建筑热湿耦合传递理论及应用

前言 第1章 绪论 1 1.1 湿传递对建筑物的影响 1 1.2 风驱雨对建筑物的影响 2 1.3 热湿耦合传递理论模型综述 3 1.4 本书主要内容 11 参考文献 12 第2章 多孔介质建筑材料动态热湿耦合传递模型 16 2.1 建筑材料的蓄湿*线 16 2.1.1 多孔介质的蓄湿特性 16 2.1.2 建筑材料中的水分存储 16 2.1.3 蓄湿*线的解析方程 19 2.2 多孔介质建筑材料中的水分传递机制 20 2.2.1 水蒸气扩散传递 21 2.2.2 空气流动携带的水蒸气 21 2.2.3 毛细力作用下液态水迁移 22 2.3 以相对湿度为湿驱动势的动态热湿耦合传递模型 22 2.3.1 基本假设 22 2.3.2 湿传递控制方程 23 2.3.3 热传递控制方程 25 2.3.4 空气流动方程 26 2.4 以毛细压力为湿驱动势的动态热湿耦合传递模型 28 2.4.1 湿传递控制方程 28 2.4.2 热传递控制方程 29 2.5 边界条件 30 2.5.1 室外侧边界条件 31 2.5.2 室内侧边界条件 31 2.6 多孔介质建筑材料的热湿物性参数 32 2.7 表面对流传热传质系数的确定 34 2.8 墙体外表面太阳辐射计算 36 2.8.1 太阳位置的计算 36 2.8.2 壁面与太阳之间的相对关系 38 2.8.3 壁面太阳辐射照度计算 39 2.9 风驱雨量确定方法 41 2.9.1 试验测量方法 41 2.9.2 数值模拟方法 42 2.9.3 半经验方法 42 2.9.4 风驱雨量计算模型的改进 44 2.10 本章小结 45 参考文献 46 第3章 多孔介质墙体动态热湿耦合传递模型求解 49 3.1 常用数值方法简介 49 3.2 多孔介质墙体动态热湿耦合传递模型有限差分法求解 51 3.2.1 内部节点离散方程 52 3.2.2 材料交界面节点离散方程 53 3.2.3 边界条件处理 55 3.2.4 计算流程 57 3.3 多孔介质墙体动态热湿耦合传递模型数值模拟软件求解 58 3.3.1 热湿耦合传递偏微分方程组的矩阵表示 58 3.3.2 空气流动方程的系数矩阵表示 62 3.3.3 数值模拟软件求解步骤与常见问题处理方法 63 3.4 本章小结 65 参考文献 65 第4章 建筑墙体动态热湿耦合传递模型验证 66 4.1 模型验证准则 66 4.2 理论验证 67 4.3 模型间验证 69 4.4 双侧受控条件下试验验证 72 4.4.1 试验测试与材料热湿物性参数 72 4.4.2 1#墙体 78 4.4.3 2#墙体 81 4.4.4 3#墙体 83 4.4.5 4#墙体 86 4.5 实际气候条件下试验验证 89 4.5.1 试验测试及材料热湿物性参数 89 4.5.2 模拟值与实测值对比 94 4.6 误差分析 97 4.7 本章小结 97 参考文献 98 第5章 建筑墙体热湿特性和能耗影响分析 100 5.1 动态热湿耦合传递模型与瞬态导热模型 100 5.1.1 动态热湿耦合传递模型 100 5.1.2 瞬态导热模型 101 5.2 冷热负荷和能耗计算模型 101 5.2.1 空调期墙体传递的冷负荷 101 5.2.2 供热期墙体传递的热负荷 102 5.2.3 单位面积外墙传热产生的全年供热空调能耗 103 5.3 墙体结构与气候边界条件 103 5.3.1 模拟分析的墙体结构 103 5.3.2 室外气候边界条件 104 5.3.3 室内气候边界条件 108 5.4 墙体内外表面温度和相对湿度 108 5.4.1 夏季墙体外表面温度 108 5.4.2 夏季墙体外表面相对湿度 110 5.4.3 夏季墙体内表面相对湿度 112 5.4.4 冬季墙体外表面温度 113 5.4.5 冬季墙体外表面相对湿度 114 5.5 冷热负荷和能耗 116 5.5.1 冷负荷 116 5.5.2 热负荷 121 5.5.3 能耗 127 5.6 本章小结 130 参考文献 131 第6章 考虑热湿耦合传递的墙体保温层厚度优化 132 6.1 墙体保温隔热形式 132 6.2 墙体保温层厚度优化方法 134 6.2.1 外墙传热引起的供热空调能耗费用 135 6.2.2 经济分析模型 136 6.3 墙体保温层厚度优化计算 137 6.4 风驱雨对*佳保温层厚度的影响 145 6.4.1 墙体结构与材料热湿物性参数 145 6.4.2 风驱雨的影响 147 6.5 本章小结 149 参考文献 150 第7章 墙体内部毛细冷凝分析 152 7.1 墙体内部冷凝 152 7.2 冷凝验算方法 153 7.2.1 基于水蒸气渗透理论的稳态冷凝方法 153 7.2.2 基于热湿耦合传递理论的毛细冷凝方法 156 7.3 夏季墙体内部冷凝分析 158 7.3.1 墙体结构和气候边界条件 158 7.3.2 夏季稳态冷凝方法计算结果 158 7.3.3 夏季毛细冷凝方法计算结果 160 7.3.4 夏季空调期保温层湿重增量 162 7.3.5 夏季空调期不同保温材料对保温层湿重增量的影响 163 7.4 冬季墙体内部冷凝分析 163 7.4.1 冬季稳态冷凝方法计算结果 163 7.4.2 冬季毛细冷凝方法计算结果 165 7.4.3 冬季供热期保温层湿重增量 167 7.4.4 冬季供热期不同保温材料对保温层湿重增量的影响 168 7.5 本章小结 168 参考文献 169 第8章 建筑墙体霉菌滋生风险预测与评估方法 171 8.1 霉菌及其生物学特性 171 8.2 霉菌生长条件 172 8.3 霉菌对室内空气品质和健康的影响 173 8.4 霉菌生长模型 174 8.4.1 温度比模型 174 8.4.2 湿润时间比模型 174 8.4.3 改进的VTT模型 175 8.4.4 等值线模型 179 8.5 霉菌滋生风险评估模型 181 8.6 建筑围护结构表面和内部霉菌生长预测 182 8.6.1 嵌入木梁组合结构的砌体砖墙 182 8.6.2 砖（混凝土）木组合墙体 193 8.6.3 不同朝向墙体长期霉菌生长预测 199 8.7 南方地区墙体霉菌滋生风险评估 202 8.7.1 墙体霉菌滋生风险分析 202 8.7.2 南方地区墙体霉菌滋生风险 205 8.8 南方地区墙体内表面霉菌滋生风险室内空气温湿度临界线 213 8.8.1 墙体霉菌滋生风险室内空气温湿度临界线 214 8.8.2 南方地区主要城市墙体内表面霉菌滋生风险室内空气温湿度临界线 215 8.9 本章小结 218 参考文献 219 第9章 木材腐烂损伤评估 223 9.1 建筑物中的腐烂真菌 223 9.2 建筑围护结构中的木材腐烂条件 224 9.2.1 温度 224 9.2.2 湿度 224 9.3 木材腐烂模型 225 9.3.1 VTT模型 225 9.3.2 Nofal-Kumaran模型 227 9.4 木梁组合结构木材损伤评估 230 9.4.1 应用VTT模型评估 230 9.4.2 应用Nofal-Kumaran模型评估 232 9.5 砖木组合墙体木材损伤风险 234 9.5.1 墙体结构和气候边界条件 235 9.5.2 交界面松木板腐烂风险 235 9.5.3 不同朝向墙体木材腐烂风险分析 239 9.6 本章小结 241 参考文献 242 第10章 建筑围护结构热湿耦合传递与建筑能耗模拟软件联合计算 244 10.1 技术方案 244 10.2 *立开发程序的验证 247 10.3 接口设计 251 10.4 *立调试与联合调试 253 10.5 联合计算算例 255 10.6 本章小结 265 参考文献 266 附录 嵌入木梁的砌体砖墙构造详图 267