夏热冬冷地区保温墙体结露特性及防结露措施效果分析

发布时间：2020-08-12 16:35

【摘要】：保温墙体结露问题日渐突出,不但影响保温层性能、墙体结构强度耐久性,还会提高内壁面霉变的风险。本文根据热湿耦合传递思想,建立以温度与相对湿度为计算驱动势的一维墙体热湿耦合传递模型,分别采用有限体积法、附加源项法对控制方程、边界条件进行离散处理,并对两者离散方程的形式进行统一。接着,使用python语言,采用numpy科学计算框架与TDMA迭代法提高计算效率,得到热湿耦合传递模拟程序。根据文献中解析解与实验数据对程序与模型进行验证,程序模拟结果的相对误差小于5%。以南京地区为例,对夏热冬冷地区保温墙体进行稳定边界条件的热湿耦合传递模拟,得到了保温墙体的结露特性。在夏热冬冷地区,夏季工况外保温墙体内部易发生结露,冬季工况内保温墙体内部易发生湿累积;此外,保温材料与基层材料之间的湿阻相差越大,保温墙体发生湿累积现象时,湿累积速率越快。通过对典型气象年条件下的保温墙体的热湿耦合传递模拟发现,在动态条件下,内外保温墙体保温层及内壁面均具有不同的结露风险。随后,根据保温墙体的结露特性,分析得到空气层、隔汽层适宜的设置部位,并分别对采用四种防结露措施的保温墙体进行各工况的模拟分析,得到了对应的动态防结露效果。在主动防结露措施中,湿度控制防结露措施可对墙体内壁面进行湿度控制,将墙体内壁面相对湿度控制在50%~55%,有效防止内壁面霉变的现象;此外,湿度控制措施还可降低内保温墙体保温层内部相对湿度,防止保温层结露情况的发生。在被动防结露措施中,采用湿阻较大的保温材料、设置空气层、设置隔汽层三种防结露措施均可对保温层进行湿度调节,降低全年内保温层的结露时间。在六种模拟工况下,采用XPS保温材料可分别降低外保温墙体保温层内侧938h、584h、56h、44h、197h、81h的结露时间,设置空气层可分别降低396h、179h、50h、38h、196h、77h的结露时间;设置隔汽层可将保温层相对湿度控制在45%~60%范围内。三种被动防结露措施中,设置隔汽层的动态防结露效果最佳,采用湿阻较大的保温材料次之,设置空气层效果最弱。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU111.4
【图文】：

热湿迁移,相互影响,空气,组分

18]为提高空气层的防结露效果，对空气层进行了相关的改进，的方式强化了空气层防结露效果。递的理论研究方面，陈永成和陈启高[19]在 Glaser 模型的基础上为水蒸汽渗透阶段、毛细扩散阶段和液相水渗流阶段三个阶段液态水的湿迁移，分析提出了墙体潮湿区域的物理模型与湿度态模型并得到了固定边界条件下单层墙体内部湿度分布的解析较于蒸汽渗透模型更为准确，可以计算出墙体内湿分布随时间单层墙体内的热湿分布情况。湿耦合传递递模型中，大多学者都单纯考虑水分在墙体的等温扩散作用，布不受湿迁移影响，温度在单一材料内呈线性分布，热传递与传递过程。然而在实际情况中，湿迁移不仅会受热迁移的影响响，并且墙体材料的热湿参数受热湿迁移共同影响，热、空气递，过程十分复杂[20]。

示意图,有限体积法,示意图,模型求解

第三章模型求解及验证第三章模型求解及验证到的墙体热湿耦合传递方程可知，相对湿度梯度与温度梯度的扩，导致控制方程具有极大的非线性与耦合性，难以得到方程的解值解法。本研究中，将采用较为常用有限体积法[58]的数值方法，进行编程运算。程的离散积法的节点、控制容积及尺寸的约定标识如图 3-1 所示，其中 W点，Δx 为控制体积，w、e 分别是网格的左右界面。

胶合板,云杉,实验装置图,平均相对误差

度的模拟分布情况与解析解分布情况，其中 100 小时最大相对误差为 4.30%，平均误差为 0.73%；300 小时最大相对误差为 1.98%，平均相对误差为 0.49%；1000 小大相对误差为 2.47%，平均相对误差为 1.63%；整体平均相对误差为 0.95%。表 3-1 模拟值与解析解相对误差时刻最大相对误差平均相对误差整体平均相对误差100h 4.30% 0.73%300h 1.98% 0.49%0.95%1000h 2.47% 1.63%由上表数据可知，模型模拟的计算值与解析解的结果最大相对误差小于 5%，在范围内，能够在一定程度上证明程序及模型的准确性。.4.2 实验数据验证为进一步验证计算程序与模型的准确性，继续将根据文献[63][64]中云杉胶合板验数据进行对比。图 3-10 为云杉胶合板实验的装置图，云杉胶合板尺寸为 600mm80mm×27mm（长×宽×厚），热电偶及湿度传感器测点的布置如图 3-11、图 3-12 所示

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