空心砌塊結(jié)構(gòu)優(yōu)化與節(jié)能研究.pdf

1、全球能源危機不斷加劇,我國也將建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會列為基本國策。建筑能耗在社會總能耗中的比例日益增大,墻體材料的節(jié)能研究也顯得愈加重要。在這種背景下,本文提出采用計算機模擬技術對節(jié)能墻體材料—空心砌塊進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化及節(jié)能研究。研究內(nèi)容主要有以下幾點:
　　1.對選定空心砌塊--模型I進行熱工性能檢測實驗,計算得出其傳熱系數(shù)及熱阻值。利用有限元分析軟件FEMLAB,對模型I進行數(shù)值模擬,得到的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果誤差范圍為4.

2、59％,在誤差準許范圍之內(nèi),驗證了模擬軟件的準確性及模擬物理條件設置的合理性,為研究的進一步進行奠定基礎。
　　2.通過對混凝土空心砌塊熱阻計算公式的分析,得出混凝土空心砌塊熱阻值影響因素,如下所示:
　　(1)砌塊的厚度。通過對三種不同厚度的實心砌塊S-1(190mm),S-2(240mm), S-3(300mm)進行模擬分析,得到熱阻值隨厚度增加幅度分別為16.7%和27.2%。因此增加砌塊的厚度,可以在一定程度上提高砌

3、塊的熱阻值。
　　(2)空氣間層數(shù)量。通過對4種不同空氣間層數(shù)量的空心砌塊K-1(1排孔), K-2a(2排孔),K-3a(3排孔),K-4a(4排孔)的模擬分析,得到砌塊熱阻值增加率依次分別為100%,162%,219%,257%。結(jié)果顯示增加空氣間層數(shù)量可以明顯提高空心砌塊熱阻。
　　(3)孔洞形式。分析比較模擬結(jié)果可知:
　　a.同等空心率下,減薄孔壁可以降低砌塊熱阻值。2排孔砌塊熱阻值(K-2a較K-2b)增加

4、14.5%,3排孔砌塊熱阻值(K-32a較K-3b)增加5.9%,4排孔砌塊熱阻值(K-4a較K-4b)增加6.7%。
　　b.同等空心率下,減小孔洞長度,砌塊熱阻值降低。K-3a(單孔)較D-3a-1(雙孔)熱阻值下降16.4%,K-3a較D-3a-2(三孔)熱阻值下降35.8%。
　　c.同等空心率下,孔洞排列形式對砌塊熱阻值也有一定影響。C-3a-1(錯排)較 D-3a-1(順排)熱阻值增加了5.4%,C-3b-1(錯

5、排)較 D-3b-1(順排)熱阻值增加了3.9%。
　　綜合以上結(jié)論可知,適當減薄孔壁、增長孔洞長度和改變孔洞排列方式都可以在一定程度上提高空心砌塊熱阻值。
　　(4)摻和輕骨料。通過模擬發(fā)現(xiàn),摻入輕骨料砌塊 Q-3b-1熱阻值為0.81(m2·K)/W,同等規(guī)格的普通混凝土砌塊 C-3b-1熱阻值為0.53(m2·K)/W,輕骨料砌塊熱阻值增加幅度為52.8%。因此適量摻入輕骨料可以提高普通混凝土砌塊的熱阻值,并能提高砌塊

6、的耐久性。
　　3.分析文中模擬結(jié)果及綜合對熱阻值影響因素的分析,優(yōu)化空心砌塊的結(jié)構(gòu),設計出兩款空心砌塊M-1和M-2。砌塊M-1材料為頁巖混凝土,規(guī)格為390×190×190mm,主要用于內(nèi)墻等非承重墻體;M-2材料為普通混凝土,規(guī)格為390×240×190mm,主要用于承重墻體。并通過軟件對設計的砌塊進行模擬計算,結(jié)果為:M-1砌體熱阻值為1.7(m2·K)/W,M-2砌體熱阻值為1.42(m2·K)/W,均滿足了國家的節(jié)能6