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...     

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。     

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。     

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。     

多层墙体热湿迁移数值模拟

以4层复合墙体为例,在室外空气温湿度正弦变化、室内空气温湿度固定条件下,对墙体外壁面、分层界面(由室外到室内分为界面1~3)、内壁面的温度、热流密度、单位面积热阻、含湿量的变化进行分析。朝向室外的墙面为外壁面,朝向室内的墙面为内壁面。界面1为水泥砂浆层与离心玻璃棉保温层界面,界面2为离心玻璃棉保温层与红砖层界面,界面3为红砖层与水泥砂浆层界面。外壁面、界面1、界面2温度主要受室外温度影响,界面3、内壁面温度主要受室内温度影响。界面1热流密度在3 h前增大,3 h开始逐渐降低,之后呈正弦波动,与室外温度变化同步。界面2热流密度始终为正,在4 h前非常小,4 h后呈正弦波动,变化滞后于室外温度。界面3热流密度在1 h前增大,然后逐渐减小并趋于0,始终为正值。考虑传湿时,界面1~3单位面积热阻比忽略传湿时略小。界面2的单位面积热阻大于界面1、3,且变化最小。界面1含湿量受室外空气相对湿度影响明显,与室外相对湿度变化相比,存在一定延迟。     

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.     

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.     

竹炭湿物性测试及其对外墙热湿性能影响的模拟

为探索调湿性竹炭（BC）作为建筑填充材料对建筑构件和围护空间热湿性能的影响,测试了其平衡含水率(u)和蒸汽渗透系数(δ);在WUFI Plus软件中选择3组气候区的6个代表城市,对18组外墙进行了全年热湿性能模拟.湿物性测试结果表明：在测试范围内与3种竹板相比,BC调湿容量在相对湿度为334%～854%时得到扩大;BC蒸汽渗透系数为932×10-11kg/(m·s·Pa),是竹板的100～2132倍.建筑构造和围护空间热湿性能模拟结果显示：BC对构造填充层含湿量起显著稳定作用,并减小了外墙热湿流量和构件内表面温度振幅;BC有助于减小室内空气温湿度振幅,缩短暖通空调系统（HVAC）开启时间,降低围护空间供暖和制冷量,但对加湿和除湿量影响不明显.     

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%.     

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。     

浅层岩土热物性参数测试与分析

介绍了浅层岩土热物性参数测试的计算模型、测试方法等。以线热源模型为基础,采用斜率法计算导热系数,按照室内试验及工程经验选取容积比热容,从而求得热阻,通过实例验证了该方法的准确性。现场实测表明热干扰距离的研究难以通过单孔热响应测试获得,可按已有研究成果选取。     

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。     

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。     

有效湿渗透深度模型EMPD对建筑热湿耦合模拟的适用性研究

介绍了能耗模拟软件中使用最多的3种热湿耦合模型:有效湿渗透深度模型EMPD、热湿耦合传递模型HAMT以及有效湿容模型EC,分析了3种模型的公式基础及优劣。以南京地区办公室为例,使用能耗软件EnergyPlus作为计算平台,详细分析了EMPD模型对室内温湿度和全年能耗预测的准确度,比较了其与EC和HAMT的误差并分析了原因。研究结果表明,3种模型中EMPD在计算湿方面更接近作为参照标准的HAMT模型,尤其是在模拟夏季高温高湿情况下,误差小于5%,在计算能耗方面同样比EC模型更接近HAMT,误差小于8%,并且计算用时只有HAMT模型的几十至几百分之一,因此在需要兼顾计算精度和速度的情况下,可以选用EMPD模型进行建筑模拟。针对现有EMPD公式基础提出修改建议,以进一步提高计算精度。     

线性推导法估算岩土热物性参数的精度检验

结合工程实例,根据岩土热响应试验(采取对岩土施加恒定热流方式,分别施加两种加热功率)的现场测试结果,采用线性推导法对岩土热物性参数进行估算,检验线性推导法的计算精度。线性推导法的计算精度不满足工程要求,建议采用参数估计法。     

岩土热物性参数的估算方法比选

基于岩土热响应试验的岩土热物性参数估算可采用线性推导法、参数估计法(三参数估计法、双参数估计法).介绍3种估算方法的计算原理,对计算精度进行了理论分析,推荐采用三参数估计法.     

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。     

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。