基于村镇民居的新型装配式复合墙板热工性能研究

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村镇民居在我国拥有庞大的基数,对村镇民居的节能优化是绿色建筑研究领域的重要课题。本文引入一种新型装配式密肋复合墙板,将从三个层面对其展开研究:一,初步论述密肋复合墙体体系在传统村镇民居中推广的可行性:该装配式墙体的技术适用性和保温技术在村镇试行的可行性满足推广条件,且装配式标准化技术可与民居的个性化需求相互协调统一。二,研究并修正该类墙体传热系数、平均热阻的计算方法:对密肋复合墙板分别采用一维手算方法、ANSYS三维数值模拟分析法和防护热箱实验测试法三种方法进行综合对比分析,评估三种方法的差异、探索此类墙板的传热规律并修正一维算法:首先,从理论层面论证这三种热阻计算方法,分析该类非均质墙板的传热机理。一维手算公式是基于一维传热理论推导而出,对极端非均质的墙体传热系数计算的准确度未知;ANSYS软件的三维热分析是基于三维传热的数值模拟方法,准确度高且具有高度可重复性;热箱实验法是传热系数的实测方法,可信度强但操作条件复杂。对比三种方法:一维简化算法准确度具有不确定性,ANSYS三维模拟法与实验测试值高度吻合,可作为修正一维算法的重要研究工具。然后,用实验方法展开论证。先用TPMBE-300平板导热仪测出加气混凝土砌块在烘干状态下的导热系数,另外,查阅文献获得同钢筋体积分数下钢筋混凝土的导热系数;再用防护热箱测试墙板传热系数、平均热阻:制作1:2的1m×1m×0.1m密肋复合墙板缩尺模型,防护热箱进行稳态法实验测定。最后,借助ANSYS三维传热模拟对实际工况下各构造类型的密肋复合墙体进行综合的模拟分析。结果显示:各组合材料的导热系数比值、不同墙体几何构造类型、附加保温层的热阻等因素是使一维算法出现偏差的主要因素。反推相同状况下一维简化算法所需要的修正系数?值,发现密肋复合墙体在保温厚度不大时,三维侧向传热对一维算法的影响较大,当保温层增加到一定厚度时,墙体非均质层所带来的三维不均匀传热的影响逐渐减弱。筛选了8种不同构造的典型密肋复合墙板,运用ANSYS模拟的三维结果反推各种构造类型、保温形式下墙板用一维计算所需的?值,最终归纳修正了该墙板的一维简化计算公式,使之既能达到实际节能计算的精炼简化需要,又能满足精度要求。三,将墙板的热工性能放大到宏观层面,讨论在建筑方案中运用该墙板时,建筑所取得的热环境及节能效果。首先,利用上文成果计算该方案中的装配式复合墙体的传热系数及平均热阻等热工指标;然后,在冬季选取典型日进行冬季室内热环境测试,详细分析测试结果;最后,利用Designbuilder对方案进行综合的能耗模拟分析,评价密肋复合墙体在该示范项目中的节能效果,并得出该装配式墙体体系在村镇民居中运用的效果及改进措施,为该体系在村镇民居中推广和促进绿色建筑理念奠定理论基础。
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