建筑圍護結構中封閉方腔空氣夾層的熱工性能研究.pdf

1、在全球能源日益緊張、環(huán)境嚴重惡化的背景下，全世界都在進行“低碳經濟、節(jié)約能源、減少污染物排放”的研究，而建筑是節(jié)能潛力最大的用能領域，應該引起我們特別的關注。其中，改善建筑外圍護材料的保溫隔熱性能是降低建筑能耗的主要途徑之一。
　　由于常溫下空氣的導熱系數(shù)λ為0.026W/（m·K），具有良好的保溫隔熱特性。目前，帶有不同數(shù)量“封閉空氣夾層”的建筑材料的應用日趨廣泛，所以本論文主要研究“封閉方腔空氣夾層”的熱工性能，尋求最佳的空氣

2、夾層結構，為在建筑圍護結構中的應用奠定理論基礎，具體的研究內容包括：
　　（1）影響封閉方腔空氣夾層傳熱的主要因素包括：夾層內的氣體種類、空氣夾層的厚度L、空氣夾層的高度H、夾層冷熱壁面溫差△T和空氣夾層的放置角度等，其中空氣夾層的厚度L、空氣夾層的高度H和夾層冷熱壁面溫差△T是三個最主要的影響因素。
　?。?）“封閉方腔空氣夾層”內的傳熱是導熱、對流換熱和輻射換熱三者的復合換熱過程，其中，輻射換熱占主要部分，導熱和對流換熱

3、所占比例較小。研究表明：輻射換熱不隨空氣夾層的厚度L和高度H發(fā)生明顯的變化，在一定的情況下，可認為輻射換熱為一常數(shù)，那么，可認為當對流換熱量達到最小時的空氣夾層厚度為其最佳厚度。
　?。?）利用FLUENT軟件對封閉方腔空氣夾層自然對流進行模擬計算，研究結果表明：空氣夾層的高度H對輻射換熱量qr和對流換熱量qs影響較小，所以空氣夾層的厚度L和壁面溫差△T是影響封閉方腔空氣夾層自然對流的最主要因素，并且隨著L和△T的增大，空氣夾層內

4、的氣體運動加強，擾動也明顯增強；空氣夾層厚度L和高度H對空氣夾層中的輻射換熱影響微弱，而溫差△T對其影響較大，當△T增大時，輻射換熱明顯增強，說明壁面的溫差是影響輻射換熱的主要因素；本文采用了兩組典型的室內外溫差，即：△T=6.5℃和?T=15℃。厚度L范圍在60mm以內，找到了封閉方腔空氣夾層的最佳厚度為20mm左右。當空氣夾層的厚度L<20mm時，總的熱流量q減少的幅度較大；當空氣夾層的厚度L>20mm時，熱流量q減少的幅度非常小。

5、
　　（4）通過經驗公式計算結果與數(shù)值計算結果的比較表明：隨著厚度L的增加，傳熱系數(shù)和熱流量都在逐漸減少；當L<20mm時它們的減小幅度較大；當L>20mm時它們的減小幅度很小，可認為20mm左右為其變化的轉折點；經驗公式計算值大于模擬結果計算值，盡管模擬結果和經驗公式計算的結果有一定的誤差，但是他們在一定范圍內的變化趨勢是相同的，任具有一定的參考價值。
　?。?）利用實驗對模擬計算結果進行驗證，研究結果表明：由于實驗過程中