寒区加气混凝土自保温墙体热工性能测试及模拟分析

【摘要】：社会日益进步，能耗问题却日益突显，建筑能耗在总能耗中很大一部分，因此节能建筑应运而生，以自保温墙体构成的建筑便是节能建筑的一个典型代表。新事物的出现总是伴随着诸多阻力，粉煤灰蒸压加气混凝土自保温墙体也不例外，目前暴露出很多缺点，比如墙体热桥部位热量散失严重、墙体开裂、墙体内部出现冻融现象，内表面结露等问题。 为了更好的掌握加气混凝土自保温墙体的热工性能，改善热桥处热量损失严重以及墙体内部冻融等现象，从而能够推广自保温墙体在寒区的应用，本文对自保温墙体的热工性能进行了研究。 首先对由自保温墙体不同形式的热桥部位进行现场测量，分别对外转角热桥、丁字墙热桥、门窗洞热桥和墙顶角热桥以及周围的墙体进行了温度和热流密度的测量，发现热桥处温度普遍都低，随着远离热桥的距离增大，该处的温度则逐渐升高，而热流密度在热桥部位则是比主墙体的热流密度要高。根据热桥以及附近墙体的温度，初步计算出热桥影响范围。温度、热流密度和热桥影响范围值为后文模拟结果提供一个参照依据。 其次利用FLUENT对不同形式的热桥进行模拟计算分析，外转角热桥、丁字墙热桥和门窗洞热桥均可以简化成二维模型，而墙顶角热桥则必须建立三维模型进行模拟计算。通过模拟计算分析，得到了更加细密的温度场和热流密度场，对热桥处壁面温度和热流密度进行详细的分析，得到的温度和热流密度的变化趋势和测量得到的温度和热流密度变化趋势一样，热桥的影响区域和测量计算得到的热桥影响区域存在可接受的误差。 然后对热桥部位进行冷凝分析，通过变化不同的保温层厚度和不同的气象条件，得到不同状况下墙体界面冷凝结果，最终确定不同热桥保温层的最合适厚度。 最后根据热桥影响范围和适合的保温层厚度对热桥进行保温层的设计，利用FLUENT对处理后的热桥进行了模拟分析，与处理前相比，热桥部位的温度有小幅升高，热流密度则有大幅下降，而且处理后的墙体理论上不会出现内部冷凝的现象。 本文的主要工作是通过FLUENT软件对不同形式的热桥进行温度场的模拟分析和热桥部位的界面冷凝分析，根据热桥影响范围和计算结果确定了不同热桥的保温形式，保温后热桥的热工性能相比保温前具有很大的提升。本文对自保温墙体在寒区的应用和推广具有指导性意义。