多层墙体内部湿迁移对传热的影响

墙体的传热传质对建筑围护结构的热工性能、建筑能耗和室内环境有着十分重要的影响。本文以相对湿度和温度为驱动势建立多层墙体一维非稳态热湿空气耦合传递模型(HAM模型),并利用有限元法进行了数值求解,重点关注了湿迁移对传热的影响机理。研究结果表明:考虑传湿时墙体内外壁面附近出湿度梯度大,相变速率大,湿流密度大;墙体内部会产生湿积累;墙体内部湿迁移主要受蒸汽扩散主导,墙体交界面处局部Nu数变化受湿迁移的影响大;相变过程对传热的影响不可以忽略。     

湿迁移对墙体传热的影响分析

考虑温湿度对墙体材料热湿物性参数的影响,建立以相对湿度和温度为驱动势的墙体热湿耦合传递模型。在变温湿度边界条件下对墙体非稳态热湿耦合传递过程进行分析,计算得到墙体表面温湿度及热流密度,与不考虑传湿情况进行对比分析。结果表明：不考虑吸放湿时墙体内表面温度比考虑吸放湿时变化幅度大,且前者内表面平均温度与后者相差约0.9℃;因墙体内表面吸放湿作用引起的相变潜热约占总壁体传热量的27.5%,在负荷计算中不可忽略。     

湿热地区墙体湿迁移对空调负荷影响研究

目前空调湿负荷计算只考虑人员设备散湿和新风,但对于我国长期处于高温高湿状态的湿热地区,不能忽略墙体湿传递的影响。本文通过WUFI-PLUS软件对琼海地区某建筑进行模拟,对比分析了考虑与不考虑墙体湿迁移对该地区建筑室内热湿环境及空调负荷的影响。结果表明:墙体考虑传湿与否最终表征在墙体内表面温湿度和墙体导热系数上。全天空调工况下,墙体导热系数的增量起到主导作用,考虑传湿的显热负荷高于不考虑传湿时。白天空调、夜间自然通风工况下,墙体表面吸放湿起到主导作用,考虑传湿时的显热负荷低于不考虑传湿时,而潜热负荷则高于不考虑传湿时。对于白天空调、夜间自然通风的建筑室内环境,由于墙体吸放湿伴随着吸放热作用,考虑传湿比不考虑传湿时的夜间室内温度升高0.5℃,相对湿度降低了5%。本研究可为湿热地区建筑确定空调设备容量提供一定依据,避免空调系统不能满足负荷需要的问题。     

地下洞室多孔墙体热湿传递的数值模拟

提出了一种以温度与相对湿度为驱动势的多孔墙体热湿耦合传递的数学模型,该模型同时考虑了水蒸气与毛细孔内液态水的传递。采用控制容积法将理论方程组离散并编制了计算程序,对深埋地下洞室的墙体进行了热湿传递的数值模拟,得到了墙体温度、相对湿度、热流率、湿流率的变化规律。结果表明,墙体传热过程趋于稳定的时间远小于传湿过程。     

连接件对夹芯保温墙体传热系数的影响

连接件是预制夹芯保温墙体中的关键部件,通过计算夹芯保温墙体传热传湿数值,得出FRP连接件墙体不需要考虑热桥效应,不锈钢桁架式、针型和板型连接件墙体热桥部位传热系数比墙主体部位分别提高约12%,30%,43%等结论,并得到不同连接件间距下夹芯保温墙体的传热系数及修正率;传湿对夹芯保温墙体传热系数的影响可忽略不计.     

湿迁移对围护结构传热系数地域差异性影响研究

建立以温度和相对湿度为驱动势的热湿耦合传递模型。分析了不同热湿环境条件下墙体传湿对传热的影响,并根据湿分区和气候分区研究典型城市墙体湿迁移作用下传热系数变化。结果表明:夏季炎热潮湿地区湿迁移对传热影响最大,其中合肥地区加气混凝土墙体传热系数修正率可达到17.2%;冬季湿迁移引起的传热量变化显著低于夏季;冬季寒冷干燥的兰州湿迁移引起的传热量变化最大,约为0.5W/m2,传热系数修正最大,约为3.4%。给出不同气候分区和湿分区下典型城市三种常见围护结构传热系数修正,以期为准确计算建筑冷热负荷和能耗提供基础。     

夏热冬冷地区墙体保温层厚度优化方法

考虑墙体传湿对传热负荷的影响,建立非稳态热湿耦合模型模拟墙体的热湿传递过程,运用P1-P2经济分析模型对夏热冬冷地区4个典型城市(成都、上海、长沙、韶关)典型外墙不同朝向的最佳保温层厚度进行了确定。结果表明,各城市墙体的保温层厚度差别明显,且最小保温层厚度出现在南墙;采用最佳保温层厚度时,不同朝向的墙体节能效益不同,东、西墙的节能效益好,南、北墙的节能效益差;当整个建筑外墙采用主朝向的最佳保温层厚度时,与考虑朝向时相比,成都、上海和长沙外墙总传热量小幅度增加,净现值分别减少了0.033%、0.104%、0.124%,韶关外墙总传热量小幅度减少,净现值减少了0.155%。     

极端热湿地区湿驱动势的选择对热湿耦合模型计算的影响

极端热湿地区常年高温高湿,为了研究围护结构的热湿迁移情况,在同时考虑水蒸气和液态水传输的状况下,导出了3种不同湿驱动势的热湿耦合模型:空气含湿量模型、相对湿度模型和毛细压力模型。利用COMSOL进行了数值求解,并将结果与HAMSTAD基准进行了对比分析。结果发现在围护结构内部未出现结露时,3种模型都可以准确地描述围护结构的传热传湿过程。然而围护结构内部出现结露时,只有毛细压力模型适用。因此极端热湿地区进行传热传湿计算时应以毛细压力模型为主,并用其他两种模型进行内部结露验证和结果校对。     

考虑传湿时影响墙体传热系数的因素分析

利用热湿耦合数学模型,通过数值计算分析不同因素时湿传递对围护结构的传热影响,并将该影响等效为对传热系数的修正。结果表明:传湿时围护结构传热系数随材料水蒸气渗透系数的增大而增大,随导热系数增大而减小。室外温度高于室内温度,传热系数修正幅度随室外气温升高而增大,反之减小。当室外气温低于室内时,传热系数随室外相对湿度的升高而增大;反之减小。室内外温湿度相差较大地区,更需考虑湿迁移对传热的影响。从减小湿传递和节能角度考虑,炎热潮湿地区宜采用内保温,传热系数比外保温时低约4.0%;寒冷干燥地区宜采用外保温,传热系数比内保温低约0.7%。     

多孔介质墙体热湿耦合传递模拟计算模型及其验证

考虑传湿对多孔介质墙体传热的影响,根据单元体质量守恒和能量守恒,建立了非稳态热湿耦合数学模型模拟多孔介质墙体的热湿传递过程,并在长沙对一墙体的热湿耦合传递开展了实验测试,应用COMSOL Multiphysics软件对所建模型进行数值计算,将计算结果与EN15026, HAMSTAD等验证实例和实验测试结果对比,验证了所建数学模型的正确性。结果表明,模型的计算结果与验证实例的结果高度吻合,与实验测试结果吻合良好,室内侧分界面处空气相对湿度的平均偏差为4.7%,最大偏差为8.6%,温度的平均偏差为0.4℃,最大偏差为0. 74℃,室外侧分界面处空气相对湿度的平均偏差为3.7%,最大偏差为7.2%,温度的平均偏差为0.93℃,最大偏差为1.97℃,证明了该模型有很好的准确性。     

两种常见墙体的热湿迁移特性分析

大多数建筑墙体均为多孔介质材料,多孔介质墙体中湿迁移与热迁移是互相耦合的过程,湿迁移对热迁移有着重要的作用,例如会使热导率明显增加,同时,热过程对湿过程也有着影响作用。基于Fourier定律、Fick定律、Darcy定律,以温度和空气含湿量为驱动势建立了多层多孔介质墙体热湿耦合迁移数学模型,对两种常见墙体（红砖墙体和加气混凝土墙体）进行计算分析。结果表明,加气混凝土墙体比红砖墙体具有更好的保温隔热性能,但更容易发生湿积累和引发湿破坏。     

内保温住宅的户间传热温差

以目前新建住宅中较为普遍的钢筋混凝土内保温外墙、陶粒混凝土内墙结构的居住建筑为对象，建立房间不稳态传热的数学模型，通过数值求解，得出了四种典型房间，在北京地区供暖室外设计温度下，采用分室调节最低值（即停止采暖）时，其室温和邻室的户间传热温差及房间围护结构温度分布的变化规律，为进行住宅按户计量供暖设计热负荷的确定，提供了户间传热计算的依据，也为按户计量收费和建筑保温及防结霜研究提供了参考依据。     

交替边界条件下多孔床传热传质特性数值模拟

针对回热式新风系统中多孔介质回热器在交替边界条件下的传热传质特性进行了研究。采用数值方法针对表面温、湿度交替变化的对流边界条件,对多孔床与空气的非稳态传热传质过程进行了模拟计算,获得了多孔床内温度场和含湿量场。在此基础上,分析了该类多孔床的传热传质特性,并比较了关键因素对多孔床内温度和含湿量变化的影响。计算结果表明,多孔床与空气之间的热质交换主要发生在交界面附近较浅的薄层,往底层的传递十分缓慢。多孔床与空气的热、质交换效果受气流流速影响较为明显。     

EPS保温板板间缝隙对复合墙体传湿的影响研究

本文以北京地区为气候特征区,对新建钢筋混凝土EPS复合保温墙热湿耦合传递过程进行了数值模拟计算,分析了EPS板间缝隙对墙体热、湿状态的影响,给出了墙体内壁面温度、湿稳定时间、结露时间和凝结水量随缝隙大小变化的规律,以期为建筑施工规范提供参考依据。     

环形狭缝通道内流固耦合传热特性的数值分析

建立了流固耦合传热的数值分析模型,求解得到了流固耦合传热性能如温度、传热系数、摩擦系数、汽相体积分数沿换热元件轴向变化的分布。结果表明：随着质量流量的增加传热性能有被强化的趋势;相变之前,传热性能与热流密度的无关,相变之后,传热性能被强化,但趋势逐渐放缓;热流密度越大,质量流量越小,相变点越靠前。     

新建建筑围护结构热质传递对室内温湿度环境的影响

新建建筑第1年由于较大的内表面散湿量会影响室内的温湿度水平,严重的会引起围护结构内表面霉菌。为分析新建建筑第1年围护结构的湿传递对室内温湿度环境的影响,本文对哈尔滨地区新建建筑综合热质耦合传递进行了模拟,分别建立了围护结构和室内空气的质能平衡方程,并讨论了夏季不同的室内通风率对围护结构内表面散湿量及室内温湿度的影响,得出了几点重要结论。     

钢筋混凝土火灾下热湿耦合热过程研究

对钢筋混凝土在火灾高温作用下热湿迁移机理进行分析,提出了混凝土在高温作用下热湿热递模型,通过数值模拟和实测数据分析,表明模型基本能反映混凝土在火灾作用下的实际过程。     

保温材料热阻蜕变对墙体传热系数的影响

外保温结构中保温材料的有效热阻随温度、湿度和使用年限的增加而下降,造成墙体传热系数大于设计值。为此,本文以耦合传热传湿模型为基础,结合保温材料的有效导热系数模型,以分别采用发泡聚苯乙烯,挤塑聚苯乙烯和聚氨酯泡沫作为保温材料的外墙保温结构为例,数值预测了长期实际气候下外墙保温结构的传热系数。计算结果表明,采用上述三种保温材料的墙体传热系数在20年后因保温材料热阻蜕变有不同程度的增加,这意味着需要增加保温层设计厚度才能保证墙体热损失达到设计值。     

空心砌块通风墙体二维简化传热模型研究

空心砌块通风墙体是一种新型的建筑围护结构,该结构可以利用空调系统排风、地道风或夏季夜间凉风对空心砌块墙体的空腔进行通风,实现墙体内部冷、热量的转移。该技术将热回收或可再生能源利用与降低墙体内部冷/热量结合起来,可削弱室外气候对室内环境的影响,减小墙体内表面温度的波动,从而改善人体的热舒适性。为了研究该新型通风墙体的传热特性,建立了空心砌块通风墙体的二维简化传热模型。并且在稳态情形下,计算分析了该通风墙体内表面的平均温度。还进一步研究了空心砌块通风墙体的当量热阻及其影响因素。结果表明空心砌块通风墙体能获得较低的墙体内表面温度和较高的当量热阻,同时,也降低了室内负荷。     

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。