面向建筑节能的多孔建筑材料水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法研究

发布时间：2017-04-07 18:16

  本文关键词：面向建筑节能的多孔建筑材料水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,我国建筑能耗逐年增长,对建筑进行能耗研究和节能设计刻不容缓。在建筑热损失中,因建筑围护结构传热而产生的热损失高达70-80%。而建筑围护结构采用的大多是多孔材料,这类材料在典型的建筑环境中有着较强的湿分迁移,其对建筑围护结构热工特性、建筑能耗以及室内环境情况有着直接的影响。作为表征多孔建筑材料湿分传递性能的重要物性参数之一,水蒸气有效扩散系数是定量分析建筑围护结构中的湿迁移和室内热湿环境问题所必需的基础物性数据,其值的可靠性对分析结果的准确性具有重要意义,而标准的稳态测试方法耗时长、准确性差。因此,本文参照文献中提出的多孔建筑材料水蒸气扩散系数瞬态测试方法的原理,以一维质扩散反问题的解得到了水蒸气有效扩散系数与相对湿度的计算关系式,基于以上理论,采用高精度的电容式相对湿度传感器设计并建立了相应的瞬态测试平台。为验证水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法的可行性,本文以B04级加气混凝土为对象,将试样25℃时水蒸气有效扩散系数的瞬态测试结果与文献报道值、稳态测试结果同时进行对比。结果表明,瞬态测试结果与文献中报道的混凝土材料水蒸气有效扩散系数随相对湿度变化规律及数量级一致；在相同相对湿度范围内,瞬态测试值与稳态测试值吻合度较高,最大偏差在30%以内。该瞬态测试方法具有测量时间短、重复性高、操作方便等优点,适用于多孔建筑材料不同相对湿度下水蒸气有效扩散系数的测量。为了明确该水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法的适用范围,本文基于一维扩散模型原理,对本瞬态测试方法适用的材料种类及相对湿度范围进行了分析,重点研究了试样尺寸对该瞬态测试方法结果的影响。结果表明,本瞬态测试方法适用于内部平均孔径大于10-6m且易于加工成长方体砌块的多孔建筑材料。可测试的相对湿度范围为1-80%RH,适用于实际的工程应用。根据实验研究结果,建议采用的试样尺寸为扩散横截面边长不小于预留探孔孔径的8倍,水蒸气扩散方向边长不小于扩散横截面边长的2.5倍。在水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法适用范围的研究基础之上,以典型自保温多孔建筑材料B04、B05、B06加气混凝土砌块为对象,研究了材料孔隙结构及温度对水蒸气有效扩散系数的影响。研究结果表明,加气混凝土水蒸气有效扩散系数受孔径分布而非孔隙率的影响,并且随温度的升高而增大。值得注意的是,加气混凝土孔隙结构及温度对水蒸气扩散的影响程度与所处相对湿度条件有关,这是由于不同相对湿度下水蒸气在加气混凝土中的传递机理不同。本文还拟合了B04、B05、B06级加气混凝土水蒸气有效扩散系数关于绝对温度和相对湿度的经验公式,可用于不同温度和相对湿度下三种加气混凝土砌块水蒸气有效扩散系数的预测。
【关键词】：多孔建筑材料 湿传递 水蒸气有效扩散系数 瞬态测试方法 相对湿度
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU50
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 主要符号表10-14
• 1 绪论14-35
• 1.1 课题背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-33
• 1.2.1 多孔介质湿传递研究现状15-17
• 1.2.2 多孔建筑材料结构特征17-18
• 1.2.3 多孔建筑材料湿传递研究现状18-22
• 1.2.4 多孔建筑材料水蒸气有效传递系数研究现状22-33
• 1.3 本文主要研究内容33-35
• 2 多孔建筑材料水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法35-52
• 2.1 测试原理35-37
• 2.1.1 水蒸气瞬态一维扩散物理模型35
• 2.1.2 水蒸气瞬态一维扩散方程及求解35-37
• 2.2 实验装置与测试37-46
• 2.2.1 加气混凝土试样及制备37-42
• 2.2.2 实验装置42-45
• 2.2.3 测试流程45-46
• 2.3 测试结果与分析46-51
• 2.3.1 仪器重复性验证46-48
• 2.3.2 测试结果分析48-50
• 2.3.3 测量误差分析50-51
• 2.4 本章小结51-52
• 3 多孔建筑材料水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法可行性52-61
• 3.1 水蒸气有效扩散系数稳态测试原理52-53
• 3.2 水蒸气有效渗透系数53-58
• 3.2.1 测试原理53-55
• 3.2.2 试样及实验装置55
• 3.2.3 测试条件及流程55-57
• 3.2.4 测试结果分析57-58
• 3.3 等温吸湿曲线58
• 3.4 瞬态稳态测试结果对比分析58-60
• 3.5 本章小结60-61
• 4 多孔建筑材料水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法适用范围61-71
• 4.1 材料种类61-63
• 4.2 相对湿度范围63-65
• 4.3 试样尺寸65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 5 加气混凝土水蒸气有效扩散系数影响因素71-80
• 5.1 测试试样及条件71-73
• 5.2 测试结果及分析73-78
• 5.2.1 孔隙结构对加气混凝土有效水蒸气扩散系数的影响75-76
• 5.2.2 温度对加气混凝土有效水蒸气扩散系数的影响76-78
• 5.3 本章小结78-80
• 6 总结与展望80-82
• 6.1 全文总结80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-92
• 攻读硕士学位期间科研成果92
• 本论文得到一下项目资助92

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本文编号：291044