一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法技术

本发明专利技术属于建筑保温墙体施工技术领域，特别涉及一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法。该方法包括如下步骤：一、采用有限元建模或采用绘图软件导入图纸；二、根据建筑保温墙体实测性能指数在有限元软件中设置材料属性；三、设置荷载和边界；四、设置分析步；五、根据建筑保温墙体进行网格划分；六、通过设定内外温度和换热系数基本参数值，再利用数值分析软件的场输出中给出的单元热流量结果，构建出一种建筑保温墙体中不同材料的传热系数的数值计算公式，计算得到墙体保温复杂结构部分不同材料随输出热流值变化的传热系数。该计算方法，通过数值计算方法，解决试验法试验周期长、耗费投入大、并存在着人为测量误差的问题。并存在着人为测量误差的问题。并存在着人为测量误差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法


[0001]本专利技术属于建筑保温墙体施工
，特别涉及一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法。

技术介绍

[0002]建筑墙体的传热系数，定义为在稳态传热条件下，建筑墙体两侧空气温差为1度(K或℃)，单位时间通过单位面积传递的热量。现有技术中对建筑墙体传热系数的测试方法一般为试验测试法和规范公式计算法。这两种方法各有利弊，主要表现为：
[0003]试验测试法，虽然所得数据精准，信服度高，但也有其极大的局限性：试验周期长，耗费投入大，并存在着人为测量误差。规范公式计算法，是指利用现有公式对已知数据进行计算得出传热系数，虽然业内认可性大，但局限性在于只考虑一个方向的传热，并且只能计算简单的模型——薄层片状结构。对于建筑保温墙体而言，大多是复杂结构且不限于一维传热的，如多孔砌块自保温墙体、夹心保温墙体等，因此规范推荐公式计算法也并不实用。
[0004]由此可见，现有测试方法都有着各自的局限性，且在一定程度上影响了最后的结论准确性。亟需一种更加简便快捷、经济实用、精确且可用于现实复杂三维模型的建筑保温墙体传热系数计算方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法，用以测定建筑保温墙体保温隔热性能，应用于不同气候区针对不同类型墙体的保温形式确定和结构体系优化，通过数值计算方法，解决了试验法试验周期长、耗费投入大、并存在着人为测量误差的问题。借助有限元分析软件，可构建建筑墙体复杂细节模型，解决规范推荐公式计算法仅考虑一个方向的传热、保温结构材料种类单一且只能计算简单薄片状模型的局限性。该计算方法，简便快捷、经济实用、精确且可用于现实复杂三维模型。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术包括如下技术方案：
[0007]一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法，包括如下步骤：
[0008]步骤S1、利用有限元软件进行建筑保温墙体建模或者通过画图软件导入图纸；
[0009]步骤S2、根据建筑保温墙体实测性能指数在有限元软件中设置材料属性；
[0010]步骤S3、在建筑保温墙体内外两端分别加上不同的边界条件作为热面温度和冷面温度；
[0011]步骤S4、设置分析步，选择网格尺寸以及传热计算模型，并进行网格划分；
[0012]步骤S5、根据步骤S4的网格划分，通过设定内外温度和换热系数基本参数值，再利用数值分析软件的场输出中给出的单元热流量结果，构建出一种建筑保温墙体中不同材料的传热系数的数值计算公式，计算得到墙体保温复杂结构部分不同材料随输出热流值变化的传热系数，见式(1)：
[0013]K
i
＝(Q
i
×
n
i
×
S
i
)/(S0×
ΔT)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014]式中，K
i
为墙体保温复杂结构部分不同材料的传热系数，i＝1～n的整数，i的个数等于墙体材料种类数n，单位为：W
·
m
‑2·
K
‑1；Q
i
为稳态时研究对象墙体的不同材料组分一个网格单元的传热量，单位为：W，由有限元模拟软件结果中得出；n
i
为墙体各部分材料所占据的网格数；S
i
为墙体各部分材料的单个网格面积，单位为：m2；S0为墙体原始总截面积，单位为：m2；ΔT为稳态下墙体内外表面温度差，单位为：K。
[0015]进一步地,还包括步骤S6：
[0016]根据普通墙体一般传热公式，推导出建筑保温墙体整体传热系数，见式(2)：
[0017][0018]式中，K
S
为建筑保温墙体整体传热系数，单位为：W
·
m
‑2·
K
‑1；K1…
K
n
为墙体保温结构部分不同材料的传热系数，i＝1～n的整数，单位为：W
·
m
‑2·
K
‑1；l
in
、l
out
分别为内、外侧传热面上的宽度，单位为：m；K
in
、K
out
分别为内、外侧换热系数，单位为：W
·
m
‑1·
K
‑1；λs为建筑保温墙体整体传热系数修正系数，不同孔型组合构成的复杂墙体传热修正系数通过大量相关数值模型与试验值对比验证得到，取值如下：
[0019][0020]进一步地，所述步骤S1中，画图软件为CAD画图软件或者SKETCHUP画图软件。
[0021]进一步地，所述步骤S2中，所述建筑保温墙体为若干不同多孔砖型组合拼砌而成，所述多孔砖型可以选择KM1、KM2、KP1、KP2砌块的组合，也可以选择不同尺寸的方孔、圆孔、矩形孔砌块的组合，拼砌时不同组合多孔砖型之间由灰缝填充，灰缝选择砌筑砂浆材料，多孔砖型两侧面根据实际建筑保温墙体工程需要确定抹面材料，抹面材料选择无抹面材料、10mm～30mm厚抹面普通砂浆材料或10mm～50mm厚保温砂浆材料。
[0022]进一步地，所述不同组合多孔砖型导热系数取值范围为0.03～1.20(W
·
m
‑1·
K
‑1)，砌筑砂浆和抹面砂浆导热系数取值范围为0.50～1.00(W
·
m
‑1·
K
‑1)，保温砂浆导热系数取值范围为0.03～0.30(W
·
m
‑1·
K
‑1)。
[0023]进一步地，所述步骤S4中，网格尺寸为1mm,网格划分为正方形或者类正方形。
[0024]进一步地，还包括步骤S8，将所述建筑保温墙体整体传热系数模拟数值解与试验实测值进行比较，KM1型砌块、KP2型砌块墙体，经公式修正的计算模拟数值解与试验实测值之间的偏差小于2％；对于复杂3孔型组合结构砌块墙体，经公式修正的计算模拟数值解与试验实测值之间的偏差小于4％。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0026](1)本专利技术提供一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法，一、采用有限元建模或采用绘图软件导入图纸；二、根据建筑保温墙体实测性能指数在有限元软件中设置材料属性；三、设置荷载和边界；四、设置分析步；五、根据建筑保温墙体进行网格划分；六、通过设定内外温度和换热系数基本参数值，再利用数值分析软件的场输出中给出的单元热流量
结果，构建出一种建筑保温墙体中不同材料的传热系数的数值计算公式，计算得到墙体保温复杂结构部分不同材料随输出热流值变化的传热系数。该计算方法，简便快捷、经济实用，可解决目前市面上导热系数仪和现场传热仪价格昂贵带来的购买和后期维护成本高，以及试验周期长、常出现人为检测误本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑保温墙体传热系数的数值计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、利用有限元软件进行建筑保温墙体建模或者通过画图软件导入图纸；步骤S2、根据建筑保温墙体实测性能指数在有限元软件中设置材料属性；步骤S3、在建筑保温墙体内外两端分别加上不同的边界条件作为热面温度和冷面温度；步骤S4、设置分析步，选择网格尺寸以及传热计算模型，并进行网格划分；步骤S5、根据步骤S4的网格划分，通过设定内外温度和换热系数基本参数值，再利用数值分析软件的场输出中给出的单元热流量结果，构建出一种建筑保温墙体中不同材料的传热系数的数值计算公式，计算得到墙体保温复杂结构部分不同材料随输出热流值变化的传热系数，见式(1)：K
i
＝(Q
i
×
n
i
×
S
i
)/(S0×
ΔT)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，K
i
为墙体保温复杂结构部分不同材料的传热系数，i＝1～n的整数，i的个数等于墙体材料种类数n，单位为：W
·
m
‑2·
K
‑1；Q
i
为稳态时研究对象墙体的不同材料组分一个网格单元的传热量，单位为：W，由有限元模拟软件结果中得出；n
i
为墙体各部分材料所占据的网格数；S
i
为墙体各部分材料的单个网格面积，单位为：m2；S0为墙体原始总截面积，单位为：m2；ΔT为稳态下墙体内外表面温度差，单位为：K。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤S6：根据普通墙体一般传热公式，推导出建筑保温墙体整体传热系数，见式(2)：式中，K
S
为建筑保温墙体整体传热系数，单位为：W
·
m
‑2·
K
‑1；K1…
K
n
为墙体保温结构部分不同材料的传热系数，i＝1～n的整数，单位为：W
·
m
‑2·
K

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹，占羿箭，黄玉林，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：