生土建筑围护结构表面吸放湿过程实验研究

陕南地区的生土建筑是一种独特的民居建筑，为了定量地研究生土建筑室内热湿环境，确定生土建筑围护结构表面吸放湿过程质交换系数是一项基础工作，建筑围护结构表面的热湿迁移过程是一个典型的边界层内的流动、传热和传质过程，该过程的微分控制方程比较复杂，求解困难，首次实验研究了生土建筑材料的等温吸放湿过程，提出了生土建筑围护结构表面质交换系数实验测试方法，实测分析计算结果与利用对流质交换相似关系计算得到的表面质交换系数比较吻合。本研究为定量地分析生土建筑室内热湿环境奠定了科学基础。     

多层墙体的热湿迁移特性分析

建立以相对湿度和温度为驱动势的多层墙体的热湿耦合传递数学模型,运用COMSOL软件求解热湿耦合迁移方程,以水泥砂浆-混凝土(黏土砖)-水泥砂浆多层墙体为例,分析了多层墙体在热湿环境下的温度分布和相对湿度分布。结果发现:在外表面区域混凝土墙体温度低于黏土砖墙体,在内表面区域混凝土墙体高于黏土砖墙体,而相对湿度的分布正好相反,黏土砖墙体的保温隔热作用更好,有利于降低建筑的能耗损失。 更多还原     

墙体内热湿耦合过程的时域递归展开算法

利用时域递归展开算法对墙体内热湿耦合传递方程进行求解。以木板为例,应用该算法进行了热湿耦合传递的分析计算,在时间域和空间域上分别运用递归展开法和控制容积法进行离散,从而得到递归形式的线性方程组,运用MATLAB软件对这一过程进行求解。计算结果与有限差分算法、解析解计算结果以及实验数据吻合良好,表明该算法能够用于求解多孔介质热湿耦合传递模型。时间步长的改变对计算结果影响较小,可通过增加时间步长方法来减少工作量。     

热湿气候地区常用外保温墙体热湿性能分析

为了分析热湿气候地区常用外保温墙体的热湿性能,以温度和相对湿度作为驱动势,构建多层墙体一维瞬态热湿耦合传递方程,并基于COMSOL Multiphysics,对建筑墙体热、空气、湿耦合传递模型进行求解。然后以热湿气候地区典型城市南昌为例,将水泥砂浆-保温层-红砖-水泥砂浆墙体作为研究对象,分析了EPS、PU及XPS3种外保温墙体的热湿性能。结果表明:在制冷季采用EPS、PU及XPS材料进行外保温的墙体总热流通量较不保温墙体分别下降了62.6%、66.5%和65.6%。在夏季典型日(7月22日),EPS、PU及XPS材料与红砖层交界处的平均相对湿度分别为87.3%、87.4%、86.5%,均在85%以上;在冬季,3种材料在墙体接触面上,相对湿度大于80%的时间分别为64%、66%和67%,因此保温层与红砖层交界处较容易滋生霉菌。     

玻化微珠保温砂浆的吸放湿及导热性能

针对湿热地区潮湿气候作用下建筑保温砂浆受潮的规律,采用天平称重法对玻化微珠保温砂浆进行了自然状态吸放湿实验,并采用热湿气候风洞实验法对其质量平衡含湿率进行测定,进而采用平板法对其湿平衡状态下的导热系数进行了一系列测试分析。结果表明,在南方地区潮湿气候条件下玻化微珠保温砂浆质量平衡含湿率约为3．55％;湿平衡状态下玻化微珠保温砂浆导热系数修正系数在1．04～1．11之间,平均值为1．08,考虑受潮现象的复杂性,建议在实际建筑工程节能设计时,该修正系数宜取1．10。     

一种基于墙体湿损坏评估的抹灰材料选择方法

以多孔介质热湿耦合迁移理论为基础,考虑墙体从地面吸湿和墙体表面热湿迁移的问题,确立了墙体内含湿量预测的模型,通过比较墙体和不同抹灰材料中的含湿量大小来合理地选择墙体抹灰材料。以南昌地区240 mm砖墙为例,分析了以水泥砂浆和预混防潮水泥2种材料作为抹灰材料的选择,计算结果表明,预混防潮水泥作为抹灰材料时其湿高度较低,墙体内含湿量也较低,更适合作为该砖墙的抹灰材料。分析了抹灰材料吸水率、厚度和密度对其湿高度和墙体含湿量的影响,结果表明：抹灰材料吸水率增加,湿高度增加,墙体含湿量也增加;抹灰材料厚度增加,其湿高度增加,墙体含湿量降低;抹灰材料密度增加,其湿高度降低,墙体含湿量也降低。     

热湿气候地区墙体内部冷凝分析

根据Motakef和E1-Masri的研究,将墙体分为“干-湿-干”3个区域。以多孔介质传热传质学为基础,将水蒸气冷凝看成是湿源、热源、蒸汽汇,建立起墙体湿区域内、热湿耦合传递方程。通过分析解得到了墙体内冷凝率和液态含湿量的分布曲线以及达到临界含湿量所需的时间。分析结果表明墙体内的冷凝率跟湿区域两侧的温差成正比,最大冷凝率出现在低温侧的湿区域边界处。     

多层墙体热湿耦合传递模型及验证

从非平衡热力学角度论证了多层墙体热湿耦合过程采用水蒸气分压力和温度作为驱动势的合理性。由于水蒸气分压力是含湿量和温度的函数,利用全微分思想,建立了多层墙体热湿耦合传递模型,该方法可避免Budaiwi方法在热湿耦合模型建立过程中采用的空气含湿量与相对湿度间的近似表达式,而且简化了方程系数,便于方程的求解。通过对多层墙体求解结果的对比,验证了该模型的有效性。     

长江中下游地区梅雨季节的室内热湿环境

经过调研得到长江中下游地区（以南京为例）梅雨季节住宅建筑室内热湿状况,并分析3种不同建筑能耗计算模型（整体建筑热湿空气流动耦合模型HAM,传递函数模型CTF,有效湿渗透深度模型EMPD）的准确性。数值模型基于Matlab-Simulink编写,使用调研数据进行验证,进而使用梅雨季节典型气象参数模拟分析。调研结果显示在2013年梅雨季节,多数时间内建筑室内温度高于28℃,相对湿度高于70%。数值模拟结果显示3种能耗模型对室内温度模拟的差异较小,而对室内湿度的模拟存在较大差异,特别是CTF模型误差最大。结果显示在长江中下游地区梅雨季节,当房间换气次数小于2 ACH时,围护结构对于室内环境湿缓冲的作用明显,选择合适的吸放湿材料可有效降低建筑能耗30%以上。     

围护结构热湿耦合传递模型及简便求解方法

为了预测围护结构内的温度和湿度分布,以连续变量,相对湿度和温度为驱动势,考虑热传递与湿传递之间的耦合作用,建立了围护结构热湿耦合传递非稳态模型,并提出了基于多物理场耦合仿真模拟软件COMSOL的热湿耦合传递模型简便求解方法。通过对比新建模型模拟结果与HAMSTAD标准验证实例,验证了模型及求解方法的准确性。     

Development of experimental study on coupled heat and moisture transfer in porous building envelope

A new facility was presented which can expediently and cheaply measure the transient moisture content profile in multi-layer porous building envelope. Then, a common multi-layer porous building envelope was provided, which was constructed by cement mortar-red brick-cement plaster. With this kind of building envelope installed in the south wall, a well-controlled air-conditioning room was set up in Changsha, which is one of typical zones of hot and humid climate in China. And experiments were carried out to investigate the temperature and moisture distribution in multi-layer building envelope in summer, both in sunny day and rainy day. The results show that, the temperature and humidity at the interface between the brick and cement mortar are seriously affected by the changes of outdoor temperature and humidity, and the relative humidity at this interface keeps more than 80% for a long-term, which can easily trigger the growth of mould. The temperature and humidity at the interface between the brick and cement plaster change a little, and they are affected by the changes of indoor temperature and humidity. The temperature and humidity at the interface of the wall whose interior surface is affixed with a foam plastic wallpaper are generally higher than those of the wall without wallpaper. The heat transfer and moisture transfer in the envelope are coupled strongly.     

不结露条件下建筑外墙传热系数的确定及结露问题的探讨

本文在建筑物外墙内表面温度大于室内空气露点温度的条件下，对结露问题做了实质性的讨论。利用空气温度和湿度两个参数，在焓湿图上确定了保证在建筑物外墙内表面上不出现结露的空气状态点，并在此基础上导出了不发生结露条件下外墙的最大允许传热系数计算公式。     

织物的吸湿及放湿性研究

用自制实验装置,在不同温度、相对湿度条件下,通过动态吸湿曲线、吸湿等温线、吸湿等湿线和动态放湿曲线,研究了分形涤纶和普通涤纶织物的吸湿和放湿特性,讨论了环境温度、相对湿度对织物吸湿、放湿的影响.探讨了织物的吸湿、放湿机理及其规律,研究了织物放湿过程中表面温度与时间、过剩相对湿度的关系及过剩相对湿度与时间的关系.实验结果表明,织物的吸湿量随温度升高而减小,但在高湿情况下随温度升高而增大,随相对湿度的增大而增大.分形涤纶织物吸湿速率和吸湿平衡含水率都比普通涤纶织物大,特别是高温高湿下优势更明显,具有很好的吸湿性能;分形涤纶织物与普通涤纶织物一样具有很好的放湿性能:所以分形涤纶具有很好的热湿舒适性.     

Experimental and theoretical study on thermal and moisture characteristics of new-type bamboo structure wall

Thermal and moisture characteristics of the bamboo structure wall were tested in natural climate and three representative variation processes of heat and moisture: heating from solar radiation in summer at normal temperature and humidity, heating from solar radiation in summer at normal temperature and high humidity after rain, humidifying from brash in summer at high temperature and normal humidity. The results show that, in summer, the largest temperature difference between external and internal surface of the 28 mm-thick bamboo plywood wall is 11.73 °C (at 15:40) and the largest strain difference is 136 μm/m (at 18:50), both in ambient and indoor conditioned environment. In heating process, lengthways of the wall surface are in contracting strain while transverse ways are in expanding strain at initial stage and in contracting strain during later period. When the high temperature wall is humidified by rain, the surface temperature drops, moisture content increases and the expanding strain is presented on the surface during the whole process. Temperature and moisture content are two important factors which affect thermal and moisture stress (TMS) of the bamboo structure wall. The TMS is not only related to temperature and moisture content, but also greatly affected by temperature gradient, moisture content gradient and rates of changing.     

严寒地区被动房外墙传热系数

为了研究适用于我国严寒地区气候条件的被动房外墙传热系数,从我国严寒地区与德国气候条件的差异性入手,通过ISO和DIN等国际标准对4种不同环境下的外墙内表面热阻、热桥和发霉温度点等方面的理论进行全面介绍并分析. 运用Heat2热桥软件,计算德国被动房外墙设计标准使用在我国严寒地区气候条件时的外墙室内墙角温度. 将计算出的墙角温度与5种不同室内相对湿度环境下的发霉温度点进行对比分析. 计算结果表明,当内墙表面热阻为0.5和1.00（m²·K）/W时,墙角温度都低于发霉温度点以下. 基于我国气候条件,以发霉温度点为基准反向推导出5种不同室内相对湿度环境下的外墙传热系数,提出室内相对湿度为50%时的传热系数为适用于我国严寒地区被动房建筑的外墙传热系数.     

极端热湿地区围护结构热湿耦合传递模型

极端热湿地区常年高温多雨,为了准确预测围护结构内的温度和湿度分布,模拟高温、高湿和高太阳辐射对围护结构的影响,建立了适用于极端热湿地区的围护结构热湿耦合传递模型,在边界条件中加入太阳辐射和雨水负荷对传热传湿的影响,考虑了随材料含湿量不断变化的材料物性参数。为了求解模型,提出了基于计算机软件COMSOL的模型求解方法,利用MATLAB计算方程组不断变化的系数,并确定了软件容差和网格的设置条件：相对容差推荐设定在0.001,绝对容差设定为0.000 1,网格按极细化划分。通过对比HAMSTAD标准实例验证了模型的准确性。     

高温环境中服装材质对人体运动生理心理的影响

高温环境中,人体服装要反复经历吸湿（汗）——放湿——干燥过程．通过在高温环境中穿着不同材质服装的人体运动实验,测得了人体皮肤温度、微气候区的温湿度、人体代谢量、汗液蒸发率以及主观感觉值等诸多参数,并对此进行了分析．研究表明：与人体高温静立状态下服装的吸湿性对服装热湿舒适性具有显著影响不同,在高温运动状态下由于运动造成空气对流效应,织物的厚度和透气性对服装的热湿舒适性具有显著影响,此时应选择轻薄和透气性良好的服装．     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。