科技创新研究国际杂志
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| Abdulaziz Almujahid1Zakariya Kaneesamkandi2 教授Dept沙特阿拉伯利雅得沙特王大学机械工程 斯斯特市教授Dept沙特阿拉伯利雅得沙特王大学机械工程2 |
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跨建墙系统热转移目前是一个全球重要研究题目,对建筑物的耗能和节能产生广泛影响。在这一领域,特别是在海合会国家开展的多项分析和数值工作需要实际实验结果才能验证这些研究。本文描述用于构建与当前假设高度关联的实验搭建过程包括并描述住宅和商业楼近源使用的所有类型墙系统本文还详细介绍为维护相同条件而采用的方法。不同墙系统在不同气候动态条件下的热性能数据有助于确认理论研究并克服测量工具的局限性
关键字 |
| 建墙系统、墙热传导、节能、冷却负载、构件块 |
导 言 |
| 建墙系统或BWS用词表示包括构件块的建筑物墙结构,块块和加隔隔层或加隔层连接墙材质依赖建筑位置技术、经济和区域因素BWS及其单个组件改变墙实热性能,因此需要集中关注BWS隔热属性视气候因素和建筑类型而大相径庭[Mohammed.S.Al-Homoud,2004]冷却或加热楼变换对楼能耗产生不利影响用于连接区块的迫击炮接头厚度是影响墙热性能的另一个主要因素。关节作用热桥并改变墙内热流模式影响墙热性能的属性(R值)为热传导性能、专用热容量和组件密度建筑墙系统由不同研究人员分析实验分析Wheeler1977年对建墙进行了实验研究并推断出约三分之一的能量损耗通过墙流出,三分之一通过屋顶损耗非隔热砖名住宅Amjed2005年对四类建墙系统进行了数值研究并比较热性能Wong等人,2005年对透明隔热材料进行了审查,并确定了最小热进最大光传输最优厚度。SANIA等人2011年在利雅得稳定周期条件下用优化隔热厚度研究隔热墙热特征高墙最优性能由三层复合墙组成,包括墙内、外和中层隔热层欧默2012年审查与确定不同墙配置最佳隔热厚度有关的研究使用不同结构材料和隔热组合构件热性能和最佳隔热厚度研究由Meral Ozel编写,2011年Bjorn Petter,2011年详细研究建材当前和未来隔热材料的优缺点构件块包括红粘块、混凝土块、火山块和吸附块Luai等人2007年评估九类粘砖墙和两种水泥砖墙在沙特阿拉伯的热性能建材热性能大不相同,Al-Homoud报告,2004年研究结果显示与实际假设大相径庭,主要是因为研究的单维度和测量技术使用当前测量墙热传导性的方法包括热线法[Merckx等,2012年]和守卫热板法[Adel Abdou等,2004年]Eoghan等公司2007年设计并搭建热盒以准确判定K值和R值Coureville,2012年对一座配有不同房顶材料的专用房进行了实验研究,并测量水分含量和隔热量对大楼热性能的影响在这次研究中,对室内室外温度、相对湿度、压强、风速、风向、天空辐射、太阳辐射和室外反射板进行了具体测量。Suman等人,2008年研究扩展聚苯乙烯和玻璃纤维顶对楼内热安慰的影响,比较二室和二室作为参考,二室测试不同材料并发现扩展聚苯乙烯比纤维玻璃性能优Fadhel,2011年对复合材料热绝缘进行了理论实验研究,由白羽毛、黄叶、鸡壳和黑羽毛等自然纤维组成,以备屋顶材料黄麻纤维质量最优 合成隔热素搭建测试室实战条件被认为是最接近实战条件的方法早先的一些工程也朝此方向完成Kevan Heathcote,2007年同时研究三种为测试目的单建墙单维分析错误通过使用此方法克服材质为砖形泥砖和Hebel墙板Cabeza et al,2007年实验室搭建,提供不同的隔热素材并进行比较研究当前测量墙热传导性的方法包括热线法[Merckx等,2012年]和守卫热板法[Adel Abdou等,2004年]但这些方法的缺陷在于无法测量现场因实际条件和测试条件大相径庭,测量楼墙热性能有误热流二维性使分析和数值计算不精确已经为建墙热性能理论研究做出了巨大的努力。其中包括分析分析与数值分析理论研究包含某些假设 强制放松实境转而影响这些研究的结果因此结果受条件支配,条件可能远非实境建墙热性能实验研究稀有这是由于实验性工作总体困难和建筑物性质问题所致,涉及建墙系统大小和种类问题。测量复合性构件的热传导性构成另一个屏障作者体验加固和无屏蔽板热传导设备使用合成构件产生错误结果为了克服上述缺陷或缺陷,设计了一个测试室比较不同类型的建筑墙自性质构造、定位和外部条件相似性热性能可测量公共平台 |
| 研究目标如下: |
| 规划并安装墙系统 包括不同组合 建墙 |
| 提供实系统条件测试建墙热性能 |
| 运行性能测量 |
| 论文详解研究的第一部分,即建墙系统代表不同类型的现有系统,以比较它们的热性能 |
二.测试室 |
| 测试室是一个故事楼,600x730cm2和220cm高度长墙对E-W轴正常机房建在机械工程系Hing Saud大学屋顶上,位于Rijang市,北纬24.38N度和经度46.460E目前只有三面墙建房东城西城北城第四道墙(南面)留待未来学习外墙用纤维玻璃隔热并覆盖有波纹金属板 |
| 三大墙中各由数模块组成(4或5单元),每堵墙本身代表孤立比较研究每一墙都允许对数面建墙系统进行单独的比较研究。建墙系统在此表示沙特阿拉伯使用建筑外墙构造法墙系统模块面积120x120cm2墙结构自然不同 建筑系统每一模块均与平流热作用隔开,使用厚度为20厘米的吸附块即每个模块由20cm稀释素材封装热流只允许正常墙面 |
| 屋顶由5cm纤维玻璃绝缘组成室内机房使用两个拆分单元,每个单元容量1.5吨机房空调的目的是模拟实境 |
| 图一显示楼墙端和楼顶前的房间结构 |
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| A.外墙搭建系统 |
| 沙特阿拉伯用水泥材料建楼,特别是住宅墙型非带式墙型以下是最常用墙建法(搭建系统): |
| 单墙 |
| 通常为20cm厚墙使用空心构件块块状或红色或水泥型,表面维度为60x20cm2人中间有一个泛泛概念 包括建筑承包商 甚至工程师 红色块本身是“好”绝缘器近二十年前 本地市场引入新类型隔热块块宽度为20cm块由7.5cm聚苯乙烯绝缘材料组成,介于厚度15至10cm两个空格块间 |
| 2)复合墙 |
| 热隔热材料如聚苯乙烯或岩毛用于隔热墙隔热材料用于内部、外部或墙中测试室三面墙用于比较研究城墙面向北东西第四道墙面向南方,留待未来学习每一墙由数个建构系统模块组成下图描述每面墙模块 |
| .b.北墙 |
| 四个系统模块显示Fig2描述如下: |
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| 1) 20cm软块单墙 |
| 外墙部分建筑, 特别是老楼使用系统搭建热绝缘法自然差图3显示模块顶视图 |
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| 2) 30cm ThicknessAdobe墙 |
| 模块使用固态adobe(clay)块构建,该块块有20x30x10cm3维度沙乌地阿拉伯传统使用这类建房系统后,当地建房系统才引进水泥常信自用材料有“非常好”隔热特征一种趋势是恢复使用建筑中的这种材料Fig 4显示模块顶视图 |
| 30cm复合软体块隔板中层封隔 墙由内层10cm空心混块组成 5cm厚聚苯乙烯隔板后再由外层15cm空心混块块组成图5显示模块顶视图 |
| 4) 20cm厚Hollow红块墙Fig 6显示模块顶视图 |
| C.东墙 |
| 墙由五个模块组成如下 |
| 30cm厚复合软块隔间墙由外层15cm厚水泥块组成,中央隔热层5cm内层10cm混凝土块组成建筑师可能决定隔绝外墙,使用最常见的墙隔热法玻璃即使低传输性,在玻璃和墙间制造热陷阱,导致局部环境温度上升高热流过墙内图7显示模块顶视图 |
| 2)20cmHollow混凝土单墙外部翻新使用旧楼时使用这种楼型系统,不应用隔热法悬浮外墙 |
| 20cmHollow红块插入矩形空间热隔热非连续性,如图8所示 |
| 外层15cm红空砖层、中层5cm隔热层和内层10cm红砖层模块结构类似于B3but段结构,使用红空格块取代混凝土块 |
| 5) 30cmThickness综合墙Hollow水泥块中间隔热构造最受欢迎类型 因为它为隔热素提供实用保护 |
| 公元前西城 |
| 墙由五个模块组成如下: |
| 30厘米厚度复合软块隔热 |
| 2) 20cm深度隔热混凝土块一块隔热块 隔热持续建设期间迫击炮介于区块间上下方迫击炮造热桥图9显示模块顶视图 |
| 30cmThickness综合墙洞外墙隔热墙结构类似于B.3节模块,但热绝缘位于外表而不是墙中间本意是要比较性能和复合墙的性能,但在墙中间加隔热图10显示模块顶视图 |
| 外壳结构与模块B3相似, 只是热绝缘位于内部表面而不是墙中间 |
| 本意是要比较性能和复合墙的性能,但在墙中间加隔热图11显示模块顶视图 |
| 5)28cm复合墙 |
| 墙由20cm厚水泥块、5cm厚聚苯乙烯和3cm石膏板组成旧楼翻修隔绝外部墙时使用此结构 |
三.监测沃尔多斯模式的正常性能 |
| A.测量长城热流 |
| 热通量传感器(HF-4)由美国Omega公司制作,用于测量隔墙热流两种传感器安装在墙内面两层,如Fig显示12使用环氧粘贴高热传导性中值热通量被视为隔墙有效热通量 |
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| .b.温度测量 |
| K型热电联赛由美国Omega公司制作,用于测量温度城墙内外面温度使用墙两侧热电偶测量,如图13显示两层大气和室内空气温度也测量热电偶使用环氧系统附在墙面 |
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| C.数据采集系统 |
| 详细仪表图见附录信号从热电偶或热通量传感器启动数据采集系统接收后指向计算机存储单数据采集系统OMB-DAQ-DDQ配对可接收30差分输入或热电联目前有14类墙系统需要测量,每类有4个热电联和2个热通量传感器,需要84差分输入点测量墙除4室温度测量和2室外部温度测量将OMBDAQ-PDQ对数调3三大数据采集系统通过数据电缆连接USB枢纽转接计算机记录测量名词使用如下:T21表示下层外墙热电联数(二级),并附墙系统号1和t112表示上拉杆内墙热联数(级1)并附墙干数12所有热通量传感器都放入室内,h18表示与8号墙连接的第一级热通量传感器 |
四.比较研究 |
| 建墙模块受外部条件和内部条件相同的约束热性能反映特性城墙外面涂白测试室由两个墙搭拆单元调节空气,每个单元冷却容量为1.5吨冷冻比较研究计划覆盖以下提示参数: |
| 4.1 外表温度模块 |
| 4.2 通过模块传热率 |
| 4.3 模块即时有效热抗 |
V级结论 |
| 墙系统包括建筑墙的不同组合,每个墙系统表示实际外部墙是设计并搭建的搭建了详细测量不同墙系统热性能的仪表构成项目第一阶段拟在第二阶段对结果进行数据采集分析 |
六.公有化 |
| 这项工作是项目号08-eni-376-02的一部分撰文者想感谢VERST在King Saud大学的财政支持和项目首席调查员Samy Ali Al-Sanea博士的支持 |
附录集 |
| 测试室仪表布局 |
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引用 |
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