极端热湿气候区建筑湿负荷计算方法研究

针对极端热湿气候区建筑湿负荷计算值偏小的问题,本文对该气候条件下室内湿负荷的构成及计算方法进行了研究,在传统湿负荷计算方法的基础上,考虑了空气渗透及围护结构吸放湿引起的湿负荷。研究结果表明,极端热湿气候区建筑湿负荷占总负荷比例为58%左右。若采用附加百分数法计算建筑湿负荷,根据本文叠加法中湿负荷与显热负荷的比值得到附加百分数,其值宜取1.4。最后,根据本文湿负荷计算方法,本文列出了极端热湿气候区不同单位面积显热负荷对应的湿负荷,为空调装机容量的选择提供依据。     

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。     

建筑内表面吸放湿过程对室内环境和空调负荷影响的仿真研究

提出了一个考虑室内表面材料吸放湿过程的建筑热湿过程简化模型,介绍了对室内空气湿度及空调负荷的仿真分析。仿真结果表明,室内表面材料吸放湿过程有明显的降低湿度变化幅度的作用,对潜热负荷的影响较大     

热湿气候地区墙体热湿耦合迁移模型热湿物性参数灵敏度分析

本文将热湿气候地区墙体热湿耦合传递模型中的等温吸放湿曲线斜率、液态水传递系数、水蒸气传递系数、导热系数、比热容作为输入参数,将温度和相对湿度作为输出参数,通过生成Sobol序列对热湿物性参数进行采样,并使用Sobol灵敏度分析法对采样结果进行灵敏度分析,得到热湿物性参数的一阶灵敏度指数和总灵敏度指数,进而分析各热湿物性参数对墙体内温湿度分布的影响程度。结果表明,等温吸放湿曲线斜率和液态水传递系数对墙体内的温湿度分布影响较大,而导热系数和比热容对墙体内的温湿度分布影响较小。因此,在进行墙体热湿耦合模拟时需将等温吸放湿曲线斜率和液态水传递系数视为温度和湿度的函数处理,而水蒸气传递系数、导热系数和比热容可视为常数处理。     

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。     

室内湿度控制模式对夜间通风效果评价的影响

以某高校图书馆为例,分析了EnergyPlus软件的两种室内湿度控制模式对室内湿度和空调负荷预测及夜间通风节能效果评价的影响。结果表明,定湿度模式预测得到的室内湿度与设定值一致,定显热比模式预测得到的室内湿度波动较大,且室内人员密度越大或室内设计温度越低,预测结果偏离设定值越多。两模式算得的空调显热负荷相同,潜热负荷不同,且室内人员密度越大或室内设计温度越低,定湿度模式预测得到的潜热负荷和全热负荷超过定湿度模式的预测结果越多。若该建筑位于上海或西安地区,则典型日的夜间通风节能率均约为9%,且定显热比模式的预测结果稍大。采用定显热比模式计算空调负荷、评价夜间通风节能效果时需同时考虑日间室内湿度是否满足要求,尤其是对湿热地区室内人员密度较大或设计温度较低的建筑。如果室内湿度不满足要求,应采用定湿度模式。     

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。     

建筑围护结构内表面吸放湿对湿负荷的影响

通过分析多孔介质的热湿特性,在已有的理论和试验研究的基础上,建立了考虑建筑围护结构内表面吸放湿作用的室内湿负荷模型.利用MATLAB进行数值模拟计算,分析内表面吸放湿对湿负荷影响的主要因素,并将结果以表格形式列出,为工程设计提供参考.     

采用冷冻除湿的温湿分控户式空调系统的送风分析

采用冷冻除湿的温湿分控户式空调系统,可将室内显热负荷与湿负荷分开处理,采用辐射方式处理显热负荷,送风承担湿负荷,同时也承担一部分室内显热负荷。因此,如何选定合理的送风温度和送风量是需要解决的问题。本文首先以送风承担室内显热负荷最小为目标,计算最佳的送风量及送风温度;然后,研究在不同的室内湿负荷条件下,送风量对送风承担室内负荷以及空调系统能耗的影响,考虑室内人员对新风的要求后,得到合理的送风温度;最后,计算了采用冷冻除湿的温湿分控空调系统的能耗,与常规温度控制空调系统的能耗进行比较,得到了在合理的送风温度下,如果采用新风处理室内湿负荷,温湿分控空调系统比常规温度控制空调系统节能11%~46%,如果采用回风处理室内湿负荷,则温湿分控空调比常规温度控制空调系统节能21%~46%。     

辐射与对流耦合空调系统及其控制策略

介绍了一种辐射与对流耦合空调系统,该耦合系统采用基于双冷源的温湿度独立控制系统,适用于全天冷负荷波动较大的建筑。夜间室内的潜热负荷和显热负荷分别由独立新风和辐射顶板承担,白天室内冷负荷过大、辐射顶板的制冷量不足时,风机盘管开启,作为辅助制冷设备。该耦合系统既充分利用了辐射顶板舒适的特点,又采用风机盘管弥补了其换热量有限的缺点。给出了该耦合空调系统的控制方案,确立了4种工作模式。针对南京地区一典型住宅卧室建立了除湿模型,计算得到了该房间的预除湿时间。     

夏热冬冷地区通风墙体隔热性能测试与分析

根据传热学基本原理分析了建筑墙体的瞬态传热特性,测试了夏季通风墙体与非通风墙体的日温度变化,以及通风墙体房间在自然通风与非自然通风状态下的温度变化。实验结果显示:通风墙体对温度波幅的衰减系数较小,有利于减小室内空气温度的波动,提高室内环境的舒适性;通风墙体减小传热过程中内侧墙体的温度梯度,减少了通过墙体的热流量,有利于减少房间的空调冷负荷;自然通风对室内温度波的影响较大,对于夏热冬冷地区利用自然通风技术排除室内余热的非空调建筑,太阳直射辐射的墙体采用通风墙体能取得良好隔热效果。     

重庆夏季自然通风对住宅热舒适的影响分析

住宅非空调工况下的自然通风对室内热湿环境质量有显著影响。结合重庆地区近五年夏季逐时气象参数和民用建筑室内热湿环境评价标准,分析重庆地区居住建筑夏季自然通风的可利用率。并以该地区某一住宅为对象,测试夏季自然通风情况下的不同天气过程的室内外热湿环境参数,采用预计适应性平均热感觉指标(APMV)和预计适应性不满意者的百分数(APPD),在分析门窗开关和房间朝向对热舒适影响基础上,提出重庆地区住宅夏季自然通风运行策略。研究结论可为该地区居住建筑的设计和室内热环境的调控提供参考。     

夜间辐射对建筑围护结构热负荷的影响

对冬季夜间建筑物外围护结构得热进行了理论分析,并进行逐时热负荷计算,结果表明在冬季夜间供暖空调标准工况下,没有考虑夜间辐射的建筑物热负荷要比实际所需负荷约小8.4%,对于节能保温较好的墙体,夜间辐射所产生的热负荷要比保温效果差的墙体小,指出供暖空调系统在冬季夜间运行时有必要考虑这部分负荷。     

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     

复合调热调湿材料的理论、制备及性能研究

随着社会的发展,人类社会对能源的需求越来越大。能源的消耗,带来了一系列的环境问题。建筑在全生命周期过程中,其消耗的能源约占人类能源消耗的50%,而其中暖通空调系统消耗的能源可以占建筑物消耗能源总量的50%以上。暖通空调系统负荷包括潜热负荷和显热负荷,潜热负荷主要源于对室内环境相对湿度的控制,而同时相对湿度对人体舒适性、健康和工作效率也有很重要的影响。本论文则是在这一背景下,试图通过被动节能技术调控室内的温湿度,从而达到节能的目的。本论文主要包括3个部分,首先是对多孔材料的吸放湿现象进行理论分析;其次是制备能同时调热调湿的材料,并测试其性能;最后通过模拟软件对材料的节能效果进行模拟。本文首先分析了化学吸附与物理吸附的吸附过程,然后从毛细凝聚理论出发,分析了物理吸附过程中湿滞现象的成因,并对湿滞现象与孔结构的关系进行了分析,分别给出了单曲面孔结构和多曲面孔结构中湿滞现象的定性解释,并对均匀圆柱形孔内湿滞线的吸湿线与放湿线斜率进行了计算。在对湿滞现象分析的基础上,本文提出了定点调湿材料这一概念,并对理想定点调湿材料的特性进行了分析,利用AAO模板,对上述相关理论进行了验证。同时结合BET多分子层吸附理论,从理论出发,给出了湿滞环内循环的吸放湿路径描述公式。文章分析了材料的传湿系数和湿容在非常数情况下的湿缓冲情况,在考虑表面换湿系数的情况下,推导出包含换湿系数时的湿缓冲值,并给出具体的计算形式。接着,考虑外界相对湿度波动是近似简谐波动,并在此条件下,给出了材料在平衡之后的吸放湿量,并给出了相关的修正系数方程。测试了VCPCM(火山石粉与微胶囊复合材料)在不同相对湿度状况下的湿缓冲值,并利用软件模拟计算的方法,分析比较了石膏板、混凝土、加气混凝土以及云杉板4种材料在波动环境下吸放湿量的精确值以及通过湿缓冲值计算得到的值,其结果表明推导得到的修正系数可以很好地修正利用湿缓冲值计算得到的吸放湿量。接着通过正硅酸乙酯制备出二氧化硅,并利用共混法封装相变材料,然后将相变材料与硅藻土混合,制备出复合调热调湿材料。利用正硅酸乙酯,通过溶胶凝胶法,制备出微胶囊封装相变材料,并与硅藻土复合制备出复合调热调湿材料。利用一甲基三乙氧基硅烷,通过溶胶凝胶法,制备出微胶囊封装相变材料,并与火山石粉、沸石粉以及海泡石粉等几种矿物分别制备出不同的复合调热调湿材料。通过测试,其结果表明相变材料的热学性能得到提高、过冷度降低、复合材料的着火点提高。同时每种复合材料的吸湿性能都得到提高,传湿系数更大,湿缓冲值也比相应的矿物更大,且通过与石膏板的对比,复合材料的传湿性能远大于石膏板,其中VCPCM的湿缓冲值达到了"优秀"级别。最后利用EnergyPlus软件计算了南京与兰州两个在不同气候条件下城市中建筑的室内温度、相对湿度以及能耗情况。计算结果表明,在利用了调热调湿材料之后,室内环境的温度、相对湿度的波动幅度明显小于参照组,同时计算可得在5个月内的南京建筑的平均节能约为11.6%,兰州建筑的平均节能约为28.8%。     

湿传递对建筑墙体传热性能的影响

建筑物的耗能与建筑围护结构的传热传湿密切相关,了解建筑墙体内部的热湿传递对建筑节能有重要影响。以相对湿度和温度梯度为驱动势建立墙体一维非稳态热、湿和空气耦合传递模型(HAM模型),并利用有限元法进行了数值求解,重点关注了湿传递对传热的影响。数值结果表明:考虑传湿时墙体内部温度波动小,墙体进行热湿传递会产生湿积累,降低墙体使用年限;考虑传湿时通过墙体总传热量比不考虑传湿时多7.5%;考虑传湿时内壁面最大平均数比不考虑传湿时大0.78。     

夏热冬冷地区近零能耗居住建筑除湿需求分析

以夏热冬冷地区典型近零能耗居住建筑和常规建筑为研究对象,采用De ST计算软件对比研究了夏季和除湿期的热、湿负荷特征,讨论了该地区近零能耗居住建筑适宜的除湿系统形式。研究结果表明:1)由于近零能耗建筑围护结构传热系数较低,随着照明和设备功率密度设计参数的减小,夏季和除湿期的典型日显热负荷分别降低约45. 3%和79. 7%;围护结构气密性的提高可降低约22. 1%的显热负荷和湿负荷,近零能耗居住建筑显热负荷的降低程度明显高于湿负荷; 2)近零能耗居住建筑的热湿比降低为常规建筑热湿比的60%左右。常规空调形式在近零能耗居住建筑中难以同时满足室内温、湿度环境要求,温、湿度独立控制空调系统拥有更好的应用前景; 3)温、湿度独立控制空调系统新风送风含湿量在除湿期低于夏季,冷凝除湿系统能效较低。热泵型空调器与除湿转轮联合运行的除湿空调系统更容易满足近零能耗居住建筑健康性、舒适性和节能性的要求。     

超低能耗建筑给空调设计带来的新变化——以“新风+风机盘管”为例

超低能耗建筑的快速崛起，带来空调设计的新变化。冷热负荷大大降低特别是显热负荷大大降低，空调冷热源及末端设备选型出现新情况。以新风优先运行的超低能耗建筑，区别于传统的空调设计与运行方式，空调设计方式必然发生改变。本文从超低能耗的负荷与运行特点出发，结合若干工程实际，提出了新风+风机盘管系统设计理念，在超低能耗建筑中采用直膨新风机与VRF空调组合，一级或二级新风除湿+干风机盘管的干、湿工况，一级或二级新风除湿+风机盘管干工况能较好地匹配室内末端负荷。     

考虑冬季夜间辐射的建筑物热负荷研究

对冬季夜间建筑物外围护结构得热进行理论分析,并对建筑物外围护结构进行逐时热负荷计算。结果表明在冬季夜间供暖空调标准工况下,夜间辐射使室外空气综合温度在传统计算方法上逐时下降了2-3℃,这使得没有考虑夜间辐射的建筑物热负荷要比实际所需负荷减少约8．4％。对于节能保温较好的墙体,夜间辐射所产生的热负荷要比保温效果差的墙体小,供暖空调系统在冬季夜间运行时有必要考虑这部分负荷。     

复合自保温砌块导热系数随含水率变化规律

为研究含水率对砌块导热系数的影响,通过吸放湿试验对一种粉煤灰混凝土复合自保温砌块的热工性能进行试验研究,得到该砌块主体材料和填充材料的导热系数随其平衡含湿量的变化规律,并通过数值软件给出变化函数。试验结果显示,主体材料导热系数随平衡含湿量的增加明显呈指数增加趋势,填充材料导热系数随含湿量呈指数增加的趋势并不明显,但其导热系数也随含湿量的增加而增加,该试验为今后进一步研究墙体热工性能提供参考依据。