热湿气候地区多层墙体热湿耦合迁移模型研究

发布时间：2017-10-12 03:23

  本文关键词：热湿气候地区多层墙体热湿耦合迁移模型研究

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【摘要】：在我国的热湿气候地区,温度变化较为剧烈,夏季温度高且较为潮湿,冬季阴冷。墙体的热湿耦合迁移对建筑能耗、建筑物的使用寿命及人居环境产生了很大的影响。因此,本文结合仿真模拟软件对多孔介质内热湿耦合迁移特性进行了数值模拟研究,利用实验测试,分析了实际室内外条件下建筑墙体的热湿迁移过程。本文首先通过对建筑墙体热湿迁移过程分析,依据达西定律、菲克定律、傅里叶定律建立了热湿耦合传递模型,运用COMSOL Multiphysics数值仿真模拟软件进行模拟计算。研究了热湿气候地区墙体物性参数对墙体热湿传递的影响。结果表明:液态水传递系数以及吸放湿曲线斜率随温湿度变化时对模型计算影响较大。针对已建立的热湿耦合传递模型,考虑了建筑墙体参数与墙体温湿度呈函数关系,模拟分析了三种墙体考虑传湿时对建筑能耗的影响,并与不考虑传湿作用对比。考虑传湿作用后墙体总热通量随时间变化曲线峰值较不考虑传湿作用具有滞后性;内置保温材料有效的阻止了显热通量的传递,但不能减少潜热通量的传递,在建筑能耗计算中不应忽略潜热通量。对模型的求解方法进行了研究,完善了对热湿耦合模型的数值解法。基于Luikov建立的方程,以温度和湿度势为驱动势,利用时域递归展开算法进行求解。计算结果与有限差分算法、解析解、实验结果吻合良好,表明该算法能够用于求解多孔介质热湿耦合传递模型。时间步长的改变对计算结果影响较小,可通过增加时间步长来减少工作量。为了研究热湿气候地区常见外墙在实际气候条件下的热湿传输特性,验证模型的正确性,本实验利用现有的实验设备,设计实验方案及方法,搭建了实验平台,测试了在实际气候条件下建筑墙体内的温度及湿度情况。根据已经建立的模型,分析了四种室内外温湿度条件下墙体内表面冷凝情况,通过计算室内空气的露点温度,并与墙体内表面的温度对比,判断墙体内表面的冷凝情况。
【关键词】：热湿耦合 时域分析 参数分析 实验研究 冷凝
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 第1章 引言9-22
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.1.1 建筑能耗与节能10
• 1.1.2 建筑耐久性10-11
• 1.1.3 建筑物内部空气品质11
• 1.2 国内外研究现状及发展11-20
• 1.2.1 热湿传递理论研究12-17
• 1.2.2 热湿传递实验研究17-20
• 1.3 本文研究内容20-22
• 第2章 热湿气候地区墙体热湿耦合迁移模型参数分析22-37
• 2.1 墙体内热湿耦合传递模型的建立22-25
• 2.1.1 墙体湿传递过程22-24
• 2.1.2 墙体空气传递过程24
• 2.1.3 墙体热传递过程24-25
• 2.2 模型解法25-27
• 2.3 模型验证27-30
• 2.3.1 模型验证 1：与HAMSTAD基准2对比27-28
• 2.3.2 模型验证 2：与HAMSTAD基准5对比28-30
• 2.4 参数分析计算30-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 建筑墙体热湿耦合传热分析37-43
• 3.1 模拟材料物性参数37-38
• 3.2 室内外温湿度条件38-39
• 3.3 冷负荷的计算39
• 3.4 计算结果与分析39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 热湿耦合传递模型时域递归展开算法43-55
• 4.1 围护结构热湿耦合模型常用解法43
• 4.2 热湿耦合传递计算模型43-45
• 4.2.1 模型的假设43-44
• 4.2.2 控制微分方程44-45
• 4.2.3 边界条件和初始条件45
• 4.3 时域递归展开算法45-49
• 4.3.1 在时域上的离散45-46
• 4.3.2 在空间域上的离散46-48
• 4.3.3 算法的实现48-49
• 4.4 算法验证49-51
• 4.5 实例分析与讨论51-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第5章 热湿气候地区多层墙体热湿耦合迁移实验研究55-64
• 5.1 实验目的55
• 5.2 实验方案及原理55-56
• 5.3 实验墙体构造56-57
• 5.4 实验仪器选择57-60
• 5.4.1 温度传感器57
• 5.4.2 湿度传感器57-58
• 5.4.3 温湿度变送器58
• 5.4.4 数据采集仪58
• 5.4.5 仪器安装58-60
• 5.5 数据采集与处理60
• 5.6 实验数据与模拟结果对比60-63
• 5.7 本章小结63-64
• 第6章 建筑墙体内表面冷凝分析64-69
• 6.1 室内外温湿度条件64-65
• 6.2 建筑外墙内表面冷凝分析65-68
• 6.3 本章小结68-69
• 第7章 结论69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76
• 攻读学位期间的研究成果76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1016366