基于熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的氣凝膠墻體構(gòu)件絕熱性能研究
發(fā)布時間:2021-05-15 05:31
氣凝膠絕熱材料具有超低導(dǎo)熱系數(shù)、耐火不燃等性能,在建筑節(jié)能領(lǐng)域極具發(fā)展前景。本文采用溶膠-凝膠法和常壓干燥技術(shù)制備了SiO2氣凝膠/玻璃纖維復(fù)合材料,實驗測試了復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強度和疏水角等,并與模塑聚苯板、擠塑聚苯板、聚氨酯泡沫板、玻璃纖維氈等常用建筑保溫隔熱材料進行了對比。采用建筑模型盒實驗方法,測試了模塑聚苯板、擠塑聚苯板、聚氨酯泡沫板、玻璃纖維氈等5種隔熱材料在升溫工況下的隔熱性能,獲得了測試盒內(nèi)外表面溫度、盒內(nèi)空氣溫度等實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明,當(dāng)材料厚度相同時,SiO2氣凝膠/玻璃纖維復(fù)合材料的保溫隔熱效果優(yōu)于其它四種隔熱材料;跓犭婎惐仍,建立了復(fù)合墻體的3R2C熱流網(wǎng)絡(luò)模型,并采用測試盒實驗數(shù)據(jù)驗證模型的準(zhǔn)確性和可行性。結(jié)果表明,3R2C熱流網(wǎng)絡(luò)模型的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好,誤差在5%以內(nèi)。與數(shù)值模型相比,3R2C熱流網(wǎng)絡(luò)模型的計算時間約為流體模擬軟件的計算時間的0.6%,計算效率明顯提高。利用模型研究并分析了升溫工況和降溫工況下內(nèi)外保溫方式對測試盒的隔熱保溫性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在升溫工況下計算3 h...
【文章來源】:廣州大學(xué)廣東省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 建筑墻體隔熱材料應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題
1.2 氣凝膠材料用于墻體隔熱的研究及應(yīng)用進展
1.2.1 氣凝膠材料用于墻體隔熱的研究進展
1.2.2 氣凝膠材料用于墻體隔熱的應(yīng)用進展
1.3 建筑墻體熱工特性現(xiàn)場檢測方法及計算方法概述
1.3.1 建筑墻體傳熱性能現(xiàn)場動態(tài)檢測方法概述
1.3.2 墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱的計算方法
1.4 選題依據(jù)、研究內(nèi)容及技術(shù)路線
1.4.1 選題依據(jù)
1.4.2 研究內(nèi)容
1.4.3 技術(shù)路線
第二章 氣凝膠及其墻體隔熱構(gòu)件的組成和性能表征
2.1 常壓干燥制備氣凝膠隔熱材料
2.1.1 實驗試劑與材料
2.1.2 實驗設(shè)備
2.1.3 測試儀器
2.2 氣凝膠隔熱材料的常壓制備工藝
2.3 氣凝膠隔熱材料性能測試方法
2.3.1 密度與導(dǎo)熱系數(shù)
2.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
2.3.3 力學(xué)性能
2.3.4 疏水性能
2.3.5 燃燒性能
2.4 氣凝膠隔熱材料與常用隔熱材料的性能對比
2.4.1 基本物性對比分析
2.4.2 微觀結(jié)構(gòu)對比分析
2.4.3 力學(xué)性能對比分析
2.4.4 疏水性能對比分析
2.4.5 燃燒性能對比分析
2.5 本章小結(jié)
第三章 氣凝膠墻體構(gòu)件熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型和測試盒實驗驗證
3.1 氣凝膠墻體隔熱構(gòu)件的熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型
3.1.1 墻體構(gòu)件的構(gòu)造及其模型假設(shè)
3.1.2 RC模型基本理論概述及建立
3.1.3 邊界條件設(shè)定
3.2 測試盒實驗法驗證墻體構(gòu)造傳熱性能
3.2.1 實驗材料
3.2.2 實驗所需設(shè)備
3.2.3 實驗步驟
3.3 測試盒的熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型
3.3.1 基本假設(shè)
3.3.2 RC模型修改
3.3.3 邊界條件設(shè)定
3.4 本章小結(jié)
第四章 熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的驗證與應(yīng)用
4.1 盒內(nèi)空氣平均溫度的實驗結(jié)果與比較
4.2 測試盒的RC參數(shù)辨識結(jié)果
4.3 測試盒3R2C模型的驗證
4.3.1 與實驗數(shù)據(jù)的比較
4.3.2 與計算模型的比較
4.3.3 計算效率的比較
4.4 測試盒3R2C模型的應(yīng)用
4.4.1 升溫工況下內(nèi)外保溫方式對比
4.4.2 降溫工況下內(nèi)外保溫方式對比
4.5 本章小結(jié)
第五章 氣凝膠墻體構(gòu)件的傳熱性能分析
5.1 室外綜合溫度計算結(jié)果
5.2 復(fù)合墻體的RC參數(shù)辨識結(jié)果
5.3 不同朝向的對比分析
5.4 不同保溫方式的對比分析
5.4.1 墻體內(nèi)外表面溫度
5.4.2 墻體內(nèi)外表面熱流密度
5.5 不同隔熱材料的對比分析
5.5.1 墻體內(nèi)外表面溫度
5.5.2 墻體內(nèi)外表面熱流密度
5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]相變平板可變熱容熱阻簡化模型研究[J]. 嚴(yán)天,仇盾,徐新華. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(12)
[2]制備參數(shù)對SiO2氣凝膠結(jié)構(gòu)與性能影響的研究進展[J]. 郭思彤,吳會軍,楊麗修,劉燕妮,楊建明. 材料導(dǎo)報. 2017(07)
[3]夏熱冬暖地區(qū)復(fù)合墻體內(nèi)表面溫度響應(yīng)特性[J]. 趙運超,丁云飛,周孝清,吳會軍. 建筑材料學(xué)報. 2017(04)
[4]建筑節(jié)能保溫材料的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 谷燕成,陳思諾,黃恩興. 建筑節(jié)能. 2016(06)
[5]高性能新型纖維增強氣凝膠板外保溫構(gòu)造措施研究[J]. 張季超,張婷婷,吳會軍. 施工技術(shù). 2015(16)
[6]基于諧波法的建筑圍護結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)傳熱分析[J]. 王靖文,王燁,孫鵬寶. 蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[7]紅外熱像法研究空心磚墻表面溫度[J]. 唐鳴放,尹軼華. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(05)
[8]紅外熱像法研究屋頂綠化對熱環(huán)境的影響[J]. 鄭星,楊真靜,劉葆華,鄭曉楷,范偉,關(guān)慶慶. 光譜學(xué)與光譜分析. 2013(06)
[9]熱流計法檢測墻體熱阻的影響因素分析及處理措施[J]. 龍贛生,熊國華,潘陽,胡鵬飛. 能源研究與管理. 2012(03)
[10]隔熱材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 施偉,譚毅,曹作暄. 材料導(dǎo)報. 2012(S1)
博士論文
[1]墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱計算方法適應(yīng)性及地下結(jié)構(gòu)傳熱特性分析與研究[D]. 李向前.湖南大學(xué) 2011
[2]復(fù)合墻體熱工特性與能耗分析[D]. 王海燕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
碩士論文
[1]SiO2氣凝膠隔熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率計算與優(yōu)化[D]. 楊建明.廣州大學(xué) 2016
[2]墻體蓄放熱特性及其對建筑能耗影響的研究[D]. 張在喜.重慶大學(xué) 2014
[3]建筑墻體熱阻現(xiàn)場檢測方法研究[D]. 王芳.西南交通大學(xué) 2013
[4]建筑外墻熱工性能現(xiàn)場檢測方法與結(jié)果分析[D]. 蓋玉剛.山東建筑大學(xué) 2013
[5]熱惰性指標(biāo)對建筑圍護結(jié)構(gòu)動態(tài)傳熱的影響[D]. 惠荷.長安大學(xué) 2012
[6]建筑外墻熱工性能現(xiàn)場動態(tài)檢測方法分析[D]. 阮俊玲.長安大學(xué) 2011
[7]紅外熱成像法探測建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷研究[D]. 楊麗萍.西安建筑科技大學(xué) 2010
[8]建筑墻體簡化傳熱模型及觸地結(jié)構(gòu)傳熱計算方法研究[D]. 談瑩瑩.湖南大學(xué) 2006
本文編號:3187047
【文章來源】:廣州大學(xué)廣東省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 建筑墻體隔熱材料應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題
1.2 氣凝膠材料用于墻體隔熱的研究及應(yīng)用進展
1.2.1 氣凝膠材料用于墻體隔熱的研究進展
1.2.2 氣凝膠材料用于墻體隔熱的應(yīng)用進展
1.3 建筑墻體熱工特性現(xiàn)場檢測方法及計算方法概述
1.3.1 建筑墻體傳熱性能現(xiàn)場動態(tài)檢測方法概述
1.3.2 墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱的計算方法
1.4 選題依據(jù)、研究內(nèi)容及技術(shù)路線
1.4.1 選題依據(jù)
1.4.2 研究內(nèi)容
1.4.3 技術(shù)路線
第二章 氣凝膠及其墻體隔熱構(gòu)件的組成和性能表征
2.1 常壓干燥制備氣凝膠隔熱材料
2.1.1 實驗試劑與材料
2.1.2 實驗設(shè)備
2.1.3 測試儀器
2.2 氣凝膠隔熱材料的常壓制備工藝
2.3 氣凝膠隔熱材料性能測試方法
2.3.1 密度與導(dǎo)熱系數(shù)
2.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
2.3.3 力學(xué)性能
2.3.4 疏水性能
2.3.5 燃燒性能
2.4 氣凝膠隔熱材料與常用隔熱材料的性能對比
2.4.1 基本物性對比分析
2.4.2 微觀結(jié)構(gòu)對比分析
2.4.3 力學(xué)性能對比分析
2.4.4 疏水性能對比分析
2.4.5 燃燒性能對比分析
2.5 本章小結(jié)
第三章 氣凝膠墻體構(gòu)件熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型和測試盒實驗驗證
3.1 氣凝膠墻體隔熱構(gòu)件的熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型
3.1.1 墻體構(gòu)件的構(gòu)造及其模型假設(shè)
3.1.2 RC模型基本理論概述及建立
3.1.3 邊界條件設(shè)定
3.2 測試盒實驗法驗證墻體構(gòu)造傳熱性能
3.2.1 實驗材料
3.2.2 實驗所需設(shè)備
3.2.3 實驗步驟
3.3 測試盒的熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型
3.3.1 基本假設(shè)
3.3.2 RC模型修改
3.3.3 邊界條件設(shè)定
3.4 本章小結(jié)
第四章 熱容熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的驗證與應(yīng)用
4.1 盒內(nèi)空氣平均溫度的實驗結(jié)果與比較
4.2 測試盒的RC參數(shù)辨識結(jié)果
4.3 測試盒3R2C模型的驗證
4.3.1 與實驗數(shù)據(jù)的比較
4.3.2 與計算模型的比較
4.3.3 計算效率的比較
4.4 測試盒3R2C模型的應(yīng)用
4.4.1 升溫工況下內(nèi)外保溫方式對比
4.4.2 降溫工況下內(nèi)外保溫方式對比
4.5 本章小結(jié)
第五章 氣凝膠墻體構(gòu)件的傳熱性能分析
5.1 室外綜合溫度計算結(jié)果
5.2 復(fù)合墻體的RC參數(shù)辨識結(jié)果
5.3 不同朝向的對比分析
5.4 不同保溫方式的對比分析
5.4.1 墻體內(nèi)外表面溫度
5.4.2 墻體內(nèi)外表面熱流密度
5.5 不同隔熱材料的對比分析
5.5.1 墻體內(nèi)外表面溫度
5.5.2 墻體內(nèi)外表面熱流密度
5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]相變平板可變熱容熱阻簡化模型研究[J]. 嚴(yán)天,仇盾,徐新華. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(12)
[2]制備參數(shù)對SiO2氣凝膠結(jié)構(gòu)與性能影響的研究進展[J]. 郭思彤,吳會軍,楊麗修,劉燕妮,楊建明. 材料導(dǎo)報. 2017(07)
[3]夏熱冬暖地區(qū)復(fù)合墻體內(nèi)表面溫度響應(yīng)特性[J]. 趙運超,丁云飛,周孝清,吳會軍. 建筑材料學(xué)報. 2017(04)
[4]建筑節(jié)能保溫材料的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 谷燕成,陳思諾,黃恩興. 建筑節(jié)能. 2016(06)
[5]高性能新型纖維增強氣凝膠板外保溫構(gòu)造措施研究[J]. 張季超,張婷婷,吳會軍. 施工技術(shù). 2015(16)
[6]基于諧波法的建筑圍護結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)傳熱分析[J]. 王靖文,王燁,孫鵬寶. 蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[7]紅外熱像法研究空心磚墻表面溫度[J]. 唐鳴放,尹軼華. 光譜學(xué)與光譜分析. 2015(05)
[8]紅外熱像法研究屋頂綠化對熱環(huán)境的影響[J]. 鄭星,楊真靜,劉葆華,鄭曉楷,范偉,關(guān)慶慶. 光譜學(xué)與光譜分析. 2013(06)
[9]熱流計法檢測墻體熱阻的影響因素分析及處理措施[J]. 龍贛生,熊國華,潘陽,胡鵬飛. 能源研究與管理. 2012(03)
[10]隔熱材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 施偉,譚毅,曹作暄. 材料導(dǎo)報. 2012(S1)
博士論文
[1]墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱計算方法適應(yīng)性及地下結(jié)構(gòu)傳熱特性分析與研究[D]. 李向前.湖南大學(xué) 2011
[2]復(fù)合墻體熱工特性與能耗分析[D]. 王海燕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
碩士論文
[1]SiO2氣凝膠隔熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率計算與優(yōu)化[D]. 楊建明.廣州大學(xué) 2016
[2]墻體蓄放熱特性及其對建筑能耗影響的研究[D]. 張在喜.重慶大學(xué) 2014
[3]建筑墻體熱阻現(xiàn)場檢測方法研究[D]. 王芳.西南交通大學(xué) 2013
[4]建筑外墻熱工性能現(xiàn)場檢測方法與結(jié)果分析[D]. 蓋玉剛.山東建筑大學(xué) 2013
[5]熱惰性指標(biāo)對建筑圍護結(jié)構(gòu)動態(tài)傳熱的影響[D]. 惠荷.長安大學(xué) 2012
[6]建筑外墻熱工性能現(xiàn)場動態(tài)檢測方法分析[D]. 阮俊玲.長安大學(xué) 2011
[7]紅外熱成像法探測建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷研究[D]. 楊麗萍.西安建筑科技大學(xué) 2010
[8]建筑墻體簡化傳熱模型及觸地結(jié)構(gòu)傳熱計算方法研究[D]. 談瑩瑩.湖南大學(xué) 2006
本文編號:3187047
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