攀枝花燒結(jié)自保溫墻體材料傳熱系數(shù)研究

(攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院 四川 攀枝花 617000)

StudyonHeatTransferCoefficientofPanzhihuaSinteredSelf-insulatingWallMaterials

LingRui,ChenWei

(CollegeofCivilandArchitecturalEngineering,PanzhihuaUniversity,Panzhihua,Sichuan617000,China)

【Abstract】The heat transfer coefficient of sintered self-insulating bricks has an important relationship with wall materials,porosity,wall rib thickness and density.The experimental results show that when the self-insulating brick adopts a rectangular hole and the hole ratio is 40%,the thickness of the outer wall rib and the inner rib are the same,the wall thickness increases the heat transfer coefficient of the wall,and the heat preservation performance is improved.When the thickness of the outer rib and the inner rib of the self-insulating brick wall is increased,the density of the self-insulating brick is increased,the heat transfer coefficient is increased,and the heat preservation performance is lowered.

【Keywords】sintered self-insulating brick;wall material;heat transfer coefficient

引言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保和節(jié)能要求越來(lái)越高，建筑節(jié)能發(fā)展也越來(lái)越迅速。傳統(tǒng)的混凝土墻體材料的保溫性能比較差，需要進(jìn)行內(nèi)墻保溫或外墻保溫等處理，才能達(dá)到保溫節(jié)能的要求[1]。墻體材料導(dǎo)熱系數(shù)一般采用瞬態(tài)熱線法測(cè)定[2]。墻體材料的傳熱系數(shù)與墻體材料、尺寸大小、空洞方式、孔隙率、砌筑砂漿、密度等有著重要關(guān)系[3]。傳熱系數(shù)時(shí)自保溫墻體材料的重要性能指標(biāo)之一。實(shí)驗(yàn)選自攀枝花地區(qū)某企業(yè)生產(chǎn)的燒結(jié)自保溫磚，對(duì)兩種燒結(jié)自保溫磚進(jìn)行傳熱系數(shù)測(cè)量，研究燒結(jié)自保溫磚的保溫性能。

表1 幾種常見(jiàn)建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)

一、實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及方法

實(shí)驗(yàn)用燒結(jié)磚：攀枝花市某企業(yè)生產(chǎn)的燒結(jié)自保溫磚，按規(guī)格分為兩種：A:240mm×115mm×190mm和B：240mm×115mm×200mm。

主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備：JTRG-1型建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能檢測(cè)裝置、電子天平(精度0.1g)、101-3型恒溫干燥箱、萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等。

表2 頁(yè)巖化學(xué)成分

實(shí)驗(yàn)方法：攀枝花市某企業(yè)生產(chǎn)的燒結(jié)自保溫磚(以下簡(jiǎn)稱：自保溫磚)主要成分為頁(yè)巖，另外還添加了煤矸石等。燒結(jié)自保溫磚生產(chǎn)過(guò)程，首先將頁(yè)巖和煤矸石分別粉碎，然后將頁(yè)巖和煤矸石按照一定比例混合，經(jīng)過(guò)球磨機(jī)球磨篩分，再加入其它材料混合攪拌，經(jīng)過(guò)真空擠磚機(jī)成型。最后，人工干燥后煅燒，出廠檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)燒結(jié)自保溫磚采用矩形孔洞方式，確定孔洞率，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，生產(chǎn)出燒結(jié)自保溫磚。然后，按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案將自保溫磚砌筑，通過(guò)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能檢測(cè)裝置測(cè)出導(dǎo)熱系數(shù)。

圖1 燒結(jié)自保溫磚砌筑

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)選取枝花市某企業(yè)生產(chǎn)的燒結(jié)自保溫磚，進(jìn)行燒結(jié)自保溫磚熱工性能試驗(yàn)。把墻厚度分作兩類(115mm和240mm)，經(jīng)對(duì)該自保溫磚的實(shí)際測(cè)量，A種保溫磚的空洞分為兩種，大孔斷面尺寸為40mm×17mm，小孔斷面尺寸為22mm×17mm；B種保溫磚的空洞斷面尺寸為35mm×35mm。

A燒結(jié)自保溫磚 B燒結(jié)自保溫磚

通過(guò)JTRG-1型建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能檢測(cè)裝置，冷箱溫度設(shè)置為-10℃，熱箱溫度設(shè)置為30℃，溫度箱與防護(hù)箱設(shè)置相同，風(fēng)速控制為3m/s。導(dǎo)熱系數(shù)受到熱箱外壁內(nèi)外表面溫差、試件實(shí)際面積、試件框熱冷表面溫差以及熱流系數(shù)的影響。燒結(jié)自保溫磚熱傳遞主要包括自保溫磚的肋和壁的熱傳導(dǎo)、自保溫磚的孔內(nèi)空氣的對(duì)流與傳熱、自保溫磚的內(nèi)外側(cè)孔壁的輻射[4]。在只考慮固體部分導(dǎo)熱以及孔內(nèi)空氣對(duì)流交換熱時(shí)，通過(guò)改變自保溫磚的空洞的墻厚，來(lái)研究自保溫磚的導(dǎo)熱系數(shù)的變化，進(jìn)行4組試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 燒結(jié)自保溫磚實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

實(shí)驗(yàn)采用矩形孔、孔洞率為40%。由表3可知，在外肋厚15mm、內(nèi)肋厚7mm的情況下，墻厚增加燒結(jié)自保溫磚墻體的傳熱系數(shù)明顯減小。墻厚為115mm時(shí)，傳熱系數(shù)為2.09 W/m2·K，墻厚為240mm時(shí)，傳熱系數(shù)減小為1.26 W/m2·K。當(dāng)外肋厚20mm、內(nèi)肋厚12mm的情況下，墻厚增加燒結(jié)自保溫磚墻體的傳熱系數(shù)也是明顯減小。墻厚為115mm時(shí)，傳熱系數(shù)為2.26 W/m2·K，墻厚為240mm時(shí)，傳熱系數(shù)減小為1.31 W/m2·K。墻厚增加，燒結(jié)自保溫磚墻體的保溫性能提高。主要原因是在孔洞率相同的情況下，A組自保溫磚的孔較多，矩形孔的長(zhǎng)寬比變大，空氣總熱阻增大，造成自保溫磚的熱阻也增大，導(dǎo)熱系數(shù)減小。當(dāng)墻厚度相同時(shí)，墻外肋和內(nèi)肋的厚度增加，同時(shí)燒結(jié)自保溫磚密度增大，傳熱系數(shù)增大，同時(shí)也可以看出密度增大，燒結(jié)自保溫磚墻體密度增大，傳熱系數(shù)也增大。主要原因是B組孔肋的厚度增加，孔的數(shù)量減少，孔肋的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣大的多，造成自保溫磚的熱阻減小，導(dǎo)熱系數(shù)增大。

結(jié)論

燒結(jié)自保溫磚采用矩形孔、孔洞率為40%時(shí)，墻外肋和內(nèi)肋的厚度相同，墻厚增加墻體的傳熱系數(shù)減小，保溫性能提高。當(dāng)燒結(jié)自保溫磚墻外肋和內(nèi)肋的厚度增加，同時(shí)燒結(jié)自保溫磚密度增大，傳熱系數(shù)增大，保溫性能降低。