400-空心砌块通风墙体热特性分析及影响因素分析.pdfVIP

空心砌块通风墙体热特性及影响因素分析 华中科技大学 于靖华* 黄俊潮 陶俊威 摘 要：基于频域有限差分法建立空心砌块通风墙体的频域传热模型，利用傅里叶级数 展开得到武汉市南向夏季室外空气综合温度、室内空气温度及空腔空气温度的简谐波函数， 通过计算得到空心砌块通风墙体各表面在各阶简谐波函数下的频域响应，进而计算得出不同 朝向空心砌块通风墙体各表面的温度。分析了该通风墙体的热工性能影响因素，结果显示东 向通风墙体的热工性能较优于其他朝向的通风墙体；随着空腔内气流流速的增大，内表面温 度逐渐下降，相比于非通风墙体，当空腔内流速为0.3m/s 和1.8m/s 时，墙体内表面最高温 度分别降低了4℃和4.8℃；在保证相同的通风量下，空心砌块的空腔尺寸越大，通风墙体 的内表面温度越小。 关键词：空心砌块；热特性；墙体朝向；空腔风速；空腔尺寸 0 引言 普通单、双排孔空心砌块墙体由于热阻值较低，其热工性能依然达不到建筑节能标准的 要求[1] 。本文所研究的空心砌块通风墙体，是利用空调系统排风、地道风或夜间凉风对墙体 内的空腔进行通风，以带走墙体内部的冷、热量。在空心砌块通风墙体的频域热特性研究基 础上[2] ，本文利用傅里叶级数分解室外空气综合温度、室内空气温度及空腔空气温度，在频 域有限差分传热模型的基础上，对空心砌块通风墙体在时域上的温度响应和热流响应进行分 析，更直观地分析空心砌块通风墙体的传热特性。 1 空心砌块通风墙体的频域传热模型 本文所研究的空心砌块通风墙体所使用的空心砌块长390mm,宽190mm,高 190mm；砌 块中间为两个130mm ×130mm 的空腔，具体尺寸可见图1。本文采用空调系统排风工况进 行计算，计算过程中，取排风量等于房间人员的最小新风量的总和，计算得到空腔中的气体 流速为 0.3m/s ，假设墙体在纵向上的导热为零，截取墙体的一段横向截面，选取图 1 （a ） 虚线框部分作为研究对象。考虑到砌块间存在水泥砂浆抹灰层（厚度为 10mm），取研究对 象的寸尺为 200mm ×190mm。在计算过程中忽略空腔中各表面之间的辐射换热和空腔中气 流与空腔表面的辐射换热，墙体材料和空气均作为均匀介质处理，物性参数恒定。 以通风墙体内表面水平方向作为y 轴，以通风墙体厚度方向作为x 轴，将研究对象划分 192 个单元（图1b）。每个单元格均为4 个热阻和1 个热容的传热单元，单个单元格与四周 *第一作者：于靖华（1981- ），女，副教授，博士，通讯地址：华中科技大学东十五楼418 室，430074 ；Tel: ；邮箱：yujinghua323@126.com 基金项目：国家自然科学基金项目51778255 ） 1 (a) 空心砌块通风墙体横向截面示意图 (b) 空心砌块通风墙体的单元格划分图 图1 空心砌块通风墙体传热模型 四个单元格的热平衡方程为： 0 ( − ) ( − ) ( − ) ( − ) = (1) + + + 1 1 0 2 2 0 3 3 0 4 4 0