一種陶?；炷链u中空微通風(fēng)墻體的熱工性能研究

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1、工程試驗(yàn)與研究廣東建材2013年第9期一種陶?；炷链u中空微通風(fēng)墻體的熱工性能研究余凱倫，鐘粵。江飛飛1周荃1(1廣東省建筑科學(xué)研究院；2中山市東高新型建材有限公司)摘要：為進(jìn)一步提高外墻的隔熱性能，借助計(jì)算流體分析工具F1uent軟件，研究陶?；炷链u中空微通風(fēng)墻體在自然通風(fēng)狀態(tài)下的熱工性能，確定最佳的墻體結(jié)構(gòu)和通風(fēng)口設(shè)置。與不通風(fēng)的普通中空墻體相比，中空微通風(fēng)墻體具有較好的隔熱效果，表現(xiàn)出了較大的性能優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：中空微通風(fēng)墻體；建筑節(jié)能：自然通風(fēng)；熱工性能；CFD分析國(guó)內(nèi)新型墻體材料的生產(chǎn)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，但目前我國(guó)新型墻材的生產(chǎn)仍處于粗放式階段，不僅產(chǎn)品科技含量較低，而

2、且產(chǎn)品售價(jià)也較高。如目前在應(yīng)用加氣混凝土砌塊時(shí)，由于未掌握加氣制品的特殊性，施工時(shí)依舊沿用傳統(tǒng)粘土磚工藝做法，容易導(dǎo)致應(yīng)用中出現(xiàn)一些問題卜23。結(jié)合我國(guó)夏熱冬暖的氣候特征，筆者在傳統(tǒng)的中空墻體的基礎(chǔ)上，研究了一種陶?；炷链u中空微通風(fēng)墻體，使得氣流在墻體內(nèi)通風(fēng)，增強(qiáng)自然隔熱降溫的效果，提高了室內(nèi)的人體舒適度。同時(shí)該墻材的強(qiáng)度、抗裂性能均遠(yuǎn)優(yōu)于目前市面上應(yīng)用的各種新型墻材。1中空微通風(fēng)墻體的物理模型陶?；炷链u中空微通風(fēng)墻體采用傳統(tǒng)的砌筑方式，墻體依次為外葉墻(陶粒混凝土砌塊)、空氣層和內(nèi)葉墻(陶?；炷疗鰤K)，砌筑結(jié)構(gòu)示意圖如圖l所示。在外葉墻和內(nèi)葉墻分別設(shè)置一定面積的通風(fēng)口。

3、當(dāng)室內(nèi)外有一定溫差時(shí)，室內(nèi)低溫氣流在熱壓的作用下從內(nèi)葉墻的送風(fēng)口流入空氣間層與內(nèi)外葉墻換熱，帶走一部分傳入室內(nèi)的熱量，氣流溫度升高后從出風(fēng)口排出，如圖2所示。圖1中空微通風(fēng)墻體圖2中空微通風(fēng)墻體的砌筑結(jié)構(gòu)示意圖通風(fēng)原理圖選用四種不同結(jié)構(gòu)的墻體，詳見表1。表1四種墻體的結(jié)構(gòu)類型墻體總厚度空氣層厚度外葉墻厚度內(nèi)葉墻厚度墻體編號(hào)dd2d1d3A180ram10mm85mmB180ram60mmC200mE40mm80mmD240mm80mm陶?；炷链u的熱工性能根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，如表2所示?？紤]灰縫對(duì)墻體熱工性能的影響，計(jì)取墻體當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)的修正系數(shù)為1．2粵日。馬寧泵站(含東

4、水閘重建)工程的清水混凝土應(yīng)用效果是顯著的，清水墻身拆模后，表面平整、無氣泡、無色差，外觀觀感良好，完全達(dá)到了清水混凝土的要求。2012年10月，該工程在完工驗(yàn)收過程中被評(píng)為質(zhì)量“優(yōu)良”工程，驗(yàn)收工作組同意驗(yàn)收并交付使用。本公司在該工程的清水混凝土生產(chǎn)過程中，從原材料進(jìn)場(chǎng)、混100一凝土出廠把關(guān)、工地跟蹤服務(wù)等環(huán)節(jié)均有技術(shù)人員進(jìn)行嚴(yán)格的分工。只有這樣，才能保證清水混凝土達(dá)到預(yù)期的效果。作為工程技術(shù)管理人員，我們通過參與馬寧泵站(含東水閘重建)工程清水混凝土的工作，收獲是相當(dāng)豐富的，為今后類似的施工提供了借鑒和經(jīng)驗(yàn)?！駨V東建材2013年第9期工程試驗(yàn)與研究表2墻材的材料特性干密度

5、導(dǎo)熱系數(shù)蓄熱系數(shù)比熱容(kg／m3)(W／m·K)(W／(m2．K))(kJ／(kg·K))1400～1450O．456．221．05通風(fēng)口的設(shè)置對(duì)陶?；炷链u中空微通風(fēng)墻體的熱工性能有較大的影響，為了具體分析影響效果，分別研究3種不同相鄰進(jìn)風(fēng)口寬度、3種不同進(jìn)出通風(fēng)口高度、3種不同通風(fēng)口面積的計(jì)算模型，詳見圖3～圖5。圖41680mm、圖5通風(fēng)口面積S分別為o．21m2、0．42m2和o．63m2的計(jì)算模型2模擬計(jì)算過程2_1邊界條件陶?；炷链u中空微通風(fēng)墻體內(nèi)、外葉墻的外表面設(shè)為第三類邊界條件，在自然通風(fēng)條件下，外葉墻與室外空氣的換熱系數(shù)為19W／(m2·k)，內(nèi)葉墻與室內(nèi)

6、空氣的換熱系數(shù)為8．7w／(m2·k)[3]。外葉墻和內(nèi)葉墻的內(nèi)壁面輻射發(fā)射率均等于1。中空微通風(fēng)墻體的進(jìn)、出通風(fēng)口分別設(shè)置為壓力進(jìn)、出口邊界。2．2模擬計(jì)算過程及方法由Gambit軟件建立墻體的三維模型并劃分六面體網(wǎng)格，設(shè)置相關(guān)的物理屬性和邊界條件，然后在fluent軟件中迭代計(jì)算。計(jì)算用三維穩(wěn)態(tài)分離隱式求解控制方程，壓力與速度的耦合采用SIMPLE算法，壓力離散采用PRESTO方法?？諝獾淖匀粚?duì)流采用Boussinesq近似，動(dòng)量、能量及輻射引入項(xiàng)的離散選用二階迎風(fēng)格式。通過fluent模擬計(jì)算得到中空微通風(fēng)墻體的溫度差、速度場(chǎng)和流入室內(nèi)的熱流量，進(jìn)而計(jì)算墻體的傳熱系數(shù)目。

7、3結(jié)果與分析3．1相鄰進(jìn)風(fēng)口寬度w對(duì)中空微通風(fēng)墻體的熱工性能的影響通過數(shù)值模擬，研究三種不同相鄰進(jìn)風(fēng)KI寬度w四種中空微墻體的傳熱性能。圖6、圖7分別給出了進(jìn)、出通風(fēng)El高度H為2100mm時(shí)，室內(nèi)外5℃溫差下，相鄰進(jìn)風(fēng)口寬度w對(duì)四種墻體的傳熱系數(shù)、進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速的影響。篇—二=：1_60●一一一一一一一．‘14。▲／／，—一躑。l20120020002400相鄰進(jìn)風(fēng)幾寬度W(mm)圖6通風(fēng)口寬度w對(duì)四種墻體的傳熱系數(shù)的影響=二=二=黧●———+——一增儆0一一12∞20002400墻體^午H邵