攀枝花烧结自保温墙体材料传热系数研究

(攀枝花学院土木与建筑工程学院 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

随着国家对环保和节能要求越来越高，建筑节能发展也越来越迅速。传统的混凝土墙体材料的保温性能比较差，需要进行内墙保温或外墙保温等处理，才能达到保温节能的要求[1]。墙体材料导热系数一般采用瞬态热线法测定[2]。墙体材料的传热系数与墙体材料、尺寸大小、空洞方式、孔隙率、砌筑砂浆、密度等有着重要关系[3]。传热系数时自保温墙体材料的重要性能指标之一。实验选自攀枝花地区某企业生产的烧结自保温砖，对两种烧结自保温砖进行传热系数测量，研究烧结自保温砖的保温性能。

表1 几种常见建筑材料的导热系数

一、实验材料、设备及方法

实验用烧结砖：攀枝花市某企业生产的烧结自保温砖，按规格分为两种：A:240mm×115mm×190mm和B：240mm×115mm×200mm。

主要实验设备：JTRG-1型建筑围护结构保温性能检测装置、电子天平(精度0.1g)、101-3型恒温干燥箱、万能试验机等。

表2 页岩化学成分

实验方法：攀枝花市某企业生产的烧结自保温砖(以下简称：自保温砖)主要成分为页岩，另外还添加了煤矸石等。烧结自保温砖生产过程，首先将页岩和煤矸石分别粉碎，然后将页岩和煤矸石按照一定比例混合，经过球磨机球磨筛分，再加入其它材料混合搅拌，经过真空挤砖机成型。最后，人工干燥后煅烧，出厂检验。实验烧结自保温砖采用矩形孔洞方式，确定孔洞率，根据设计方案，生产出烧结自保温砖。然后，按实验设计方案将自保温砖砌筑，通过建筑围护结构保温性能检测装置测出导热系数。

图1 烧结自保温砖砌筑

二、实验结果与分析

试验选取枝花市某企业生产的烧结自保温砖，进行烧结自保温砖热工性能试验。把墙厚度分作两类(115mm和240mm)，经对该自保温砖的实际测量，A种保温砖的空洞分为两种，大孔断面尺寸为40mm×17mm，小孔断面尺寸为22mm×17mm；B种保温砖的空洞断面尺寸为35mm×35mm。

A烧结自保温砖 B烧结自保温砖

通过JTRG-1型建筑围护结构保温性能检测装置，冷箱温度设置为-10℃，热箱温度设置为30℃，温度箱与防护箱设置相同，风速控制为3m/s。导热系数受到热箱外壁内外表面温差、试件实际面积、试件框热冷表面温差以及热流系数的影响。烧结自保温砖热传递主要包括自保温砖的肋和壁的热传导、自保温砖的孔内空气的对流与传热、自保温砖的内外侧孔壁的辐射[4]。在只考虑固体部分导热以及孔内空气对流交换热时，通过改变自保温砖的空洞的墙厚，来研究自保温砖的导热系数的变化，进行4组试验，试验结果如表3。

表3 烧结自保温砖实验结果表

实验采用矩形孔、孔洞率为40%。由表3可知，在外肋厚15mm、内肋厚7mm的情况下，墙厚增加烧结自保温砖墙体的传热系数明显减小。墙厚为115mm时，传热系数为2.09 W/m2·K，墙厚为240mm时，传热系数减小为1.26 W/m2·K。当外肋厚20mm、内肋厚12mm的情况下，墙厚增加烧结自保温砖墙体的传热系数也是明显减小。墙厚为115mm时，传热系数为2.26 W/m2·K，墙厚为240mm时，传热系数减小为1.31 W/m2·K。墙厚增加，烧结自保温砖墙体的保温性能提高。主要原因是在孔洞率相同的情况下，A组自保温砖的孔较多，矩形孔的长宽比变大，空气总热阻增大，造成自保温砖的热阻也增大，导热系数减小。当墙厚度相同时，墙外肋和内肋的厚度增加，同时烧结自保温砖密度增大，传热系数增大，同时也可以看出密度增大，烧结自保温砖墙体密度增大，传热系数也增大。主要原因是B组孔肋的厚度增加，孔的数量减少，孔肋的导热系数比空气大的多，造成自保温砖的热阻减小，导热系数增大。

结论

烧结自保温砖采用矩形孔、孔洞率为40%时，墙外肋和内肋的厚度相同，墙厚增加墙体的传热系数减小，保温性能提高。当烧结自保温砖墙外肋和内肋的厚度增加，同时烧结自保温砖密度增大，传热系数增大，保温性能降低。