建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中封閉方腔空氣夾層的熱工性能研究.pdf

1、在全球能源日益緊張、環(huán)境嚴(yán)重惡化的背景下，全世界都在進(jìn)行“低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)約能源、減少污染物排放”的研究，而建筑是節(jié)能潛力最大的用能領(lǐng)域，應(yīng)該引起我們特別的關(guān)注。其中，改善建筑外圍護(hù)材料的保溫隔熱性能是降低建筑能耗的主要途徑之一。
　　由于常溫下空氣的導(dǎo)熱系數(shù)λ為0.026W/（m·K），具有良好的保溫隔熱特性。目前，帶有不同數(shù)量“封閉空氣夾層”的建筑材料的應(yīng)用日趨廣泛，所以本論文主要研究“封閉方腔空氣夾層”的熱工性能，尋求最佳的空氣

2、夾層結(jié)構(gòu)，為在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，具體的研究內(nèi)容包括：
　?。?）影響封閉方腔空氣夾層傳熱的主要因素包括：夾層內(nèi)的氣體種類、空氣夾層的厚度L、空氣夾層的高度H、夾層冷熱壁面溫差△T和空氣夾層的放置角度等，其中空氣夾層的厚度L、空氣夾層的高度H和夾層冷熱壁面溫差△T是三個(gè)最主要的影響因素。
　　（2）“封閉方腔空氣夾層”內(nèi)的傳熱是導(dǎo)熱、對(duì)流換熱和輻射換熱三者的復(fù)合換熱過程，其中，輻射換熱占主要部分，導(dǎo)熱和對(duì)流換熱

3、所占比例較小。研究表明：輻射換熱不隨空氣夾層的厚度L和高度H發(fā)生明顯的變化，在一定的情況下，可認(rèn)為輻射換熱為一常數(shù)，那么，可認(rèn)為當(dāng)對(duì)流換熱量達(dá)到最小時(shí)的空氣夾層厚度為其最佳厚度。
　?。?）利用FLUENT軟件對(duì)封閉方腔空氣夾層自然對(duì)流進(jìn)行模擬計(jì)算，研究結(jié)果表明：空氣夾層的高度H對(duì)輻射換熱量qr和對(duì)流換熱量qs影響較小，所以空氣夾層的厚度L和壁面溫差△T是影響封閉方腔空氣夾層自然對(duì)流的最主要因素，并且隨著L和△T的增大，空氣夾層內(nèi)

4、的氣體運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，擾動(dòng)也明顯增強(qiáng)；空氣夾層厚度L和高度H對(duì)空氣夾層中的輻射換熱影響微弱，而溫差△T對(duì)其影響較大，當(dāng)△T增大時(shí)，輻射換熱明顯增強(qiáng)，說明壁面的溫差是影響輻射換熱的主要因素；本文采用了兩組典型的室內(nèi)外溫差，即：△T=6.5℃和?T=15℃。厚度L范圍在60mm以內(nèi)，找到了封閉方腔空氣夾層的最佳厚度為20mm左右。當(dāng)空氣夾層的厚度L<20mm時(shí)，總的熱流量q減少的幅度較大；當(dāng)空氣夾層的厚度L>20mm時(shí)，熱流量q減少的幅度非常小。

5、
　　（4）通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果的比較表明：隨著厚度L的增加，傳熱系數(shù)和熱流量都在逐漸減少；當(dāng)L<20mm時(shí)它們的減小幅度較大；當(dāng)L>20mm時(shí)它們的減小幅度很小，可認(rèn)為20mm左右為其變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值大于模擬結(jié)果計(jì)算值，盡管模擬結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果有一定的誤差，但是他們?cè)谝欢ǚ秶鷥?nèi)的變化趨勢(shì)是相同的，任具有一定的參考價(jià)值。
　?。?）利用實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，研究結(jié)果表明：由于實(shí)驗(yàn)過程中