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传热分析
对生物基砂混凝土复合块和对照样品（100%砂混凝土）进行传热分析。使用上面图6的实验装置，使用为每个样品获得的导热率值（k）来评估块体每单位表面积的传热速率。单位表面积的热传递率（热通量）定义为：
(8)
式中，L是块体在热流方向上的厚度，ΔT是块体表面温度差。图11显示了不同模拟时间（从日出到日落：格林威治标准时间7:00到格林威治时间18:00）下，砂质混凝土-锯屑和砂质混凝土棕榈纤维复合块的热通量结果。仅显示了满足最小3.0 MPa抗压强度标准的砌块的结果。
图11
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图11.砂质混凝土生物基复合砌块的热通量。
从图11的结果中可以观察到，对于砂质混凝土锯屑和砂质混凝土棕榈纤维的复合材料，壁热流最初在日出时增加，在下午2点（14 GMT）左右达到峰值，然后下降到日落。还观察到，S10、P10和P20的热通量没有明显差异。与其他复合样品相比，样品P30始终具有最低的热通量值。将P30与对照样品相比，在下午2点（格林尼治标准时间14:00）左右，最大热流减少约52 W/m2。该结果提供了使用样本P30作为有效建筑材料来降低建筑物墙体传输负荷的见解，以最小化其空调负荷，从而减少空调设备的电力需求。
结果还表明，在任何给定的时间，热通量随着复合块中生物基材料组成的增加而减小。热流密度的降低是由于砂质混凝土材料中锯屑和棕榈纤维的百分比增加而导致复合块的导热率降低。这一结果与[42,46,27,47]的研究结果相比较，在使用植物基材料降低建筑材料的热导率时，结果令人满意。
生物基砂混凝土砌块的节电潜力
使用上面表3中给出的数据和办公室墙壁的整体热传导系数，考虑到办公室墙壁由不同的复合砌块构成，与对照样本相比，使用公式（9）[48]计算了办公室空间冷却的潜在节省电量。
(9)
其中H是每天空间冷却的小时数。对于办公空间的冷却，每天使用8小时的冷却。冷却度日（DDC）值从[49]的数据库中获得。在具有满足抗压强度标准的S10、P10、P20和P30的对照样品（U）和复合样品（Ucom）的情况下，计算多层壁的总传热系数（等式（4））。表5显示了使用内表面和外表面涂有水泥灰泥的不同复合砌块的建筑墙体围护结构的总传热系数（）差异。
表5.总传热系数的差异。
整体热传导系数的块类型差异（）（W/m2°C）
控制–
S10 1.68±0.09
P10 1.43±0.07
P20 1.73±0.09
P30:2.46±0.11
图12显示了使用不同复合砌块建造的办公墙获得的年度节电潜力的结果。
图12
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图12.生物基复合砌块的潜在年节电量。
图12的结果显示，与对照样品相比，使用用于办公室墙壁的不同复合块在办公室空间冷却中存在显著的潜在节电。结果表明，与对照样品相比，复合材料S10、P10、P20和P30的潜在节电量分别为309.9 kWh/年、264.1 kWh/年、319.2 kWh/年和453.4 kWh/。这项研究表明，使用沙砾岩棕榈纤维复合材料P30的办公室每年最大节电潜力为453.40 kWh。本研究获得的结果揭示了使用生物基材料来改善主要用于撒哈拉以南非洲的砂混凝土砌块建筑围护结构的热性能，从而大大降低建筑用电量的潜力。
结论和建议
根据本研究获得的结果，得出以下主要结论：
我
随着生物基材料比例的增加，复合砂混凝土砌块的密度和导热系数降低。为了达到最小值为了实现满足高效能源使用要求的最小可能导热率，为复合砂混凝土砌块的抗压强度设定了最小限度。
二,
对于建筑围护结构的抗压强度，使用3MPa的最小限值或约束条件，发现复合样品：S10、P10、P20和P30适用于最小化墙体传热。
三
与100%砂质混凝土（PO）的对照样品相比，复合P30在峰值壁热传输负荷下实现了52 W/m2的最大热通量减少。这项研究的结果还表明，使用砂质混凝土棕榈纤维复合材料P30作为建筑围护结构的办公空间冷却，每年的最大节电潜力为453.40 kWh。
竞合权益声明
我们写信确认与我们的机构或我们的资助机构提交的文章没有利益冲突。这项研究的赞助者在工作中得到了应有的认可，我们相信这篇文章的审查和发表不会对您的期刊造成任何威胁。
承认
作者要感谢加纳库马西夸梅·恩克鲁玛科技大学的资助和研究办公室（OGR），该办公室为“加纳绿色冷却倡议”项目下的这项研究提供了资金支持（资助号：KREF/COE2019）。
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