[发明专利]一种混凝土复合自保温砌块热阻的确定方法

权利要求书

1.一种混凝土复合自保温砌块热阻的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、混凝土复合自保温砌块中混凝土基材与保温材料的导热系数的获取：

步骤101、制作混凝土试件；其中，混凝土试件的长×宽×高为300mm×300mm×30mm；

步骤102、选择EPS保温板作为保温材料；

步骤103、采用导热系数测定仪对混凝土试件和保温材料进行检测，得到混凝土的导热系数和保温材料的导热系数；其中，混凝土的导热系数记作λ₁；保温材料的导热系数记作λ₂；

步骤二、混凝土复合自保温砌块的设定：

步骤201、设定混凝土复合自保温砌块为长方体砌块；其中，所述混凝土复合自保温砌块的长度为L，所述混凝土复合自保温砌块的宽度为A，所述混凝土复合自保温砌块的高度为H；

步骤202、设定混凝土复合自保温砌块的孔洞率为57.7％；

步骤203、设定混凝土复合自保温砌块中相邻两个通孔之间的混凝土土肋的宽度不小于15mm，设定混凝土复合自保温砌块中通孔的内侧壁与混凝土复合自保温砌块外侧壁之间的混凝土土肋的宽度不小于15mm；

步骤204、设定混凝土复合自保温砌块中设置第一排通孔、第二排通孔和第三排通孔，第一排通孔、第二排通孔和第三排通孔沿混凝土复合自保温砌块的宽度方向布设，所述第一排通孔和所述第三排通孔结构相同，所述第一排通孔包括两个第一通孔(1)，所述第二排通孔包括三个第二通孔(2)，所述第三排通孔包括两个第三通孔(3)，所述第一通孔(1)和第三通孔(3)的长度大于第二通孔(2)的长度，所述第一通孔(1)和第三通孔(3)的宽度大于第二通孔(2)的宽度，所述第二通孔(2)延伸至混凝土复合自保温砌块的宽边，所述第二通孔(2)和第一通孔(1)以及第二通孔(2)和第三通孔(3)在混凝土复合自保温砌块长边上的投影具有重叠区；

步骤三、混凝土复合自保温砌块热阻的有限元分析：

步骤301、计算机采用ANSYS有限元分析软件创建步骤二中的混凝土复合自保温砌块，得到混凝土复合自保温砌块三维几何模型；

步骤302、在ANSYS有限元分析软件中定义单元类型；其中，单元类型为SOLID70三维热实体单元；

步骤303、设置混凝土复合自保温砌块中陶瓷混凝土的导热系数为λ₁，设置混凝土复合自保温砌块中保温材料的导热系数为λ₂；

步骤304、在ANSYS有限元分析软件中，设定网格尺寸为10mm，对混凝土复合自保温砌块三维几何模型进行有限元网格划分，生成混凝土复合自保温砌块模型；

步骤305、在ANSYS有限元分析软件中定义热分析类型：其中，热分析类型为稳态热分析；

步骤306、在ANSYS有限元分析软件中对混凝土复合自保温砌块模型施加对流热载荷；其中，将混凝土复合自保温砌块模型中靠近室外的端面称作混凝土复合自保温砌块模型的冷侧面，将混凝土复合自保温砌块模型中靠近房间内部的端面称作混凝土复合自保温砌块模型的热侧面，设定混凝土复合自保温砌块模型的冷侧面所处的环境温度T₁为-10℃，设定混凝土复合自保温砌块模型的冷侧面的对流换热系数α_i为23W/(m²·K)；

设定混凝土复合自保温砌块模型的热侧面所处的环境温度T₂为20℃，设定混凝土复合自保温砌块模型的热侧面的对流换热系数α_e为8.7W/(m²·K)；

步骤307、在ANSYS有限元分析软件中求解选项设置为“Steady-State”，获取混凝土复合自保温砌块模型的热侧面上的热流量并记作Q；其中，混凝土复合自保温砌块的热流方向为沿混凝土复合自保温砌块的宽度方向，混凝土复合自保温砌块模型的热侧面垂直于热流方向；

步骤308、计算机根据公式得到混凝土复合自保温砌块的热流密度q；其中，F₀表示混凝土复合自保温砌块的热侧面的总面积；

计算机根据公式得到混凝土复合自保温砌块的传热系数k；

计算机根据公式得到混凝土复合自保温砌块的传热热阻R_o；

计算机根据公式R＝R_o-(R_e+R_i)，得到混凝土复合自保温砌块的热阻的模拟值R；其中，R_i表示混凝土复合自保温砌块的热侧面的对流换热热阻，且R_i取0.11m²·K/W，R_e表示混凝土复合自保温砌块的冷侧面的对流换热热阻，且R_e取0.04m²·K/W；

步骤四、混凝土复合自保温砌块的热阻的计算：

步骤401、将混凝土复合自保温砌块模型沿混凝土复合自保温砌块的长边且平行于热流方向划分为n个热流通道；其中，n个热流通道在混凝土复合自保温砌块的热侧面上的区域记作n个热流通道的传热面，n个热流通道的高度均等于混凝土复合自保温砌块的高度，n表示热流通道的总数，且n为正整数；

步骤402、计算机根据得到混凝土复合自保温砌块的热阻的计算值其中，F_j表示第j个传热面的面积，j为正整数，且1≤j≤n；表示修正系数，R_j表示第j个热流通道的传热热阻；

步骤五、混凝土复合自保温砌块的热阻的计算值和模拟值的对比：

计算机将混凝土复合自保温砌块的热阻的计算值和混凝土复合自保温砌块的热阻的模拟值R进行比对，当说明混凝土复合自保温砌块的热阻的计算值较准确。