最後更新：2026-06-15

熱傳導

熱量從固體的熱側流向冷側，傅立葉定律告訴你流得有多快。這是冰冷玻璃窗、隔熱牆壁和平底鍋鍋柄的物理基礎。在本計算機中輸入材料的導熱係數、板材的面積和厚度，以及兩個面的溫度，即可得到穩態熱流速率（瓦特）——以及你選定時間內傳導的總熱量。

公式的由來

熱量沿溫度梯度傳導：材料中的溫度下降越陡，熱量流動越快。對於平板，梯度就是溫差 $\Delta T$ 除以厚度 $L$。熱流還與面積 $A$ 和材料性質——導熱係數 $k$——成正比。將這些因素組合起來，即得平板的傅立葉定律。

公式

物理量	符號	意義
熱流速率	$Q/t$	$\dfrac{Q}{t} = \dfrac{k\,A\,\Delta T}{L}$
總熱量	$Q$	$Q = \dfrac{Q}{t}\cdot t$
導熱係數	$k$	材料性質，W/(m·K)
溫差	$\Delta T$	$T_\text{hot} - T_\text{cold}$

面積或溫差越大，熱流越快；板材越厚或導熱性越差，熱流越慢。公式中只出現溫度差，因此用克耳文或攝氏度計算結果相同。

計算範例

單層玻璃，$k = 0.96\ \text{W/(m·K)}$，面積 $A = 1.5\ \text{m}^2$，厚度 $L = 5\ \text{mm}$，室內 $21\ ^\circ\text{C}$，室外 $4\ ^\circ\text{C}$，歷時一小時：

$$\begin{aligned} \frac{Q}{t} &= \frac{k\,A\,\Delta T}{L} = \frac{0.96 \times 1.5 \times 17}{0.005} \\ &= 4896\ \text{W} \\ Q &= 4896 \times 3600 = 17.6\ \text{MJ} \end{aligned}$$

一片小玻璃每小時散失近五千瓦的熱量，足以說明薄單層玻璃是多麼差勁的隔熱材料。

減少熱傳導

公式指出了所有降低傳導的方法：選擇導熱係數低的絕熱材料；增加厚度（更厚的隔熱材或更寬的雙層玻璃間距）；或縮小溫差。厚度加倍，速率減半；用封閉空氣層取代玻璃——空氣的導熱係數比玻璃低約四十倍——正是密封雙層玻璃遠勝單層玻璃的原因。

限制

這是穩態傳導模型：它假設溫度已穩定，熱量以恆定速率流動。它不涵蓋暖機期間，也不包含對流和輻射——這兩者在真實牆壁表面的空氣薄膜中起著重要作用。建築能源評級將所有這些整合為單一的 U 值；這裡計算的傳導只是其中一個環節。此公式也假設一維均勻板材的熱流，不適用於角落、承重柱或熱橋的情況。

常見問題（FAQ）

什麼是傅立葉傳導定律？

傅立葉定律指出，穩態下通過平板的熱流速率為 Q/t = kA·ΔT/L。其中 k 為導熱係數，A 為垂直熱流方向的面積，L 為厚度，ΔT 為板材兩側的溫差。面積越大、溫差越大或材料導熱性越好，速率越高；板材越厚則速率越低。

什麼是導熱係數？典型值為何？

導熱係數 k 衡量材料傳遞熱量的能力，單位為瓦特每公尺克耳文。銅約為 400，鋁 237，玻璃 0.96，水 0.6，木材 0.15，靜止空氣約 0.025。礦物棉等絕熱材料約為 0.04。金屬比絕熱材料導熱能力強一萬倍，這就是為什麼金屬湯匙放入熱湯後很快變燙，而木匙卻不會。

為什麼厚度加倍，熱流減半？

驅動傳導的是溫度梯度，較厚的板材將相同的溫差分散在更長的距離上，使梯度更平緩。由於速率與 ΔT/L 成正比，厚度 L 加倍便使速率減半。這正是為何較厚的絕熱材料或間距更大的雙層玻璃能更有效降低熱損失。

這個計算機包含對流和輻射嗎？

不包含。本計算機僅涵蓋傳導——熱量依傅立葉定律在固體中移動。真實的牆壁和窗戶還透過對流（每側表面的流動空氣）和輻射散失熱量。建築工程師將三者整合為單一的 U 值或 R 值；材料傳導只是其中一個環節。