Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kháng Nhiệt của Các Bảng Sandwich Bê Tông Tiền Chế Cách Nhiệt
Tóm tắt
Nhiều quốc gia đã và đang làm việc hướng tới việc triển khai toàn diện hiệu quả năng lượng trong các công trình xây dựng, được gọi là Nhà Xanh. Theo quan điểm này, bài viết này nhằm phát triển các bảng sandwich bê tông tiền chế (PCSP) có hiệu suất nhiệt cao cho các ứng dụng kết cấu. Do đó, một nghiên cứu thực nghiệm đã được tiến hành để xác định độ kháng nhiệt của PCSP được đề xuất bằng phương pháp Hotbox và kết quả đã được xác thực bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) trong phần mềm COMSOL Multiphysics. Các PCSP được thiết kế với các kết nối cắt chéo lệch nhau nhằm tránh hiện tượng cầu nhiệt giữa các lớp liên tiếp. Các kết nối lệch nhau được bố trí cách nhau 200 mm, 300 mm và 400 mm trên mỗi lớp bê tông, trong khi bảng điều khiển kiểm soát được thiết kế với kết nối cắt trực tiếp 200 mm. Trong thử nghiệm thực nghiệm, bốn (4) bảng có kích thước 500 mm × 500 mm và độ dày 150 mm đã được đưa vào thử nghiệm Hotbox để xác định độ kháng nhiệt. Kết quả cho thấy độ kháng nhiệt của PCSP với kết nối cắt chéo lệch nhau tăng lên khi khoảng cách tăng lên. PCSP với các kết nối cắt chéo lệch nhau 400 mm cho thấy hiệu suất nhiệt tốt nhất với giá trị kháng nhiệt (R value) đạt 2.48 m2K/W. Hiệu suất nhiệt được xác nhận bằng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) cho thấy sai số dưới 5% kết hợp với dự đoán chính xác gradient nhiệt độ bề mặt. Điều này cho thấy rằng, với các vật liệu thông thường, phương pháp đường dẫn nhiệt có thể được sử dụng để phát triển một tòa nhà bê tông tiền chế có thuộc tính kháng nhiệt tốt hơn. Hy vọng rằng, các bên liên quan trong ngành xây dựng xanh sẽ xem xét PCSP được đề xuất này như một phương án thay thế cho các bảng chịu lực tiết kiệm năng lượng, hướng tới các công trình bền vững và xanh hơn.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Ahmad, A., Maslehuddin, M., & Al-Hadhrami, L. M. (2014). In situ measurement of thermal transmittance and thermal resistance of hollow reinforced precast concrete walls. Energy and Buildings, 84, 132–141.
Al-Abidi, A. A., Mat, S. B., Sopian, K., Sulaiman, M., & Mohammed, A. T. (2013). CFD applications for latent heat thermal energy storage: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 20, 353–363.
Al-Ajlan, S. A. (2006). Measurements of thermal properties of insulation materials by using transient plane source technique. Applied Thermal Engineering, 26(17–18), 2184–2191.
Amran, Y. M., Farzadnia, N., & Ali, A. A. (2015). Properties and applications of foamed concrete; a review. Construction and Building Materials, 101, 990–1005.
Amran, Y. M., Rashid, R. S., Hejazi, F., Ali, A. A., Safiee, N. A., & Bida, S. M. (2018). Structural performance of precast foamed concrete sandwich panel subjected to axial load. KSCE Journal of Civil Engineering, 22(4), 1179–1192.
ASHRAE Handbook. 2009. ASHRAE Handbook-Fundamental: SI Editions, American society of heating, refrigerating and air-conditioning engineers. Inc.: Atlanta, GA, USA. ISBN 9781933742557.
ASTM C1363-19. 2019. Subcommittee C16.30, Standard test method for thermal performance of building materials and envelope assemblies by means of a hot box apparatus, DOI: https://doi.org/10.1520/C1363-19
Bai, F., & Davidson, J. S. (2015). Analysis of partially composite foam insulated concrete sandwich structures. Engineering Structures, 91, 197–209.
Benayoune, A., Samad, A. A., Trikha, D., Ali, A. A., & Ellinna, S. (2008). Flexural behaviour of pre-cast concrete sandwich composite panel–experimental and theoretical investigations. Construction and Building Materials, 22(4), 580–592.
Boafo, F., Kim, J.-H., & Kim, J.-T. (2016). Performance of modular prefabricated architecture: Case study-based review and future pathways. Sustainability, 8(6), 558.
BS EN 206-1:2000. 2001. British Standards, European Standard: Concrete—Part. 1: Specification, performance, production and conformity.
Bush, T. D., & Stine, G. L. (1994). Flexural behavior of composite precast concrete sandwich panels with continuous truss connectors. PCI Journal, 39(2), 112–121.
Bush, T. D., Jr., & Wu, Z. (1998). Flexural analysis of prestressed concrete sandwich panels with truss connectors. PCI Journal, 43(5), 76.
Carbonari, G., Cavalaro, S., Cansario, M., & Aguado, A. (2013). Experimental and analytical study about the compressive behavior of eps sandwich panels. Materiales De Construcción, 63(311), 393–402.
Choi, K.-B., Choi, W.-C., Feo, L., Jang, S.-J., & Yun, H.-D. (2015). In-plane shear behavior of insulated precast concrete sandwich panels reinforced with corrugated GFRP shear connectors. Composites Part B: Engineering, 79, 419–429.
Chua, S. C., & Oh, T. H. (2011). Green progress and prospect in Malaysia. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(6), 2850–2861.
Einea, A., Salmon, D., Fogarasi, G., Culp, T., & Tadros, M. (1991). State of-the-art of precast sandwich panel system. PCI Journal, 36(6), 90–101.
Frazão, C., Barros, J., Toledo Filho, R., Ferreira, S., & Gonçalves, D. (2018). Development of sandwich panels combining sisal fiber-cement composites and fiber-reinforced lightweight Concrete. Cement and Concrete Composites, 86, 206–223.
Gerlich, V., Sulovská, K., & Zálešák, M. (2013). COMSOL Multiphysics validation as simulation software for heat transfer calculation in buildings: Building simulation software validation. Measurement, 46(6), 2003–2012.
Gervásio, H., Santos, P., da Silva, L. S., & Lopes, A. (2010). Influence of thermal insulation on the energy balance for cold-formed buildings. Advanced Steel Construction, 6(2), 742–766. https://doi.org/10.18057/IJASC.2010.6.2.5
Graziani, L., Quagliarini, E., D’Orazio, M., Lenci, S., & Scalbi, A. (2017). A more sustainable way for producing RC sandwich panels on-site and in developing countries. Sustainability, 9(3), 472.
Hacker, J. N., De Saulles, T. P., Minson, A. J., & Holmes, M. J. (2008). Embodied and operational carbon dioxide emissions from housing: A case study on the effects of thermal mass and climate change. Energy and Buildings, 40(3), 375–384.
Hamed, E. (2016). Modeling, analysis, and behavior of load-carrying precast concrete sandwich panels. Journal of Structural Engineering, 142(7), 04016036.
Hamed, E. (2017). Load-carrying capacity of composite precast concrete sandwich panels with diagonal fiber-reinforced-polymer bar connectors. PCI Journal, 62(4), 34–44. https://doi.org/10.15554/pcij62.4-03
Hodicky, K., Sopal, G., Rizkalla, S., Hulin, T., & Stang, H. (2014). Experimental and numerical investigation of the FRP shear mechanism for concrete sandwich panels. Journal of Composites for Construction, 19(5), 04014083.
Joseph, J. D. R., Prabakar, J., & Alagusundaramoorthy, P. (2017). Precast concrete sandwich one-way slabs under flexural loading. Engineering Structures, 138, 447–457.
Kim, J., & You, Y.-C. (2015). Composite behavior of a novel insulated concrete sandwich wall panel reinforced with GFRP shear grids: Effects of insulation types. Materials, 8(3), 899–913.
Lee, B.-J., & Pessiki, S. 2006. Thermal behavior of precast prestressed concrete three-wythe sandwich wall panels, Architectural Engineering Conference (AEI) 2006: Building Integration Solutions (pp. 1–15).
Lee, B.-J., & Pessiki, S. (2008). Experimental evaluation of precast, prestressed concrete, three-wythe sandwich wall panels. PCI Journal, 53(2), 95–115.
Menoufi, K., Castell, A., Navarro, L., Pérez, G., Boer, D., & Cabeza, L. F. (2012). Evaluation of the environmental impact of experimental cubicles using Life Cycle Assessment: A highlight on the manufacturing phase. Applied Energy, 92, 534–544.
Mohamad, N., & Muhammad, H. M. 2011. Testing of precast lightweight foamed concrete sandwich panel with single and double symmetrical shear truss connectors under eccentric loading. Advanced Materials Research (Volumes 250–253) Edited by Guangfan Li, Yong Huang and Chaohe Chen, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.335-336.1107
Mohamad, N., Omar, W., & Abdullah, R. 2011. Precast Lightweight Foamed Concrete Sandwich Panel (PLFP) tested under axial load: preliminary results. Advanced Materials Research (Volumes 250–253) Edited by Guangfan Li, Yong Huang and Chaohe Chen, 1153–1162, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.250-253.1153.Paper presented at the Advanced Materials Research.
Mohamad, N., & Hassan, N. 2013. The structural performance of precast lightweight foam concrete sandwich panel with single and double shear truss connectors subjected to axial load. Paper presented at the Advanced Materials Research. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.634-638.2746
Naito, C., Hoemann, J., Beacraft, M., & Bewick, B. (2011). Performance and characterization of shear ties for use in insulated precast concrete sandwich wall panels. Journal of Structural Engineering, 138(1), 52–61.
Pérez-Lombard, L., Ortiz, J., & Pout, C. (2008). A review on buildings energy consumption information. Energy and Buildings, 40(3), 394–398.
Retzlaff, R. C. (2009). Green buildings and building assessment systems: A new area of interest for planners. Journal of Planning Literature, 24(1), 3–21.
Royon, L., Karim, L., & Bontemps, A. (2013). Thermal energy storage and release of a new component with PCM for integration in floors for thermal management of buildings. Energy and Buildings, 63, 29–35.
Salmon, D. C., Einea, A., Tadros, M. K., & Culp, T. D. (1997). Full scale testing of precast concrete sandwich panels. ACI Structural Journal, 94, 239–247. https://doi.org/10.14359/486
Sartori, I., Napolitano, A., & Voss, K. (2012). Net zero energy buildings: A consistent definition framework. Energy and Buildings, 48, 220–232.
Teixeira, N., Tomlinson, D. G., & Fam, A. (2016). Precast concrete sandwich wall panels with bolted angle connections tested in flexure under simulated wind pressure and suction. PCI Journal. https://doi.org/10.15554/pcij61.4-02
Tomlinson, D., & Fam, A. (2014). Experimental investigation of precast concrete insulated sandwich panels with glass fiber-reinforced polymer shear connectors. ACI Structural Journal, 111(3), 595.
Tomlinson, D., & Fam, A. (2016). Analytical approach to flexural response of partially composite insulated concrete sandwich walls used for cladding. Engineering Structures, 122, 251–266.
Van Schijndel, A., Schellen, H., & De Wit, M. (2009). Improved HVAC operation to preserve a church organ. Building and Environment, 44(1), 156–168.
Woltman, G., Noel, M., & Fam, A. (2017). Experimental and numerical investigations of thermal properties of insulated concrete sandwich panels with fiberglass shear connectors. Energy and Buildings, 145, 22–31.
Zhi, Q., & Guo, Z. (2017). Experimental evaluation of precast concrete sandwich wall panels with steel–glass fiber–reinforced polymer shear connectors. Advances in Structural Engineering, 20(10), 1476–1492.