全 文 ：第 wv卷 第 u期
u s s z年 u 月
林 业 科 学
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轻质麦秸复合墙体传热特性模拟评价
周晓燕t 李 键u 周定国t
kt q南京林业大学 南京 utssvz ~u1 美国加州大学 加利福尼亚 |wzus p wxswl
摘 要 } 运用有限差分法和反应系数法评价轻质麦秸复合墙体的传热特性 o并将之与传统的砖混结构进行比较 ∀
结果表明 }轻质麦秸复合墙体抵抗外界大气温度波动的能力是普通砖墙的 { ∗ ts倍 o具有良好的保温隔热性能 ~采
用轻质麦秸复合墙体 o其传热能耗能达国家要求的节能 xs h的目标 o可作为新型节能建筑墙体材料在建筑行业广
泛应用 ∀
关键词 } 轻质麦秸复合墙体 ~传热特性 ~有限差分法 ~反应系数法
中图分类号 }×≥yt 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusszlsu p ss{| p sz
收稿日期 }ussx p sz p s{ ∀
基金项目 }霍英东高等院校青年教师基金项目/轻质麦秸复合墙体环境功能性及协调性研究0k|tsvul ∀
Σιµ υλατιον Εϖαλυατιον οφ τηε Ηεατ2Χονδυχτινγ Προπερτψ οφ
Ωηεατ Στραω2Βασεδ Σανδωιχη Ωαλλβοαρδ
«²∏÷¬¤²¼¤±t ¬¬¤±u «²∏⁄¬±ªª∏²t
kt1 Νανϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανϕινγ utssvz ~u1 Χαλιφορνια Στατε Υνιϖερσιτψ Χαλιφορνιαo ΥΣΑ|wzus p wxswl
Αβστραχτ} ׫¨ «¨¤·2¦²±§∏¦·¬±ª ³µ²³¨µ·¼ ²©·«¨ º«¨¤·¶·µ¤º2¥¤¶¨§¶¤±§º¬¦« º¤¯ ¥¯²¤µ§ º¤¶ √¨¤¯∏¤·¨§ º¬·«©¬±¬·¨ §¬©©¨µ¨±¦¨
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Κεψ ωορδσ} ·«¨ º«¨¤·¶·µ¤º2¥¤¶¨§ ¶¤±§º¬¦« º¤¯ ¥¯²¤µ§~ «¨¤·2¦²±§∏¦·¬±ª ³µ²³¨µ·¼~ ©¬±¬·¨ §¬©©¨µ¨±¦¨ °¨ ·«²§~ ¬±·¨µª¤¯
·µ¤±¶©²µ°¤·¬²± °¨ ·«²§
能源是社会发展的主要物质基础 o是实现现代化和提高人民生活水平的先决条件 ∀国民经济发展的快
慢 o在很大程度上取决于能源问题解决的如何 ∀改革开放以来 o我国的能源供求关系一直紧张 o能源问题已
经成为制约我国经济发展的重要原因 ∀
随着人们生活水平的提高 o对住房的需求量日益增大 o促进了建筑行业的发展 o同时也增加了建筑能耗 ∀
在全国能耗中 o建筑能耗一直以来都占有很大一部分 ∀有数据显示 o目前我国每年城乡新建房屋建筑面积近
us亿 °u o其中 {s h以上为高耗能建筑 ∀建筑能耗不断增加 o目前 o我国建筑耗能已占全社会总耗能的 vs h
左右 o并有逐步提高到 vx h的趋势k徐承铭 ousxl ∀建筑能耗分为建造能耗和使用能耗 o建造能耗是一次性
的能耗 o而使用能耗则是长期的能耗 o包括建筑采暖 !空调 !热水供应等方面 ∀可见 o节约能源 o降低建筑能
耗 o寻求新的节能建筑材料是关键k诺伯特#莱希纳 ot||vl ∀
南京林业大学从 t||y年起开始研究利用农作物秸秆制造轻质墙体保温内衬材料k周定国等 ousssl o成
功开发了麦秸墙体内衬材料k专利号 }|| t twsuy1xl o它是将麦秸通过切草 !筛选 !施胶 !成型 !热压及后处
理等工序加工而成的密度在 s1t ∗ s1w ª#¦°pv范围内的板材 ∀这种麦秸墙体内衬材料保持了麦秸中空的特
点 o加之密度小 o麦秸单元之间有充分的孔隙 o而使板材具有良好的保温性能 ∀与现有的保温材料k如泡沫塑
料 !玻璃棉 !岩棉等l相比 o麦秸墙体内衬材料具有原料来源广 !可工业化生产 !易于安装以及成本低廉的特
点 ∀通过在其两表面覆上水泥板 !石膏板或人造板构成轻质麦秸复合墙体 o用作框架结构建筑的外墙或内隔
墙 o在我国具有广阔的市场前景 ∀
本文在研究轻质麦秸墙体内衬材料热特性k«²∏ ετ αλqousswl的基础上 o运用有限差分法和反应系数法
评价轻质麦秸复合墙体的传热特性 o并将之与传统的砖混结构墙体进行分析比较 o为轻质麦秸复合墙体在建
筑上的应用提供理论依据 ∀
t 研究对象
选择轻质麦秸复合墙体k由轻质麦秸墙体内衬材料在其两表面覆以石膏板构成l !普通砖墙以及加气混
凝土墙体作为研究对象 o研究厚度 !材料及结构对墙体传热特性的影响 ∀墙体材料基本热学特性参数见表 t
kŠuy p |xl ∀
表 1 墙体材料基本热学特性参数 ≠
Ταβ . 1 Τηερµαλ προπερτιεσ οφ διφφερεντ ωαλλ µατεριαλσ
材 料
¤·¨µ¬¤¯
厚度
׫¬¦®±¨ ¶¶Π°
密度 Θ
⁄¨ ±¶¬·¼Π
k®ª#°pvl
比热容 χ
׫¨µ°¤¯ ¦¤³¤¦¬·¼Π
k®#®ªp tŽptl
导热系数 Κ
‹ ¤¨·¦²±§∏¦·¬√¬·¼Π
k • #°ptŽptl
石膏板 Š¼³¶∏° ¥²¤µ§ s1su t sxs t1sx s1vvs轻质麦秸复合墙体
• «¨ ¤·¶·µ¤º2¥¤¶¨§
¶¤±§º¬¦« º¤¯ ¥¯²¤µ§
麦秸内衬材料 • «¨ ¤·¶·µ¤º¥²¤µ§ s1ts uss u1us s1sxu
石膏板 Š¼³¶∏° ¥²¤µ§ s1su t sxs t1sx s1vvs
普通砖 …µ¬¦® s1uw t {ss t1sx s1{ts
加气混凝土 „ µ¨²¦²±¦µ¨·¨ s1tu {ss t1sx s1uus
u 研究方法
211 有限差分法
与墙体的高度和宽度相比 o墙体的厚度很小 o根据传热学理论k翁中杰等 ot|{z ~彦启森等 ot|{y ~孙军 o
t||yl o墙体的多维传热可以简化为一维传热 o即墙体的不稳定传热过程可用导热微分方程式ktl和傅立叶定
律解析式kul来描述 }
9τk ξ oΣl
9Σ € α
9u τkξ oΣl
9ξu ktl
θkξ oΣl € p Κ9τk ξ oΣl9ξ kul
图 t 有限差分法
示意图
ƒ¬ªqt ƒ¬±¬·¨ §¬©©¨µ¨±¦¨
¨´ ∏¤·¬²±¶
式中 }τkξ oΣl !θkξ oΣl分别表示壁体任何部位 ξ处 !任何时刻 Σ时的温度和热流量 ~
α表示壁体材料的热扩散系数 oΑ€ ΚΠχΘ~ Κ表示壁体材料的热导率 ~ χ表示壁体材
料的比热 ~ Θ表示壁体材料的密度 ∀
利用这 u个方程式 o根据所给定的边界条件k墙体两侧的温度或放吸热量变化状
况l o运用有限差分法可得出各时刻墙体各部位的温度和热流的近似数值解 ∀
令计算时间 Σ€ µ#∃Σk µ € s ot ou,l o∃Σ为时间步长k时间增量l o由外至内将
墙体分为若干个薄层 o每个薄层的厚度为 ∃ξκkκ € t ou ov , νl o∃ξκ 为空间步长k空
间增量l ∀对于均质材料通常按等厚度划分 ∀对于由多层材料复合而成的墙体 o设各
层材料接触良好 o互相接触的表面具有相同的温度 o可做类似于均质材料处理 ∀墙体
任意时刻各部位的温度 τk ξ oΣl可表示为 τµκ o即 µ 时刻k经过 µ#∃Σ时间后l墙体第
κ个薄层的中心温度k或者说是第 κ层的平均温度l o如图 t所示 ∀墙体内外表面的
空气边界层可认为是空间步长等于零的薄层即 ∃ξs € s !∃ξν n t € s oµ 时刻外表面温度和内表面温度分别用
τµs 和 τµν n t表示 ∀
µ 时刻从第kκp tl层中心部位至第 κ层中心部位和从第 κ层中心部位至第kκ n tl层中心部位的温度
梯度可分别表示为 } τ
µ
κ p τµκp t
t
u k∃ξκp t n ∃ξκl
! τ
µ
κn t p τµκ
t
u k∃ξκ n ∃ξκn tl
o则墙体一维导热微分方程的差分形式为 }
u∃Σ
χκΘκ∃ξκ ∃ξκΚκ n
∃ξκpt
Κκpt
τµκpt p u∃ΣχκΘκ∃ξκ
t
∃ξκ
Κκ n
∃ξκpt
Κκpt
n t∃ξκ
Κκ n
∃ξκnt
Κκnt
n t τµκ n
s| 林 业 科 学 wv卷
u∃Σ
χκΘκ∃ξκ ∃ξκΚκ n
∃ξκnt
Κκnt
τµκnt € p τµ ptκ
以上导热差分方程式可写为 }ακoκp t τµκp t n ακoκτµκ n ακoκn t τµκn t € βκ
对每个时刻 µ 构成一个墙体导热差分方程组 }
αs os τµs n αs ot τµt € βs
αt os τµs n αt ot τµt n αt ou τµu € βt
σ
αν oνpt τµνpt n αν oντµν n αν oνnt τµνnt € βν
ανnt oντµν n ανnt oνnt τµνnt € βνnt
212 反应系数法
反应系数法是把系统的热特性与外扰分开 o认为反应系数是系统本身热特性 o与外扰无关 ∀所以只要知
道反应系数以及外扰的瞬时值和历史值 o就可以求出该时刻的热流 ∀在墙体传热问题中 o边界温度和热流之
间可用反映墙体动态热学特性参数进行联系 ∀它是墙体本身特性 o与边界温度 !热流无关 ∀所以 o可以先求
出作为墙体动态特性参数的反应系数 o再利用这些系数去求热流 ∀
反应系数法的步骤为 }tl求出热系统温度波外扰引起的热流 ~ul将任意的随时间变化的温度边界条件
分解 ~vl热系统本身是线性系统并认为外扰分解得到的脉冲都是线性独立 ∀所以把每一脉冲引起的热流按
卷积原则进行叠加 o即给出整个系统的热反应 o这就是给定时刻的热流k山田雅士 ot|{zl ∀
通过墙体表面热流表达式为 }
Θks oτl € Ε
]
ι € s
Ξι # Υks oτ p ι§τl p Ε
]
ι € s
Ψι # Υkt oτ p ι§τl
Θkt oτl € Ε
]
ι € s
Ψι # Υks oτ p ι§τl p Ε
]
ι € s
Ζι # Υkt oτ p ι§τl
kvl
式中 }§τ为时间间隔 oΞι !Ψι !Ζι 为墙体的反应系数 o它们是由 Ξkσl !Ψkσl和 Ζkσl的原函数 Ξkτl !Ψkτl和
Ζkτl离散化后得到的时间序列 ∀
用单位三角波作为外扰单元扰量将连续温度离散 o单位三角波用 v个斜波函数叠加表示k图 ul ∀
为求得单位三角波的墙体反应系数 o可以先求得单位斜波扰量作用下的反应系数 o再进行叠加 ∀按照留
数方法进行反演 o首先求得分母的根值 o再利用黑佛塞展开式k«¨¤√¬¶¬§¨ . ¶ ¬¨³¤±¶¬²±·«¨²µ¨°l求得结果k郭友中
等 ot||vl ∀室外气温呈现周期变化 o因此采用周期性单位三角波进行扰量离散 ∀周期性反应系数在原瞬态
反应系数基础上进行叠加 o结果为 }
ϕ € s Ξ 3 ksl € Κ n Ε
]
ι € t
Αι
∃τkt p λ
p Αι∃τl t p λ
pk ΜptlΑι∃τ
t p λp ΜΑι∃τ
ϕ ∴ t Ξ 3 kϕl € p Ε
]
ι € t
Αι
∃τkt p λ
p Αι∃τlu λpkϕptlΑι∃τ λ
pkϕptlΑι∃τ
t p λp ΜΑι∃τ
外表面吸热反应系数
ϕ € s Ψ3 ksl € Κ n Ε
]
ι € t
Βι
∃τkt p λ
p Αι∃τl t p λ
pk ΜptlΑι∃τ
t p λp ΜΑι∃τ
ϕ ∴ t Ψ3 kϕl € p Ε
]
ι € t
Βι
∃τkt p λ
p Αι∃τlu λpkϕptlΑι∃τ λ
pkϕptlΑι∃τ
t p λp ΜΑι∃τ
传热反应系数
ϕ € s Ζ 3 ksl € Κ n Ε
]
ι € t
Χι
∃τkt p λ
p Αι∃τl t p λ
pk ΜptlΑι∃τ
t p λp ΜΑι∃τ
ϕ ∴ t Ζ 3 kϕl € p Ε
]
ι € t
Χι
∃τkt p λ
p Αι∃τlu λpkϕptlΑι∃τ λ
pkϕptlΑι∃τ
t p λp ΜΑι∃τ
内表面吸热反应系数
墙体传热反应系数 Ψkϕl指通过单位面积墙体逐时传递的热量 o内表面吸热反应系数 Ξkϕl指单位面积
墙体内表面从室内逐时吸入的热量 o外表面吸热反应系数 Ζkϕl指单位面积墙体外侧从室外逐时吸入的热
量 o单位均为 • #°pu ε p t oϕ表示在单位三角波扰量作用后的ϕ∃Σ时刻反应系数的值 ∀从图 v可以看出 o在
t| 第 u期 周晓燕等 }轻质麦秸复合墙体传热特性模拟评价
图 u 外扰离散示意图
ƒ¬ªqu ׬°¨¶¨µ¬¨¶²©·µ¬¤±ª∏¯¤µ³∏¯¶¨¶
扰量作用后 o传热反应系数 Ψkϕl逐渐增大 o达到峰值后逐
渐减小 o直至趋于 s ~吸热反应系数 Ξ !Ζ则在扰量作用后
一瞬间达到最大值 Ξ°¤¬ !Ζ°¤¬ o随后迅速降至最小值 Ξ°¬± !
Ζ°¬±k负值l o再逐渐趋于 s ∀出现如此规律的原因是 }扰量
的作用会使吸热面温度升高 o在 s时刻 o扰量数值最大 o墙
体表面吸热量也最大k正值l o而壁面另一侧尚未受扰量影
响 o故传热量为 s ∀之后 o扰量消失 o吸热面则进行反向最大
散热k最小负值l o随着时间推移 o反向散热量逐渐减小 o并
趋于 s ~而传热量逐渐增大至一峰值 Ψ°¤¬ o随后逐渐减小到
s ∀
不同材料 !不同结构的墙体 o反应系数的峰值各不相
同 o因此可以用峰值以及发生时刻来描述墙体的动态热学
特性 ∀
图 v 反应系数示意图
ƒ¬ªqv ‹ ¤¨·¦²±§∏¦·¤±¦¨ ¤±§¤¥¶²µ³·¬²± µ¨¶³²±¶¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·²© º¤¯¯
内表面吸热反应系数最大值 Ξ°¤¬ o最小值 Ξ°¬± ~传热反应系数最大值 Ψ°¤¬ ~外表面吸热
反应系数最大值 Ζ°¤¬ o最小值 Ζ°¬± ∀Œ±¶¬§¨ ¶∏µ©¤¦¨ «¨ ¤·¤¥¶²µ³·¬²± µ¨¶³²±¶¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·Ξ°¤¬ o
Ξ°¬± ~ ‹ ¤¨·¦²±§∏¦·¤±¦¨ µ¨¶³²±¶¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±· Ψ°¤¬ q ’∏·¶¬§¨ ¶∏µ©¤¦¨ «¨ ¤·¤¥¶²µ³·¬²± µ¨¶³²±¶¨
¦²¨©©¬¦¬¨±·Ζ°¤¬ o Ζ°¬± q
v 研究结果分析
311 墙体衰减倍数
墙体减弱温度波幅的能力 o用衰
减倍数k一个周期内室外大气温度的
波幅与相应周期内墙体内表面温度波
幅的比值l表示 o它反映墙体抵抗外扰
波动的能力 ∀在相同外扰的作用下 o
衰减倍数越大的墙体其内表面的温度
波动越小 o即墙体的保温隔热性能愈
好k山田雅士 ot|{zl ∀
根据有限差分法分析结果k图 wl
可得 o随着厚度的加大 o各墙体的衰减
倍数都增大 o但上升幅度随墙体材料
的不同而有很大差异 ∀由于轻质麦秸
复合墙体其内衬材料的导热系数 Κ和导温系数 α值远小于普通砖墙和加气混凝土墙 o因此相同厚度时它的
衰减倍数最大 o约为普通砖墙的 { ∗ ts倍 o为加气混凝土墙的 w ∗ x倍 ~同时随墙体厚度的增加 o其衰减倍数
上升幅度比其他 u种墙体快 ∀说明轻质麦秸复合墙体具有良好的抵抗外界大气温度变化的能力 ∀
312 墙体反应系数
v1u1t 墙体厚度对反应系数影响 图 x表明轻质麦秸复合墙体的反应系数随厚度变化的情况 }在 δ  x ¦°
时 o随着厚度增加 o内吸热反应系数的 Ξ°¤¬ !Ξ°¬±和外吸热反应系数 Ζ°¤¬ !Ζ°¬±趋于平稳 o而传热反应系数的
Ψ°¤¬逐渐减小 ∀这说明厚度在此范围内变化 o吸热反应系数 Ξ !Ζ主要受到对流换热状况的影响 o厚度对其
影响甚小 ~而传热反应系数 Ψ由于内部热阻变大 o而逐渐减小 o表明保温效果逐步增强 ∀而在 u ¦°  δ  x
¦°时 o随着厚度增加 o呈现 Ξ°¤¬ !Ψ°¤¬ !Ζ°¤¬逐渐增大 oΞ°¬±和 Ζ°¬±逐渐减小的变化情况 ∀这与单位三角波的性
质有关 ∀根据定义 o在 p ∃Σ时刻 o单位三角波开始作用 ~s时刻 o达到峰值 ~∃Σ时刻 o消失 ∀由于厚度较小 o
在 s时刻前 o壁面已经出现明显的吸热 !传热反应 os时刻的吸热反应以及反向散热不剧烈 ∀所以出现 Ξ°¤¬ !
Ζ°¤¬较小 oΞ°¬±和 Ζ°¬±较大 oΨ°¤¬随着厚度增加不降反升的情况 ∀
v1u1u 墙体材料差异对反应系数影响 如图 y所示 o当墙体厚度相同时 o砖砌体和加气混凝土的传热反应
系数 Ψ值较大 o而轻质麦秸复合墙体 Ψ值较小 ∀随着墙体厚度的增加 oΨ值呈下降趋势 o且不同材料 Ψ值之
间差距逐渐减小 ∀
v1u1v 墙体构成差异对反应系数影响 采用 u ¦°厚的麦秸墙体内衬材料对 uw ¦°厚的普通砖砌体进行保
u| 林 业 科 学 wv卷
温处理 o比较内保温和外保温 u种结构的差异 o结构如图 z ∀
图 w 不同墙体衰减倍数比较
ƒ¬ªqw „·¨±∏¤·¬²± ¦²¨©©¬¦¬¨±·²©§¬©©¨µ¨±·º¤¯ ¶¯
图 x 墙体厚度对反应系数影响
ƒ¬ªqx ∞©©¨¦·¶²©·«¬¦®±¨ ¶¶²± «¨¤·¦²±§∏¦·¤±¦¨
¤±§¤¥¶²µ³·¬²± µ¨¶³²±¶¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·²© º¤¯¯
图 y 不同墙体传热系数比较
ƒ¬ªqy ‹ ¤¨·¦²±§∏¦·¤±¦¨ µ¨¶³²±¶¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·²©§¬©©¨µ¨±·º¤¯ ¶¯
图 z u种保温方式
ƒ¬ªqz ׺²·¼³¨¶²©¬±¶∏¯¤·¬²±
¤o§抹面层 ≥∏µ©¤¦¨ ~¥砖砌体 …µ¬¦®~
¦麦秸板 ²º §¨±¶¬·¼ º«¨¤·¶·µ¤º¥²¤µ§q
u 种结构的热阻 κ相同 o反应系数存在差异 o如图 { ¤ ∗ ¦所示 ∀从图中可知 oΨ外保温°¤¬  Ψ内保温°¤¬ o
Ζ外保温°¤¬  Ζ内保温°¤¬ oΞ外保温°¤¬  Ξ内保温°¤¬ ∀采用外保温结构时 o由于密度大 !蓄热性能高的墙体结构层置于轻
质麦秸板内侧 o可以起到对室内温度调节的作用 o使室温变化较小 o室内温度在供暖时 o上升较慢 o不供暖时
下降也较慢 ~在夏季 o可以有效防止室内的/烘烤0感 ∀内保温结构的外侧结构层密度大 o蓄热能力大 o因此
采用这种墙体时室温变动相对较大 o供暖时升温快 o不供暖时降温也快 ∀在冬季时 o宜采用集中低温连续供
暖方式以保证正常的室内热环境 ~在夏季时 o由于采用内保温结构 o晚间墙体内表面温度随空气温度下降而
迅速下降 o可以减少闷热感 ∀外保温结构具有较好的热稳定性 o内保温结构具有较好的热控制性 ∀
313 墙体传热量
利用单位单元扰量作用下的反应系数通过叠加法 o可得墙体对整个扰量的响应k传热量l ∀若设室内空
气温度保持 s ε oν时刻通过墙体从室外向室内传递的热量为 }
ΗΓk νl € Ε
]
ϕ€ t
Ψkϕlτνntpϕξ kwl
式中 }Ψkϕl为传热反应系数 oτ为室外扰量某时刻的温度 ∀
v1v1t 墙体厚度对传热影响 图 |表明轻质麦秸复合墙体随着内衬材料厚度的增加 o传热量的变化 ∀由图
可知 o随着内衬材料厚度增加 o墙体热阻增大 o单位面积墙体日传热量不断减小 o当厚度达到一定程度时 o墙
v| 第 u期 周晓燕等 }轻质麦秸复合墙体传热特性模拟评价
图 { 内外保温结构反应系数比较
ƒ¬ªq{ ‹ ¤¨·¦²±§∏¦·¤±¦¨ ¤±§¤¥¶²µ³·¬²± µ¨¶³²±¶¨ ¦²¨©©¬¦¬¨±·²© º¤¯¯ º¬·«§¬©©¨µ¨±·¬±¶∏¯¤·¬²±
体瞬时传热量减小趋势变缓 ∀这表明 o墙体厚度超过一定范围后 o单纯依靠增加墙体厚度不能明显提高墙体
的节能效果 o反而造成墙体占地面积增加 !建筑使用面积减小等问题 ∀所以内衬材料的厚度在 s1sy ∗ s1t °
比较合适 ∀
图 | 墙体厚度对日传热量影响
ƒ¬ªq| ∞©©¨¦·¶²©·«¬¦®±¨ ¶¶²± ¦∏°∏¯¤·¬√¨ «¨ ¤·¦²±§∏¦·¤±¦¨ ¬± ¤§¤¼ 图 ts 墙体日传热量比较
ƒ¬ªqts ≤∏°∏¯¤·¬√¨«¨¤·¦²±§∏¦·¤±¦¨ ¬± ¤§¤¼ ²©§¬©©¨µ¨±·º¤¯ ¶¯
v1v1u 墙体材料及结构对传热量影响 采用不同材料 !不同结构 o各种复合墙体的节能效果也不相同 o比较
表 u所示几种结构墙体的传热量 ∀ „型为常见的砖砌体结构 o从图 ts可知 o在几种墙体中 o它在冬季典型日
中的日能耗最高 ∀ …型为常见的加气混凝土结构 o与 „型相比 o日传热量减少了 xs h ∀ ≤ 型墙体采用 ts ¦°
厚的麦秸内衬材料 o保温效果明显 o日传热量仅为 „型的 tΠv o并且与 „ !…型相比 o厚度减少 ws h ∀ ⁄型与 ≤
型结构基本相同 o只是减少了麦秸板的厚度 o它与 …型的节能效果相当 o而厚度减少 ys h o增大了建筑使用
面积 ∀∞型采用厚度为 u ¦°的麦秸板进行墙体外保温处理 oƒ型为对应的内保温处理形式 ∀经过模拟计算
得知 o二者的日热耗相同 ∀
从表 v中 o可知在上述几种墙体中 o≤ !⁄!∞ !ƒ型墙体节能效果均达到并超过了国家提出节能 xs h的目
标 ∀这说明采用麦秸内衬材料制造复合墙体可以取得良好的节能效果 ∀
w 结 论
tl 运用有限差分法和反应系数法研究表明 }轻质麦秸复合墙体 ∃Τ°¤¬ !∃Τ°¬±最小 o热舒适性最好 ~衰减
倍数最大 o保温效果和热稳定性最优 ∀其传热系数 Ψ°¤¬最小 o具有良好隔热性能 ∀随着墙体厚度的增加 o
Ψ°¤¬减小 o吸热反应系数 Ξ和 Ζ趋向稳定 ∀内保温结构的 Ψ°¤¬和 Ξ°¤¬小于外保温结构的相应值 o而 Ζ°¤¬大于
外保温结构 o表明内保温结构具有良好的热控制性 o而外保温结构具有良好的热稳定性 ∀
w| 林 业 科 学 wv卷
表 2 各种不同墙体的构成
Ταβ . 2 Στρυχτυρε οφ διφφερεντ ωαλλσ
编号
‘²q
材料
¤·¨µ¬¤¯¶
厚度
׫¬¦®±¨ ¶¶Π¦°
导热系数
‹ ¤¨·¦²±§∏¦·¬√¬·¼Π
k • #°ptŽptl
密度
⁄¨ ±¶¬·¼Π
k®ª#°pvl
比热
׫¨µ°¤¯ ¦¤³¤¦¬·¼Π
k®#®ªptŽptl
„ 抹面层k石灰 !水泥复合砂浆l≥∏µ©¤¦¨k¯¬°¨ o¦¨ °¨ ±·°²µ·¤µl u s1{z t zss t sxs
普通砖砌体 …µ¬¦® uw s1{t t {ss t sxs
抹面层k石灰 !水泥复合砂浆l≥∏µ©¤¦¨k¯¬°¨ o¦¨ °¨ ±·°²µ·¤µl u s1{z t zss t sxs
… 抹面层k石灰 !水泥复合砂浆l≥∏µ©¤¦¨k¯¬°¨ o¦¨ °¨ ±·°²µ·¤µl u s q{z t zss t sxs
加气混凝土 „ µ¨²¦²±¦µ¨·¨ uw s quu xss t sxs
抹面层k石灰 !水泥复合砂浆l≥∏µ©¤¦¨k¯¬°¨ o¦¨ °¨ ±·°²µ·¤µl u s q{z t zss t sxs
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表 3 墙体节能效果
Ταβ . 3 Ενεργψ εφφιχιεντ οφ διφφερεντ ωαλλσ h
编号 ‘²q „ … ≤ ⁄ ∞ ƒ
能耗指标 ∞±¨ µª¼ ©¨©¬¦¬¨±· tss wz u| w|1w wu1x wu1x
ul 通过对墙体日传热量计算可知 }随着墙体厚度增加 o墙体日传热量降低 o但过分增大厚度会减小建筑
使用面积 o增加建筑成本 ∀与普通砖砌体相比 o轻质麦秸复合墙体可以降低 xs h以上的传热能耗 o墙体厚度
可以减少 vs h以上 o符合国家提出的新型墙体应节能 xs h的目标 ∀
vl 轻质麦秸复合墙体保温节能效果显著 o可以创造舒适的室内热环境 o有利于建筑节能 !改善人民居住
质量 o具有良好的经济 !社会和生态效益 o可广泛用于框架建筑的内外隔墙 o替代传统墙体 ∀
参 考 文 献
郭友中 o李清溪 qt||v q数学物理方法 q湖北 }武汉大学出版社
诺伯特#莱希纳 qt||v q建筑师技术指南 ) ) ) 采暖#降温#照明 q张 利 o周玉鹏 o汤羽扬 o等译 q北京 }中国建筑工业出版社
山田雅士 qt|{z q建筑绝热 q景贵琴 o译 q北京 }中国建筑工业出版社
孙 军 qt||y q热工理论基础 q北京 }中国林业出版社
翁中杰 o程惠尔 o戴华淦 qt|{z q传热学 q上海 }上海交通大学出版社
徐永铭 qussx q国内外建筑节能现状及发展 q徐州工程学院学报 ouskvl }zt p zv
彦启森 o赵庆珠 qt|{y q建筑热过程 q北京 }中国建筑工业出版社
周定国 o梅长彤 qussw qut世纪的农作物秸秆人造板工业 q南京林业大学学报 ouwkxl }t p x
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k责任编辑 石红青l
x| 第 u期 周晓燕等 }轻质麦秸复合墙体传热特性模拟评价