建筑围护结构热湿耦合传递特性实验研究与分析

建立了多层墙体热湿耦合传递的实验测试方法,测试了长沙地区1月份和7月份空调房间外墙体内的温湿度分布情况.分析了热湿气候地区墙体内湿传递和积累的情况,以及不同内表面情况对墙体热湿性能的影响.实验结果表明:靠近室外侧水泥砂浆与红砖界面处的温度、湿度严重受室外温、湿度变化的影响,且此界面处的湿度长期高于80%,易引发霉菌的生长;靠近室内侧红砖与水泥抹灰界面处的温度、湿度主要受室内温、湿度的影响,变化较小;在夏季,内表面贴发泡塑料墙纸的墙体内各界面处的温、湿度普遍比没贴墙纸的墙体内相应位置处的要高;在冬季,两墙体内界面处的温度基本相同,但没贴墙纸的墙体内各界面处的湿度比内表面贴有发泡塑料墙纸的墙体要略高.同时,墙体内的温、湿度变化存在着很强的耦合作用,并且太阳辐射强度对墙体内的温、湿度分布有很大的影响.     

基于COMSOL软件的深埋地下工程围护结构热湿耦合传递模拟

围护结构内的热湿耦合传递是影响地下工程热湿负荷的重要因素,为了研究深埋地下工程中围护结构的热湿行为,通过建立热湿耦合传递模型,以两种衬砌结构为研究对象。在进行热湿传递模拟时,为体现含湿量对材料导热性能和传湿性能的影响,模型中将建筑材料的各项参数均表示为含湿量的函数。利用COMSOL Multiphysics的偏微分方程接口,模拟围护结构的热湿吸放过程,并比较两种衬砌结构的热湿传递规律。模拟结果表明:围护结构的热湿负荷变化略滞后于工程内部空气的温湿度的变化过程;离壁式衬砌结构的热负荷远小于贴壁式衬砌结构;离壁式衬砌中的空气夹层能有效增加围护结构的热阻,但是会降低围护结构的传湿阻力;离壁式衬砌结构和室内空气的传湿量略小于贴壁式衬砌结构,两者相差大约30%;离壁式衬砌更能够减小深埋地下工程的热湿负荷,降低工程能耗水平。     

墙体热、湿及空气耦合传递非稳态模型及验证

为了更准确地预测墙体内的温湿度分布,研究多孔介质墙体内的热、湿及空气耦合非稳态传递规律,以温度、相对湿度和空气压力为驱动势,考虑热传递、湿传递、空气渗透及其相互作用,建立了建筑多孔介质墙体热、湿及空气耦合传递非稳态模型,并采用有限元方法设计了相应的模拟计算程序.通过对比新建模型模拟结果与国际公认的HAMSTAD标准验证实例,验证了模型的正确性.     

建筑多孔围护结构热湿耦合迁移研究进展

建筑多孔围护结构的热湿耦合迁移会严重影响建筑室内环境、建筑能耗以及建筑结构,而建筑热桥往往是发生湿迁移和湿积累最严重的部位。与建筑主墙体相比,热桥受多维效应的影响,热湿耦合迁移更加复杂。为探究建筑中不同部位的热湿耦合迁移,从而精准计算建筑热损失,首先分别从一维平壁墙体和多维热桥两个角度阐述了多孔围护结构热湿耦合迁移的研究进展,然后分析了多孔围护结构热湿耦合迁移对建筑的作用。多孔围护结构尤其是其中的热桥等复杂建筑节点处的热湿耦合迁移对建筑室内环境、建筑能耗及建筑结构有着重要影响,热湿耦合迁移模型、热湿耦合迁移实验等相关研究也亟待深入开展。     

微小气候热湿传递理论模型

综合考虑微小气候区的热湿传递现象，将温度梯度和水蒸汽压力梯度作为主要驱动力，同时考虑热湿相互耦合作用及相变过程中发生的蒸发冷凝现象，建立了一种反映微小气候热湿传递现象的机理模型。     

附加相变微胶囊多孔织物热湿传递模型研究

为了考察附加相变微胶囊对织物内热湿传递的影响,发展了一个新的含有相变材料的织物热湿耦合模型.模型考虑了相交区间对相变及传热过程的影响及加热/冷却率对相变材料特征温度和相变热的影响,同时也考虑到纤维对蒸气的吸附/解吸现象引起的热湿耦合作用.使用等效热容法对相变微胶囊的相变过程进行了模拟,并用控制体积法对方程进行了离散求解.计算结果与实验观测一致,表明该模型可以用来预测含有相变微胶囊织物内的热湿传递过程.     

湿工况下翅片管换热器空气侧热质传递的数值模型

析湿在翅片管换热器用作蒸发器时经常发生,对换热器的性能有重要影响.文中提出了能从机理上对湿工况下翅片管式换热器空气侧的热质传递过程进行模拟的数值模型,它不仅包括用于反映水蒸气和液态水之间由于浓度差所形成的传质模型,而且包括基于经典成核理论的反映水蒸气直接冷凝过程的传质模型.该模型的计算精度较好,传热无量纲参数jh和实验数据的平均相对误差为6.93%,传质无量纲参数jm和实验数据的平均相对误差为12.1%.数值仿真表明,空气相对湿度仅在部分析湿工况下对传质特性有较大影响.     

冬冷干燥地区整体建筑热湿耦合传递对室内温湿度的影响

为准确预测冬冷干燥地区多层墙体保护下室内温湿度分布和动态变化,研究整体建筑的热湿耦合瞬态传递规律。本文基于Dancy定律,傅里叶定律,Fick定律等基础传递理论,采用热湿空气在墙体内部的非稳态耦合传递控制方程,以温度和相对湿度为驱动势,建立了整体建筑多孔介质墙体热湿耦合传递非稳态模型。通过重点研究两种保温建筑材料：石墨聚苯板和EPS保温板,对分别采用两种墙体下整体建筑的热湿耦合传递和对室内温湿度的调节进行模拟分析。结果表明,在冬冷干燥地区EPS的保温性能优于石墨聚苯板;经过24h的封闭模拟,两种情况下的室内的平均相对湿度分别为38.00%和36.50%,室内的平均温度分别为3.75℃和4.20℃;靠近墙壁处的相对湿度与室中央的温度之间的变化存在非线性关系。研究结果可以为冬冷干燥地区建筑外围护结构的设计提供参考。     

多孔介质墙体热湿传递实验测试研究

建筑围护结构中的热湿耦合传递规律研究对于了解其传热性能具有重要意义。本文利用大型人工环境舱搭建多层加气混凝土墙体测试实验平台,营造了符合三种典型气候的室外舱温湿度环境并随周期性变化,室内舱控制为空气调节下恒定温湿度条件,测试并记录了多层加气混凝土墙体表面及内部不同位置温湿度变化。墙内距离外表面20 mm处测点的相对湿度在夏热冬冷夏季特征气候下降低了7.88 %,在夏热冬冷冬季特征气候降低了4.11 %,在南海极端热湿特征气候下降低了5.76 %。结果表明热传递对湿传递促进的程度大于湿传递对热传递的作用,在高热、高湿的南海地区,热湿耦合作用对墙体热工性能的影响更大。     

地下建筑热湿行为模拟研究：模型、计算工具和边界条件

多孔建筑材料热湿耦合模拟已被广泛的应用于建筑模拟。地下建筑随着城市土地的稀缺而愈发受到关注的同时,相关的湿热研究却很少被关注,主要是因为地下建筑内部复杂的湿热负荷和模拟中的大面积土壤。为准确的预测和优化地下建筑的湿热性能,指导地下建筑相关的湿热模拟,本文通过范围界定论文综述的方法,介绍了热湿传递的理论方法,并从数值模型、计算工具以及边界条件的角度,总结了现阶段地下建筑热湿模拟中的成果和不足。结果表明,地下建筑热湿模拟的挑战在于土壤成分和水分的不确定性、土壤表面的雨水沉淀和水分迁移以及较大土壤域带来的巨大计算成本。两步法虽然简化了模拟,但不足以用于热湿模拟,需要确定一种公认的程序、方法来直接确定地下建筑外边界条件以降低模拟复杂性。     

直角干切削动态传热模型

分析了切削加工过程中的切削热分布，建立了切屑动态传热模型，并结合刀具传热模型，得出了直角干切削过程中摩擦热在切屑和刀具间的能量分配比Ｒｆ和切屑，刀具内温度分布的理论计算方法。     

多孔介质墙体热湿耦合迁移实验方法

多孔介质墙体热湿耦合迁移对建筑热工性能、建筑能耗及室内环境有着重要影响,实验是研究该过程的重要方法．分析了多孔介质墙体热湿耦合迁移实验研究中的两个关键问题．首先,概述了多孔介质材料内瞬态湿度测量方法,提出了一种造价低、使用便捷并准确可靠的方法．然后,分析了国内外研究者常用的三种实验方案,设计了一种新方案,并根据新方案搭建了一个足尺寸实验台,为多孔介质墙体实验研究及数学模型验证打下基础．     

日光温室热湿环境作用下土壤-空气换热器动态换热特性的试验研究

针对土壤-空气换热器空气降温运行时的换热特性进行了试验研究,分析了入口空气温度和换热管长度对土壤-空气换热器出口空气温度和单位管长换热量的影响;并结合空气在换热管内的降温数据,采用非线性回归方法建立了换热管出口空气温度与入口空气温湿度、换热管长度、管内空气平均流速的函数关系式;并验证了其准确性。试验结果表明,换热管越长,管内流速越低时,出口空气温度越小,波动幅度也越小;土壤-空气换热器进出口空气温差与入口空气流速成反比,而单位管长换热量与入口空气流速成正比。当管内空气平均流速从4.5 m/s降至0.5 m/s时,进出口空气温差从3.97℃升至6.18℃,而单位管长换热量从11.59 W/m减至1.79 W/m。从增强土壤-空气换热器整体换热性能的角度考虑,管内最佳空气平均流速为5.9 m/s。研究结果对于土壤-空气换热器的结构设计优化和换热性能提高具有重要的理论和实际意义。     

建筑构件内热湿耦合过程分析中的传递函数解析法

建立了建筑构件内耦合的传热传湿动态数学模型，鉴于材料吸湿在传热传湿相互作用中的重要性，在能量方程中考虑湿度梯度作为热源或热汇，在质量方程中把温度梯度作为湿源或湿汇。首次提出用传递函数分析方法研究建筑构件内的热湿耦合过程，并以玻璃纤维板为例应用该方法进行了热湿耦合过程的分析计算，得到了板内温度和含湿量的动态分布特性。计算结果和实测值吻合较好，表明本建立的数学模型和求解方法合理可信。     

多孔体围护结构热湿同时传导基本方程及其线性化

基于等温吸放湿曲线以水蒸汽分压和温度作为驱动力，建立了在吸放湿范围内多孔体建筑围护结构的热湿同时传导方程，讨论了该方程的线性化条件．结果表明：在通常的室内外温度和相对湿度变化范围内该方程是线性的．     

吸湿相变材料在建筑围护结构中的应用

吸湿相变材料在建筑围护结构中的应用是近年来世界各国研究中的新热点,其开发应用对节约能源,可再生能源的利用,维持生态环境的可持续发展有极其重要的意义。介绍了氯化钙作为吸湿相变材料在建筑围护结构中的应用,有利于节约能源、改善建筑物室内热环境、提高室内舒适度。