基于热容热阻网络模型的气凝胶墙体构件绝热性能研究

发布时间：2021-05-15 05:31

　　气凝胶绝热材料具有超低导热系数、耐火不燃等性能,在建筑节能领域极具发展前景。本文采用溶胶-凝胶法和常压干燥技术制备了SiO₂气凝胶/玻璃纤维复合材料,实验测试了复合材料的微观结构、导热系数、抗压强度和疏水角等,并与模塑聚苯板、挤塑聚苯板、聚氨酯泡沫板、玻璃纤维毡等常用建筑保温隔热材料进行了对比。采用建筑模型盒实验方法,测试了模塑聚苯板、挤塑聚苯板、聚氨酯泡沫板、玻璃纤维毡等5种隔热材料在升温工况下的隔热性能,获得了测试盒内外表面温度、盒内空气温度等实验数据。实验结果表明,当材料厚度相同时,SiO₂气凝胶/玻璃纤维复合材料的保温隔热效果优于其它四种隔热材料。基于热电类比原理,建立了复合墙体的3R2C热流网络模型,并采用测试盒实验数据验证模型的准确性和可行性。结果表明,3R2C热流网络模型的模拟结果与实验结果吻合良好,误差在5%以内。与数值模型相比,3R2C热流网络模型的计算时间约为流体模拟软件的计算时间的0.6%,计算效率明显提高。利用模型研究并分析了升温工况和降温工况下内外保温方式对测试盒的隔热保温性能的影响。结果发现,在升温工况下计算3 h... 

【文章来源】：广州大学广东省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 建筑墙体隔热材料应用现状及存在问题
    1.2 气凝胶材料用于墙体隔热的研究及应用进展
        1.2.1 气凝胶材料用于墙体隔热的研究进展
        1.2.2 气凝胶材料用于墙体隔热的应用进展
    1.3 建筑墙体热工特性现场检测方法及计算方法概述
        1.3.1 建筑墙体传热性能现场动态检测方法概述
        1.3.2 墙体非稳态传热的计算方法
    1.4 选题依据、研究内容及技术路线
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
第二章 气凝胶及其墙体隔热构件的组成和性能表征
    2.1 常压干燥制备气凝胶隔热材料
        2.1.1 实验试剂与材料
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 测试仪器
    2.2 气凝胶隔热材料的常压制备工艺
    2.3 气凝胶隔热材料性能测试方法
        2.3.1 密度与导热系数
        2.3.2 微观结构
        2.3.3 力学性能
        2.3.4 疏水性能
        2.3.5 燃烧性能
    2.4 气凝胶隔热材料与常用隔热材料的性能对比
        2.4.1 基本物性对比分析
        2.4.2 微观结构对比分析
        2.4.3 力学性能对比分析
        2.4.4 疏水性能对比分析
        2.4.5 燃烧性能对比分析
    2.5 本章小结
第三章 气凝胶墙体构件热容热阻网络模型和测试盒实验验证
    3.1 气凝胶墙体隔热构件的热容热阻网络模型
        3.1.1 墙体构件的构造及其模型假设
        3.1.2 RC模型基本理论概述及建立
        3.1.3 边界条件设定
    3.2 测试盒实验法验证墙体构造传热性能
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验所需设备
        3.2.3 实验步骤
    3.3 测试盒的热容热阻网络模型
        3.3.1 基本假设
        3.3.2 RC模型修改
        3.3.3 边界条件设定
    3.4 本章小结
第四章 热容热阻网络模型的验证与应用
    4.1 盒内空气平均温度的实验结果与比较
    4.2 测试盒的RC参数辨识结果
    4.3 测试盒3R2C模型的验证
        4.3.1 与实验数据的比较
        4.3.2 与计算模型的比较
        4.3.3 计算效率的比较
    4.4 测试盒3R2C模型的应用
        4.4.1 升温工况下内外保温方式对比
        4.4.2 降温工况下内外保温方式对比
    4.5 本章小结
第五章 气凝胶墙体构件的传热性能分析
    5.1 室外综合温度计算结果
    5.2 复合墙体的RC参数辨识结果
    5.3 不同朝向的对比分析
    5.4 不同保温方式的对比分析
        5.4.1 墙体内外表面温度
        5.4.2 墙体内外表面热流密度
    5.5 不同隔热材料的对比分析
        5.5.1 墙体内外表面温度
        5.5.2 墙体内外表面热流密度
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]相变平板可变热容热阻简化模型研究[J]. 严天,仇盾,徐新华.  华中科技大学学报(自然科学版). 2017(12)
[2]制备参数对SiO2气凝胶结构与性能影响的研究进展[J]. 郭思彤,吴会军,杨丽修,刘燕妮,杨建明.  材料导报. 2017(07)
[3]夏热冬暖地区复合墙体内表面温度响应特性[J]. 赵运超,丁云飞,周孝清,吴会军.  建筑材料学报. 2017(04)
[4]建筑节能保温材料的现状及发展[J]. 谷燕成,陈思诺,黄恩兴.  建筑节能. 2016(06)
[5]高性能新型纤维增强气凝胶板外保温构造措施研究[J]. 张季超,张婷婷,吴会军.  施工技术. 2015(16)
[6]基于谐波法的建筑围护结构非稳态传热分析[J]. 王靖文,王烨,孙鹏宝.  兰州交通大学学报. 2015(03)
[7]红外热像法研究空心砖墙表面温度[J]. 唐鸣放,尹轶华.  光谱学与光谱分析. 2015(05)
[8]红外热像法研究屋顶绿化对热环境的影响[J]. 郑星,杨真静,刘葆华,郑晓楷,范伟,关庆庆.  光谱学与光谱分析. 2013(06)
[9]热流计法检测墙体热阻的影响因素分析及处理措施[J]. 龙赣生,熊国华,潘阳,胡鹏飞.  能源研究与管理. 2012(03)
[10]隔热材料研究现状及发展趋势[J]. 施伟,谭毅,曹作暄.  材料导报. 2012(S1)

博士论文
[1]墙体非稳态传热计算方法适应性及地下结构传热特性分析与研究[D]. 李向前.湖南大学 2011
[2]复合墙体热工特性与能耗分析[D]. 王海燕.哈尔滨工业大学 2007

硕士论文
[1]SiO2气凝胶隔热复合材料的热导率计算与优化[D]. 杨建明.广州大学 2016
[2]墙体蓄放热特性及其对建筑能耗影响的研究[D]. 张在喜.重庆大学 2014
[3]建筑墙体热阻现场检测方法研究[D]. 王芳.西南交通大学 2013
[4]建筑外墙热工性能现场检测方法与结果分析[D]. 盖玉刚.山东建筑大学 2013
[5]热惰性指标对建筑围护结构动态传热的影响[D]. 惠荷.长安大学 2012
[6]建筑外墙热工性能现场动态检测方法分析[D]. 阮俊玲.长安大学 2011
[7]红外热成像法探测建筑围护结构热工缺陷研究[D]. 杨丽萍.西安建筑科技大学 2010
[8]建筑墙体简化传热模型及触地结构传热计算方法研究[D]. 谈莹莹.湖南大学 2006



本文编号：3187047