED 在实际应用而言是及其不方便、甚至是不可行的。所以本人建议不要再采用热阻法来测算结温。
能不能有所变通？留几个问题给读者思考，有条件的可以做做模拟看看结果：
① 如果LED 的热沉是陶瓷，且分氧化铝和氮化铝两种，边焊热阻值是否可行？
② 对LED 的芯片正下方热沉，在pcb 上用铜箔引出来做为热阻温度测试点是否可行？
如果有测试热阻仪器的，可以用某款或几款LED 做不同散热结构实际测试来验证看看。
本节主要是讲热阻方面的问题的，希望读者还能从本模拟计算例中看出其它的一些门道来，本文就不说了。
表2. 不同散热结构模拟结果 功率 芯片上芯片下 热沉底边焊侧3mm 芯片热阻沉热阻边焊热阻 侧热阻 远角结构
W ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃/W ℃/W ℃/W ℃/W ℃ 仅LED
0.01 41.77 41.71 41.71 41.67 ─ 6.00 6.00 10.00 ─ ─ 两边
0.35 59.91 57.95 57.71 56.26 51.55 5.60 6.29 10.43 23.89 40.52 单边
0.35 75.07 73.10 72.65 70.97 61.37 5.63 6.91 11.71 39.14 38.10单边小
0.35 80.63 78.67 78.41 76.54 67.27 5.60 6.34 11.69 38.17 47.85长颈 0.35 82.51 80.55 80.30 77.07 ─ 5.60 6.31 15.54 ─
39.90
图11. 不同的散热结构
图12. 接触热阻的两种设置
第六节 实际应用中的错误观点
我们常可以看到，一些人说玻纤板的导热系数是多少，铝基板的导热系数是多少。这种说法是错误的！
在第一节里我就到，对于不确定形状的物体，讲热阻值是没有意义的。所以，泛泛地讲玻纤板或铝基板的热阻是多少，没有任何意义。
应该利用掌握的理论知识，去合理设计PCB。只有设计完成的PCB，才能确定你这块板子的热阻究竟是多少。不过，这个热阻值是确定的，但要计算出具体值来，可不是开玩笑的。而且整板各处的热阻值也是不同的。一般只能对某些局部做个近似计算。因为热传导是三维的，还有对流、辐射因素影响了通过的热流量。良好设计的PCB，用玻纤板也不见得比铝基板差。（注意：不是任何条件下都可以达到这个目标。）
第三章 导热系数和热阻在热设计中的应用
第一节 在实际设计产品的热结构时，计算中一般用到的是材料的导热系数值
设计散热结构，通常是预先制定目标温度，然后设计、计算结构尺寸以满足目标。计算仍然不是根据公式（1）建立微分方程，所用的参数也是公式（1）中的各项参数。不会直接用到热阻这个参数。只不过是，导热系数、路径长度、面积和温度这几个个参数都跟热阻概念有关，暗含有热阻概念，仅此而已。
现在不少人在使用模拟软件做热设计，很多人既没有系统学习过传热学，也不了解软件的计算原理，所以也不明白软件实际计算是根据传热学理论，热传导计算实际是利用的材料的导热系数值。可以查看一下软件中材料的参数这一块，参数中给出的是导热系数值，没有什么热阻值。前面已经讲了，材料的几何状态不确定，具体的热阻值是不存在的。软件的数据库中确实有热阻库这一项，其实质下面会讲到。
在FloEFD 软件中，确实有设置接触热阻的内容。但不要被其设置方式所蒙蔽。下面来解释。 通常，由于两个物体的接触，其间会有缝隙，或者有添加的导热介质。而这种气隙或介质层通常很薄，在模型中不便画出。即使可以画出来，在划分网格时也会存在问题，所以通常这类薄介质不画出来，而是通过设置热阻的方式，软件会将其加入计算。因为这是两个物体接触面间的材料热阻，故称之为接触热阻。接触材料比如空气、导热硅脂、粘结胶、或焊锡层，等等。在这里，用热阻的概念，是为了便于表达和理解。请你试试，如果不用（接触）热阻概念，你如何能简捷明了地描述接触面间的传热状况。
那么我们来看看，软件计算到底是用热阻值还是用导热系数值。
在软件设置接触热阻的项目中，有两种设置方式，参看图12。
图13材料厚度该厚度下的面积热阻值 厚度不同，不可采用此值！
第一种方式确实是设置热阻值的方式。但是要搞明白，这种设置，软件中已经给出了接触介质材料的几何尺寸。你可以查看一下系统预设的材料热阻值，参看图13。参数中给出的是：材料的厚度和在该厚度下单位面积下的热阻值。对于这个热阻值，你看看数值的单位是：℃*m 2/W，这个单位表明它是单位面积的热阻.以这种方式表达的热阻，实际上是在给定的厚度下，单位面积的热阻，在传热学中称为面积热阻。一般在不至混淆的情况下，也简称为热阻，所以软件中的文字写的是
“Thermal resistance”。具体到你的设计，你只需要给出实际的接触面积就可以了。系统可以根据这些数据推出导热系数用于计算。如果你用的材料厚度不同，就不能采用这个面积热阻值，需要自己计算面积热阻值后重新设置材料。为什么不直接用热阻值计算，而要换算出导热系数再计算？这涉及热源的热流密度均匀性和网格划分等方面的问题。传热不是一维的，接触面两段不见得是处处等温的，就不能整体面用公式（4）来计算。而且通过网格划分成小块后，那么每个小块对应的热阻值就不再是设置材料时的热阻值了。所以必须得到导热系数，再对每个小块建立三维偏微分方程进行计算。这种划分网格的计算方法就是采用了有限元分析方法。而偏微分方程的建立是依据公式
（1）的，公式（1）中并没有热阻R θ参数项。
如果你用到的介质材料在软件预设库中没有，通常是采用第二种方式来设
置“接触热阻”，参看图14。
第二种方式的设置方法，在软件提示中，就是：Material/thickness。这
种设置方式，就是按照热阻的定义——（R θ= L/λA）——来进行的。所以，
如果你清楚热阻的定义的话，对接触热阻的设置根本就不应该是问题。下面来
设置热阻的各个参数，具体设置方法是：
首先，当然是选择“Material/thickness”这种设置方式。
其次，选择接触面（即参数A）。注意，接触面积必须是两个物体接触的
公共部分，没有接触到的部分不能选入。
第三，选择材料。选择了材料就是选择了导热系数λ。因为导热系数值就
在材料参数中。如果没有你要用的材料，就要到材料库中去设置材料，在设置
材料时，就需要填入导热系数值。
第四，在下面填写接触介质层的厚度（即参数L）。
完成上述四步，就完成了“接触热阻”的设置。
从第二种设置方法可以看到，这里根本就没有热阻值出现。所谓设置接触热阻，不过是一种简捷的说法。明白了物理原理和方法，就不会被误导了——让你还以为真要去填写热阻值。
本文不是专门讲解软件操作的，所以操作细节读者去看专门的教程。这里介绍接触热阻设置的问题，主要是想让读者明白，真正进行热计算时，用到的参数是导热系数值，不是热阻值。所以，大家不要总在热阻概念上纠缠。
第二节 可粗略简化为一维传热并对结果精度要求不高时，可利用热阻估算
这里的前提是：可粗略简化为一维传热。
什么情况下可简化为一维传热？当某需要研究的传热方向上的温度变化率远远小于其它方向时【注】，或者说，研究方向上的传热量远远大于其它方向时，可以简化为一维传热问题。
在实际应用中，要利用热阻值计算，一维近似程度是关键。在贴片LED 封装方面，热阻值的测试点只适宜选择在导热很好的热沉金属底座的正下方。如果选择在侧边电极焊点，随着PCB 的设计
【注】
资料【1】中的说法是：“当实际导热物体中某一个方向的温度变化率远远大于其它两个方向的变化率时，导热问题的分析可以采用一维模型”（见书中P..76）。本人认为应该是“小于”。比如，x 方向导热很好，参考点（或热源点）与临近点（比如1mm 处）的温度差应该较小，温度变化率小。而y 、z 方向紧贴参考点有0.5mm 厚的隔热层，则这两个方向上1mm 处的温度与参考点的温度差就很大，也就是温度变化率很大。 选择接触面选择介质 输入厚度第2种设置方式图14
及散热器不同，该点的“热阻值”会有很大的差别。但热沉正下方的测试点对实际应用而言，测温是困难的。如果利用PCB铜箔向外延伸，其结果和侧边焊点处是相同的——引入误差。
因此，在LED测量结温方面，最好不要利用热阻值、通过测温度的方法来计算。应该采用电压法。
但是，如果是对结温误差不敏感、估算在某种散热条件下降额使用状况，可以使用焊点处的热阻值来近似估算。当然，这种估算出的数据，还应考虑到误差而给出相应的余量。这种计算需求，对晶体管的应用来说是有用途的，但对LED应用来说，基本没有。因为LED需要的是光的量，为了光，热的问题必须解决，不会单纯为了减小散热器而降功率使用。（为了每个LED的寿命而降额使用，代价是增加LED的数量，但总热量减少并不多，散热器不会减小。这是另外的问题了。）
第四章 本文总结
1. 热阻的概念，一般只适用于定性地讲解，不适于具体的数值计算使用。
2. 热阻的概念，不适于对没有确定最终使用方式的产品间散热的相互比较。
3. 具体的热阻值一般只是在特定系统下才有意义。除非外部测温点是全部热量通过的路径，或者
说是一维热传导。
4. 热结构设计，一般要利用的是导热系数值、材料的几何尺寸，而不是热阻值（另参看第7条）。
5. 实际的热传导，一般都是三维的，计算中涉及解三维偏微分方程。通常不要简单地采用一维的
公式。在实际设计中，一定要注意利用其它维度的散热路径。
6. 本文没有对导热系数做太多的讲述，其实对它还真没什么好多讲的了。
7. 对于具有正确测温点的热阻值，可以利用公式（4）做一些近似的设计估算。比如设定使用的
各项温度指标后，估算器件的降额使用功率。
参考资料
【1】杨世敏 陶文铨，《传热学》第四版，p.62
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法(简述实用版)
导热系数、传热系数、热阻值概念及热工计算方法 导热系数λ[W/(m.k)]： 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用℃代替)。导热系数可通过保温材料的检测报告中获得或通过热阻计算。 传热系数K [W/(㎡?K)]： 传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度(K，℃)，1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米?度(W/㎡?K，此处K可用℃代替)。传热系数可通过保温材料的检测报告中获得。 热阻值R(m.k/w)： 热阻指的是当有热量在物体上传输时，在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。单位为开尔文每瓦特（K/W）或摄氏度每瓦特（℃/W）。 传热阻： 传热阻以往称总热阻，现统一定名为传热阻。传热阻R0是传热系数K的倒数，即R0=1/K，单位是平方米*度/瓦（㎡*K/W）围护结构的传热系数K值愈小，或传热阻R0值愈大，保温性能愈好。 （节能）热工计算： 1、围护结构热阻的计算 单层结构热阻：R=δ/λ 式中：δ—材料层厚度(m)；λ—材料导热系数[W/(m.k)] 多层结构热阻： R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w) δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m) λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)] 2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re 式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11) Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04) R —围护结构热阻(m.k/w) 3、围护结构传热系数计算 K=1/ R0 式中: R0—围护结构传热阻 外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算 Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)] Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)]
常用导热系数单位之间的换算关系
常用导热系数单位之间的换算关系 下表为常用导热系数单位换算表。 上表中，关于几种温度单位： 开氏温度(K )：国际单位制基本单位。绝对零度℃为0开氏度。 摄氏温度(℃)：一个大气压下，规定水的冰点为0℃，沸点为100℃。 华氏温度(℉)：一个大气压下，规定水的冰点为32℉，沸点为212℉。 温度单位之间的换算关系为： 摄氏度与开氏度：K＝℃－ 摄氏度与华氏度：℉=(9/5)*℃＋32 摄氏度与华氏度：K＝5/9(℉＋ 1 根据预制直埋保温管规范推算 2 根据埋深和聚氨酯和玻璃钢的承重计算 已知保温材料导热系数外墙保温厚度怎么计算 首先明确你用的外墙要达到什么标准，是50节能、还是65节能标准。以65%节能为例，传热系数Km≤ W/（）。其倒数即为符合墙体传热阻，再减去内外墙传热阻以及基墙传热阻就可以得到你用的外墙的热阻，再根据公式R = δ/λ（热阻=材料厚度/导热系数），即可算出你所需要的厚度。 隔热保温层厚度计算
2009-05-25 13:37:15|分类：个人日记 |标签： |字号大中小订阅 聚氨酯泡沫塑料作为隔热保温材料已广泛用于建筑、冷库、油管、保温管道等。 正确地确定隔热层厚度将大大地节省原料，降低材料费用。 绝热工程包括保温和保冷两方面的内容。 经济厚度计算方法是一种最广泛使用的方法。 把绝热材料的投资和热冷损失的费用综合考虑后得出一种经济厚度，此时保温与保冷费用和热损失费用之和为最小。 一般控制绝热层表面单位面积的热损失不大于规定值。 在实际计算中，保温层表面温度ts如何确定与各方面都有关系。 从能耗考虑，ts与大气温度t0越接近越好，但是，相应的其投资费用也越大。 反之，则能源又随投资费用的减少而大幅度的增加。 因此，保温保冷层表面温度应分别高于大气温度和露点温度。 同时，式中a1的值（外部传热系数）对保温的场合往往直接取10，对保冷取7。 例1，某冷库，库内最低温度为-20℃，夏季平均气温为30℃，湿度为85%，采用聚氨酯泡沫作绝热材料，其厚度应为多少 已知tf=-20℃ta=30℃λ=Kcal/m·h·℃a1=7Kcal/m2·h·℃ ts的求法： ts为绝热层表面露点温度，查阅饱和蒸汽压表得： 30℃时的饱和蒸汽压为柱 ×=
(精品)热阻及热导率的测量方法
热阻及热导率测试方法 范围 本方法规定了导热材料热阻和热导率的测试方法。本方法适用于金属基覆铜板热 阻和导热绝缘材料热阻和热导率的测试。 术语和符号 术语 热触热阻 contact resistance 是测试中冷热两平面与试样表面相接触的界面产生热流量所需的温差。接触热阻 的符号为R I 面积热流量areic heat flow rate 指热流量除以面积。 符号 下列符号适用于本方法。 λ：热导率，W/（m﹒K）； A：试样的面积，m 2 ； H：试样的厚度，m； Q：热流量，W 或者 J/s； q：单位面积热流量，W/ m 2 ； R：热阻，（K﹒m 2 ）/W。 原理 本方法是基于测试两平行等温界面中间厚度均匀试样的理想热传导。 试样两接触界面间的温 度差施加不同温度，使得试样上下两面形成温度梯度，促使热流量全部垂直穿过试样测试表 面而没有侧面的热扩散。 使用两个标准测量块时本方法所需的测试： T1＝高温测量块的高温，K； T2＝高温测量块的低温，K； T3＝低温测量块的高温，K； T4＝低温测量块的低温，K； A＝测试试样的面积，m 2 ； H＝试样的厚度，m。 基于理想测试模型需计算以下参数： T H：高温等温面的温度，K； T C：低温等温面的温度，K； Q：两个等温面间的热流量 热阻：两等温界面间的温差除以通过它们的热流量，单位为（K﹒m 2 ）/W； 热导率：从试样热阻与厚度的关系图中计算得到，单位为W/(m.K)。
接触热阻存在于试样表面与测试面之间。 接触热阻随着试样表面特性和测试表面施加给试样 的压力的不同而显著变化。因此，对于固体材料在测量时需保持一定的压力，并宜对压力进 行测量和记录。热阻的计算包含了试样的热阻和接触热阻两部分。 试样的热导率可以通过扣除接触热阻精确计算得到。 即测试不同厚度试样的热阻，用热阻相 对于厚度作图，所得直线段斜率的倒数为该试样的热导率，在厚度为零的截取值为两个接触 界面的接触热阻。如果接触热阻相对于试样的热阻非常小时（通常小于1％），试样的热导率 可以通过试样的热阻和厚度计算得出。 通过采用导热油脂或者导热膏涂抹在坚硬的测试材料表面来减小接触热阻。 仪器 符合本测试方法的一般特点要求的仪器见图A.1和图A.2。 该套仪器增加测厚度及压力监测等 功能，加强了测试条件的要求来满足测试精度需要。 仪器测试表面粗糙度不大于0.5μm；测试表面平行度不大于5μm。 精度为1μm归零厚度测试仪（测微计、LVDT、激光探测器等）。 压力监测系统。 图A.1 使用卡路里测量块测试架 图A.2 加热器保护的测量架 热源可采用电加热器或是温控流体循环器。主热源部分必需采用有保护罩进行保护， 保护罩 与热源绝缘，与加热器保持±0.2K的温差。避免热流量通过试样时产生热量损失。无论使用 哪一种热源，通过试样的热流量可以用测量块测得。 热流量测量块由测量的温度范围内已知其热导率的高热导率材料组成。为准确测量热流量， 必须考虑热传导的温度灵敏度。推荐测量块材料的热导率大于50 W/(m.K)。 通过推算测量块温度与测试表面的线性关系（Fourier传热方程），确定测量块的热端和冷端 的表面温度。 冷却单元通常是用温度可控的循环流体冷却的金属块，其温度稳定度为±0.2 K。 试样的接触压力通过测试夹具垂直施加在试样的表面上，并保持表面的平行性和对位。
常见材料导热系数全
常见材料导热系数全 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。 稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。 非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度 导热系数与材料的组成结构、密度、、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于(m·K)的材料称为保 温材料），而把导热系数在瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。 导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为1~3毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0。8x10的3次方瓦/（米时·摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等 填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气. 傅力叶方程式： Q=KA△T/d,
常见材料导热系数全
导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力，又称为热导率，单位为W/mK。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。不同成分的导热率差异较大，导致由不同成分构成的物料的导热率差异较大。单粒物料的导热性能好于堆积物料。 稳态导热：导入物体的热流量等于导出物体的热流量，物体内部各点温度不随时间而变化的导热过程。 非稳态导热：导入和导出物体的热流量不相等，物体内任意一点的温度和热含量随时间而变化的导热过程，也称为瞬态导热过程。 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。 通常把导热系数较低的材料称为保温材料(我国国家标准规定，凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料），而把导热系数在0.05瓦/米摄氏度以下的材料称为高效保温材料。 导热系数高的物质有优良的导热性能。在热流密度和厚度相同时，物质高温侧壁面与低温侧壁面间的温度差，随导热系数增大而减小。锅炉炉管在未结水垢时，由于钢的导热系数高，钢管的内外壁温差不大。而钢管内壁温度又与管中水温接近，因此，管壁温度（内外壁温度平均值）不会很高。但当炉管内壁结水垢时，由于水垢的导热系数很小，水垢内外侧温差随水垢厚度增大而迅速增大，从而把管壁金属温度迅速抬高。当水垢厚度达到相当大（一般为1~3毫米）后，会使炉管管壁温度超过允许值，造成炉管过热损坏。对锅炉炉墙及管道的保温材料来讲，则要求导热系数越低越好。一般常把导热系数小于0。8x10的3次方瓦/（米时·摄氏度）的材料称为保温材料。例如石棉、珍珠岩等 填缝导热材料有:导热硅脂、导热云母片、导热陶瓷片、导热矽胶片、导热双面胶等。主要作用是填充发热功率器件与散热片之间的缝隙，通常看似很平的两个面,其实接触面积不到40%,又因为空气是不良导热体，导热系数仅有0.03w/m.k,填充缝隙就是用导热材料填充缝隙间的空气. 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W K: 导热率，W/mk A：接触面积 d: 热量传递距离△T：温度差 R: 热阻值
导热系数和热阻的实际应用
导热系数和热阻的实际应用 夏俊峰 2015.08.05 第3版 前言 本文第1版最早于2007年7月发布在中国光学光电子行业论坛上，之后在2009年8月修改为第2版。本次做了全面的修改，增加了模拟计算的内容，以说明如何来正确认识热阻概念。并通过简单介绍模拟软件中有关接触热阻的设置问题，让读者更好地认识导热系数和热阻的实际应用。需要说明的是，本文是讨论仅在热传导方面，所有概念的定义也是针对热传导而言的。并且本文主要是针对LED 应用方面来谈的。 第一章 有关理论知识介绍 要讲导热系数和热阻的问题，首先要搞清楚这两个概念的定义。而要明确定义，必须要先介绍导热的基本理论。 在传热学中，关于热传导的基本理论就是傅里叶定律。对于一维热传导，傅里叶定律表述为：单位时间内通过厚度为L 的热量Q 与厚度两边的温度变化率ΔT 及平板面积A 成正比，即: L ΔT λA t Q -= ——（1） 式中：λ是材料的导热系数。负号表示热量自温度高向温度低方向传递。 对于上述导热定律，读者必须清楚，公式（1）仅是针对一维、热流密度均匀、测温的平面上温度均匀相等的情况。也就是说，引起ΔT 的因素是通过面积A 的热量Q。如果热源有部分热量没有经过面积A，则不能计算在内。 单位时间内传导的热量，就是热功率，用P 表示，单位是：瓦（W）。 由公式（1）可以得知： 导热系数λ是指在稳定传热条件下，单位时间内通过物体单位距离、单位截面积的平行面、产生1度温差的热量。其单位为：瓦/（米·度）。 导热系数和温度有关。具体相关参数要查阅相关物料手册。 对公式（1）做个变换，可以得到： A L T - P λ?= ——（2） 令： A λL R =θ ——（3） 公式（2）就可以简化为： θ R T P ?= ——（4）
常用材料的导热系数表
材料的导热 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W；K: 导热率，W/mk；A：接触面积；d: 热量传递距离；△T：温度差；R: 热阻值 导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。 将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。 但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。 根据R=A△T/Q这个公式，理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化的公式，他设定的条件是：接触面是完全光滑和平整的，所有热量全部通过热传导的方式经过材料，并达到另一端。 实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。 所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。 通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。 而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热率值。 傅力叶方程式，是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型，会有很多的修正公式，来完善所有的环节可能出现的问题。 总之： a. 同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值是会随厚度发生变化的。 b. 同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。 c. 对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是
常用材料的导热系数表
常用材料的导热系数表
材料的导热率 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W；K: 导热率，W/mk；A：接触面积；d: 热量传递距离；△T：温度差；R: 热阻值 导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。 将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。 但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。 根据R=A△T/Q这个公式，理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化的公式，他设定的条件是：接触面是完全光滑和平整的，所有热量全部通过热传导的方式经过材料，并达到另一端。 实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。 所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。 通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。 而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热率值。 傅力叶方程式，是一个完全理想化的公式。我们可用来理解导热材料的原理。但实际应用、热阻计算是复杂的数学模型，会有很多的修正公式，来完善所有的环节可能出现的问题。 总之： a. 同样的材料，导热率是一个不变的数值，热阻值是会随厚度发生变化的。 b. 同样的材料，厚度越大，可简单理解为热量通过材料传递出去要走的路程越多，所耗的时间也越多，效能也越差。 c. 对于导热材料，选用合适的导热率、厚度是对性能有很大关系的。选择导热率很高的材料，但是厚度很大，也是 性能不够好的。最理想的选择是：导热率高、厚度薄，完美的接触压力保证最好的界面接触。 d、使用什么导热材料给客户，理论上来讲是很困难的一件事情。很难真正的通过一些简单的数据，来准确计算出选 用何种材料合适。更多的是靠测试和对比，还有经验。测试能达到产品要求的理想效果，就是最为合适的材料。 e、不专业的用户，会关注材料的导热率；专业的用户，会关注材料的热阻值。
热阻与热阻抗Word版
热传导的基础理论 傅立叶方程 对界面材料的热传导，一般按一维来处理，其热传导过程可用傅立叶方程描述： Q＝KA△T/d ┄┄┄┄┄┄┄ (1) 式中：K：导热系数，W/m.k A：接触面积，m2 Q：趁热量，W △T：热量流入面与流出面之间的温差，℃d：壁面的厚度，m 导热系数 导热系数是描述材料导热能力的一个物理量，为单一材料的固有特性，与材料的大小、形状无关。而对于采用玻璃丝网或聚合物膜加固的界面材料，由于其导热系数取决于不同材料层的相对厚度及导热的方向性能，所以用相对导热系数来表征材料的导热性能更合适。 热阻 热阻表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力，表示为： Rθ＝d/K (2) 对于单一材料，材料的热阻与材料的厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大，但不是纯粹的线形关系。 热阻抗 对于界面材料，用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适，热阻抗定义为其热阻和与接触表面间的接触热阻之和，表示如下： Zθ＝d/(K.A)+Ri (3) 表面平直度、表面粗糙度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响，而这些因素又与实际应用条件有关，所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件，其影响因素有：接触面积A：接触面积增加，装配热阻即减小。 材料厚度d：绝缘厚度增加，材料的装配热阻增大。 装配压力(Pressure)：在理想条件下，装配压力增加，热阻减小，但压 力增加到一定值后，热阻减小的幅度很小，该点的压力则为材料的最佳 压力值。另外，装配热阻的大小还跟测试方法有关。 界面材料的测试方法 热阻抗的测试方法 ASTM D5470规定的测试方法 遵照美国ASTM D5470－93标准其测试原理图如右图所示： 测试头为圆柱体：截面积1in2 表面粗糙度：小于1μm 材料为：铝6160 T6 加热块及平衡加热器材料为：铜 压力：500PSI±1psi 平衡判定：10分钟内温度变化：小于1℃ ASTM D5470 测试方法示意图 计算方法为： 热量(Heat)： Q cal1,2= Kcal1,2 A cs m1,2(W) 平均热量(Average Heat): Q avg=( Q cal1+ Q cal2)(W)
热阻的实际应用
图1
公式（2）则是根据材料特征来计算热阻。利用公式（2），可以不用做实际的测量实验，利用各材料的导热系数和各组成材料的几何形状，就可以计算出热阻。这对做模拟计算是非常好的理论依据。同时，公式（2）更容易让人理解热阻产生的本质。 三、导热系数与热阻的应用问题 采用热阻的概念，只能是两个系统保持不变的情况下来分析、比较系统的热状态。两个系统若有改变，比较的结果可能完全相反。 比如，两种不带铝基板的1W白光LED，见图2和图3，它们的结构尺寸见图4和图5，根据铜底座尺寸，按照公式（2）计算，图3产品的中心轴向热阻应是图2产品的1.54倍。可在实际使用中，图3的芯片温度要低。怎么会这样？因为，它的底板下部的面积大，便于热流横向扩展。上面的计算没有考虑热流横向扩展！它们实际应用时，还必须要加散热器，见图5。通常散热器是铝合金材料，导热系数远小于纯铜材料。图2的LED接触面小，热量在往散热器上传导时，横向的热阻就大了；而图3的产品由于铜底座面积大，热量便于横向散开传导到散热器上，使得热流密度减小，将热量更有效地传导到散热器的外部翅片上。所以，虽然图3的结构纵向路径长了，但由于有了好的横向路径，其实热阻反倒小了。 再比如，两个材料、工艺相同制成的散热器，A表面积比B表面积大一倍，似乎A的热阻比B小，A要好。可是，给B配上风扇，B的热阻就会小于A。事实上是B和风扇形成了系统，是这个系统比A好。并不是A比B的热阻小而最终在使用上A比B系统好。A和B的比较就没有意义，因为B不是单独使用。 这个例子是有实际应用意义的。在设计产品的散热器结构时，我们可能采用两种方案：只用散热器自然散热和散热器加风扇散热。在采用风扇散热时，可以选取一个较小的散热器，其与风扇组合的散热效果可能远优于只采用一个较大的散热器的效果。虽然小散热器的热阻大于大散热器的热阻，但在两个系统中，我们也不能单以两个散热器的热阻大小来说好坏。 在系统构成后，不用热阻的概念，通过温度值就可以知道导热效果的差异。这里“系统的构成后”是指相比较的系统的结构确定，热源确定。可以测试相关点的温度就知道结果。没有必要已经知道了相关点的温度后再去算出个热阻来。通过相关点的温度值已经很明确了哪个好，哪个不好。如果说不是测试，而是要通过模拟计算得到结果的话，在模拟计算中，也是通过导热系数和结构参数，先算出相关点的温度。计算得到了各点的温度，导热好坏也就明了了。也可以不需要再多算一步来算出热阻值。 对于热系统间的比较，仅仅知道各系统的热阻值，也无法比较哪个好坏。 举例说明。两个不同LED灯具，采用相同型号、规格和数量的LED，它们的芯片PN结到灯具最外端的热阻不同。可是这两个灯具设计的芯片工作电流是不同的。一个灯具的工作电流比另一个要小的多，即使这个灯具的热阻大些，它的芯片温度还是要低，它的寿命相对就要好。所以，给出热阻值而不同时了解其它相关条件，单从热阻值来比较这两个灯具，是没有意义的。而若给出灯具在正常工作条件下的温度值，则可以很好低判定它们的热状况好坏了，由此才可以推断哪个灯具的可靠性和寿命会好。
传热系数的单位
传热系数的单位 传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1H通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。 6+12A +6的中空玻璃,门窗传热系数多少 断桥铝合金中空玻璃窗6+9A+6，按江苏省节能标准参照表K值＝3.5执行DGJ32/J71-2008，实际因为窗型、型材不一样，也会差异。送检尺寸有关推拉窗有可能K值＝3.5以上，在3.5-3.6左右；平开窗有可能K值＝3.5以下，在3.2-3.4左右，具体情况要具体分细。 断桥铝合金门窗，采用隔热断桥铝型材和5+9+5中空玻璃，具有节能、隔音、防噪、防尘、防水等功能。断桥铝门窗的热传导系数K值为3W/m2?K以下，比普通门窗热量散失减少一半，降低取暖费用30%左右。 幕墙中空玻璃传热系数计算方法如下： 1.公式 P r=μc /λ 式中μ——动态黏度，取1.761×10-5kg/（m?s）； c——比热容，空气取1.008×103J/（kg?K）、氩气取0.519×103J/（kg?K）； λ——导热系数，空气取2.496×10-2W/（m?K）、氩气取1.684×10-2W/（m?K）。 G r=9.81s 3ΔTρ2/Tmμ2 式中 s——中空玻璃的气层厚度（m）； ΔT ——外片玻璃表面温差，取15K； ρ——密度，空气取1.232kg/m3、氩气取1.669 kg/m3； T m——玻璃的平均温度，取283K； μ——动态黏度，空气取1.761×10-5kg/（m?s）、氩气取2.164×10-5kg/（m?s）。 N u= 0.035（G r Pr）0.38，如计算结果Nu＜1，取Nu=1。 H g= N u λ/s W/（m2?K） H T =4ζ（1/ε1+1/ε2-1）-1×Tm 3 式中ζ——常数，取5.67×10-8 W/（m2?K4）； ε 1 ——外片玻璃表面的校正辐射率； ε 2 ——内片玻璃表面的校正辐射率； ε1、ε2取值： 普通透明玻璃ην＞15% 0.837 （GB/T2680表4） 真空磁控溅射镀膜玻璃ην≤15% 0.45 （GB/T2680表4） ην＞15% 0.70 （GB/T2680表4） LOW-E镀膜玻璃ην＞15% 应由试验取得，如无试验资料时可取0.09~0.115。 h s = h g + h T 1/h t=1/h s+δ/ r1 式中δ——两片玻璃总厚度； r1——玻璃热阻，取1（m?K）/W。 1/U=1/h e +1/h i+1/h t 式中 h e——玻璃外表面换热系数，取23（19）W/（m2?K）； h i——玻璃内表面换热系数，取8（8.7）W/（m2?K）。括号中数字为GB50176有关
热阻值和导热系数关系
热阻值和导热系数关系 Revised by Hanlin on 10 January 2021
（R值）与（U值） R值和U值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。R值代表建筑材料阻止热量穿过的能力。R值越高，材料的阻热和隔热性能越高。U值的意义则与之相反。U 值代表不同材料表面之间的热传导量。U值越低，表示热传导量就越低，材料的隔热效果就越好。 基本材料的热导率? 所有的建筑材料都有各自的热导率，热导率的单位是W/Mk。导热系数是指在稳定的传热条件下，单位截面、厚度的材料在单位温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米·开尔文）。材料的热导率越低，代表产品的隔热性能越好。岩棉是最理想的隔热材料之一，其热导率很低，因而产品隔热效果良好。材料的热导率（用K或λ表达），有不同的标准，比如欧盟标准（EN），美国标准（ASTM）以及其他国际或地方标准。利用K 值可以衡量材料或的热阻值（R值）和热导系数（U值）。 R值（热阻值） 热阻值（R值）与材料的厚度和热导率有关。需要注意的是，在热导率恒定的前提下，材料厚度越高，热阻值也越高。 R=d/k 其中：R表示热阻值d表示材料厚度（单位米）k表示热导率材料的热阻值（R值）会影响房屋及屋顶的建造效果。传统的建筑材料通常是砖、水泥、瓦片、钢筋和木头，这些材料的热阻性能不是很好。采用特殊材料进行隔热处理，效果非常良好。采用岩棉隔热，
同等厚度岩棉的隔热效果超过砖头的隔热效果20倍，同等厚度岩棉的热阻性能是水泥热阻性能的40倍以上。第三方独立研究显示，采用隔热材料改善能效是最可行的方法。 U值（热导系数） 建筑物的热导系数（U值）表示在稳定传热条件下，单位面积的建筑截面材料，两表面在单位空气温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米2·开尔文）。 U=1/Rt 其中Rt代表材料总的热阻值：Rt=Ro+d1/k1+d2/k2+...........dn/kn+Ri在该等式中：Ro代表外表面的空气薄层热阻单位(m2K/W)Ri代表内表面的空气薄层热阻单位 (m2K/W)k代表基本材料的热导率单位(W/mK)d代表基本材料的厚度单位（米）建筑材料的U值越低，代表抗热性越好。
热阻值和导热系数关系审批稿
热阻值和导热系数关系 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
（R值）与（U值） ? R值和U值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。R值代表建筑材料阻止热量穿过的能力。R值越高，材料的阻热和隔热性能越高。 U值的意义则与之相反。U值代表不同材料表面之间的热传导量。U值越低，表示热传导量就越低，材料的隔热效果就越好。 基本材料的热导率 所有的建筑材料都有各自的热导率，热导率的单位是W/Mk。导热系数是指在稳定的传热条件下，单位截面、厚度的材料在单位温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米·开尔文）。 材料的热导率越低，代表产品的隔热性能越好。岩棉是最理想的隔热材料之一，其热导率很低，因而产品隔热效果良好。 材料的热导率（用K或λ表达），有不同的标准，比如欧盟标准（EN），美国标准（ASTM）以及其他国际或地方标准。利用K值可以衡量材料或的热阻值（R值）和热导系数（U值）。 R值（热阻值） 热阻值（R值）与材料的厚度和热导率有关。需要注意的是，在热导率恒定的前提下，材料厚度越高，热阻值也越高。 R = d / k 其中： R 表示热阻值
d 表示材料厚度（单位米） k 表示热导率 材料的热阻值（R值）会影响房屋及屋顶的建造效果。传统的建筑材料通常是砖、水泥、瓦片、钢筋和木头，这些材料的热阻性能不是很好。 采用特殊材料进行隔热处理，效果非常良好。采用岩棉隔热，同等厚度岩棉的隔热效果超过砖头的隔热效果20倍，同等厚度岩棉的热阻性能是水泥热阻性能的40倍以上。第三方独立研究显示，采用隔热材料改善能效是最可行的方法。 ? U值（热导系数） 建筑物的热导系数（U值）表示在稳定传热条件下，单位面积的建筑截面材料，两表面在单位空气温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米2·开尔文）。 U = 1 / Rt 其中Rt代表材料总的热阻值： Rt = Ro + d1 / k1 + d2 / k2 + ........... dn / kn + Ri 在该等式中： Ro 代表外表面的空气薄层热阻 单位 (m2K/W) Ri 代表内表面的空气薄层热阻单位 (m2K/W) k 代表基本材料的热导率单位 (W/mK)
围护结构热阻及保温计算
导热系数、传热系数（热阻值R、导热系数λ、修正系数、厚度---节能计算）概念及热工计算方法 导热系数： 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度(W/m?K,此处的K可用℃代替)。 传热系数： 传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度(K，℃)，1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米?度(W/㎡?K，此处K可用℃代替)。 （节能）热工计算： 1、围护结构热阻的计算 单层结构热阻： R=δ/λ 式中：δ—材料层厚度(m) λ—材料导热系数[W/(m.k)] 多层结构热阻： R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn 式中: R1、R2、---Rn—各层材料热阻(m.k/w) δ1、δ2、---δn—各层材料厚度(m) λ1、λ2、---λn—各层材料导热系数[W/(m.k)] 2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re 式中: Ri —内表面换热阻(m.k/w)(一般取0.11) Re —外表面换热阻(m.k/w)(一般取0.04) R —围护结构热阻(m.k/w) 3、围护结构传热系数计算 K=1/ R0 式中: R0—围护结构传热阻 外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算 Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中: Km—外墙的平均传热系数[W/(m.k)] Kp—外墙主体部位传热系数[W/(m.k)] Kb1、Kb2、Kb3—外墙周边热桥部位的传热系数[W/(m.k)] Fp—外墙主体部位的面积 Fb1、Fb2、Fb3—外墙周边热桥部位的面积 4、单一材料热工计算运算式 ①厚度δ(m) = 热阻值R(m.k/w) * 导热系数λ[W/(m.k)] ②热阻值R(m.k/w) = 1 / 传热系数K [W/(㎡?K)] ③厚度δ(m) = 导热系数λ[W/(m.k)] / 传热系数K [W/(㎡?K)]
传热系数和导热系数
传热系数和导热系数 传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K ,C）, 1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米度（W/ m2 K，此处K可用C代替）。 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K, C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度（W/m?K,此处为K可用C代替）。导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米?度以下的材料称为高效保温材料。 传热阻以往称总热阻，现统一定名为传热阻。传热阻RO是传热和系数K的倒数，即RO=1/K，单位是平方米度/瓦（m2. K/ W）。围护结构的传热系数K值愈小，或传热阻R0值愈大，保温性能愈好。 由固体器壁隔开的热、冷流体在温度相差为一度时，单位时间内通过单位器壁面积的传热量，又称总传热系数。它是传热学中度量传热过程有效程度的主要指标。其数学定义式为
式中?为单位时间内流过传热面的热量即热流量；为传热面积；△ 为热、冷流体的对数平均温度差。 机械工程中遇到的传热过程常常是热传导、对流换热和辐射换热三者的综合，而在应用最多的表面式换热器（又称间壁式换热器）中温度不太高，辐射换热的作用不大，所以分析时主要考虑热传导和对流换热的综合过程。 传热过程中热流体通过对流换热向高温侧壁面传热（见图 这一热量又通过固体壁导热传递给低温侧 壁面，最后以对流换热方式由冷流体把热量从低温侧壁面带走。因此，传热过程通常都可简化成串联的3个基本环节：对流换热一导热—对流换热。3个串联环节的分热阻之和组成传热过程的总热阻。因此，传热系数可表示为 I ] * $ * ] 屍鼻屁式中方、方分别表示热、冷流体与其相接触壁面间的对流传热系数（需要时，其中包括辐射换热的相应折算值）；?、分别为器壁的厚度和热导率。分母中的3个分数代表3 个串联环节的分热阻。因此，传热系数不仅与器壁的材料性能和厚度有关，还与器壁两侧的对流换热（有时还有辐射换热）过程有关，而且
常用材料的导热系数表
常用材料的导热系数表文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
材料的导热率 傅力叶方程式： Q=KA△T/d, R=A△T/Q Q: 热量，W；K: 导热率，W/mk；A：接触面积；d: 热量传递距离；△T：温度差；R: 热阻值 导热率K是材料本身的固有性能参数，用于描述材料的导热能力。这个特性跟材料本身的大小、形状、厚度都是没有关系的，只是跟材料本身的成分有关系。所以同类材料的导热率都是一样的，并不会因为厚度不一样而变化。 将上面两个公式合并，可以得到 K=d/R。因为K值是不变的，可以看得出热阻R值，同材料厚度d是成正比的。也就说材料越厚，热阻越大。 但如果仔细看一些导热材料的资料，会发现很多导热材料的热阻值R，同厚度d并不是完全成正比关系。这是因为导热材料大都不是单一成分组成，相应会有非线性变化。厚度增加，热阻值一定会增大，但不一定是完全成正比的线性关系，可能是更陡的曲线关系。 根据R=A△T/Q这个公式，理论上来讲就能测试并计算出一个材料的热阻值R。但是这个公式只是一个最基本的理想化的公式，他设定的条件是：接触面是完全光滑和平整的，所有热量全部通过热传导的方式经过材料，并达到另一端。 实际这是不可能的条件。所以测试并计算出来的热阻值并不完全是材料本身的热阻值，应该是材料本身的热阻值+所谓接触面热阻值。因为接触面的平整度、光滑或者粗糙、以及安装紧固的压力大小不同，就会产生不同的接触面热阻值，也会得出不同的总热阻值。 所以国际上流行会认可设定一种标准的测试方法和条件，就是在资料上经常会看到的ASTM D5470。这个测试方法会说明进行热阻测试时候，选用多大的接触面积A，多大的热量值Q，以及施加到接触面的压力数值。大家都使用同样的方法来测试不同的材料，而得出的结果，才有相比较的意义。 通过测试得出的热阻R值，并不完全是真实的热阻值。物理科学就是这样，很多参数是无法真正的量化的，只是一个“模糊”的数学概念。通过这样的“模糊”数据，人们可以将一些数据量化，而用于实际应用。此处所说的“模糊” 是数学术语，“模糊”表示最为接近真实的近似。 而同样道理，根据热阻值以及厚度，再计算出来的导热率K值，也并不完全是真正的导热
热阻值和导热系数关系完整版
热阻值和导热系数关系集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
（R值）与（U值） R值和U值是用于衡量建筑材料或装配材料热学性能的两个指标。R值代表建筑材料阻止热量穿过的能力。R值越高，材料的阻热和隔热性能越高。U值的意义则与之相反。U值代表不同材料表面之间的热传导量。U值越低，表示热传导量就越低，材料的隔热效果就越好。 基本材料的热导率? 所有的建筑材料都有各自的热导率，热导率的单位是W/Mk。导热系数是指在稳定的传热条件下，单位截面、厚度的材料在单位温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米·开尔文）。材料的热导率越低，代表产品的隔热性能越好。岩棉是最理想的隔热材料之一，其热导率很低，因而产品隔热效果良好。材料的热导率（用K或λ表达），有不同的标准，比如欧盟标准（EN），美国标准（ASTM）以及其他国际或地方标准。利用K值可以衡量材料或的热阻值（R值）和热导系数（U值）。 R值（热阻值） 热阻值（R值）与材料的厚度和热导率有关。需要注意的是，在热导率恒定的前提下，材料厚度越高，热阻值也越高。 R=d/k 其中：R表示热阻值d表示材料厚度（单位米）k表示热导率材料的热阻值（R值）会影响房屋及屋顶的建造效果。传统的建筑材料通常是砖、水泥、瓦片、钢筋和木头，这些材料的热阻性能不是很好。采用特殊材料进行隔热处理，效果非常良好。采用岩棉隔热，同等厚度岩棉的隔热效果超过砖头的隔热效果20倍，同等厚度岩棉的热阻性能是水泥热阻性能的40倍以上。第三方独立研究显示，采用隔热材料改善能效是最可行的方法。 U值（热导系数） 建筑物的热导系数（U值）表示在稳定传热条件下，单位面积的建筑截面材料，两表面在单位空气温差和单位时间内直接传导的热量，单位是"瓦/（米2·开尔文）。 U=1/Rt 其中Rt代表材料总的热阻值：Rt=Ro+d1/k1+d2/k2+...........dn/kn+Ri在该等式中：Ro代表外表面的空气薄层热阻单位(m2K/W)Ri代表内表面的空气薄层热阻单位(m2K/W)k代表基本材料的热导率单位(W/mK)d代表基本材料的厚度单位（米）建筑材料的U值越低，代表抗热性越好。
导热系数热阻基概念
导热系数和热阻 一、定义 导热系数λ： 是指在稳定传热条件下，设在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为 1平方米的平行面，而这两个平面的温度相差1度，则在1秒内从一个平面传导到另 一平面的热量就规定为该物质的热导率。其单位为：瓦/（米·度）, 导热系数在0.12 瓦/（米·度）以下的材料称为绝热材料。 导热系数反应的是导热材料导热性，导热材料的导热系数越大，则其导热性越好。 热阻θ： 就是热流量在通过物体时，在物体两端形成的温度差。即：θ＝(T2－T1)/P——（1）单位是：℃/W。式中： T2是热源温度，T1是导热系统端点的温度，P是热源 的功率。（1）式是指在一维、稳态、无内热源的情况下的热阻。 热阻反应的是导热材料对热流传导的阻碍能力，导热材料的热阻越大，则其对热 传导的阻碍能力越强。 一般可以通过下面公式计算导热系统端点的温度：(T2－T1)＝Pθ，热源功率越小，热阻越小，其热流传导能力越好，热阻越大，热流传导能力越差。 热阻还可以由下式表达：θ＝L/(λS)——（2）式中：λ是导热系数，L是材料厚度或长度，S是传热面积。物体对热流传导的阻碍能力，与传导路径长度成正比，与 通过的截面积成反比，与材料的导热系数成反比。 二、对导热系数与热阻的理解和应用场合 导热系数反映的是物质在单位体积下的导热能力。实际上它反映了物质导热的固 有能力。这种能力是由物质的原子或分子结构决定的。它是评价物质之间导热能力的 参数。 热阻其实是导热系数与物体的几何形状相结合而体现的该形状物体的导热能 力。对非均匀厚度的物体，均匀热流密度的热流通过物体后，两端任意两点的温度差 可能是不同的，也就是说，任意两点间的热阻可能是不同的。 谈热阻，必须要明确这一点：热阻必须是指定的两个点之间的热阻，并且两点之 间没有其它的热源。它反映的是特定两点间的导热能力。就是说，给定了热阻值，同 时必须明确给出计量的起点和终点。偏离了这两个位置点，这个热阻值就没有意义了。 纯就每种物质而言，谈热阻是没有太大意义的。因为几何形状不同，热阻就不同了。只有确定了几何形状，才可以利用热阻的概念做导热能力的比较。 比如：