混凝土自保温砌块墙体热工性能检测研究.pdf
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1、2 0 1 2年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 2 No 2 F e b r u a r y 混凝土自保温砌块墙体热工性能检测研究 宋岩 丽 ( 山西建筑职业技术学院建筑工程系 , 太原 0 3 0 0 0 6 ) 摘要 : 介 绍了混 凝土 自保 温砌块墙体热工性能判定的 两种 方法一 直接 法和 间接 法 。 重点 阐述 了间接 法计 算外 墙传热 阻、 平均传热 系数的方法和过程 。并 以工程 为例 , 说 明了外墙 平均传 热 系数的计算思路和计算方 法。 关键词 : 自保 温砌块 ; 热
2、 工性 能; 传热 阻; 传热 系数 Ab s t r a c t : T wo w a y s t o me a s u r e t h e t h e r ma l p e r f o r ma n c e o f t h e wa l l o f c o n c r e t e s e l f t h e r ma l i n s u l a t i o n b l o c k s - d i r e c t a n d i n d i r e c t wa y s a r e i n t r o d u c e d T h e me t h o d t o c a lc u l a t
3、 e t h e h e a t t r a n s f e r r e s i s t a n c e a n d t h e a v e r a g e t r a n s f e r c o e f f i c i e n t ( K m)o f t h e e x t e r n a l w a l l s b y i n d i r e c t w a y i S ma i n l y i n t r o d u c e d T a k i n g s o me p r o j e c t s f o r e x a m p l e s , t h e t h o u g h t a
4、 n d me t h o d t o c a l c u l a t e a v e r a g e h e a t t r a n s f e r c o e mc i e n t o f e x t e r n a l wa l l s a r e f u r t h e r e x p l a i n e d Ke y wo r d s :C o n c r e t e s e l f t h e l ma l i n s u l a t i o n b l o c k s ;T h e r lT l a l p e rfo r ma n c e ;He a t t r a n s f
5、 e r r e s i s t a n c e ;He a t t r a n s f e r c o e mc i e n t 中图分类号 : T U 5 2 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 2 5 2 0 5 0前 言 混凝土 自保温砌块是 由混凝土拌合料 , 经过砌 块成型机成 型的 , 不需再做保 温处理 的 , 能满足建 筑物力学性能和保温隔热性能要求的砌块。国外混 凝土空心砌块建筑已有上百年的历史 , 我 国混凝 土 空心砌块也有超过 7 0年的历史 ,随着我 国节能政 策 的逐步推进 , 节能设计标准 的不断提高
6、 , 从 3 0 、 5 o u 6 5 节能 目标的提出与实施 ,对建筑外墙传 热性能的要求越来越高。 作为墙体材料的 昆凝土空心砌块 , 为了能满足 新形势下热工性能 的要求 , 各种结构形式 的砌块不 断推陈 出新 , 新型砌块在广泛推广应用之前 , 对其 热工性能指标 的检测与研究是其推 广应用前必须 做的工作。 1 混凝土 自保温砌块墙体热工性能评价指标 对 于匀质材料 的传热性能通 常用导热系数来 表征, 仅反映材料本身的性 能 , 与材料的形状 、 厚度 无关 , 导热系数越大材料传热 能力就越强 , 其保温 隔热能力越差 ; 对于非均质材料 , 通常用热 阻或传 热系数来表征其
7、传热性能 , 其值与基础材料的导热 系数 、 构件的形状 、 三维尺寸 、 温度 、 含水率等有关 , 热阻越大 , 构件 的传热能力越小 , 即保温 隔热 能力 越强。混凝土空心砌块从传热角度来说是一种不均 匀 的材料 , 所以混凝土砌块没有一个严格意义上的 导热系数 , 只能针对某种具体的块型测其热阻或传 热系数来表征其传热性能,传热系数是评价复合墙 5 2一 体热工特性 的最主要参数。 1 1 砌块墙传热阻 传热阻是指砌块墙体 ( 包括两侧表面空气边界 层 ) 阻抗 传热能力 的物理量 , 为结构热 阻与两 侧表 面换 热 阻之 和 。 D = R + 尺+ R ( 1 ) 式 中, R
8、 内表面换热阻, m K ) ( 一般取 0 1 1 ) ; 尺 外表面换热阻, ( m K ) ( 一般取 0 0 4 ) ; 一 墙体热阻, m K W。 ( 1 ) 单一材料层 的热阻按下式计算 : = ( 2 ) 式中, 一 材料层的热阻, ( m K ) W; 一 材料层的厚度 , m; A一 材料的导热系数 , W ( m K ) 。 ( 2 ) 多层材料组成 的墙体热阻按下式计算 : R = Rl + R 2 + R ( 3 ) 式中, R 、 R 2 R 一 各层材料的热阻, m2 K W。 ( 3 ) 由两种 以上材料组成 的 、 两 向非均质 围护 结构 ( 包 括各种形式
9、 的空心砌块 , 填充保温材料 的 墙体等 ) , 其平均热 阻可根据 G B 5 0 1 7 6 9 3 民用 建 筑热工设计规范 的规定 , 按下式计算 : f 1 : I R i+ R e I (4 ) = l 旦+ 生+ (4 ) R n 。 尺 a 2 n J 式中 , 平均热阻 ; 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 宋岩丽 混凝土 自保温砌块墙体热工性能检测研究 一 与热流方向垂直的总热阻面积 ; 、 一 按平行于热流方 向划分的各个 传热面积 ; Ro 1、Ro2 Ro 一 各个传热部位 的传热阻 ; 一 修正系数 , 按表 1 选用。 F BI 表
10、 1修 正系数 值 1 2 砌块墙传热系数 墙体传热 系数 , 也称为总传热 系数 , 它是 指在 稳态条件下 , 墙体两侧表面温差为 1 K时 , 1 h内通过 l m 面积所传递的热量 , 传热系数为传热阻的倒数。 K = I R o ( 5 ) 式 中, R 。 一 墙体传热阻, ( m K ) W。 1 3 外墙平均传热系数 建筑物在结构及抗震设计时 , 主体墙周边往往 需要设置混凝土圈梁和抗震柱 , 这些部位与主体墙 材 料 、 构 造 不 同 , 形成 热流 密集 的 通道 , 称 为“ 热 桥” 。外墙平均传热系数指主墙体及其周边结构性 热桥( 构造 柱 、 圈梁 以及楼板伸入外
11、墙部分等) 部位 在内的传热系数平均值【 ” 。因此, 在进行 围护结构热 工性能评价时 , 必须计算外墙 的平均传热系数。 外墙平 均传热系数的计算值按外墙 主墙体及 周边热桥部位 的传热 系数对其 面积的加权 平均计 算求得 , 计算公式如下 : = 蒜 进 式中, K 一 外墙的平均传热系数 , W ( m K ) ; K 一 外墙主体部位的传热系数 , W ( m K ) ; 一 外墙主体部位的面积 , m ; K 、 、 K舢 一 外墙周边热桥部 位传热系数, W m。 K : 、 、 一 外墙周边热桥部位的面积 , m 。 外墙主体部位和周边热桥部位如图 1 所示。 2 自保温砌块
12、墙热阻检测方法 对于 自保温混凝土空心砌块砌体的热阻 , 目前 有两种方法 , 一是按标准规定的方法直接检测得到 墙体 的热阻 ;二是先检测砌块基材的导热系数 , 然 后按热工设计 规范规定的计算方法算 出墙体 的传 热阻值或传热系数 。 2 1 直 接法 ( 1 ) 热箱法 r B 3 I 1 一 f y, 一 垂 口 : : K K p 抗震柱 图 1 平均传热 系数计算示 意图 热箱法是基于一维稳态传热的原理 , 在试件两 侧的热箱和冷箱 内, 分别建立所需 的温度 、 风速和 辐射条件 , 达到稳定状态后 , 测量空气温度 、 试件 和 箱体 内壁的表面温度及输入到计量箱内的功率 ,
13、按 公式计算 出试件的传热系数。因为要检测通过被测 对象 的热量 ,所以要把传 向别处的热量进行剔 除, 根据 处理方式不同 ,分为标定热箱法和防护热箱 法 。 标定 热 箱法圆 标定热箱法检测原理如图 2所示。将标定热箱 法 的装置置于一个温度受到控制的空 间内, 该空间 的温度可与计量箱 内部 的温度不 同。采用高比热阻 的箱壁使得流过箱壁 的热流量 Q 尽量小。 输入的 总功 率 Q 应根据 箱壁热流量 Q 。 和侧面迂 回热 损 Q 进行修正。Q 和 Q 应该用 已知 比热 阻的试件进 行标定 , 标定试件 的厚度 、 比热阻范 围应 同被0 n , 4 试 件 , 其温度范围亦应与被
14、测试件试验的温度范 围相 同。 图 2 标定热箱法 一 5 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 2期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 0期 被测试件的热阻及传热系数如式 ( 7 ) 所示 。 Ql = Qp Q 3 一 Q 4 R - A( r s ) Q J K = Q A( 一 ) ( 7 ) 式 中, Q , 一 通过试件的功率 , W; Q 输入的总功率 , W; Q 一 箱壁热流量 , W; Q 一 侧面迂回损失 , W; A 一 热 箱开 口面积 , n l ; i一 试件热侧 表面温度 , K; 一 试件冷侧表面温度 , K;
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