双层屋面自然对流空气层隔热性能研究

双层屋面作为一种新型的屋面隔热方式,已经被越来越多的研究所关注。目前对于双层屋面中的空气层隔热性能的理论研究还不完善,并且在应用中重视空气层的强迫对流而忽视了自然对流。因此本文的研究着重于双层屋面的自然对流空气层,对其进行理论分析总结和数值模拟计算,这对于如何利用双层屋面空气层进行屋面隔热具有理论指导和工程参考的价值,也符合国家推进建筑节能技术发展的主流方向。 本文首先运用热路图阐述了双层屋面对比单层屋面的隔热优势,在边界层传热理论和实验经验公式的基础上归纳总结了双层屋面自然对流空气层散热的理论解,并且利用热对流公式分析自然对流空气层的最佳间距;然后用CFD软件对模型进行二维数值模拟计算,讨论不同参数变化时对于双层屋面隔热性能的影响;最后根据文献中提出的利用压型钢板改善旧屋面隔热性能的新思路,建立压型钢板屋面的三维数值模型模拟计算,取不同的影响参数进行隔热比较,验证了数值模拟的可行性,得出各参数变化时对屋面隔热性能的影响趋势,为今后旧有建筑物的屋面改造提供很好的指导。 结论表明了空气层的自然对流换热系数在双层屋面隔热中的重要性,同时指出壁面与气体的温差、倾斜角,空气层高度和长度都是影响双层屋面隔热效果的重要因素,并认为空气层的最佳间距为上下热边界层之和。数值的计算结果亦显示了在实际工程中,当保持良好通风状态时,加热温度越高、倾斜角越大,空气层高度越接近最佳间距的双层屋面,其隔热效果将会越好,并且利用压型钢板屋面进行旧屋面隔热改造之时,应该预估热边界层厚度,以选取合适的钢板型号。 本文所得到自然对流空气层的最佳间距和各因素变化对于双层屋面隔热效果的影响,都可以为工程应用提供一定的参考。