建筑节能墙体砌块空心率的热反应分析

建筑节能墙体砌块空心率的热反应分析

解放军理工大学学报（自然科学版）

第１０卷第６期２００９年１２月Ｖ０１．１０

Ｎｏ．６Ｄｅｃ．２００９

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰＬＡＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）

建筑节能墙体砌块空心率的热反应分析

何嘉鹏１，

张

源１，

韩丽艳２

（１．南京工业大学城市建设与安全工程学院，江苏南京２１０００９ｌ２．南京工业大学江苏建华建设有限公司，江苏南京２１０００９）

摘要：为了研究不同空心率条件下三排孔混凝土墙体砌块的动态传热特性，应用反应系数法，通过分析空心率为２２．８１％～５２．１４％空心砌块内侧的壁面反应温度，认为当空心率为４２．３６％～４７．２５％时，囤护墙体的热特性才能达到节能墙体的要求，并采用热箱法对三排孔混凝土墙体砌块热阻的实验研究，证明了只有当空心率为４２．３６％～４７．２５％时，热阻值才能基本满足节能的要求，同时验证了理论研究的合理性。关键词：墙体砌块；空心率；热反应系数；热阻中图分类号：ＴＵｌｌｌ．４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００９—３４４３（２００９）０６—０６２３—０５

Ｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓ

ｏｎ

ｂｌｏｃｋｓｈｏｌｌｏｗｒａｔｅｏｆ

ｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ

ＨＥＪｉａ—ｐｅｎ９１，ＺＨＡＮＧＹｕａｎｌ，ＨＡＮＬｉ—ｙａｈ２

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＵｒｂａｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＳａｆｅｔｙ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ

２．ＪｉａｎｇｓｕＪｉａｎｈｕａＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ

ｃｏｎｃｒｅｔｅ

ｍａｓｏｎｒｙｂｕｉｌｄｉｎｇｂｌｏｃｋｓｗｉｔｈｔｈｒｅｅｌｉｎｅｓ

ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｏｌｅｓ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｆａｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｏｌｌｏｗｒａｔｅｓ．Ｂｙ

ｒｅｓｐｏｎｓｅ

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ｅｎｖｅｌｏｐ

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ｒａｔｅｓ

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ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｗｈｅｎｔｈｅ

ｗａｓ

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４２．３６％～４７．２５％．Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｂｏｘｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｏｎｌｙｗｈｅｎｔｈｅｈｏｌｌｏｗ

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ｍｏｎｇ４２．３６％～４７．２５％，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｅａｒｃｈｉＳｒａｔｉｏｎａｌ．

ｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｕｉｌｄｉｎｇｂｌｏｃｋｓ；ｈｏｌｌｏｗｒａｔｅ；ｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｆａｃｔｏｒ；ｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ

空心砌块由于在砌块中增加了空气层，相对静止的空气层具有较高的绝热指数，可以大幅度增加墙体砌块的静态热阻值，降低建筑物的热负荷，所以空心砌块墙体已成为我国未来建筑墙体的主要形式。由于建筑围护结构存在热惯性，因此通过围护结构的传热量和温度的波动幅度与外扰波动幅度之间存在衰减和延迟关系，衰减和延迟的程度取决于围护结构的蓄热能力。围护结构的热容量越大，其蓄热

能力就越强，滞后的时间就越长，波幅的衰减就越大，即对室内环境的影响就越小。所以空心砌块墙体的动态绝热性能将随着墙体砌块空心率的上升而下降，这就是一对矛盾。目前国内外均采用传热系数和热惰性指标来描述建筑围护结构的静态和动态热特性。但这二者之间存在什么样的内在关系却较少研究。普遍存在着用表征建筑围护结构的静态特性的传热系数去衡量墙体砌块的热工指标，而在计算建筑围护热负荷时则采用当今流行的动态负荷法计

收稿日期：２００８一０１一０１．

基金项目，江苏省自然科学基金资助项目（ＢＫ２００８３６９）．

作者简介：何嘉鹏（１９５７一）．男．教授；研究方向：建筑节能；Ｅ—

ｍａｉｌ：ｈｊｐｈｌｙｌｌ＠ｎｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．

算，人为地将有机的整体割裂开来。综合衡量节能墙体热工特性有２个重要指标，一个为热绝缘系数，即热阻；一个为墙体的热容量，即热惰性，二者缺一不

万方数据

建筑节能墙体砌块空心率的热反应分析

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解放军理工大学学报（自然科学版）

第１０卷

可。如何设计空心砌块的结构，成为了一项亟须解决的工作。

１建筑节能空心砌块的物理模型

使用混凝土为建筑材料的条件下砌块采用单排孑Ｌ、双排孔，从理论分析与实验研究的结果均不能满足实现建筑节能５０％的要求。故墙体砌块的物理模型采用三排孔的结构型式，砌块的空气间层孑Ｌ洞交错排列，墙体砌块物理模型如图１所示，ｑ为热流密度，ｚ方向设定为砌块的宽度方向，Ｙ方向为内外墙方向，也即热量传递方向。因此通过改变空气间层厚度ｄ。（ｉ＝１，２，３）的方法来实现改变砌块空心率。

图１墙体砌块物理模型

Ｆｉｇ．１

Ｐｈｙｓｉｃ

ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｂｌｏｃｋｓ

２砌块静态热过程

为方便计算图１所不的新型墙体砌块热阻，考虑计算单元为墙体的某一局部，所以假设计算单元的上下左右侧为绝热边界条件。单元导热微分方程式为

墨（丸磊０Ｔ）＋暑（ｔ雾）＋丕（九篆）＝。。ｃ，，

边界条件：

丁Ｌ一丁¨丁Ｌ

２Ｔｚ

ｌ

—九誓Ｌ—ｏ，一丸罢Ｌ，＝ｏ；｝㈣一九西；ＩＦＬ—ｏ，一九警Ｌ＝。。Ｊ

式中：Ａ表示导热系数；＾表示空气问层的导热系数；Ａｚ表示砌块材料的导热系数（Ｗ／ｍ Ｋ）；丁表示温度（Ｋ）；ｚ表示砌块长度方向；ｊ，表示砌块传热方向；ｚ表示砌块高度方向。

对上述方程，本文用有限差分法求出温度场，由

万方数据

热流量算出墙体砌块热阻或传热系数ｋ。

３砌块动态热过程

用传热反应系数法计算墙体的非稳态传热，把系统的热特性与外扰分开，认为反应系数是墙体本身的热特性，而与外扰无关。只要知道系统的反应系数以及外扰的瞬时值和历史值，就可以求出该时刻

的热流。

３．１

传热反应系数法的数学模型

由于空心砌块墙体在砌块中设置了空气间层，

墙体的结构属于非均质材料 …… 此处隐藏：6209字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……