保温隔热层构造形式确定与三维传热模拟

面对着高温和寒冷环境时,屋面处的保温隔热层发挥了重要作用。因此,保温隔热层的构造形式的确定非常重要。通过comsol软件对保温隔热层进行了三维传热模拟得出:材料组合的正置性和倒置性对隔热性能有着较大的影响;而保温隔热层的形状及拼接方式却对传热过程影响较小;界面处不同材料的选取导致热桥效应的增加,从而对保温隔热性能影响较大。合理的选择与确定保温隔热层的构造,对今后在高温和寒冷环境处的建筑有着重要的意义。

基于COMSOL三维仿真测定复合材料导热系数

导热系数是评价材料保温隔热性的重要指标,但复合材料导热系数的测定往往受到各种环境条件的约束。分别选用复合材料导热系数理论计算公式和COMSOL软件仿真方法获得复合材料导热系数。并将理论计算结果和仿真结果分别与实测复合材料导热系数进行对比分析:理论计算所得的导热系数比实测数据偏低,且相对误差最高超过29%; COMSOL仿真结果与实测数据较为吻合,相对误差不超过5%。

屋面双板复合保温隔热材料方案设计与性能分析

针对当前市场上保温隔热材料存在的优缺点,设计一种能实现不同保温隔热材料之间优势互补的新型屋面双板复合保温隔热材料。双板复合保温隔热材料由硬质聚氨酯泡沫塑料板与真空绝热板通过粘结砂浆贴合构造,依据推导公式设计2种保温隔热材料的组合方案,并实测了复合保温隔热材料的导热系数。测试结果能满足既定工程关于导热系数与保温层厚度的要求。同时探讨了引起实测导热系数值与设计值差异的原因,得出主要是由于热桥效应引起材料保温隔热性能的降低,导致两者间数值的差异。

多场耦合循环作用下屋面保温材料耐候性能

对聚氨酯板、泡沫混凝土板和真空绝热板分别展开冻融、湿热、干湿、高低温和多场耦合循环作用下的耐候性能试验,并结合荷载和湿度等因素对屋面保温复合材料及部品的传热规律和施工过程进行模拟.结果表明:泡沫混凝土板和聚氨酯板在耐候性能试验中质量损失率较大,导热系数随时间延长逐渐上升;而真空绝热板在表面阻隔膜不被刺穿的情况下,其导热系数和质量损失率无显著变化.模拟计算的结果表明:当考虑结构变形时,部品底部温度增长5%.

屋面保温隔热材料耐候性试验设计

屋面保温隔热系统在建筑节能方面占据重要角色,因此对市场上常见的屋面保温隔热材料(聚氨酯、聚乙烯发泡板、聚丙烯蜂窝板、聚碳酸酯蜂窝板)进行调研,并根据规范标准设计了 4种耐候性试验条件。通过试验得出,4种保温材料的导热系数随着耐候性试验时间的增加而显著增大:聚丙烯蜂窝板在耐候性试验的性能最差,导热系数变化值在湿热老化和冻融循环试验下分别达到了 79.3%和39.9%;聚氨酯在高低温试验下的导热系数变化值为24.5%,在干湿循环试验下,导热系数变化值为33.4%。试验结果表明,上述4种材料均不适用于干湿较强的地区,并且,聚丙烯蜂窝板不适用于湿热和冻融地区,聚氨酯不宜用于高低温地区。

耐候性试验下泡沫混凝土孔结构与热工性能演变规律

为明确泡沫混凝土现浇屋面保温系统耐候性能的影响因素,对泡沫混凝土分别展开了湿热循环、干湿循环、高低温循环、冻融循环和多场耦合循环5种耐候性试验,通过分析泡沫混凝土孔结构、体积吸水率和导热系数变化率的演变规律揭示其耐候性能。试验结果表明:经过112次湿热循环试验后,泡沫混凝土的体积吸水率仅增长了1.77%,导热系数降低了6%;经过112次干湿循环试验,泡沫混凝土的体积吸水率由20.64%增长到25.63%,导热系数由0.0724增长到0.0836 W/(m·K),涨幅15.47%;经过112次高低温循环试验,泡沫混凝土的体积吸水率由21.13%增长到25.14%,导热系数增大了6.68%;经过112次冻融循环试验,泡沫混凝土体积吸水率由23.97%增长到29.38%,导热系数由0.0789上升至0.0980 W/(m·K),增长了24.21%;而经过112次多场耦合试验,泡沫混凝土的体积吸水率由14.12%增长到16.88%,导热系数从0.0720增长到0.0850 W/(m·K),增幅18.06%。经过干湿循环、高低温循环、冻融循环和多场耦合循环4种耐候性试验后,泡沫混凝土中的泡孔破裂倒塌严重,板材开裂溃散,导致其保温隔热性能下降、体积吸水率升高。而泡沫混凝土具有很好的耐湿热老化性能,经过湿热循环试验后,其孔结构、体积吸水率和导热系数均没有发生显著变化。

多场耦合作用下聚氨酯孔结构与热性能关系

对聚氨酯分别进行湿热老化、干湿循环、高低温循环、冻融循环和多场耦合循环试验。并结合微观测试技术,分析聚氨酯材料微观结构对体积吸水率(Wv)和热导率变化率(ROC)演变的影响。通过耐候性宏观试验得出:聚氨酯孔结构坍塌和氨基甲酸酯基发生降解会使得聚氨酯导热系数持续增长,湿热老化循环下ROC在112d达到29.98%;高低温循环112d后ROC增长了16.65%;冻融循环112 d后ROC增加23.89%;多场耦合作用下,聚氨酯热导率始终以较快速率变化。通过微观结构得出:孔结构的连通性会直接影响到Wv,从而间接导致ROC发生明显变化。因此,在现浇屋面板中需做好防护措施以免聚氨酯材料老化和其内部孔洞破坏。

屋面保温板部品设计及尺寸效应模拟

在装配式屋面结构中,结合仿真软件COMSOL对聚氨酯材料保温性进行尺寸效应模拟,并模拟部品间拼接形式和部品间缝宽度,得出:(1)聚氨酯材料的厚度对传热过程有着很大的影响,且厚度与传热速率呈非线性增长趋势;当厚度缩小为原1/4时,传热速率会增大到10倍以上;(2)聚氨酯材料长度和宽度在初始一段时间内对传热过程有影响,而后聚氨酯的传热速率均一样。因此,长度和宽度对传热过程几乎无影响;(3)当聚氨酯材料部品构件进行拼接时,其拼接数量对传热过程有着较大的影响。