整體建築動態熱濕傳遞與空氣流動模型的耦合研究

《整體建築動態熱濕傳遞與空氣流動模型的耦合研究》是依託南京大學，由秦孟昊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：整體建築動態熱濕傳遞與空氣流動模型的耦合研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：秦孟昊
• 依託單位：南京大學

項目摘要

面向整體建築的精確能耗模擬是建築節能設計的基礎。建築的全能耗與整體建築動態熱量-濕量-空氣流動 (Heat, Moisture and Airflow)的傳遞緊密相關。這三個物理量既有各自的傳遞規律，又相互影響、高度耦合。國內外現有的建築能耗計算軟體大多注重於動態熱量傳遞計算，對於熱量傳遞與濕氣傳遞和空氣流動的耦合計算尚不完善，仍然缺乏理想的計算模型。忽略建築物內濕氣傳遞和空氣流動對熱量傳遞的影響將大大降低建築能耗模擬的準確性。本項目將深入研究整體建築傳熱-傳濕-空氣流動的基本規律和耦合方法，並在自主研發的建築圍護結構內動態熱濕計算程式基礎上，將耦合熱濕傳遞計算與多區域空氣流動模型相結合，建立計算整體建築全能耗的新理論模型，並將開展實驗測試以驗證新模型的準確性。本課題目標套用方向為夏熱冬冷地區濕熱(冷)環境下建築節能計算與分析。

結題摘要

整體建築動態“熱量-濕量-氣流”的傳遞對建築室內環境、空調能耗、人體舒適性和建築材料耐久性都有重要影響。本項目從深入研究多孔建築材料內熱濕耦合傳遞機理入手，改進了現有理論模型，完善了邊界條件的測定方法，求得了常參數情況下不同邊界條件下的全部解析解；同時開發了能夠快速計算建築圍護結構內動態熱濕傳遞的程式模組。在此基礎上，本項目進一步研究熱濕耦合傳遞與多區域空氣流動的基本規律和耦合方法。比較了單向順序耦合（sequential coupling）、雙向順序耦合（ping-pang coupling）、雙向互動耦合（onion coupling）以及同時聯立求解熱濕傳遞和空氣流動方程（simultaneous calculation）四種耦合方法的優劣和適用條件；並基於雙向互動耦合法將熱濕傳遞模組與多區域空氣流動模組相整合，研發了面向整體建築全能耗的新理論模型和計算程式。模擬結論指出在夏熱冬冷濕潤地區，當通風換氣次數小於2時，圍護結構的吸放濕作用對於室內環境的濕緩衝作用明顯，選擇合適的吸放濕材料可以對室內熱濕環境起到有效調節作用，還可降低建築能耗30%以上。本項目搭建“大、中、小”三種尺度的人工氣候室，在常用建材熱濕特性參數測定、圍護結構熱濕耦合傳遞和多區域空氣流動三個方面開展了一系列實驗室測試，並在真實建築中開展實地測試用以驗證新模型的準確性。實驗結果證明新模型在計算濕熱（濕冷）氣候下建築能耗的準確性。本項目研究成果可被用於夏熱冬冷地區濕潤環境下的建築能耗計算和綠色節能建築設計。