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新型自保温页岩多孔砖实验研究
时间:2013年12月04日    点击:次    来源:隧道窑

 

  随着我们经济的持续快速发展,石油、煤炭等不可再生能源的大量消耗,可替代能源尚未普及,能源短缺问题使人们意识到建筑节能的重要性,各种节能措施越来越受到人们的关注。在国家的政策和节能标准的推动下,墙体保温隔热技术得到了迅速的发展,已经出现了一些墙体保温隔热技术体系。

   近年来,页岩多孔砖作为一种环保、节能的新型墙体材料,在我国已大力推广应用,并取得良好的社会效益、经济效益和环保效益。但是目前株洲地区生产的页岩多孔砖还不能满足建筑节能50%设计标准,株洲市政府要求我市建设行政区域内新建、改建、扩建民用建筑工程(农民自建房除外)应严格执行建筑节能50%设计标准;有条件的地区鼓励执行建筑节能设计65%标准。为了达到这一标准,株洲市墙改办与湖南工业大学土木工程学院合作,设计一种新型自保温页岩多孔砖,使其能够满足建筑节能50%设计标准。

1 冷热箱-热流计法检测原理

   目前,对于墙体传热系数的测试主要有热流计法和冷热箱-热流计法。热流计法主要采用热流计法和热点偶对现场墙体的热流量和其内、外表面温度进行检测,通过对检测数据进行分析处理计算出该墙体的传热系数,从而判定建筑物是否达到节能标准要求。冷热箱-热流计法是基于热流计的检查原理,利用热箱和冷箱制造一个人工环境以精确控制墙体内、外表面温度,再用热流计法测定被测对象的传热系数。冷热箱是一套自动控温装置,具有加热和制冷的功能,利用温度传感器采集冷箱和热箱内的空气温度,并根据要求设定冷热箱内的空气温度,从而制造一个以维稳态传热环境,再根据热流计法检测墙体传热系数,有效克服了地域和季节的限制问题。

2 方案设计

   根据GB13544-2011《烧结多孔砖和多孔砌块》中的条文规定,本文设计的页岩多孔砖的尺寸为240mm×190mm×190mm,孔排为10排,孔洞率为35%,初步方案设计有3种,尺寸如图1所示。三种方案设计经过与砖厂师傅的交流,考虑到砖体在真空挤泥机中挤压成型的难易程度及成品率,最终选择方案三进行样品砖生产烧制。方案三的优点是制砖模型磁头类型少,只有三种,挤压成型也容易,可以提高成品率。

 

   根据方案三设计图纸,砖厂制作出相应的制砖挤压模型,然后经过一系列生产工艺,最终烧制出10排孔的样品砖(样品砖如图2所示)。

 

3 实验测试

   本实验主要利用冷热箱-热流计法对10排孔样品砖砌筑的墙体进行试验测试,主要仪器有JTRG-I建筑围护结构保温性能检测装置、JTRG-II型建筑热工温度与热流自动测试系统、热箱风扇直流电源装置、热点偶、热流密度板、PC等。其中JTRG-I建筑围护结构保温性能检测装置由热箱、试件架和冷箱组成,试件架 安放检测材料(即测试墙体)。热箱开口面积为1m²,箱内装有三组搅拌风扇,若干组加热器,均热板及测温、控温传感器。冷箱开口面积为1m²,箱内装有两种搅拌风扇、冷凝器、加热器、均热板机测温控温传感器。实验测试现场图如图3所示。

 

3.1 检测位置示意图

检测位置示意图,见图45.

 

3.2 系统平衡判定

墙体至少需连续运行3d~6d后,并且来自两个至少为3h的测量周期内的qT1T2测量值及由此值计算所得的K值,所有四个值与平均值的偏差不大于1%时,并且结果不是单方向变化时,判定系统处于平衡状态。

计算公式K=q/ T1- T2

式中 K-围护结构综合传热系数;

q-热箱内侧点热流平均值

T1-热箱内测点热流平均值;

T2-冷箱内各测点温度的平均值

4 实验结果分析

冷热箱-热流计法测试墙体传热系数,实验在开始前设置冷箱温度为0℃,热箱温度为30℃,等待冷热箱体温度逐渐达到一个相对稳定状态后(一般这个过程要12h左右),JTRG-I建筑围护结构保温性能检测装置从开机后一直持续工作20dTRG-II型建筑热工温度与热流自动测试系统每隔5min记录一次数据,从而可以得到检测墙体在20d内的热箱温度、冷箱温度以及热流量。根据20d测试得到的数据,取墙体测试数据稳定后其中某整天的热箱各测点温度、冷箱各测点温度及热流量数据分别如图6、图7和图10.

 

从图6中可以看出热箱中4个测点的温度各不相同,其中测点4的温度最高,测点1的温度最低,这主要是由于热箱中的加热器离测点4近,离测点1远引起的。图6反映出热箱中4 测点在相同时刻的波动趋势基本一致。从图7中可以看出冷箱中4个测点温度也各不相同,其中测点3的温度最高,测点2的温度最低,但是4个测点整体波动不大,并且各测点在同一时刻的变化趋势一致。

8和图9是对图6和图7中的测点取加权平均值得到的结果,从图8中可以得出热箱测点温度在8h~14h的波动较大,其他时段波动较小;从图9中可以得出冷箱测点温度在7h~10h的波动较大,其他时段波动很

 

10和图11分别为热流量-时间曲线图、传热系数-时间曲线图,从图10中可以得出热流量在6h~7h急剧下降,8h之后又逐渐上升到0h~6h热流量值,根据图8和图9波动趋势,可以得出热流量在6h~7h的波动,导致了热箱在8h、冷箱在7h发生急剧的变化,说明墙体热流量的变化是引起墙体表面温度变化的原因。从图11中可以得出墙体的传热系数在0.87W/(m²·K)~1.02W/( m²·K)波动,但是大多时刻是在0.95W/m²·K~0.98W/( m²·K)之间波动,最终取24h内传热系数的加权平均值为0.96 W/m²·K),从而得出10排孔页岩多孔砖的传热系数为0.96 W/m²·K)。相比株洲市场上现有的多孔砖其传热系数在1.15 W/m²·K~1.28 W/m²·K)之间,10排孔页岩多孔砖的保温隔热性能得到了明显的提高。

 

5 结论

    本文基于冷热箱-热流计法对10排孔新型自保温页岩多孔砖进行墙体传热系数测试实验,通过20d持续测试得到的数据可知,10排孔页岩多孔砖比株洲现有的多孔砖的保温隔热性能好,相比现在的9排孔多孔砖其保温隔热能力得到了明显的提高。

 

 

 

 

 

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