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空心砌块由于具有节能、节土、利废、环保、劳动生产率较高等优点,符合可持续发展理念,使得其在建筑外墙中的应用越来越广泛。由于改变空心砌块的内部结构对空心砌块的热工性能有影响,所以以空心砌块的热工性能为约束目标,研究空心砌块的内部结构对热工性能的影响成为了一项重要工作。本文将研究空心砌块的内部空腔结构变化对热工性能影响,并提出一种具有最优热工性能的砌块,并对这种砌块的节能性进行分析。首先,本课题建立了经实验数据验证的空气砌块数值计算模型。其次,利用该模型,在砌块空心率一定(即骨架材料用量不变)和外形尺寸不变的条件下,对不同内部空腔结构形式的砌块的热工性能展开模拟研究,得到具有最优热工性能的空心砌块结构。最后,利用EnergyPlus能耗模拟软件,对研究得到的空心砌块应用于建筑中的采暖能耗进行了模拟研究。通过研究发现:在空心率一定的条件下,增加垂直于热流方向的空腔数量可以将砌块的延迟时间和衰减系数增加至4小时和13.89,并将通过砌块内表面的总热量减少至5791KJ/m2。但当垂于热量方向的空腔数量大于5个时,通过砌块内表面的热量的改善效果越来越小。增加垂直于热流方向的空腔数量还可以减小通过砌块最外侧孔壁的对流换热量和辐射换热量。增加平行于热流的空腔数量对砌块的延迟时间无影响,但会将砌块的衰减系数减小至11.36,增加平行于热流方向的空腔数量还会加强砌块的热桥作用,导致通过砌块内表面的总热量增加了34.1%,影响砌块的节能效果,如果需要设置平行于热流方向的空腔,可以采取将空腔错层布置的形式,减弱热桥作用,提高砌块的节能效果。砌块的空腔内填充不同保温材料对砌块的延迟时间无影响,随着填充材料的导热系数逐渐降低,砌块的衰减系数最高可提升至14.29,通过砌块内表面的总热量最多可减少22%。当骨架材料的导热系数及热容逐渐减小时,砌块的延迟时间由4小时增加至6小时,衰减系数由13.89增加至45.93,通过砌块内表面的热量可减少84.1%。与传统形式的空心砌块相比,本课题经理论研究所提出的空心砌块应用到建筑外墙中节能效果更好,与传统的空心砌块相比,在采暖季其可减少27.61GJ的采暖能耗,减少了7.2%。本研究的成果将对空心砌块的生产设计起到一定的指导作用,并对我国未来的建筑节能工程有着积极的推动作用。