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面向建筑節(jié)能的加氣混凝土吸放濕特性與有效導熱系數(shù)研究
發(fā)布時間:2016-11-09來源:花都集團作者:admin
如今隨著建筑能耗在社會總能耗中逐漸占有較高比例,對建筑進行能耗分析也開始受到人們重視,然而在進行建筑能耗分析或熱工設計時,需獲知建筑材料準確的吸放濕特性參數(shù)和有效導熱系數(shù)數(shù)值以確保計算結果精確性,因此獲取材料準確的熱濕物性就顯得尤為重要。本文以典型的建筑多孔材料蒸壓加氣混凝土作為研究對象,通過實驗和理論相結合對其吸放濕特性和導熱性能進行了全面研究。<br> 首先,本文通過采用多種手段(SEM、XRD、壓汞法等)對其細觀孔隙結構進行表征,總結了加氣混凝土的基本物性(容積密度、骨架密度、開口孔隙率、總孔隙率)測試方法。<br> 為獲... 如今隨著建筑能耗在社會總能耗中逐漸占有較高比例,對建筑進行能耗分析也開始受到人們重視,然而在進行建筑能耗分析或熱工設計時,需獲知建筑材料準確的吸放濕特性參數(shù)和有效導熱系數(shù)數(shù)值以確保計算結果精確性,因此獲取材料準確的熱濕物性就顯得尤為重要。本文以典型的建筑多孔材料蒸壓加氣混凝土作為研究對象,通過實驗和理論相結合對其吸放濕特性和導熱性能進行了全面研究。
首先,本文通過采用多種手段(SEM、XRD、壓汞法等)對其細觀孔隙結構進行表征,總結了加氣混凝土的基本物性(容積密度、骨架密度、開口孔隙率、總孔隙率)測試方法。
為獲得加氣混凝土吸放濕特性,本文研究了不同環(huán)境相對濕度(20%、40%、60%、80%和90% RH)下,不同孔隙率試樣(B04、B05、B06級)的等溫動態(tài)吸濕和放濕曲線。對于吸濕過程,同一孔隙率下,相對濕度越大,試樣動態(tài)吸水率越大,當相對濕度達到80% RH以上時,吸水率增長更為劇烈。對于放濕過程,孔隙率越大,試樣含水率變化幅度越大;對于同一孔隙率試樣,達到動態(tài)放濕平衡所需的時間將隨環(huán)境相對濕度的增大而增長。此外,本文研究了不同溫度(15℃、25℃和35℃)對試樣放濕速率的影響,發(fā)現(xiàn)溫度越高,放濕速率越大,即溫度越低,越不利于試樣內(nèi)部濕分的釋放。對于常年高濕的地區(qū),冬天應更關注并改善建筑墻體的內(nèi)部結露,以提高墻體保溫性及室內(nèi)人體熱舒適性。
為研究含濕加氣混凝土的導熱性能,本文選用基于瞬態(tài)平面熱源法的Hot Disk熱常數(shù)分析儀,并通過多次調(diào)整測試探頭、測試時間及輸出功率,確定了測試含濕加氣混凝土有效導熱系數(shù)的最佳輸入功率為50 mW,并獲得絕干和含濕狀態(tài)下的加氣混凝土的有效導熱系數(shù)值。實驗結果表明,加氣混凝土有效導熱系數(shù)受其孔隙結構及內(nèi)部成分組成的影響較大,其有效導熱系數(shù)將隨含水率的提升呈單調(diào)增長趨勢,隨孔隙率的增大而呈降低趨勢。在含水率低于15%時,加氣混凝土的有效導熱系數(shù)隨含水率增加而迅速增大;當含水率大于15%時,有效導熱系數(shù)隨含水率的變化逐漸減緩。此外,對于年平均相對濕度約為80%RH的夏熱冬冷地區(qū),加氣混凝土的平衡質(zhì)量含水率將達5%以上,其有效導熱系數(shù)較絕干狀態(tài)提升近一倍。
此外,本文在分形理論的基礎上,描述了三種計算加氣混凝土分形維數(shù)的方法;由于圖像法較壓汞法而言具有可操作性強、成本低廉、數(shù)據(jù)獲取便捷等特點,因而更適用于加氣混凝土分形維數(shù)的計算。此外,本文還在Feng等人工作的基礎上,運用簡化的分形預測模型計算了絕干狀態(tài)下加氣混凝土的有效導熱系數(shù),通過比對實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),預測結果具有較高的準確性,證明該模型適用于諸如加氣混凝土等固相連續(xù)多孔建材的有效導熱系數(shù)預測。
首先,本文通過采用多種手段(SEM、XRD、壓汞法等)對其細觀孔隙結構進行表征,總結了加氣混凝土的基本物性(容積密度、骨架密度、開口孔隙率、總孔隙率)測試方法。
為獲得加氣混凝土吸放濕特性,本文研究了不同環(huán)境相對濕度(20%、40%、60%、80%和90% RH)下,不同孔隙率試樣(B04、B05、B06級)的等溫動態(tài)吸濕和放濕曲線。對于吸濕過程,同一孔隙率下,相對濕度越大,試樣動態(tài)吸水率越大,當相對濕度達到80% RH以上時,吸水率增長更為劇烈。對于放濕過程,孔隙率越大,試樣含水率變化幅度越大;對于同一孔隙率試樣,達到動態(tài)放濕平衡所需的時間將隨環(huán)境相對濕度的增大而增長。此外,本文研究了不同溫度(15℃、25℃和35℃)對試樣放濕速率的影響,發(fā)現(xiàn)溫度越高,放濕速率越大,即溫度越低,越不利于試樣內(nèi)部濕分的釋放。對于常年高濕的地區(qū),冬天應更關注并改善建筑墻體的內(nèi)部結露,以提高墻體保溫性及室內(nèi)人體熱舒適性。
為研究含濕加氣混凝土的導熱性能,本文選用基于瞬態(tài)平面熱源法的Hot Disk熱常數(shù)分析儀,并通過多次調(diào)整測試探頭、測試時間及輸出功率,確定了測試含濕加氣混凝土有效導熱系數(shù)的最佳輸入功率為50 mW,并獲得絕干和含濕狀態(tài)下的加氣混凝土的有效導熱系數(shù)值。實驗結果表明,加氣混凝土有效導熱系數(shù)受其孔隙結構及內(nèi)部成分組成的影響較大,其有效導熱系數(shù)將隨含水率的提升呈單調(diào)增長趨勢,隨孔隙率的增大而呈降低趨勢。在含水率低于15%時,加氣混凝土的有效導熱系數(shù)隨含水率增加而迅速增大;當含水率大于15%時,有效導熱系數(shù)隨含水率的變化逐漸減緩。此外,對于年平均相對濕度約為80%RH的夏熱冬冷地區(qū),加氣混凝土的平衡質(zhì)量含水率將達5%以上,其有效導熱系數(shù)較絕干狀態(tài)提升近一倍。
此外,本文在分形理論的基礎上,描述了三種計算加氣混凝土分形維數(shù)的方法;由于圖像法較壓汞法而言具有可操作性強、成本低廉、數(shù)據(jù)獲取便捷等特點,因而更適用于加氣混凝土分形維數(shù)的計算。此外,本文還在Feng等人工作的基礎上,運用簡化的分形預測模型計算了絕干狀態(tài)下加氣混凝土的有效導熱系數(shù),通過比對實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),預測結果具有較高的準確性,證明該模型適用于諸如加氣混凝土等固相連續(xù)多孔建材的有效導熱系數(shù)預測。