极端热湿气候环境中陶质多孔材料的蒸发降温研究

发布时间：2020-09-09 15:42

　　我国极端热湿气候区域主要指南海地区。当地空气温度、湿度、太阳辐射等气象指标长年处于地表极高值区间。终年皆夏而无春、秋、冬季,使建筑长年以防热为主要任务。充足的降雨和海水资源使建筑被动蒸发降温技术具有天然优势。而因海水蒸发、溅射自然形成的含盐湿空气,使蒸发中的热质迁移问题变得更为复杂。为揭示陶质多孔材料在极端热湿气候环境中,并受海水盐分影响下的蒸发机理和降温效益,具体开展了如下工作:1、极端热湿气候环境的复现。基于南海岛礁、海区实测气象参数、含盐湿空气数据和典型气象年参数(JGJ346T-2014),总结了极端热湿气候环境特点,并在动态热湿气候风洞中对极端热湿环境进行了复现;耦合了超声雾化和大气采样技术,在稳态及动态极端热湿气象环境中实现了浓度可在0~22 mg/m~3范围调节的稳定含盐湿空气氛围。2、动态极端热湿气象环境中淡水和盐溶液的蒸发降温研究。预浸淡水和3.5%质量浓度盐溶液的陶质多孔材料,分别在动态极端热湿气象环境的6时、12时和18时起始,于6 mg/m~3含盐湿空气氛围中进行蒸发降温。结果显示,对照普通湿空气中含纯水的多孔材料蒸发工况,淡水工况降温效益总值降低2.63%,盐溶液工况降低40.44%。并建立了含盐湿空气和盐溶液在动态环境中对累积蒸发量影响的修正模型。3、含盐湿空气、气象、盐溶液因素对蒸发的分项影响研究。含盐湿空气浓度单变量实验显示,饱和含水材料蒸发率随空气盐浓度升高而降低;气象因素及盐溶液正交实验显示,太阳辐射起控制作用,其次为盐溶液浓度,再次为空气湿度、温度及风速;盐分降低了同等含水率下的蒸发率,使蒸发率衰减提前发生,表面结晶进一步抑制了蒸发。并建立了稳态环境中,含盐湿空气对初期蒸发率的影响模型。建立了气象、盐溶液影响蒸发阻力的关系式。4、盐溶液对材料吸水特性的影响。基于国内外标准,通过部分浸泡、真空饱和、压汞等方法测得多种陶质多孔材料毛细吸水系数、饱和含水率、孔隙率、孔径分布等参数;结果显示,毛细吸水系数在3.5%氯化钠溶液中上升17.57%,其他参数随溶液浓度的升高而降低。实施了吸盐、烘干100轮循环测试,证实水泥浆粘贴构造耐盐析破坏性能。该研究首次复现了极端热湿气象环境中的含盐湿空气氛围,进行了含淡水和盐溶液的陶质多孔材料在稳态及动态气象环境中的蒸发降温研究,并针对动态蒸发降温中发现的问题按影响因素分别进行了机理探索。提出了相应条件下的动态蒸发修正式和各因素影响修正式。证实了淡水和盐溶液在极端热湿气候环境中具备可观的蒸发降温效益。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU50
【部分图文】：

渔民的主要渔场；随着渔民在南海诸岛及附近海域活动频繁，在西沙各岛上自明已建置各种庙宇祭祀建筑[4]。自清嘉庆十八年（1813）至今，在东沙、太平、中业、、南威等多个岛礁上建置了如 “天后庙（或大王庙）”、“土地庙”、“伏波庙”、“天妃等庙宇[5]。而其中，以多孔珊瑚石砌筑的庙宇最为多见。如永兴岛、珊瑚岛、甘泉岛出现的以珊瑚石（板）垒砌而成的祭祀庙宇[5]。当前，内地运输而来的红砖、水泥、瓷砖、马赛克等批量生产建材成为了主要建建筑过热、盐析破坏、建筑能耗较高等水土不服现象愈演愈烈（图 1- 1、图 1-南沙群岛自 1988 年 2 月进入现代化建设至今，已建成功能综合的建筑群。永暑岛立的海洋观察站，记录海洋水文、气象数据。永兴岛属珊瑚贝壳沙堆积岛，建成政办公、医院、学校、商业、交通、气象、海水淡化厂等设施，多为钢筋混凝土，外饰面采用涂料或面砖，仅能依靠有限的反射率降低日晒下的得热。普通民居钢筋混凝土框架结构、红色粘土砖、水泥砖、灰砂砖，或木结构简易板房。

徐闻,旅馆建筑,砌筑方法,加工工具

图 1- 3 广东湛江徐闻的珊瑚石屋Fig. 1- 3 Coral stone house of Xuwen, Zhanjiang, Guangdong prov.（图片来源：http://zjphoto.yinsha.com/file/201404/2014040811073211.htm）图 1- 4 珊瑚石加工工具及砌筑方法[11]Fig. 1- 4 Stone working tools and masonry塞班岛部分旅馆建筑采用珊瑚石作为建筑材料，如图 1-5 所示。印度09 年建成的乌鲁瓦图别墅酒店，在平缓屋面铺设了当地火山岩构成的多孔特性，如图 1-6 所示[12]。广东徐闻目前有较多珊瑚石建材应用，

【参考文献】