外保温墙体热湿及空气耦合传递规律研究

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1、硕士学位论文外保温墙体热湿及空气耦合传递规律研究StudyonthetransferlawsofCoupledHeatMoistureandairTransferfortheExternalInsulationwall作者：周永阳导师：黄建恩副教授中国矿业大学二○一五年六月中图分类号TU111学校代码10290UDC624密级公开中国矿业大学硕士学位论文外保温墙体热湿及空气耦合传递规律研究作者周永阳导师黄建恩副教授申请学位工学硕士培养单位力学与建筑工程学院学科专业供热、供燃气、通风研究方向建筑节能理论与技术及空调工程答辩委员会主席沈恒根评阅人沈恒根、冯伟二○一五年六月论文审阅认定

2、书研究生周永阳在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢作者在此衷心感谢导师黄建恩老师的悉心指导和无私帮助，从前期的确定研究方向、论文选题，到具体指导本文的研究思路、制定研究计划到论文的撰写，以及最后论文的批阅指正，每一个环节都凝结着老师的智慧、心血和汗水。在本文的研究过程中，导师给予了耐心细致的指导和启发，为论文的进行指明了正确的分析方法和科学的研究途径，使得学生的硕士论文

3、能够顺利完成。在此，谨向我的导师致以深深的敬意。特别感谢课题组吕恒林老师、冯伟老师、田国华老师、张丽娟老师、周淑春老师等在本文撰写过程中给予的热情指导和帮助。感谢课题组师兄弟周泰、陈艳霞、张胜旺、刘朋、李思慧等对我论文及实验的帮助。深深感谢我的家人、同门师友，感谢他们在我求学道路上的支持和鼓励，感谢他们在生活上对我无微不至的关心和照顾。最后，向在百忙之中审阅论文的各位专家、教授和学者表示衷心的感谢！由于水平有限，文中错误和欠妥之处，敬请批评指正。摘要墙体内部的湿积累会降低其热工性能，认识其内部的热湿传递规律是正确进行建筑节能计算的基础。目前墙体热湿传递研究大多针对无室内外压差下进

4、行，有室内外压差下墙体热湿传递研究相对较少，需要进一步的展开相关研究。本文以外保温墙体为对象，基于传热传质理论，建立了热湿及空气耦合传递模型，用有限差分法对模型进行了离散化，编制了方程求解程序，采用物理模型试验和数值模拟计算研究了外保温墙体热湿及空气耦合传递规律，分析了热湿及空气耦合传递效应对自然环境下外保温墙体热湿特性的影响，主要结论如下：综合考虑液态水传递、水蒸气传递、空气渗透和气液相变因素，以空气含湿量和温度为驱动势，运用能量与质量守恒定律建立了外保温墙体热湿及空气耦合传递模型，该模型方程系数物理意义明确，易于确定，便于模型求解。对所建立的热湿及空气耦合传递模型采用有限差分

5、法进行了离散化，网格划分采用外节点法，非稳态项采用后向差分法离散，扩散项采用一阶中心差分法离散，材料分界面传递系数采用调和平均法计算，并编制了离散方程组求解的MATLAB程序。建立了外保温墙体热湿及空气耦合传递规律试验装置，试验测试了室内外压差△P=0和△P＞0两种工况下墙体内部的热湿传递规律，结果表明：空气渗透和水蒸气扩散同向时，湿传递增强，墙体材料偏潮湿，反之，湿传递减弱，墙体材料偏干燥；空气渗透对湿传递的影响较大，对温度影响较小。对试验条件下室内外压差△P＝0和△P＞0两种工况墙体内部热湿及空气耦合传递规律进行了数值模拟计算，并与物理模型试验结果进行对比，两者具有很好的一致

6、性，数值模拟具有较高的计算精度，验证了模型的可行性和求解程序的可靠性。利用本文所建立的热湿及空气耦合传递模型和编制MATLAB程序，对寒冷地区和夏热冬冷地区室内外压差△P＞0、△P＝0和△P＜0三种工况下墙体内部热湿特性进行了为期5年的数值模拟计算，结果表明：寒冷地区太原，冬季室内外压差△P＜0和夏季室内外压差△P＞0时，墙体偏潮湿；夏热冬冷地区深圳，夏季室内外压差△P＞0时比△P=0时，墙体更偏于潮湿。本论文有图59幅，表9个，参考文献102篇关键词：外保温墙体；热湿及空气耦合传递；传递规律。IAbstractMoistureaccumulationinsidethewallw

7、illreduceitsthermalperformance.Itisrecognizedthatthetransferlawsofheatandmoisturetransferinsidethewallareveryimportanttocorrectlycalculattheenergyconsumption.Currently,mostofthecoupledheatandmoisturetransferresearchwascarriedoutundernopressur