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超低能耗建筑阳台板保温效果分析

2022-03-30 20:48来源:见微知筑工作室


一、阳台围护结构热桥控制措施


采用Fluent以有限元分析阳台外围护结构墙体传热,研究对阳台围护结构加保温材料和不加保温材料两种情况进行对比,分析热桥部分温度及热流分布规律。



二、阳台结构


图1为阳台节点图。阳台围护结构建筑体系是以钢筋混凝土框架剪力墙结构作为主体结构,配以复合保温系列板材为围护结构构成的建筑体系,其中复合保温板是由SW硅墨烯保温板复合而成的节能板材。


阳台板保温1.jpeg

图1 阳台节点图


保温材料:采用SW硅墨烯保温板,阳台板上方保温板厚度20mm,下方厚度30mm,靠近室外保温厚度为100mm,内保温厚度为30mm,其中,SW硅墨烯保温板导热系数为0.054W/(㎡·k),修正系数1.1;混凝土墙体:厚度200mm,导热系数1.74W/(㎡·k)。



三、基本设计参数及模型建立


1 基本参数及边界条件


本文以上海地区为例,查阅《实用暖通空调设计手册》,选取采暖期舒适性温度 20℃为室内计算温度,选取冬季的曰均温度 0℃为室外计算温度。第三类边界条件取内表面换热系数8.7W/(㎡·k1),外表面换热系数23.0W/(㎡·k)进行模拟计算。


阳台板保温2.jpeg阳台板保温3.jpeg

图2 阳台节点边界


2 阳台模型及网格划分


为了保证计算精度同时节约计算时间,本文计算中时间步长采用0.01s。本文采用Icem软件对计算区域进行离散,采用非等距划分网格的方法生成非均匀六边形非结构化网格,如图3所示,采用行列式Determinant 2×2×2的标准进行度量,网格质量取值为0~1,当值为1时表示质量很好。


阳台板保温4.jpeg

图 3 阳台节点网格划分


本文所有网格质量取值为1,说明网格质量符合要求。



四、结果分析


图4(1)为单层钢筋混凝土墙体,图4(2)为钢筋混凝土加硅墨烯保温板墙体。


阳台板保温5.jpeg

图4(1)无保温时热流仿真效果图


由图4(1)可以得到,热桥热流损失主要集中在室内墙体与阳台的连接处,热桥部分由主要由钢筋混凝土组成,墙体平均传热系数为1.36W/(㎡·k),混凝土导热系数大,进而热阻较小,所以,热桥段热流损失较大,总热流损失也较大,其中,靠近内墙侧阳台板上方和下方的混凝土墙体,热流损失分别为0.46W、0.62W,阳台板下方墙体面积大,与室内换热更强,热流损失比阳台板竖向上侧墙体大34.5%,对热桥附近的热流损失影响较大;阳台板左侧的混凝土墙体,热流损失占总损失的4.6%。


阳台板保温6.jpeg

图4(2)有保温热流仿真效果图


由图4(2)可以得到在外部墙体相同的条件下,加保温材料后,热桥部分由保温板和混凝土墙体组成,墙体传热系数为平均0.45W/(㎡·k),靠近内墙侧加保温材料混凝土墙体热流总损失为0.36W,热阻增大,墙体平均传热系数减小,热桥段热损失减小,室内墙体壁面热流损失减少了66.6%。因此,在墙体不同组合情况下,墙体贴保温材料能够有效的减小热桥对建筑性能的影响,降低建筑能耗。