新建建筑围护结构干燥过程的热质耦合传递研究

本文模拟了新建建筑围护结构干燥过程中的热质耦合传递过程。对比了室内条件、围护结构保温层热侧的隔汽层、冷侧的空气层以及围护结构内表面墙纸的使用对新建建筑围护结构干燥过程中热质耦合传递的影响,并得出几点重要结论。     

建筑热湿耦合模型在不同气候条件下的应用评价

建筑能耗分析已经成为大部分建筑设计的一个重要环节,为此各类模拟工具被开发用来计算室内热湿环境以及建筑的热负荷。准确的负荷计算应当考虑到建筑围护结构内的热湿耦合传递以及围护结构和环境间的热湿交换,然而在通常的能耗计算中围护结构的湿缓冲效应常常被忽视,这会对模拟结果造成较大误差。本文以Energy Plus为平台,对比分析了3种热湿耦合模型(传递函数模型CTF、热湿耦合传递模型HAMT、有效湿渗透深度模型EMPD)在模拟室内温湿度和预测建筑能耗方面的精确度,并评价了其在3种典型气候下的适用性。结果表明,在湿热气候下,CTF模型由于较短的运算耗时和合理的结果误差可在HAMT模型外被采用;在温和气候下,CTF模型和EMPD模型可根据不同的换气次数应用于快速模拟过程,换气次数较小时EMPD模型的模拟误差更小,而CTF模型在高换气次数下更适用;在干热气候下,建筑材料的湿缓冲效应十分有限,运算速度成为影响适用性的主导因素,此时CTF模型最为合适。     

新建建筑围护结构热质传递对建筑能耗的影响

研究了严寒地区新建建筑围护结构的热质传递.建立了热平衡模型,模拟分析了围护结构内的含湿量以及水分向室内扩散对供暖能耗和空调湿负荷的影响.得到了一些有用的结论.     

围护结构内热湿耦合数值模拟分析

围护结构内热湿耦合传递是一个复杂的过程,其研究是降低建筑能耗,改善室内空气品质,提高围护结构性能的基础。CHAMPS-BES软件由美国能源部和雪城大学共同开发,该软件可以用来模拟计算多场耦合,包括热、湿、空气和污染物耦合模拟计算,同时可以用来模拟建筑的整体能耗。介绍了该软件的基本数学模型、边界条件、气象条件等,并分析了某种建筑围护结构内热湿耦合迁移过程,得到围护结构初始温湿度和室外气象条件对其温湿分布影响最大,新建围护结构在约700d后其内部相对湿度才达到稳定周期性变化,所以在为避免日后产生结露、发霉等现象,以及避免降低围护结构的耐久性方面,需要注意减低建筑围护结构的初始相对湿度以及避免建筑长期处于高湿度环境中。     

吐鲁番地区居住建筑围护结构隔热设计研究

合理利用自然气候资源进行围护结构隔热设计可有效提高室内热舒适的同时降低建筑能耗。通过理论计算得到围护结构蓄热性能对室内热环境的作用规律,选取吐鲁番典型多层居住建筑,对比验证室内空气温度实测与模拟结果,采用IES软件模拟分析3种不同蓄热级别建筑的室内空气温度和体感温度,对夏季室内热环境进行评价,结果表明:实测结果与模拟结果吻合较好;轻质围护结构夜间时段热环境质量I级时长增加5%,Ⅱ级时长增加12%;重质围护结构白天时段度时数减少496(℃·h)。研究提出差异性围护结构隔热设计方法,为吐鲁番居住建筑热工设计提供参考。     

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。     

太阳能建筑不同朝向墙体蓄热性能差异分析

本文通过数值模拟的手段,对拉萨一栋民居建筑不同朝向围护结构的蓄热性能进行了对比研究。采用有限差分法对围护结构进行了层次划分和迭代计算,得到各朝向墙体蓄热性能状况。得到的主要结论包括：1)热惰性指标和衰减度并不能直观判断不同朝向围护结构的蓄热情况;2)不同朝向围护结构蓄热量差异明显,南墙蓄热量最多,北墙最小;3)外保温层使各个朝向墙体的蓄热量降低了50%以上;4)南墙不设保温,其他朝向设保温的情况同时利用了南向围护结构的蓄热能力和其他朝向围护结构的保温能力,室内环境舒适度高。本文的研究旨在为太阳能建筑蓄热设计提供参考,为建筑利用太阳能实现低碳和零碳目标提供技术支持。     

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.     

建筑材料水蒸气渗透系数实验研究

为了研究建筑材料的热湿物性参数,根据ASTM标准和GB/T 17146-1997设计实验,测试了膨胀聚苯乙烯(EPS),挤塑聚苯乙烯(XPS)和聚氨酯(PU)这3种常用建筑保温材料和水泥砂浆、混凝土、多孔粘土砖等建筑材料在不同相对湿度条件下的水蒸气渗透系数(相对湿度覆盖范围为11.3%～97.3%).将实验数据进行最小二乘拟合,所得到的拟合公式适用的相对湿度范围为0～100%,可用于建筑围护结构的热、湿传递计算.     

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     

浅析围护结构节能技术

建筑围护结构引起的冷、热负荷对建筑能耗的水平有显著的影响。因而在新建建筑以及既有建筑改造过程中,采用围护结构节能技术对建筑节能有着重要的意义。本文从围护结构保温节能技术和外窗节能技术两方面,总结了目前国内常用的各种围护结构节能技术,并详细讨论分析了各种围护结构节能技术在工程应用中的优、缺点以及应用条件等。     

新型变传热系数墙体浅析

目前我国能源形势紧张,建筑能耗占社会总能耗的一半左右,其中采暖空调能耗占建筑能耗的50%以上,采暖空调能耗中建筑围护结构的耗热量又高达30%以上。根据"十三五"规划的要求,降低建筑采暖空调能耗,可以着重从建筑围护结构方面入手,通过对墙体,门窗,屋顶等结构进行合理的设计,改善围护结构的热工特性,最大程度减少冬季采暖和夏季空调的负荷,控制室内的热湿环境,满足人们对室内舒适环境的要求。因此,课题组对国内外现有的改善围护结构热工性能的几种方法进行总结;基于部分严寒地区的昼夜温差大的气候特点,提出了新型变传热系数墙体,并采用数值模拟和实验对所提出的墙体进行了研究。研究所提出的新型变传热系数墙体为改善围护结构热工性能,减少建筑能耗提供一条新路径。     

上海地区住宅围护结构性能对全年空调采暖能耗的分析

将根据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》,采用逐时能耗分析软件Equest-3.6(DOE-2.2)建立基本模型,采用上海典型气象年8760h气象参数进行能耗模拟,在能耗模拟的基础上对建筑的全年能耗进行分析。据此提出各项围护结构优化设计方案,并对各方案的经济性和可行性进行分析。最后对各优化方案进行合理的组合,建立一个综合优化模型。结果表明在住宅建筑中,用于制冷和供热的能耗占住宅总能耗的60%～70%;围护结构的性能对住宅的室内热环境和能耗有较大的影响,围护结构的优化可大幅降低建筑的空调和制冷能耗。     

透光型围护结构对建筑能耗的影响

目前玻璃窗、玻璃幕墙等透光型围护结构占建筑外表面的比例不断增大,成为建筑本体能耗的主要因素。这类围护结构具有较为复杂的动态热过程,而且不同气候分区对这类围护结构节能性能的要求有所不同。所以,需科学考虑透光型围护结构对建筑能耗的影响。从透光型围护结构的动态热过程、窗墙比、玻璃性能、窗框、遮阳设施等方面论述了其对建筑能耗的影响,提出了降低透光型围护结构建筑能耗的途径。     

居住建筑能耗与室内长期热环境相关性研究

为比较以采暖空调能耗及室内热环境作为评价建筑围护结构设计优劣标准的差异,本文以长沙某宿舍楼为分析对象,采用热不舒适率(TDCR)作为建筑室内长期热环境评价指标,通过改变建筑的外墙传热系数,遮阳系数和窗墙比等围护结构参数,针对围护结构对采暖空调能耗及TDCR指标的影响进行了分析。研究结果表明采暖空调能耗和TDCR指标之间具有较强的相关性,但各围护结构因素对采暖空调能耗和室内热环境影响的趋势和灵敏度不同。     

不同软件在超低能耗建筑能耗分析中的对比

本文以被动式超低能耗建筑常用的能耗计算及评价软件——软件E、软件I、软件H为研究对象。在建筑模型建立时,从围护结构保温设计、外窗及遮阳设计、热桥设计、面积设置等方面进行对比分析。在建筑能耗计算时,从计算过程、室外气象参数设置、计算分区、运行时间、内扰设置、气密性设置、热回收设置、冷热源设置等方面进行对比分析。通过对比可知,由于不同软件计算方法及对建筑模型进行描述时处理方法的差异,会导致能耗模拟结果的不同。     

太阳能建筑围护结构模块的能耗及效益分析

建筑围护结构是划分建筑内外空间的界面系统,是构成建筑实体的重要组成部分,其结构热工性能是影响整体能耗的主要因素之一,并在一定程度上决定了建筑的视觉印象。根据热工原理,以热阻和传热系数为衡量标准,针对西欧推广的太阳能建筑围护结构模块提出较科学的计算方法,采用Energy Plus软件对能耗进行模拟,结果表明:采用模块化太阳能建筑围护结构的制冷能耗相较普通墙体减少了14.80%,比普通围护结构(墙体、屋面)减少了20.33%,具有较好的能源效益。由分析结果可以看出:太阳能捕集装置与建筑围护结构一体化设计,既能改善住宅建筑因围护结构热工性能差而增加负荷的问题,还可以降低成本而不影响建筑材料的安装/拆除/再利用的质量,从而将建筑、技术、美学融为一体,实现太阳能建筑视觉的连续性和完整性。     

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％.     

新建建筑围护结构热质传递对室内温湿度环境的影响

新建建筑第1年由于较大的内表面散湿量会影响室内的温湿度水平,严重的会引起围护结构内表面霉菌。为分析新建建筑第1年围护结构的湿传递对室内温湿度环境的影响,本文对哈尔滨地区新建建筑综合热质耦合传递进行了模拟,分别建立了围护结构和室内空气的质能平衡方程,并讨论了夏季不同的室内通风率对围护结构内表面散湿量及室内温湿度的影响,得出了几点重要结论。     

ECOTECT能耗模拟下既有住宅建筑围护结构节能改造的热环境分析研究

目前,既有住宅建筑节能改造主要有围护结构改造和供热计量改造两方面。围护结构节能改造主要包括:外墙节能改造、外窗节能改造、屋面节能改造等技术措施的研究;建筑物围护结构节能改造除了能够降低建筑能耗之外,对建筑物室内热环境也有很大影响。采用ECOTECT能耗模拟软件,对西安市某住宅建筑围护结构不同节能改造方案的热环境进行模拟,深入分析不同节能改造方案的能源消耗、不舒适度、围护结构得热、温度分布和热舒适度情况,以热舒适为前提、节能为目的选择最优的节能改造方案。为既有住宅建筑节能改造方案优选提供依据。