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1、不同室外温度下围护结构内部冷凝区域确定李魁山1ab张旭2b（a华东建筑设计研究院有限公司上海200002）（b同济大学暖通空调及燃气研究所上海200092）摘要建立多层墙体一维热湿耦合传递模型，分析确定了保温材料和墙体相连接触发生内部冷凝的条件，并给出冷凝区域随室外温度变化的公式，公式可用于确定发生内部冷凝的范围。关键词建筑节能；围护结构，内部冷凝FormulaAmendmentofWallSurfaceTemperatureofThermalBridgeunderOutdoorExtremeConditionsLI,Kui-ShanabZhang,Xu
2、b(aInstitutionofHeating,VentilationandAirConditioning,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)(bEastChinaArchitectureDesign&ResearchInstituteCOLTD,Shanghai200002,China)Abstract:Onthepreconditionofnecessaryhypothesis,thecoupledheatandmoisturemodelwasestablishedfortheporousmediamater
3、ialsfoundedbythetheoryofevaporationandcondensation.Theconditionofinternalcondensationwasdeterminatebetweendifferentmaterialsjoint,andthentheformulabetweenthecondensationareaandexteriortemperaturewasalsogiven,whichcanbeusedtodefinetherangeofinternalcondensation.Keywords:Energyeffi
4、ciency;Buildingenvelop;internalcondensation1引言上海地区属夏热冬冷地区，该地区气候特点是最热月平均气温27℃～30℃，最高气温达40℃以上,空气相对湿度较大，月平均相对湿度在70%～80%，甚至更高；而冬季室外气温较低，最冷月日平均温度－4℃；在冬季供暖室外温度低和相对湿度大时以及夏季空调长期运行蓄冷后的间歇时段，围护结构内表面容易出现结露，发霉等现象，导致室内空气环境恶化，保温材料两侧水蒸汽冷凝还会形成围护结构内部结露。因此本文主要通过建立多层围护结构一维热湿耦合传递模型，确定不同温度下发生内部冷凝的范围，为
5、设计提供参考依据。2数学模型5近年来，不少学者基于不同理论提出了多层墙体热湿耦合传递数学模型，并对验证进行实验模型，如2002年BeckerR，2005、2006年Stephen.O基于蒸发冷凝理论，设计实验，测试了纤维保温材料的物性参数，以及固体内温度和相对湿度分布，验证了数学模型[1,2,3,4]；2008年Qinmenghao根据Luikov理论，在控制固体两侧环境的参数的情况下，同时在固体内部布置温度和相对湿度测点，对模型的数值计算结果同实验结果进行了验证[5,6,7]。2.1模型假设根据SimonsonC.J[1]、Stephen.O[2,3,
6、4]、Henry[7]等提出的蒸发冷凝理论，以温度和水蒸汽密度为推动势，建立多层墙体内热湿耦合传递模型，该模型中所包含的物性参数可以通过实验获得，假设如下。1.多孔材料为连续、均质、各向物性同性。2.认为墙体两侧无总压差，因此忽略了墙体内部空气流动的影响。3.墙体内部热源只有相变热，蒸发吸收热和冷凝放热相等，并且忽略由于冷凝液体引起体积变化。4.假设材料物性参数在所研究的温度范围内为常数。5.固体和流体处于热湿平衡状态。6.墙体内部Fick扩散占主导地位，Knudsen扩散忽略。保温材料粘土砖室内to,ρo室外to,ρo温度水蒸汽液体水对于少量液体水的积
7、累，液体水在固体内部处于不连续的悬浮状态，在悬浮状态液体水没有宏观流动[1]，因此忽略了液体水流动，认为在固体内部只有水蒸汽扩散[1,2,3.4]，图1为一维热湿传递简图。图1墙体内一维热湿传递简图1253式中，u=f(φ)，由实验确定。为蒸汽相变率。水蒸汽满足理想气体状态方程。4ρ为固体材料密度，kg·m-3，Cp为材料比热，J·kg-1·K-1。ρV为水蒸气密度，kg·m-3。ε为固体材料空隙率。h为汽化潜热，J/kg。u为含湿量，kg/kg。m为蒸汽相变率，kg·m-3·K-1。Dv为水蒸气渗透系数m2·s-1。水蒸汽饱和蒸汽压力根据公式5计算[8
8、]。52.2边界条件边界条件根据室外不同温度给定第三类边界条件。具体见方程6～9
