空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)計算在實際中的理論算法

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摘要：文章主要研究了空心磚塊導(dǎo)熱系數(shù)的理論算法。本文首先從空心砌塊導(dǎo)熱方式出發(fā)，對空心砌塊的熱傳遞狀況進行研究；其次，在該基礎(chǔ)上提出空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)的理論算法，結(jié)合實際數(shù)據(jù)對空心磚塊導(dǎo)熱系數(shù)計算在實際中的應(yīng)用效果進行分析。文章對空心磚塊導(dǎo)熱系數(shù)計算準確性的提升具有一定的貢獻性作用。

關(guān)鍵詞：空心磚塊；導(dǎo)熱系數(shù)；理論算法

前言

隨著綠色建筑理念的不斷完善，我國建筑體系已經(jīng)開始出現(xiàn)本質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，開始形成以環(huán)保型材料為核心的低能耗、高環(huán)保型建筑結(jié)構(gòu)?？招钠鰤K作為環(huán)保型材料的重要組成部分，可以有效提升建筑的保溫性能，降低建筑能耗，已經(jīng)在建筑中得到廣泛應(yīng)用。如何明確空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)，形成相應(yīng)保溫措施已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點。

一、空心砌塊導(dǎo)熱方式分析

空心砌塊主要應(yīng)用在墻體建設(shè)中。該材料運用過程中會出現(xiàn)一定的導(dǎo)熱，實現(xiàn)建筑內(nèi)外熱量的傳輸，其具體方式主要包括砌塊導(dǎo)熱、熱對流和熱輻射三種。空心磚塊中含有骨架及通道，可以通過上述材料實現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)，通過骨架、通道等對熱量進行傳輸，實現(xiàn)砌塊導(dǎo)熱。上述導(dǎo)熱方式是空心磚塊熱量傳輸?shù)拇我绞?，其主要作用原理為不?guī)則分子的彈性振動；空心磚塊內(nèi)有孔洞，上述孔洞可以使物質(zhì)流動。當(dāng)空氣流動的過程中孔洞內(nèi)外非常容易形成對流，引起熱量和質(zhì)量的輸運，實現(xiàn)熱量的傳導(dǎo)；空心磚塊中分子不規(guī)則彈性運動可以直接引起物質(zhì)向四周發(fā)射電磁波，形成熱輻射，導(dǎo)致內(nèi)部孔洞中出現(xiàn)由上述現(xiàn)象引起的熱輻射作用，出現(xiàn)熱量的傳輸。

空心磚塊導(dǎo)熱方式分析的過程中需要把握好三項導(dǎo)熱方式，對對流和輻射進行全面分析，在該基礎(chǔ)上選取合理參數(shù)，形成相應(yīng)計算方法。

二、空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)的理論算法及應(yīng)用

（一）空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)的理論算法

空心砌塊平均熱阻理論計算的過程中需先明確空心砌塊材料，在材料基礎(chǔ)上選取相應(yīng)參數(shù)，確定計算數(shù)據(jù)。常規(guī)建筑熱工中存在二維傳導(dǎo)，數(shù)據(jù)處理過程中可以實施近似計算，其具體計算公式如下：

------------------（1）

其中：—平均熱阻；

F0—與熱流方向垂直的總傳熱面積；

F1、F2、F3……F n—按平行于熱流方向劃分的各個傳熱面積；

R0.1、R0.2、R0.3……R0.n—各個傳熱面積的傳熱阻；

R i、R e—內(nèi)、外表面換熱阻，可取0.11和0.04m2·K/W；

?—修正系數(shù)。

空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)理論計算的過程中需要分析好空心砌塊的空氣間層，對空氣間層的傳導(dǎo)過程中的各項參數(shù)進行合理把握，確定空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)計算中的傳熱阻。該間層冬季與夏季空氣間層熱阻值存在明顯差異，具體狀況見表1。

表1 空氣間層熱阻值R’（m2·K/W）

—冬季狀況

位置位置間層厚度δ（cm）

—0.5123456以上

垂直間層0.100.140.160.170.180.180.18

—夏季狀況

位置位置間層厚度δ（cm）

—0.5123456以上

垂直間層0.090.120.140.140.150.150.15

空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)理論計算的過程中需要對修正系數(shù)進行全面分析，依照計算公式中的傳熱阻數(shù)據(jù)合理選取修正系數(shù)，尤其是在多種材料運用時必須要對結(jié)構(gòu)平均傳熱阻Rp進行明確，從而得到準確的修正系數(shù)，其具體選取標準見表2。

表2 不同材料維護結(jié)構(gòu)平均傳熱阻Rp對應(yīng)的修正系數(shù)值

序號λ2/λ1或（λ2+λ3）/2λ1修正系數(shù)?

10.09～0.190.86

20.20～0.390.93

30.40～0.690.96

40.70～0.990.98

上述表格數(shù)據(jù)選取的過程中λ1和λ2分別表示兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)，其中λ2表示較小的材料導(dǎo)熱系數(shù)，λ1表示較大的材料導(dǎo)熱系數(shù)，依照兩者的比值確定最終的修正系數(shù)?。當(dāng)為三種材料時λ2、λ3表示較小的材料導(dǎo)熱系數(shù)，λ1表示較大的材料導(dǎo)熱系數(shù)，依照λ2、λ3導(dǎo)熱系數(shù)的和與λ1導(dǎo)熱系數(shù)的比值確定最終的修正系數(shù)?。

明確平均熱阻后通過導(dǎo)熱計算公式確定導(dǎo)熱系數(shù)λ，其具體公式為：

λ為材料層厚度；

R為材料的平均熱阻。

（二）空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)的算法應(yīng)用

本次空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)計算的過程中主要選取同一材質(zhì)實心的300*300mm2試樣和原材390*190*190mm3的空心砌塊作為主要材料，對其導(dǎo)熱系數(shù)進行分析，計算過程中選取GB/T 10294-2008和GB 50176-1993檢驗依據(jù)作為主要檢驗標準，

首先使用已校正的導(dǎo)熱系數(shù)測定儀對實心試樣進行試驗，得出修正后的導(dǎo)熱系數(shù)，如測得混凝土小型空心砌塊的同一材質(zhì)的實心樣品導(dǎo)熱系數(shù)為0.559 W/ m·K。空心砌塊原材試樣的尺寸如圖1，

圖1

由圖可算出表3數(shù)據(jù)。

表3 空心砌塊樣品的主要參數(shù)

平行于熱流方向劃分的各個傳熱面積（m2）F0F1F2F3F4F5F6

0.073710.005100.028160.004910.028350.004910.00227

各個傳熱面積對應(yīng)的傳熱阻（m2·K/W）/R0.1R0.2R0.3R0.4R0.5R0.6

0.33810.48700.33810.48700.33810.2659

其中各傳熱面部位對應(yīng)的傳熱阻，由空氣熱阻和材料層的熱阻相加所得。而材料層的厚度除以材料的導(dǎo)熱系數(shù)就是該層材料的傳熱阻。

由上述數(shù)據(jù)代入（1）式進行計算后可得：平均熱阻R=0.2754 m2·K/W。

本次計算過程中選取材料的材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.559W/m·K，則材料的修正系數(shù)?應(yīng)選取0.096；材料檢驗的溫度為22.7℃、相對濕度為58.4%，空氣間層厚度為5.9cm，其對應(yīng)的熱阻值為0.18m2·K/W。在該數(shù)據(jù)上對材料導(dǎo)熱系數(shù)進行計算，則λ=0.686W/m·K。

對計算結(jié)果進行分析可以發(fā)現(xiàn)，該計算過程中空心砌塊導(dǎo)熱系數(shù)為0.686W/m·K，其數(shù)值小于常規(guī)設(shè)計標準0.792W/m·K，材料導(dǎo)熱系數(shù)檢驗結(jié)果合格，計算較為準確。