空心砌塊導熱系數計算在實際中的理論算法

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摘要：文章主要研究了空心磚塊導熱系數的理論算法。本文首先從空心砌塊導熱方式出發，對空心砌塊的熱傳遞狀況進行研究；其次，在該基礎上提出空心砌塊導熱系數的理論算法，結合實際數據對空心磚塊導熱系數計算在實際中的應用效果進行分析。文章對空心磚塊導熱系數計算準確性的提升具有一定的貢獻性作用。

關鍵詞：空心磚塊；導熱系數；理論算法

前言

隨著綠色建筑理念的不斷完善，我國建筑體系已經開始出現本質上的轉變，開始形成以環保型材料為核心的低能耗、高環保型建筑結構。空心砌塊作為環保型材料的重要組成部分，可以有效提升建筑的保溫性能，降低建筑能耗，已經在建筑中得到廣泛應用。如何明確空心砌塊導熱系數，形成相應保溫措施已經成為人們關注的焦點。

一、空心砌塊導熱方式分析

空心砌塊主要應用在墻體建設中。該材料運用過程中會出現一定的導熱，實現建筑內外熱量的傳輸，其具體方式主要包括砌塊導熱、熱對流和熱輻射三種。空心磚塊中含有骨架及通道，可以通過上述材料實現熱量的傳導，通過骨架、通道等對熱量進行傳輸，實現砌塊導熱。上述導熱方式是空心磚塊熱量傳輸的次要方式，其主要作用原理為不規則分子的彈性振動；空心磚塊內有孔洞，上述孔洞可以使物質流動。當空氣流動的過程中孔洞內外非常容易形成對流，引起熱量和質量的輸運，實現熱量的傳導；空心磚塊中分子不規則彈性運動可以直接引起物質向四周發射電磁波，形成熱輻射，導致內部孔洞中出現由上述現象引起的熱輻射作用，出現熱量的傳輸。

空心磚塊導熱方式分析的過程中需要把握好三項導熱方式，對對流和輻射進行全面分析，在該基礎上選取合理參數，形成相應計算方法。

二、空心砌塊導熱系數的理論算法及應用

（一）空心砌塊導熱系數的理論算法

空心砌塊平均熱阻理論計算的過程中需先明確空心砌塊材料，在材料基礎上選取相應參數，確定計算數據。常規建筑熱工中存在二維傳導，數據處理過程中可以實施近似計算，其具體計算公式如下：

------------------（1）

其中：—平均熱阻；

F0—與熱流方向垂直的總傳熱面積；

F1、F2、F3……F n—按平行于熱流方向劃分的各個傳熱面積；

R0.1、R0.2、R0.3……R0.n—各個傳熱面積的傳熱阻；

R i、R e—內、外表面換熱阻，可取0.11和0.04m2·K/W；

?—修正系數。

空心砌塊導熱系數理論計算的過程中需要分析好空心砌塊的空氣間層，對空氣間層的傳導過程中的各項參數進行合理把握，確定空心砌塊導熱系數計算中的傳熱阻。該間層冬季與夏季空氣間層熱阻值存在明顯差異，具體狀況見表1。

表1 空氣間層熱阻值R’（m2·K/W）

—冬季狀況

位置位置間層厚度δ（cm）

—0.5123456以上

垂直間層0.100.140.160.170.180.180.18

—夏季狀況

位置位置間層厚度δ（cm）

—0.5123456以上

垂直間層0.090.120.140.140.150.150.15

空心砌塊導熱系數理論計算的過程中需要對修正系數進行全面分析，依照計算公式中的傳熱阻數據合理選取修正系數，尤其是在多種材料運用時必須要對結構平均傳熱阻Rp進行明確，從而得到準確的修正系數，其具體選取標準見表2。

表2 不同材料維護結構平均傳熱阻Rp對應的修正系數值

序號λ2/λ1或（λ2+λ3）/2λ1修正系數?

10.09～0.190.86

20.20～0.390.93

30.40～0.690.96

40.70～0.990.98

上述表格數據選取的過程中λ1和λ2分別表示兩種材料的導熱系數，其中λ2表示較小的材料導熱系數，λ1表示較大的材料導熱系數，依照兩者的比值確定最終的修正系數?。當為三種材料時λ2、λ3表示較小的材料導熱系數，λ1表示較大的材料導熱系數，依照λ2、λ3導熱系數的和與λ1導熱系數的比值確定最終的修正系數?。

明確平均熱阻后通過導熱計算公式確定導熱系數λ，其具體公式為：

λ為材料層厚度；

R為材料的平均熱阻。

（二）空心砌塊導熱系數的算法應用

本次空心砌塊導熱系數計算的過程中主要選取同一材質實心的300*300mm2試樣和原材390*190*190mm3的空心砌塊作為主要材料，對其導熱系數進行分析，計算過程中選取GB/T 10294-2008和GB 50176-1993檢驗依據作為主要檢驗標準，

首先使用已校正的導熱系數測定儀對實心試樣進行試驗，得出修正后的導熱系數，如測得混凝土小型空心砌塊的同一材質的實心樣品導熱系數為0.559 W/ m·K。空心砌塊原材試樣的尺寸如圖1，

圖1

由圖可算出表3數據。

表3 空心砌塊樣品的主要參數

平行于熱流方向劃分的各個傳熱面積（m2）F0F1F2F3F4F5F6

0.073710.005100.028160.004910.028350.004910.00227

各個傳熱面積對應的傳熱阻（m2·K/W）/R0.1R0.2R0.3R0.4R0.5R0.6

0.33810.48700.33810.48700.33810.2659

其中各傳熱面部位對應的傳熱阻，由空氣熱阻和材料層的熱阻相加所得。而材料層的厚度除以材料的導熱系數就是該層材料的傳熱阻。

由上述數據代入（1）式進行計算后可得：平均熱阻R=0.2754 m2·K/W。

本次計算過程中選取材料的材料導熱系數為0.559W/m·K，則材料的修正系數?應選取0.096；材料檢驗的溫度為22.7℃、相對濕度為58.4%，空氣間層厚度為5.9cm，其對應的熱阻值為0.18m2·K/W。在該數據上對材料導熱系數進行計算，則λ=0.686W/m·K。

對計算結果進行分析可以發現，該計算過程中空心砌塊導熱系數為0.686W/m·K，其數值小于常規設計標準0.792W/m·K，材料導熱系數檢驗結果合格，計算較為準確。