陶粒隔墙板解决方案

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论蒸压加气混凝土导热系数和蓄热系数的取值


摘要:介绍了蒸压加气混凝土的导热系数和蓄热系数、干态导热系数、导热系数和蓄热系数理论计算值和设计计算值的目的意义,并就蒸压加气混凝土用作围护结构时,为确保建筑节能设计准确,且符合工程应用实际,如何正确选取导热系数和蓄热系数应如何取值,进行了讨论。关键词:导热系数;蓄热系数;理论计算值;设计计算值;取值
蒸压加气混凝土砌块 轻质砖 轻质隔墙板 加气块 加气砌块 加气混凝土砌块 宁波蒸压加气混凝土砌块 宁波轻质砖 宁波轻质隔墙板 宁波加气块 宁波加气砌块 宁波加气混凝土砌块
蒸压加气混凝土制品的产品标准和建筑应用技术标准,从各自的要求出发规定了不同密度级别的蒸压加气混凝土的干态和湿态导热系数和蓄热系数。在建筑节能设计过程中,能否正确选取导热系数和蓄热系数,对于节能设计计算结果是否准确,墙体能否达到预期的节能设计效果,具有十分重要的作用。本文拟就标准所规定的导热系数和蓄热系数的意义和如何正确取值进行讨论。

1蒸压加气混凝土的含水率

含水率有质量含水率和体积含水率之分,现行国

家标准《蒸压加气混凝土性能试验方法》(GB/T11969—2008)、《蒸压加气混凝土砌块》(GB11968—2006)和《蒸压加气混凝土板》(GB25762—2008),无论

是含水率的试验方法,还是含水率的性能指标,以及在生产、建筑应用过程中所说的含水率,均指质量含水率而言。而行业标准《蒸压加气混凝土建筑应用技

术规程》(JGJ/T17—2008),规定的蒸压加气混凝土的导热系数指标,是在体积含水率为3%条件下的导热系数指标。在JGJ/T17条文说明中确认体积含水率

3%:为“正常含水率”不尽合理。为了便于问题的讨

论,现就质量含水率、体积含水率及两者之间的关系做一简要介绍。

1.1质量含水率和体积含水率

质量含水率wm是指材料在含水状态下,所含水的质量占材料绝干质量的百分率。由下式计算:

mm'm

mm

体积含水率wv所吸水的体积占材料自然状态体

积的百分率。由下式计算:

Vm'm

V0V0ρw

式中mw——材料所含水的质量,g或kg;m'w——材料含水时材料的质量,g或kg;m——蒸压加气混凝土的绝干质量,g或kg;Vw——材料所含水的体积,cm2或m2;

V0——材料在自然状态下的体积,cm2或m2;ρw——水的密度,g/cm3或kg/m3。

1.2质量含水率与体积含水率的关系

质量含水率与体积含水率的关系,由式①除以式





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wm=w×100%=w×100%①

wv=w×100%=w·1×100%②

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2016年第2期

②,整理得:

ρ

ρ0d

水在常温常压下的密度ρw=1000kg/m3,所以:

1000·w

1.3不同干密度的蒸压加气混凝土体积含水率为3%

时的质量含水率
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体积含水率为3%的,干密度分别为300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3和700kg/m3的蒸压加气混凝土的质量含水率,可由式③计算求得,见表1。

表1体积含水率为3%的不同干密度

蒸压加气混凝土的质量含水率

2蒸压加气混凝土的导热系数及蓄热系数

导热系数和蓄热系数,是蒸压加气混凝土制品用于围护结构时,进行建筑节能设计计算的主要热工计算参数。

2.1导热系数

某种材料的导热能力大小可用导热系数λ来表

示。导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温度差为1℃,在单位时间内单位面积上传递的热量。单位用W/(m·K)。计算式如下:

λ=Qd

式中λ——导热系数,W/(m·K);

Q——传热量,J;

d——材料的厚度,m;

T1T2——材料两侧的温差,K;A——材料传热面的面积,m2;t——传热的时间,s或h。

由导热系数的定义可以看出,某种材料的导热系数越小,其保温隔热能力越好。蒸压加气混凝土则在导热系数方面呈现出比较突出的优势,可以看作节能建筑理想的墙体材料。

导热系数是材料的一种热工性质,其大小受到自身的物质构造、孔隙率、表观密度、湿度、温度和气流方向等因素的影响。众所周知,材料受潮后,导热系数会增大,这在多孔材料中,如蒸压加气混凝土中最为明显。这是由于当材料中的孔隙有了水分之后,则孔隙中蒸汽的扩散和水分子的热传导将起主要传热

作用,而水的导热系数为0.58W/(m·K),比静止空气在常温下的导热系数0.025W/(m·K)大20多倍。如

质量与标准

果孔隙中的水结成了冰,则冰的导热系数为2.33W/(m·K),相当于水的4倍、空气的90多倍,其结果使材

料的导热系数更加增大。因此,在应用保温隔热材料时,一定要采取防水及潮措施,以提高保温材料的保温隔热效果。

2.2蓄热系数

在周期性热作用下,物体表面温度升高或降低

1℃时,在24h内所贮存或释放的热量,单位是W/(m2·K)。蓄热系数(S)由下式计算:

S=2πλ·C·ρ0⑤

T

式中S——蓄热系数,W/(m2·K);

T——热作用周期,常以24h为一周期,即T=24h;C——比热容,kJ/(kg·K);ρ0——体积密度,kg/m3。

蓄热系数(S)表征在不稳定传热条件下的材料层

表面对谐波热作用敏感程度的一个热工特性指标。材料的蓄热系数越大,表面波动温度越小,反之亦然。热流波动时,如间歇供热采暖,随着锅炉房供热间歇与否,室温也将发生波动,必然也会所引围护墙
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体结构表面温度的波动,对于蓄热系数(S)值大的材料,可以减弱热流波动的影响,蓄热系数(S)值小的材

料则波动影响较大。工程实践中常见只考虑材料的

导热系数(λ)小的优势而忽略了蓄热系数(S)也小的

劣势,造成房间忽冷忽热,影响了居住的舒适度。

密度级别为B05的蒸压加气混凝土的蓄热系数S24为2.33W/(m2·K)~2.559W/(m2·K)。此值比钢筋混凝土的蓄热系数S24=14.95W/(m2·K)和红砖的蓄热系数S24=9.65W/(m2·K)小得多,因此蒸压加气混凝土制

品在热流波动时表面温度波动较大,设计时必须予以考虑。

3蒸压加气混凝土干态导热系数取值

国家标准《蒸压加气混凝土砌块》(GB11968—2006)和《蒸压加气混凝土板》(GB15762—2008)均规

定了不同干密度级别绝干状态即干态导热系数指标,

见表2。

表2蒸压加气混凝土导热系数

表2中规定的导热系数(干态)指标,为不同干密

度级别的蒸压加气混凝土导热系数(干态)限值,即每一干密度级别的蒸压加气混凝土的导热系数(干态)

平均值均不应超过表1规定的与其相对应的导热系数

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wm=w·wv

wm=v

ρ0d③

(T1T2)At④

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质量与标准

(干态)限值,以控制每批制品的整体干态导热系数

——导热能力水平。

导热系数(干态)限值,是为了生产、设计、科研和建筑应用的方便,以及合理的使用材料,而人为按导

热系数(干态)平均值的高低范围划分为若干个限值,

每一个导热系数(干态)限值,可以包含若干个导热系数(干态)平均值,以其相对应的若干个导热系数(干态)平均值范围内的最高导热系数(干态)平均值表

示。如,干体积密度为B05级的蒸压加气混凝土,由表1可知,其导热系数(干态)限值为0.14W/(m·K),则表明其最高导热系数(干态)平均值为0.14W/(m·K),且包含了若干个小于0.14W/(m·K)的导热系数