多孔墙体湿分传递与室内热湿环境研究

简要回顾了多孔建筑材料基本湿特性和湿迁移基本理论。对多孔墙体湿迁移的水蒸气理论模型、有效渗透深度理论模型、蒸发与凝结理论模型、考虑液体和水蒸气同时传递的热湿耦合模型和室内热湿环境平衡方程进行了综合分析。指出目前多孔建筑材料热湿传递和室内热湿环境研究的热点和存在的问题。     

多孔建筑材料热湿传递过程的研究

从理论计算和实验研究等方面对国内外多孔建筑材料的传热、传湿及热湿耦合传递研究方面的进展进行了综合分析。指出了目前多孔建筑材料热湿传递过程研究中存在的问题，并对未来的研究方向进行了展望。     

复合墙体热湿耦合传递模拟软件的开发与应用

为快速得到复合墙体温度场及湿度场,基于热湿耦合传递理论,以Fortran语言编制了复合墙体的热湿耦合传递计算程序,并在Windows操作环境下混编VB程序和Fortran程序,开发出复合墙体热湿性能模拟软件(HMCT1.0)。该软件可对不同室内外环境参数下复合墙体温度场、湿度场进行快速计算及分析,为方便快捷的选择合适墙体组材奠定了基础,并结合实例说明其应用。     

多孔围护结构热湿耦合传递过程研究及进展

相对于干热干冷气候区,湿热湿冷气候区的多孔围护结构热湿耦合作用引起的传热计算是一个复杂的过程,在建筑节能工程计算中依然采用的是经验方法.本文以多孔围护结构热湿耦合传递过程为研究对象,对业界在理论研究、计算方法及模拟工具等方面取得的进展进行了深入的研究分析,总结了国内外在多孔围护结构热湿耦合传递过程研究中所取得的主要成果.针对存在的问题,指出了其应用的局限性,同时展望了该领域的发展趋势.     

热湿气候地区湿传递对吸放湿墙体热湿性能的影响

以墙体中的空气含湿率和温度为驱动势建立了多层墙体的一维瞬态热湿耦合传递方程,将用此方程计算出的值跟用忽略湿传递的导热方程计算出的值进行对比得出湿传递对墙体热湿性能的影响。结果表明,对于吸放湿墙体而言,湿传递对墙体的热湿性能有着非常重要的影响。在进行墙体传热计算时,如果忽略墙体中的湿传递会产生较大误差,不能精确的预测墙体内的温度分布情况,并且导致计算出的空调负荷偏小,进而影响到空调的实际效果。     

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。     

蒸压加气混凝土砌块墙体热湿耦合传递特性

运用开尔文定律和克劳修斯-克拉贝龙方程,将多孔建筑材料内水蒸气传递量和液态水传递量转变为以水蒸气分压力为驱动势的统一函数,以温度和水蒸气分压力为驱动势建立了热湿耦合传递模型,并模拟分析了上海地区自然干燥状态下加气混凝土砌块墙体10a的热湿性能变化规律.结果表明:对于初始温度为298K,含湿量(质量分数,下同)分别为2.91%,3.45%,5.03%,8.60%的4种工况,经过1a的使用后,墙体内的温湿度分布不再受初始条件影响;在正常情况阶段,墙体内表面相对湿度均小于1.0,不会出现结露现象,但是在部分时段超过了0.8,易产生霉变;墙体内部含湿量呈周期性变化,空调季为3.34%~8.31%,平均值4.45%;采暖季为3.31%~3.69%,平均值3.47%.     

三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递模型

考虑水分升华、凝华、气液和固液相变,以温度和水蒸气分压力为驱动势建立了气、液、固三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递模型.构建了1面500mm(长)×450mm(高)×240mm(厚)试验墙体,利用恒温恒湿箱试验测试了箱体温度范围为常温~-33.94℃时墙体内部温度和平衡相对湿度的变化,分析了水分固液相变过程的特征,并对热湿耦合传递模型数值模拟计算结果的正确性进行了验证.结果表明:试验墙体内部温度和水蒸气分压力数值模拟计算结果和实测结果变化趋势相同,具有良好的一致性,各点温度数值模拟计算结果的最大相对误差为1.68%,平均相对误差为0.44%;水蒸气分压力数值模拟计算结果的最大相对误差为27.92%,平均相对误差为13.50%.该模型数值模拟计算结果能够满足一般工程领域的精度要求,可应用于三相水分共存的多层墙体热湿耦合传递过程数值模拟研究.     

数值模拟地下洞室开挖方案优化

结合北京地铁动物园车站的建设,以开挖扰动导致围岩塑性区面积最小、围岩中产生的最大位移最小为评判准则,采用数值模拟的方法对同一断面不同的开挖步序进行了优化,其优化结果与实际工程中采用的开挖顺序一致,对于类似地下洞室的建设具有一定的参考价值。     

大断面地下洞室开挖优化数值模拟

以开挖扰动导致围岩塑性区面积最小，围岩中最大位移最小和支护结构受力最小或支护结构安全系数最大为评判准则，采用数值方法对某大跨度、高边墙地下洞室在同一断面不同的开挖步序进行了优化，其优化结果与实际中采用的开挖顺序一致，对于类似大断面地下洞室的建设具有一定的参考价值。     

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。     

密集型桩埋换热器管群周围土壤换热特性的数值模拟

以一实际地源热泵系统为例,在全年逐时负荷计算的基础上,对大面积密集型桩埋换热器管群周围土壤的换热特性进行了数值模拟。提出了土壤换热中热屏障的概念,并分析了热屏障的形成原因及其特性,即形状不规则、动态变化和危害性。长期运行中,热屏障带的温度增长速率要高于土壤平均温度的增长,建议从负荷平衡和热屏障两个角度进行分析,以保证地源热泵系统稳定可靠的运行。     

轻质混凝土多孔砖墙体自保温系统传热性能研究

针对九排孔轻质混凝土多孔砖墙体自保温体系,通过FLUNET软件数值模拟分析方法,对该系统的传热性能和热桥问题进行了研究.研究结果表明:轻质混凝土多孔砖改性后墙体热阻增加,保温性能提高;在九排孔轻质混凝土多孔砖墙体自保温体系中,外墙转角热桥部位内表面容易发生结露现象,应采取保温措施.其它部位热桥内表面温度高于空气露点温度,不会发生结露现象.研究成果将为九排孔轻质混凝土多孔砖墙体自保温体系建筑热桥部位采取保温措施提供了重要的实践指导价值.     

数值模拟技术在多孔砖墙传热性能研究中应用

本文总结了多孔砖的数值设计优化步骤。通过例子介绍了多孔砖墙传热数值模拟过程,以及砖孔可视表面辐射的模拟和墙体表面温度、热流密度的计算方法,并给出了有关结果。     

Simulation efficiency and accuracy of different moisture transfer potentials

Simulation models for moisture transfer in building materials are highly incongruent with respect to the moisture potential used. Often the relatively better numerical efficiency and accuracy of a certain moisture potential is put forward as motivation. Various claims are made in that respect, but factual evidence is typically lacking. This paper aims at providing such support by assessing simulation efficiency and accuracy for capillary pressure, relative humidity and -log(-capillary pressure). To that goal, a suite of benchmark simulations are performed with those three potentials and performances are compared, based on deviations from reference solutions and on numbers of iterations required. The study initially reveals mixed results, showing no consistent advantages for either potential. Further analysis uncovers though that -log(-capillary pressure) suffers from a strongly nonlinear moisture capacity near saturation. This finally results in a decision in favour of capillary pressure and relative humidity, at least for general-purpose moisture transfer simulation.     

浅层地下建筑围护结构传热模拟的一种新方法

地下建筑围护结构传热量模拟，是实现热湿环境系统动态模拟的基础课题。通过对浅层地下结构进行简化，并根据空调系统实际运行特点，建立了传热过程的数学模型。用气象模型产生作用于工程的地面空气温度，用线上求解技术实现传热过程的动态模拟。并通过两个实际工程的同步实测与模拟，确认了模拟模型的有效性和可行性。     

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。     

室内空气自然对流换热的数值模拟研究

应用PHOENICS软件对自然对流换热条件下室内空气温度场和速度场进行了数值模拟，并对温度场的模拟结果进行了实验验证。结果表明，模拟计算值与实验值吻合得较好。