044供暖居住建筑热桥温度分布的研究摘要

供暖居住建筑热桥温度分布的研究山东建筑大学李永安李常河戎卫国刘学来刘学亭山东省建筑设计研究院黎福民关键词建筑热桥温度分布采暖数学模型抗震柱建筑热桥是指处在外墙和屋面等围护结构中的钢筋混凝土或金属梁、柱、肋等部位。这些部位传热能力强，热流密集，冬季内表面温度往往低于空气的露点温度。常见的建筑热桥有处在外墙周边的钢筋混凝土抗震柱、圈梁、门窗过梁，钢筋混凝土或钢框架梁、柱，钢筋混凝土或金属屋面板中的边肋或小肋，以及金属玻璃窗幕墙中和金属窗中的金属框和框料等。本文分析了建筑热桥的传热机理，应用微积分理论，建立了建筑热桥的二维非稳态数学模型。进而，应用有限元方法对建筑热桥的动态特性进行了仿真，探讨了建筑热桥能耗变化的内在规律，绘制了建筑热桥逐时温度场、热流场分布曲线。研究表明：热桥外表面最低温度及最大热流密度出现在凌晨5：00左右；因为空气与墙体外表面热阻的缘故，最高温度出现在15：20左右，此时热流密度最小，发生了时间延迟；热桥部位外表面温度较非热桥部位外表面温度高，热流密度则相反。在抗震柱与粘土空心砖室内相接处，热流最大值为108W/m2，热桥部位内外表面的热流量高达70W/m2，非热桥部位仅为35W/m2左右，热桥部位的热流密度竟是主体墙体热流密度的2倍左右。随着远离热桥部位，外墙主体表面温度与热流密度趋于稳定。热桥内表面最低温度及最大热流密度出现在早晨7点左右；由于温度波的衰减，热桥内表面温度及热流密度变化较为平坦；内表面温度最低值出现在热桥中心位置，热桥附近内表面其它节点的温度及热流密度随着远离抗震柱中心位置相应逐渐升高和降低；热桥部位热流密度较非热桥部位大很多，这说明热桥是热流的主要通路；由于热桥材料层的特性，总滞后时间在11小时左右，简谐波振幅由外至里逐渐减小；温度波动的相位逐渐向后推进，距热桥外表面距离越远，滞后时间越长，温度波逐渐衰减，振幅越小。进一步的研究表明：随着保温层厚度的增加，热桥部位及相邻非热桥区域内表面温度均得到提高。墙体外表面贴保温材料后可以大大降低建筑围护结构的热损失，但是保温层厚度并非越厚越好；当δ＝40mm时，热桥外表面热流密度不降反升，尤其是外墙主体部分，升幅更大。因此，对建筑围护结构实行保温处理时，必须计算墙体最佳保温厚度。最后，用实验对数学模型进行了验证，结果表明，理论计算值与实测值吻合得较好。这对于削弱及消除建筑热桥，实现建筑节能的目标具有积极的意义。李永安，男，1961年12月生，教授.济南市临港开发区凤鸣路山东建筑大学热能工程学院，邮政编码250101，传真0531—86367629，电话0531—86367626，E—mail:[e-mail]