【摘 要】
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建筑能耗在社会总能耗占有非常高的比重。建筑墙体的热湿耦合迁移对墙体保温性能和霉菌滋生有很大影响。目前,有关温和地区建筑墙体热湿耦合迁移的研究较少。温和地区无集中供暖,室内热环境较差,冬季人们自行使用采暖设备的情况越来越多。采暖设备的使用不仅使霉菌滋生风险升高,也导致建筑能耗骤增。基于以上背景,本文基于多孔介质热湿耦合迁移模型,以昆明市的建筑墙体为研究对象,开展热湿迁移特性及霉菌滋生风险研究,对优化
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建筑能耗在社会总能耗占有非常高的比重。建筑墙体的热湿耦合迁移对墙体保温性能和霉菌滋生有很大影响。目前,有关温和地区建筑墙体热湿耦合迁移的研究较少。温和地区无集中供暖,室内热环境较差,冬季人们自行使用采暖设备的情况越来越多。采暖设备的使用不仅使霉菌滋生风险升高,也导致建筑能耗骤增。基于以上背景,本文基于多孔介质热湿耦合迁移模型,以昆明市的建筑墙体为研究对象,开展热湿迁移特性及霉菌滋生风险研究,对优化墙体保温性能和降低霉菌滋生风险具有重要意义。本文的主要研究内容如下:首先,本文建立了以温度梯度和相对湿度梯度作为驱动势的建筑墙体热湿耦合迁移数学模型。然后,使用多物理场仿真软件COMSOL求解数学模型,仿真经典案例,通过计算结果与实验数据对比,验证了COMSOL软件求解墙体热湿耦合迁移数学模型的科学性。其次,基于前文的数学模型,在不同工况下,对昆明市典型墙体(蒸压加气混凝土砌块墙体)的热湿迁移过程开展数值计算研究。分析了墙体内部的温、湿度分布情况,评估了内保温墙体的结露风险。研究了墙体在不同太阳辐射强度、室内温度、保温层厚度下的热湿性能。研究结果表明,太阳辐射得热由外墙面传至内墙面需约5个小时;室内使用采暖设备可导致墙体的整体温度上升3℃-5℃;保温层可以使内墙面的温度波动由0.5℃减小到0.1℃,40 mm保温层可以使墙体具备较好保温、隔湿性能,增加保温层厚度性能提升不明显;非极端湿环境下,建筑墙体无结露风险。然后,基于霉菌滋生风险评估模型,研究了典型墙体在不同太阳辐射强度、室内相对湿度、生长基质下的霉菌滋生风险。研究结果表明,无太阳直射墙体的霉菌滋生风险是太阳直射墙体的10倍;无论有无太阳直接照射,墙体内表面的值均高于交界面2%-3%;将空气中的相对湿度控制在80%,便可有效抑制霉菌滋生,将空气中的相对湿度控制在78%以下,便不会存在霉菌滋生风险;昆明地区的温、湿度条件不利于有害霉菌的滋生。最后,本文以建筑负荷、墙体单位面积经济性、霉菌滋生情况作为三个优选指标,基于AHP-TOPSIS法构建了墙体结构优选模型。并通过该模型从五种备选墙体结构方案中,计算得出粉煤灰自保温砌块墙体为最优的墙体结构。
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