第七届全国防灾减灾工程学术会议

SAP相变保温材料的高吸水和保水性能使其在钢结构防火保护方面极具发展潜力。然而，由于缺乏相应的热质交换理论模型，限制了该材料在建筑行业的发展与应用。鉴于此，本文以SAP相变储能轻钢墙体为例，建立其热质交换理论模型。通过发展平衡相变模型，考虑SAP相变保温材料堆积体失水相变换热过程，并建立墙柱内热辐射简化模型，以实现墙柱热交换的动态变化。通过对Ansys Fluent二次开发，构建了SAP相变储能轻钢墙体瞬态流-热耦合数值模型。模型能较为准确地预测流热耦合环境下SAP相变储能轻钢墙体温度场变化，并揭示热冷翼缘不同温升阶段的传热机制。此外，开展参数分析，考察SAP相变保温材料堆积体含水量、腹板深度、翼缘宽度等因素对轻钢墙体抗火性能的影响。增大腹板深度可增加热翼缘单位宽度对应墙柱空腔面积，提高空腔中SAP相变保温材料吸热量，提升墙体抗火性能。模型M-Web70和M-Web140达到648℃的时间分别为66 分钟、95 分钟。研究结果为SAP相变保温材料在建筑行业的推广提供了理论依据和指导。