圍護結(jié)構(gòu)濕遷移對室內(nèi)熱環(huán)境及空調(diào)負荷影響關(guān)系研究.pdf

1、準確掌握建筑冷熱負荷是節(jié)能分析、暖通系統(tǒng)設(shè)計和運行控制的基礎(chǔ)。建筑冷熱負荷主要通過圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的熱流體現(xiàn),而該熱流又與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部及表面的熱濕遷移過程有關(guān)。目前相關(guān)設(shè)計規(guī)范和負荷分析軟件大多建立在傳熱理論基礎(chǔ)上,雖有學(xué)者對圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱濕耦合遷移機理和室內(nèi)空氣中的濕遷移過程進行了深入研究,但關(guān)于圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕傳遞和表面濕遷移對負荷的影響關(guān)系尚少見報道。我國地域遼闊,熱濕氣候多樣,忽略圍護結(jié)構(gòu)濕遷移必然會對室內(nèi)熱環(huán)境及建筑冷熱負荷分析造

2、成不同程度的誤差。
　　針對現(xiàn)有負荷計算方法難以體現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)濕遷移對其影響的情況,本文綜合利用理論分析、驗證分析、數(shù)值計算和現(xiàn)場測試的方法,研究了圍護結(jié)構(gòu)濕遷移對室內(nèi)熱環(huán)境和建筑冷熱負荷的定量影響關(guān)系。
　　通過對圍護結(jié)構(gòu)熱濕遷移機理分析,建立了完善的圍護結(jié)構(gòu)熱濕耦合傳遞及內(nèi)表面熱濕遷移數(shù)學(xué)模型;針對以往圍護結(jié)構(gòu)傳熱傳質(zhì)系數(shù)的恒值設(shè)定,難以反映該系數(shù)隨環(huán)境變化的情況,通過研究獲得了傳熱傳質(zhì)系數(shù)隨溫度和濕度變化的函數(shù)關(guān)系。

3、r>　　針對圍護結(jié)構(gòu)熱濕耦合傳遞非線性控制方程,利用COMSOL Multiphysics軟件中的系數(shù)型偏微分方程模塊進行了編程求解,分析了多種邊界條件下考慮與未考慮墻體濕遷移情況下,墻體內(nèi)表面溫度及熱流的差異特性,獲得了墻體傳濕對傳熱過程的影響關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn):考慮傳濕與不考慮傳濕相比,不同材料墻體內(nèi)表面溫度的降低值:松木板墻,0.1℃~1.4℃;混凝土墻,0~0.2℃;多孔磚墻,0.1℃~0.7℃?？紤]傳濕時墻體內(nèi)表面的潛熱換熱量占壁

4、體總傳熱量的比值:松木板墻:12％~73%;混凝土墻:0~8%;多孔磚墻:9%~36%。
　　在分析墻體濕遷移對傳熱過程影響的基礎(chǔ)上,結(jié)合圍護結(jié)構(gòu)熱濕耦合傳遞過程計算程序,利用MATLAB對整體房間熱濕環(huán)境分析方程組進行了編程計算,分析了圍護結(jié)構(gòu)濕遷移對內(nèi)表面溫度及室內(nèi)熱環(huán)境的影響關(guān)系;考慮到墻體含濕量差異,分別對4種墻體含濕量不同的建筑內(nèi)表面溫度和室內(nèi)空氣熱濕狀態(tài)進行了現(xiàn)場測試,分析了墻體含濕及濕傳遞對室內(nèi)熱環(huán)境的影響。結(jié)果表明

5、,夏季空調(diào)期,墻體內(nèi)表面的濕遷移作用可明顯降低墻體內(nèi)表面溫度,進而降低平均輻射溫度,在同等熱舒適條件下,可以減少空調(diào)負荷或使用時間;墻體內(nèi)表面的吸放濕過程對室內(nèi)濕環(huán)境的調(diào)節(jié)作用隨室外相對濕度幅度的增大而明顯,而對室內(nèi)空氣溫度的影響較小;考慮墻體傳濕與未考慮墻體傳濕相比,室內(nèi)空氣相對濕度的降低幅度為,廣州:5%左右;西安:3%左右;哈爾濱:3%左右;北京:5%左右。
　　針對濕熱地區(qū)白天空調(diào)降溫、夜間自然通風降溫的建筑,研究了墻體濕

6、傳遞和表面濕遷移在考慮夜間換氣的情況下對室內(nèi)熱濕環(huán)境及負荷的影響。結(jié)果表明,夜間通風換氣次數(shù)的大小對室溫降低效果的差別不明顯,而對室內(nèi)空氣相對濕度的影響較為顯著;考慮傳濕與未考慮傳濕時總負荷相比較,夜間換氣次數(shù)為5次/時,總負荷減少6%左右,15次/時,總負荷卻增加20%左右,可見,在熱濕氣候區(qū),夜間通風換氣次數(shù)需合理設(shè)置才可有效降低空調(diào)負荷。
　　針對我國建筑熱濕氣候地域差別大的特點,通過對典型氣象年最熱月和最冷月的平均室外空氣