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。     

免拆模板-混凝土复合墙体早龄期热湿耦合传递特性研究

以免拆模板-混凝土复合墙体为研究对象,考虑早龄期混凝土水化反应的影响,以毛细压力和温度为驱动势,构建多层墙体一维瞬态热湿耦合传递模型,利用COMSOL Multiphysics模拟研究该复合墙体在早龄期的热湿传递过程。结果表明：水化反应对复合墙体早龄期热湿特性有重要影响,忽略水化反应会低估复合墙体的温度、高估其湿度。考虑水化反应时,复合墙体中混凝土在前期温升较大、湿度降幅较大。与忽略水化反应的情况相比,前期混凝土含湿量梯度更小、梯度范围更大。与忽略水化反应相比,免拆模板在水化反应早期温度、湿度波动较大。免拆模板具有一定保温隔热和湿缓冲能力。     

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.     

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。     

我国不同气候区典型外墙的热湿迁移特性及霉菌生长风险评估

针对国家建筑标准设计图集09J908-3中常见建筑外墙的热湿迁移特性及霉菌生长风险展开研究,以5个代表城市(沈阳、北京、上海、福州和昆明)为例,采用WUFI Pro 6.2软件模拟了外墙的非稳态热湿传递过程。结果表明:墙体内部的热湿动态迁移过程受主体材料、保温材料和当地气象条件等多个因素的共同影响;加气混凝土(AAC)墙体表现出较好的保温性能和吸湿性能,在不同气候区都有良好的适应性;结构强度较大的钢筋混凝土(CON)墙体的保温性能和吸放湿性能相对较差,容易造成室内过多的湿负荷。霉菌生长风险计算结果显示:沈阳、北京和上海地区不同类型的外墙内表面霉菌生长风险较低;福州和昆明地区采用混凝土保温砂浆内外组合保温墙体时,内表面霉菌生长风险较高,在南方地区建筑外墙设计中应尽量避免采用该类型墙体。     

新建节能建筑墙体材料层及排布对干燥过程的影响

建筑围护结构内的热湿耦合传递是一个非常复杂的过程,其研究是降低建筑能耗、评估和预防湿害、提高室内热舒适性、室内卫生及优化围护结构性能的基础。新建节能建筑墙体具有初始含湿量大的特点,若墙体湿积累过大,则容易出现墙体表面剥蚀、渗漏、发霉甚至结构出现损坏的现象。墙体干燥时,传热传质过程同时发生且相互耦合。目前相关热物性仿真软件、理论研究和设计规范主要建立在热传递的基础上,忽略了湿传递的影响,对新建建筑墙体干燥不适用。WUFI~? Pro热湿仿真软件充分考虑了材料本身含湿量、风驱雨、太阳辐射、长波辐射、毛细传输和夏季结露等典型气候的影响,实现了对自然气候条件下建筑构件非稳态热湿性能的真实计算。节能墙体多在外墙添加内外保温层来增加围护结构的传热热阻,且在保温层内外两侧分别添加隔汽层和空气层的措施来防止保温层受潮,最终提高围护结构的保温性能。为墙体美观,多在围护结构的内外两侧分别黏贴墙纸和釉面砖。采用WUFI~? Pro对北京地区2种典型的建筑墙体进行热湿耦合传递模拟,分析新建建筑墙体在不同保温层材料和位置时的干燥过程,以及保温层两侧的隔汽层和空气层、墙体两侧的墙纸和釉面砖对墙体干燥过程的影响。模拟用室外条件为北京典型气象年小时室外气象参数,室内条件设定室内冬季供暖温度T_1=20℃,夏季室内温度设计值T_2=25℃,全年平均相对湿度为50%。模拟外围护结构属于西向,墙体温湿度初始条件为:相对湿度为100%,温度为15℃。模拟结果表明:内保温层的设置非常不利于围护结构的干燥,容易在内保温层和砌块之形成湿积累,降低围护结构的耐久性;EPS、PU和XPS都能降低围护结构含湿量,但EPS更有利于墙体干燥;隔汽层和空气层的添加可一定程度上阻止保温层受潮,避免造成湿积累,进而提高围护结构的保温性能;釉面砖和墙纸的黏贴将严重延缓围护结构的干燥过程,降低围护结构的保温性能,缩减建筑构件的使用寿命。     

新型软木颗粒混凝土的热湿性能及其应用研究

软木具有良好的保温和隔湿等优点,利用软木作为轻骨料填充混凝土可以有效改善混凝土的热湿性能,而建筑材料通常暴露在不同的湿环境中,忽略湿度对热物性参数的影响必然造成建筑能耗计算的不准确,且湿物性参数是建筑热湿耦合传递过程计算的基础参数.因此,本文利用软木的优良性能制备了不同软木体积掺量的混凝土,通过实验得到软木颗粒混凝土在不同相对湿度下的导热系数和比热,同时得到了材料的湿物性参数(等温吸湿曲线、液态水扩散系数和水蒸气渗透系数),并通过数值模拟计算软木颗粒混凝土应用到建筑上的热湿传递特性.结果表明:相对湿度从0％增加到100％时,材料的导热系数和比热随质量含湿量的最大增长率分别约为60.7％和26.7％.软木颗粒体积掺量从0％增加到50％时,导热系数最大下降率约为52％,建筑墙体内表面热流量和湿流量下降率分别约为38.2％和90.4％.     

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。     

混凝土夹心秸秆砌块墙体热湿传递试验研究

采用课题组研发的可控式墙体热湿耦合试验台,通过控制砌块墙体两侧恒温恒湿箱的温湿度,使墙体处于温湿度不同的工况下,测得墙体的平均传热系数以及温度场和湿度场,分析墙体两侧温度变化对湿度传递的影响。研究结果表明,混凝土夹心秸秆砌块墙体的传热系数为0.466 W/(m2·K),墙体的保温性能良好;小麦压缩秸秆块的填充增强了混凝土砌块保温性能;小麦秸秆压缩块吸湿性能较强,对墙体的湿传递具有阻碍作用。     

装配式建筑预制轻质保温墙体系统设计与性能研究

以轻骨料混凝土技术为基础,开展装配式建筑预制轻质保温墙体系统设计,并对保温墙体系统性能进行了综合测试分析。研究结果表明:与相同强度等级的普通混凝土相比,轻骨料混凝土保温墙体的防水性能不及普通混凝土,其与FRP拉接件的抗拉拔承载力和抗剪承载力分别降低了12%和13%,系统自重减轻了23%;设计了由轻骨料混凝土内叶墙板100 mm、XPS保温板40 mm、轻骨料混凝土外叶墙板55 mm和面砖饰面层组成的预制轻骨料混凝土夹心保温外挂墙板系统,可满足65%的建筑节能设计要求和防水要求。     

混凝土复合自保温砌块热工性能研究与优化设计

针对寒冷地区住宅建筑墙体保温的需求,设计了7种混凝土复合自保温砌块方案,采用有限元分析软件ANSYS对砌块传热过程进行数值分析,对比相同孔洞率条件下不同孔型分布方案对自保温砌块热阻的影响; 根据影响规律对砌块热工性能进行优化研究,提出了交错排列三排孔、采用填充保温材料的孔洞隔断砌块边壁热流、孔洞外厚内窄的砌块优化设计方案。结果表明:孔洞排数的增加使得砌块导热热阻增大,孔洞列数的增加使得砌块导热热阻降低; 交错排列的孔洞可以较好地提高砌块的导热热阻; 外侧孔洞与内侧孔洞的厚度比例宜选择1.6～2.0; 优化后自保温砌块的导热热阻达到2.37 m²·K·W^-1,当量导热系数为0.118 W·m^-1·K^-1,抗压强度为8.7 MPa,满足自保温砌块用于外墙自承重墙体的设计要求; 采用该砌块砌筑的自保温墙体的传热系数为0.428 W·m^-2·K^-1,满足寒冷地区住宅建筑节能75%的设计标准,比采用相同材料和墙体厚度的外保温墙体的传热系数降低23%。     

基于COMSOL的地聚物基屋面保温系统传热模拟与设计

通过COMSOL仿真软件模拟了以地聚物基泡沫混凝土和真空绝热板为原材料制备的地聚物基泡沫混凝土屋面保温系统。确定了地聚物基泡沫混凝土屋面保温系统的构造形式,通过COMSOL仿真软件计算出夏热冬暖地区宜采用115 mm地聚物基泡沫混凝土+20 mm真空绝热板+115 mm地聚物基泡沫混凝土的屋面保温系统构造,满足传热系数0.2 W/(m²·K)的要求。严寒地区采用140 mm地聚物基泡沫混凝土+20 mm真空绝热板+140 mm地聚物基泡沫混凝土的屋面保温系统构造,满足传热系数0.15 W/(m²·K)的要求。     

外墙保温材料导热系数的试验研究

针对常用的XPS聚苯乙烯泡沫塑料、EPS聚苯乙烯泡沫塑料,以及水泥基复合保温砂浆和建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温节能材料,试验研究材料的保温性能,得出不同保温材料密度与导热系数的关系。研究结果表明,XPS聚苯乙烯泡沫塑料、EPS聚苯乙烯泡沫塑料保温材料的表观密度和导热系数之间没有表现出特定的关系。水泥基复合保温砂浆和建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温节能材料的导热系数随着密度的增大线性增加,大孔径材料比小孔径材料导热系数要大。通过研究,可以对建筑垃圾为骨料的硅酸盐保温节能材料配方及工艺的进一步改良提供理论依据和指导。     

基于CONE的超高温耐火电缆火灾危险性分析

利用锥形量热仪对超高温耐火电缆在不同辐射功率下的点燃时间（TTI）、热释放速率（HRR）、质量损失速率（MLR）和燃烧残余物进行了研究。研究表明,随着辐射功率增加,耐火电缆的TTI逐渐缩短,HRR和MLR逐渐增大,火灾危险性逐渐增加。超高温耐火电缆在35 kW/m2和50 kW/m2辐射功率下火灾性能指数相比于25 kW/m2分别增加了44.4%和176.5%,火灾增长指数分别增加了30.4%和83.0%。结合理论分析可以得出,耐火电缆的临界辐射功率为3.61 kW/m2、零辐射平均热释放速率为36.5 kW/m2,表现出较低的火灾危险性。     

槽型分片装配式隔墙的研究

以石膏板、龙骨、隔热吸声材料、连接件为组成元件,研发了一种具有槽型结构的分片装配式隔墙。通过调整龙骨的形状与尺寸及其组装方式,优化墙体的抗弯刚度;通过合理组装墙体组元,改善墙体的隔热、隔声性能。试验结果表明,将两根异型C30×37.5×12×0.8龙骨侧立组装,将隔热吸声材料布置在龙骨与石膏板之间,阻断热桥、声桥,在墙体内部形成空腔的墙体结构,可以获得高抗弯刚度和优良的隔热、隔声性能的装配式墙体,组合龙骨的总惯性矩Iz=11.07 cm4,墙体的传热系数为0.65 W/(m2·K),隔声量达到41 dB。     

Characterization of 3D microstructure,thermal conductivity,and heat flow of cement-based foam using imaging technique

This study presents the results of the 3D microstructure, thermal conductivity, and heat flow in cement-based foams and examines their changes with a range of densities. Images were captured using X-ray micro computed tomography (micro-CT) imaging technique on cement-based foam samples prepared with densities of 400, 600, and 800 kg/m³. These images were later simulated and quantified using 3D data visualization and analysis software. Based on the analysis, the pore volume of 11000 µm³ was determined across the three densities, leading to optimal results. However, distinct pore diameters of 15 µm for 800 kg/m³, and 20 µm for 600 and 400 kg/m³ were found to be optimum. Most of the pores were spherical, with only 10% appearing elongated or fractured. In addition, a difference of 15% was observed between the 2D and 3D porosity results. Moreover, a difference of 5% was noticed between the experimentally measured thermal conductivity and the numerically predicted value and this variation was constant across the three cast densities. The 3D model showed that heat flows through the cement paste solids and with an increase in porosity this flow reduces.     

酸雨作用下含磷固化剂处理铅锌镉复合污染土的半动态浸出试验研究

酸雨pH可显著影响固化重金属污染土的浸出量。定量评价固化污染土在暴露条件下(例如酸雨)对周边水土体环境的影响,需要明确固化污染土的有效扩散系数和阻滞因子这两个关键参数。现有研究多集中在固化污染土的浸出特性和表观扩散系数,有关有效扩散系数和阻滞因子的研究很少。本次研究旨在研究改进的KMP固化剂固化重金属Pb、Zn、Cd复合污染土在酸雨作用下的有效扩散系数和阻滞因子。解吸附试验表明,随着污染土中重金属Pb、Zn、Cd浓度增加,固化污染土的解吸附量增大,且解吸附曲线满足Freundlich平衡吸附/解吸附方程。半动态浸出试验结果表明,污染土中重金属Pb、Zn、Cd浸出机制主要由扩散控制,且拟合曲线斜率分别为0.60,0.56和0.61,表观扩散系数Dobs为1.05×10~(-16),7.84×10~(-13)和2.11×10~(-12) m~2/s。结合解吸附试验和半动态浸出试验结果可知,Pb、Zn、Cd的阻滞因子Rd分别为17165.6,254.6和109.3,有效扩散系数De分别为1.82×10~(-12),1.96×10~(-10),2.34×10~(-10) m~2/s。与其他学者结果相比,固化污染土中Pb的有效扩散系数低于其他学者的两个数量级,而Zn和Cd的求算结果与其他学者一致。     

常见保温材料密度与导热系数关系的研究

针对常用的XPS聚苯乙烯泡沫塑料、EPS聚苯乙烯泡沫塑料和水泥基复合保温砂浆,收集大量的材料保温性能检测数据,并对其进行分析和总结,得出不同保温材料密度与导热系数的关系以及它们的密度和导热系数分布区域。研究结果表明,除水泥基复合保温砂浆外,保温材料的表观密度和导热系数之间没有表现出特定的关系。因此,在实际检测中,要对不同性质的保温材料做不同的判断与处理。     

红黏土覆盖层水力参数演变规律与防渗设计讨论

以红黏土为对象,通过室内单元体并结合填埋场现场原位试验,从建设施工和建成后长期服役两个不同时间尺度对土质覆盖层水力参数开展了5a的跟踪监测;分析对比了从实验室到现场、从建设施工到建成长期服役水力参数的劣化衰减规律.结果 表明:①5a长期服役中,无植被红黏土覆盖层入渗系数从10-7 cm/s增大到10-3 cm/s,增大...