自保温多孔砖传热系数的影响因素及保温优化.pdf

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1、２０１４年第１５期（总第１４４期）江西建材应用研究自保温多孔砖传热系数的影响因素及保温优化■董沙沙，殷文枫■江南大学环境与土木工程学院，江苏无锡２１４１２２摘要：多孔砖的传热系数受多种因素的影响，包括材料导热系数，孔洞率，孔更小的划分尺寸以提高计算精度，按０．００１ｍ的线单元划分。型，孔型排列方式等。本文主要运用ＡＮＳＹＳ分析软件求解多孔砖砌块２．３施加荷载的三维温度场分布来探究孔洞率对对多孔砖传热系数的影响。模拟结由于每两皮砖之间的竖向灰缝形成了热流对称面，在对称面两侧果表明：孔洞率越大，多孔砖的传热系数越小；在孔洞率相同的条件下，的热交换处于平衡状态，

2、因此两侧面视为热绝缘面，不施加温度荷载壁肋越薄，砖块的传热系数越小。这为多孔砖的设计提供了有关依据。［４］。室内温度取Ｔｎ＝１８℃，对流换热系数取αｎ＝８．７Ｗ／（ｍ２·℃）；关键词：多孔砖温度场孔洞率热阻室外温度ｔｗ＝４．６℃，热交换系数αｗ＝２３Ｗ／（ｍ２·℃）。２．４多孔砖的热阻计算随着建筑节能政策的逐步推进，尤其是节能６５％第三步节能设计根据模拟结果可以得到多孔砖内外内、外表面温度和平均热流量，标准的实施，对建筑物围护结构的保温性能提出了更高的要求［１］。为根据傅里叶导热定律求砖的导热热阻Ｒｚ＝Δｔ／ｑ，其中Δｔ＝ｔ２－ｔ１，ｑ适应建筑节能更高的要

3、求，很多墙体材料的生产厂家在块型设计、材料选择、结构布置等方面都做了很大的改进。但传统计算方法与实际值为平均热流，取ｑ＝（ｑｎ＋ｑｗ）／２，采取ｙ＝∫ｘＤＡ／∫ＤＡ的方式在ＡＮＳＹＳ相差甚远。由于孔洞率不仅关系到多孔砖的保温性能，而且也影响其中提取相应截面上的温度和热流率。ｔ１、ｔ２分别为与空气接触的墙体自重以及材料用量，所以本文暂对孔洞率对多孔砖的传热系数的影响内、外表面温度。内、外表面对流换热阻分别为０．０４ｍ２·℃／Ｗ、０．作对比分析。本文运用有限元数值模拟分析方法对此问题进行研究，１１ｍ２·℃／Ｗ，考虑到墙体内外２０ｍｍ抹灰（混合砂浆，导热系数０．

4、８７其结果可以为墙体材料的开发提供依据。Ｗ／（ｍ·Ｋ））进一步可以求得墙体的传热系数Ｋ＝１／（Ｒｚ＋０．０４６＋０．１探究思路１５）。将顺向空气层厚度控制在５０ｍｍ之内，作以下假设：墙体的每个砖３结果分析块的传热可以代表整个墙体的传热；多孔砖孔洞内空气层的流体与砖３．１孔洞率的影响壁之间只发生热传导；室内外空气与多孔砖面壁之间只发生热对流和孔洞率对多孔砖热阻及墙体传热系数的影响分析表格如表２所热传导，其他物体包括太阳对其热辐射忽略不计。室内外昼夜温差不示。控制１号，２号，３号砖的孔洞形状和位置，以各自的形心缩放０．８，是很大，模拟过程采用热稳态分析模块［２

5、］。忽略温度对导热系数的影１．１倍，得到不同孔洞率的混凝土材质多孔砖。从表中分析可知，在顺响，空气层的传热系数取值［３］按下表。流空气层厚度不超过５０ｍｍ时，孔洞率越大，多孔砖的热阻越大，墙体表１不同空气间层厚度的空气当量导热系数的传热系数越小。４号砖孔洞率最大，砖块热阻最大，墙体传热系数最ｄ空气间层厚度／ｍｍ１５２０２５３０３５４０４５５０小。ｋ当量导热系数Ｗ／（ｍ．ｋ）０．０３５００．０４９００．０５４４０．０６３７０．０７２７０．０８１５０．０９０３０．１０４０３．２孔洞排数的影响通过１号砖和５号砖的对比，发现在孔洞率相同的条件下，将厚的对此数据进行

6、回归分析，发现空气间层厚度与当量导热系数之间孔洞拆分成细长型，塑造薄的壁肋，使孔洞排数增多，也可以提高砌块２存在线性关系ｋ＝０．００１９ｄ＋０．００８５，Ｒ＝０．９９２９。所以在确定空气当的热阻。这是因为孔洞的排数增多，使其传热路径变长引起的。量导热系数时可以采用线性内插法。表２多孔砖的热阻和传热系数（孔洞处为空气间层）２有限元建模与求解模型孔洞率ｑｉｎｑｏｕｔＲＺＫ２．１建立模型及定义材料属性ｔｉｎ（℃）ｔｏｕｔ（℃）编号（％）Ｗ／ｍ２Ｗ／ｍ２ｍ２·Ｋ／ＷＷ／（ｍ２·Ｋ）采用大型通用分析软件ＡＮＳＹＳ的热分析模块进行多孔砖的温度场进行模拟分析。模型尺寸为

7、２４０ｍｍ１９０ｍｍ９０ｍｍ，孔型如图１所１号４３１５．２６５．６４２７．５５２６．１３０．３６１．８０示。采用ＳｏｌｉｄＢｒｉｃｋ８ｎｏｄｅｓ２７８单元。根据相关文献［２］选取如下参２号５２１５．６７５．４８２６．１３２３．０６０．４２１．６６数：混凝土导热系数λｈ＝１．４Ｗ／（ｍ·Ｋ）。空气间层导热系数按照间层３号２７．５１４．４８５．９３３３．０４３１．３２０．２７２．１６厚度取相应的当量导热系数，当空气间层厚度ｄ＝１９ｍｍ时，其当量导热系数取λｋ＝０．０４６２Ｗ／（ｍ·Ｋ）；当ｄ＝３８ｍｍ时，λｋ＝０．０７７９Ｗ／（ｍ·４号５４．４５１５．８９

8、５．４２５．６８２２．２６０．４４１．５８Ｋ）；当ｄ＝３０．４ｍｍ