攀枝花燒結自保溫墻體材料傳熱系數研究

(攀枝花學院土木與建筑工程學院 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

隨著國家對環保和節能要求越來越高，建筑節能發展也越來越迅速。傳統的混凝土墻體材料的保溫性能比較差，需要進行內墻保溫或外墻保溫等處理，才能達到保溫節能的要求[1]。墻體材料導熱系數一般采用瞬態熱線法測定[2]。墻體材料的傳熱系數與墻體材料、尺寸大小、空洞方式、孔隙率、砌筑砂漿、密度等有著重要關系[3]。傳熱系數時自保溫墻體材料的重要性能指標之一。實驗選自攀枝花地區某企業生產的燒結自保溫磚，對兩種燒結自保溫磚進行傳熱系數測量，研究燒結自保溫磚的保溫性能。

表1 幾種常見建筑材料的導熱系數

一、實驗材料、設備及方法

實驗用燒結磚：攀枝花市某企業生產的燒結自保溫磚，按規格分為兩種：A:240mm×115mm×190mm和B：240mm×115mm×200mm。

主要實驗設備：JTRG-1型建筑圍護結構保溫性能檢測裝置、電子天平(精度0.1g)、101-3型恒溫干燥箱、萬能試驗機等。

表2 頁巖化學成分

實驗方法：攀枝花市某企業生產的燒結自保溫磚(以下簡稱：自保溫磚)主要成分為頁巖，另外還添加了煤矸石等。燒結自保溫磚生產過程，首先將頁巖和煤矸石分別粉碎，然后將頁巖和煤矸石按照一定比例混合，經過球磨機球磨篩分，再加入其它材料混合攪拌，經過真空擠磚機成型。最后，人工干燥后煅燒，出廠檢驗。實驗燒結自保溫磚采用矩形孔洞方式，確定孔洞率，根據設計方案，生產出燒結自保溫磚。然后，按實驗設計方案將自保溫磚砌筑，通過建筑圍護結構保溫性能檢測裝置測出導熱系數。

圖1 燒結自保溫磚砌筑

二、實驗結果與分析

試驗選取枝花市某企業生產的燒結自保溫磚，進行燒結自保溫磚熱工性能試驗。把墻厚度分作兩類(115mm和240mm)，經對該自保溫磚的實際測量，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燒結自保溫磚 B燒結自保溫磚

通過JTRG-1型建筑圍護結構保溫性能檢測裝置，冷箱溫度設置為-10℃，熱箱溫度設置為30℃，溫度箱與防護箱設置相同，風速控制為3m/s。導熱系數受到熱箱外壁內外表面溫差、試件實際面積、試件框熱冷表面溫差以及熱流系數的影響。燒結自保溫磚熱傳遞主要包括自保溫磚的肋和壁的熱傳導、自保溫磚的孔內空氣的對流與傳熱、自保溫磚的內外側孔壁的輻射[4]。在只考慮固體部分導熱以及孔內空氣對流交換熱時，通過改變自保溫磚的空洞的墻厚，來研究自保溫磚的導熱系數的變化，進行4組試驗，試驗結果如表3。

表3 燒結自保溫磚實驗結果表

實驗采用矩形孔、孔洞率為40%。由表3可知，在外肋厚15mm、內肋厚7mm的情況下，墻厚增加燒結自保溫磚墻體的傳熱系數明顯減小。墻厚為115mm時，傳熱系數為2.09 W/m2·K，墻厚為240mm時，傳熱系數減小為1.26 W/m2·K。當外肋厚20mm、內肋厚12mm的情況下，墻厚增加燒結自保溫磚墻體的傳熱系數也是明顯減小。墻厚為115mm時，傳熱系數為2.26 W/m2·K，墻厚為240mm時，傳熱系數減小為1.31 W/m2·K。墻厚增加，燒結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，矩形孔的長寬比變大，空氣總熱阻增大，造成自保溫磚的熱阻也增大，導熱系數減小。當墻厚度相同時，墻外肋和內肋的厚度增加，同時燒結自保溫磚密度增大，傳熱系數增大，同時也可以看出密度增大，燒結自保溫磚墻體密度增大，傳熱系數也增大。主要原因是B組孔肋的厚度增加，孔的數量減少，孔肋的導熱系數比空氣大的多，造成自保溫磚的熱阻減小，導熱系數增大。

結論

燒結自保溫磚采用矩形孔、孔洞率為40%時，墻外肋和內肋的厚度相同，墻厚增加墻體的傳熱系數減小，保溫性能提高。當燒結自保溫磚墻外肋和內肋的厚度增加，同時燒結自保溫磚密度增大，傳熱系數增大，保溫性能降低。