热湿耦合作用建筑墙体相关问题研究

1 热湿耦合作用墙体综合性能研究现状

1．1 研究背景及意义

1．2 墙体热湿耦合传递研究

1．2．1 数学模型及求解

1．2．2 实验及数值模拟研究

1．2．3 热湿耦合模拟软件发展

1．3 墙体结露问题研究

1．4 微生物滋生问题研究

1．5 外墙外保温系统耐久性研究

1．6 墙体热湿耦合传递对建筑内环境影响研究

1．7 墙体评价体系研究

1．8 本章小结

参考文献

2 保温墙体内热湿耦合迁移分析

2．1 多孔材料热湿传递机理

2．1．1 液体水传递

2．1．2 水蒸气扩散

2．1．3 湿传递

2．2 建筑材料内热湿耦合传递数学模型

2．2．1 质量守恒

2．2．2 能量守恒

2．2．3 边界条件

2．2．4 求解流程

2．3 数学模型验证

2．3．1 灰泥吸水性能数值计算

2．3．2 灰泥热湿传递性能数值计算

2．4 蒸汽渗透理论

2．4．1 材料物性参数

2．4．2 物理模型

2．4．3 蒸汽渗透理论与数值模拟比较

2．4．4 蒸汽渗透理论适用性

2．4．5 本节小结

2．5 保温层对墙体热湿空气耦合传递影响

2．5．1 网格划分与优化

2．5．2 初始条件

2．5．3 边界条件

2．5．4 结果分析

2．5．5 本节小结

2．6 室内外温度对墙体热湿耦合传递影响

2．6．1 网格划分与优化

2．6．2 初始条件

2．6．3 边界条件

2．6．4 结果分析

2．6．5 本节小结

参考文献

3 建筑墙体局部构件结露分析

3．1 物理模型及基本参数

3．2 无保温热桥部位结露分析

3．2．1 稳态分析法

3．2．2 非稳态分析法

3．3 采用保温热桥部位结露分析

3．3．1 外保温热桥部位结露分析

3．3．2 内保温热桥部位结露分析

3．3．3 10mm空腔外保温热桥部位结露稳态分析

3．3．4 10mm空腔内保温热桥部位结露稳态分析

3．3．5 40mm空腔外保温热桥部位结露稳态分析

3．3．6 40mm空腔内保温热桥部位结露稳态分析

3．4 建筑局部构件结露综合分析

3．4．1 稳态边界综合比较分析

3．4．2 非稳态边界综合比较分析

3．4．3 本节小结

3．5 热桥对墙体热湿空气耦合传递影响分析

3．5．1 网格划分与优化

3．5．2 边界条件

3．5．3 初始条件

3．5．4 结果分析

3．5．5 本节小结

3．6 沈阳地区居民建筑墙体热工性能动态模拟

3．6．1 网格划分与优化

3．6．2 初始与边界条件

3．6．3 结果分析

参考文献

附录A 无保温热桥温、湿度分布

A．1 稳态边界条件

A．2 非稳态边界条件

附录B 外保温热桥温、湿度分布（无空腔）

B．1 稳态边界条件

B．2 非稳态边界条件

附录C 内保温热桥温、湿度分布（无空腔）

C．1 稳态边界条件

C．2 非稳态边界条件

附录D 稳态边界条件下关键点比较

4 建筑墙体防结露策略研究

4．1 安全含湿量与安全时间

4．1．1 安全含湿量与等温吸放湿性能

4．1．2 安全时间与微生物滋生

4．2 墙体防结露控制策略

4．2．1 湿源控制

4．2．2 散湿控制

4．2．3 本节小结

参考文献

5 热湿耦合作用对建筑室内热舒适性及能耗影响研究

5．1 基本理论

5．1．1 运输方程

5．1．2 围护结构热湿计算的控制方程

5．1．3 建筑仿真模型的热湿控制方程

5．1．4 模拟软件

5．2 CTF算法及HAM算法

5．3 气象参数

5．4 参数设定

5．4．1 建筑模型建立

5．4．2 围护结构构造与建筑材料设定

5．4．3 人员作息及内部负荷设定

5．4．4 室内环境控制及空调运行时间

5．5 热湿耦合迁移对室内热舒适性影响分析

5．5．1 热湿耦合传递对室内温湿度影响分析

5．5．2 热湿耦合传递对房间表面温度影响分析

5．6 建筑湿环境影响因素的敏感性分析

5．6．1 空调调湿功能对室内湿环境影响

5．6．2 通风换气次数对室内湿环境影响

5．6．3 围护结构湿传递对室内湿环境影响

5．6．4 本节小结

5．7 热湿耦合作用对建筑能耗影响模拟分析

5．7．1 EPS外保温体系的热湿耦合作用对建筑能耗影响分析

5．7．2 其他构造形式墙体的热湿耦合作用建筑能耗影响

5．7．3 外保温体系的热湿耦合作用对能耗影响对比分析

5．7．4 本节小结

参考文献

6 热湿耦合作用对建筑微生物滋生影响研究

6．1 建筑内霉菌滋生情况调研分析

6．1．1 调查问卷设计原则

6．1．2 调研内容

6．1．3 调研结果分析

6．1．4 控制霉菌滋生措施

6．2 霉菌生长理论模型

6．2．1 固定温湿度和固定比值

6．2．2 ESP-r霉菌预测模型

6．2．3 VTT霉菌预测模型

6．2．4 生物热湿模型

6．2．5 模型对比分析

6．3 霉菌滋生影响因素敏感性分析

6．3．1 敏感性分析基本理论

6．3．2 霉菌生长速率

6．3．3 结果分析

6．4 建筑墙体表面霉菌滋生实验研究

6．4．1 验证霉菌种类相关实验

6．4．2 验证霉菌发霉时间

6．5 霉菌滋生情况模拟分析

6．5．1 边界设置

6．5．2 模拟结果分析

参考文献

7 严寒及寒冷地区外墙外保温系统热湿应力研究

7．1 外墙外保温现场调研

7．1．1 调研规划

7．1．2 调研结果分析

7．2 热湿应力研究基础理论

7．2．1 有限元软件

7．2．2 热传递基本理论

7．2．3 湿传递基本理论

7．2．4 模型建立

7．3 外墙外保温体系热传递模拟研究

7．3．1 外墙外保温体系热传递模型

7．3．2 外墙外保温体系温度场分析

7．3．3 外墙外保温体系变形分析

7．3．4 外墙外保温体系应力场分析

7．3．5 本节小结

7．4 外墙外保温体系热湿传递模拟研究

7．4．1 外墙外保温体系湿度场加载条件转换

7．4．2 外墙外保温体系湿度场分析

7．4．3 外墙外保温体系变形分析

7．4．4 外墙外保温体系应力场分析

7．4．5 本节小结

7．5 外墙外保温系统应力试验研究

7．5．1 试验设计

7．5．2 结果分析

7．5．3 外表面改进方案

7．5．4 本节小结

7．6 本章小结

参考文献

8 基于多因素墙体构造优选

8．1 层次分析法基本理论

8．2 墙体构造方案

8．2．1 优化准则

8．2．2 构造方案

8．3 不同方案建筑能耗分析

8．4 不同方案建筑墙体经济性分析

8．5 不同方案建筑墙体霉菌滋生分析

8．5．1 墙体内表面热湿分布

8．5．2 墙体内表面霉菌生长指数

8．6 基于层次分析法墙体构造方案优选

8．7 本章小结

参考文献

9 严寒及寒冷地区复合墙体评价体系研究

9．1 严寒及寒冷地区复合墙体评价指标体系构建

9．1．1 评价指标构建的理论基础

9．1．2 严寒及寒冷地区墙体结构形式实地调研

9．1．3 指标选取

9．2 严寒及寒冷地区复合墙体评价指标权重体系构建

9．2．1 赋权法介绍

9．2．2 赋权方法选择

9．2．3 指标权重确定

9．2．4 指标权重计算

9．2．5 权重体系分析

9．3 严寒及寒冷地区复合墙体评价体系建立

9．3．1 评价机制

9．3．2 评价细则

9．4 复合墙体案例评价分析

9．4．1 样本介绍

9．4．2 评价内容

9．5 本章小结

参考文献2100433B

《热湿耦合作用建筑墙体相关问题研究》共分为9章。第1章介绍了热湿耦合作用墙体机理、结露、微生物滋生等问题的研究现状；第2章介绍了保温墙体热湿耦合迁移理论及数学模型，保温层厚度及室内外温度对墙体热湿空气耦合传递影响等；第3章采用数值模拟方法，研究了建筑墙体局部构件结露；第4章依据湿平衡原则，介绍了建筑墙体防结露策略研究；第5章介绍了墙体内热湿耦合作用对建筑室内热舒适性及能耗影响；第6章介绍了热湿耦合作用对建筑微生物滋生影响；第7章介绍了严寒及寒冷地区外墙外保温系统热应力的实验及模拟研究；第8章介绍了基于多因素作用下墙体构造优选；第9章介绍了严寒及寒冷地区复合墙体评价体系研究。

我国热湿气候地区多孔建筑墙体热湿耦合迁移对其热工性能、建筑能耗及室内环境有着重要影响。本项目以多孔介质传热传质学为理论基础、以建筑围护结构内的热湿迁移及湿积累问题为工程背景对我国南方热湿气候地区多层墙体的热湿耦合迁移特性进行了系统的研究。利用非平衡热力学方程，考虑墙体内部水分蒸发冷凝等因素，建立多层墙体热湿耦合迁移动态数学模型以及热、湿及空气迁移动态数学模型。在典型热湿气候地区长沙，搭建足尺寸构件热湿耦合迁移实验台验证热湿耦合迁移动态模型，吻合良好。研究了建筑中的一些热湿迁移问题，例如，分析了太阳辐射对墙体热湿迁移的影响，研究表明太阳辐射对墙体热湿迁移有重要作用；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；对比分析了两种不同墙体的热湿迁移特性；分析了热湿气候地区湿迁移对墙体传热两的影响及几种墙体材料湿分对导热系数的影响。模型及实验研究研究结果能推动我国多孔介质墙体热湿迁移研究，对工程中热湿问题有着重要指导作用。 2100433B

我国湿热气候地区的建筑墙体存在着很强的热湿耦合传递现象。墙体热湿耦合传递对建筑热工性能、建筑热湿环境和建筑能耗有着十分重要的影响。本项目在多孔介质热质传递理论、能量和质量守恒定律的基础上，利用非平衡热力学方程，考虑墙体内部水分蒸发冷凝及太阳辐射等影响因素，研究墙体内热湿耦合传递机理，建立多层墙体热湿耦合传递动态数学模型；解决机理模型系数难以确定和不同材料间的边界条件不能确定的难题；开发有效的实验验证测试技术，采用two-way expansion和动态边界条件等先进数值技术，提高机理模型准确性和数值稳定性。进而研究墙体热湿耦合传递对建筑热湿环境和建筑能耗的影响、湿热气候节能墙体的设计分析方法、墙体内部冷凝状况和墙体霉菌生长情况，为我国湿热气候地区的节能建筑墙体的设计，降低墙体内部冷凝几率，防止墙体霉菌生长提供理论依据和技术指导。

若需达到相同的室内设计状态，采用风机盘管系统需要更高的热湿比（≥8000kJ/kg），根据热湿比的定义，热湿比越大说明室内湿度越小。有研究数据表明，全空气系统除湿能力强于风机盘管系统。而地下建筑湿度一般均较大，采用全空气系统正好可以利用其优势。

本文建议地下商业建筑应尽量采用全空气系统，对因需要采用风机盘管系统，或湿负荷很大的项目，应增加辅助除湿设施，以达到合适的室内状态。 2100433B