夏热冬冷地区建筑墙体热、空气、湿耦合迁移特性研究

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1、学校代号10532学号B1101S002分类号TU111.19+4密级公开博士学位论文夏热冬冷地区建筑墙体热、空气、湿耦合迁移特性研究学位申请人姓名刘向伟培养单位土木工程学院导师姓名及职称陈友明教授学科专业供热、供燃气、通风及空调工程研究方向建筑节能与能源利用论文提交日期2015年9月6日学校代号：10532学号：B1101S002密级：公开湖南大学博士学位论文夏热冬冷地区建筑墙体热、空气、湿耦合迁移特性研究学位申请人姓名：刘向伟导师姓名及职称：陈友明教授培养单位：土木工程学院专业名称：供热、供燃气、通风及空调工程

2、论文提交日期：2015年9月6日论文提交日期：2015年12月1日答辩委员会主席：李念平教授Investigationofthecoupledheat,airandmoisturetransportinbuildingwallsinhotsummerandcoldwinterzonebyLIUXiangweiB.E.(UniversityofSouthChina)2009AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeo

3、fDoctorofEngineeringinHeating,VentilatingandAir-ConditioningEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorCHENYoumingSeptember,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈巧的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研巧成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研

4、究做出重要贡。献的个人和集体，均已在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。：（作者签名曰期：年月曰／＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可１＾将本学位论文的全部或部分内容编￣、入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适巧本授权书。＿＿＿＿

5、＿２、不保密白。’＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：心／像口日期：年Ｉ）月？曰＾＾９：导师签名：日期耗ｎ月日夏热冬冷地区建筑墙体热、空气、湿耦合迁移特性研究摘要夏热冬冷地区气候变化剧烈，建筑墙体长期暴露在高温高湿的气候环境下，墙体内的热、空气、湿传递对墙体的热工性能、建筑能耗、室内热湿环境以及室内空气品质均有重要的影响。故本文以最新的多孔介质传热传质理论为基础，对我国夏热冬冷地区建筑墙体内的热、空气、湿耦合迁移特性从数学模型的建立、求解、验证以及模型应用等方面进行了全面、系统的研究。首先，考

6、虑热传递、空气渗透、湿传递以及它们之间的相互耦合作用，建立了建筑墙体热、空气、湿耦合传递模型。模型以相对湿度作为湿驱动势，避免了各墙体部件在交界面处以及墙体表面与空气边界处含湿量不连续的问题，从而使得墙体表面的吸放湿过程与墙体内部的热湿迁移过程有机结合，简化了分析过程。其次，应用基于有限元方法的多物理场耦合模拟仿真软件COMSOLMultiphysics对建筑墙体热、空气、湿耦合传递模型进行求解。用泊松方程模型独立求解空气流动方程，获得墙体内的空气压力分布，进而计算通过建筑墙体孔隙内的空气流量，然后将其作为热湿方程

7、的输入参数，采用系数形式的偏微分方程模型对热湿控制方程及对应边界条件同时进行求解，从而获得墙体内的热湿分布。再次，搭建了墙体热湿耦合传递实验测试平台，测试了长沙地区实际气候条件下加气混凝土墙体内的温湿度分布情况，为验证墙体热湿耦合模型提供了实测数据。然后，将新建模型模拟结果与EN15026验证实例、HAMSTAD验证实例和实验数据进行对比，验证了新建模型的正确性。对比结果表明：新建模型模拟结果与EN15026验证实例和HAMSTAD验证实例高度吻合；新建模型预测结果与实验结果吻合良好，室内侧分界面处空气相对湿度的平

8、均偏差为4.7%，温度的平均偏差为0.4℃，室外侧分界面处空气相对湿度的平均偏差为3.7%，温度的平均偏差为0.93℃。最后，基于本文所建热、空气、湿耦合模型，分析了我国夏热冬冷地区建筑墙体内湿传递对墙体热工性能及建筑能耗的影响；优化了该地区外墙保温层厚度，并分析了墙体内湿传递对优化结果的影响；提出了墙体内霉菌生长控制策略及霉菌生长风险评估指标。根据空调度日