民用建筑围护结构热湿特性及优化设计研究

论文摘要

民用建筑的目的是为居民提供一个安全、健康、舒适的室内环境。建筑外围护结构分隔建筑室内外空间并对建筑能耗及维持良好的室内环境有着重要作用。围护结构内的热湿传递对建筑围护结构的热工性能、建筑整体能耗和室内环境有着十分重要的影响。长江中下游地区是我国典型的夏热冬冷区,长期处于潮湿多雨的气候条件下。围护结构内部的湿传递与较大的气温变化相互耦合,是该地区建筑外围护结构内部热质传递过程的一个突出特征,这种热湿耦合传递是影响该地区的建筑围护结构热工性能和建筑能耗及室内空气品质的重要因素。由于围护结构材料多为多孔介质,多孔介质内热湿传递机理的计算分析较为复杂,建筑师们在设计围护结构时通常依赖于经验,因此导致了种种的不合理情况发生。本文通过对建筑外围护结构热湿传递国内外研究的进展,热湿传递对建筑整体性能的影响(其中包括热湿传递对围护结构的热工性能及建能耗的影响,热湿传递对建筑室内空气品质的影响)进行研究。利用南京大学建筑与城市规划学院可持续建筑研究中心人工气候实验室,搭建热湿耦合传递实验测试平台,对四种建筑外围护结构材料的热湿传递进行实验研究,并结合热湿传递模型软件CHAMPS对四种材料热湿传递进行模拟,将实验结果和模拟结果进行对比验证,确定了实验和模拟的准确性,为以后利用该实验平台和CHAMPS软件对其他新型建筑材料的热湿特性研究提供了方便。然后用CHAMPS软件对南京大学某校园建筑的两种不同墙体进行案例模拟研究。通过以上研究来探讨民用建筑围护结构有关材料选择和墙体构造形式的优化设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.3 主要研究的内容
• 第二章 热湿传递对建筑整体性能的影响
• 2.1 热湿传递对建筑围护结构的影响
• 2.1.1 水蒸气在围护结构中的传递
• 2.1.2 水蒸气在围护结构内的冷凝
• 2.1.3 湿积累对建筑构件的破坏
• 2.2 热湿传递对室内空气品质的影响
• 2.2.1 热湿传递对室内人体舒适度的影响
• 2.2.2 热湿传递所导致的霉菌生长对人体健康的危害
• 2.3 围护结构热湿传递对建筑能耗的影响
• 2.3.1 热湿传递湿积累对围护结构导热性能影响
• 2.3.2 热湿传递材料吸放湿作用对建筑耗能的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 热湿耦合传递理论模型及模拟软件CHAMPS
• 3.1 围护结构热湿传递理论模型
• 3.1.1 围护结构热湿传递理论基本模型
• 3.1.2 多层多孔围护结构的热湿传递理论模型
• 3.1.3 围护结构内热湿传递及空气渗透理论模型
• 3.2 热湿传递模拟工具CHAMPS—BES软件
• 3.2.1 CHAMPS—BES数学理论模型
• 3.2.2 CHAMPS—BES的应用操作
• 3.5 本章小结
• 第四章 热湿传递实验研究
• 4.1 实验的目的与原理
• 4.2 实验设备及实验材料介绍
• 4.2.1 实验设备
• 4.2.2 实验材料
• 4.3 实验操作步骤
• 4.4 实验结果及分析
• 4.5 实验结果和CHAMPS模拟结果比较分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于CHAMPS软件的案例模拟分析
• 5.1 案例分析目的
• 5.2 模拟条件输入及结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 夏热冬冷地区建筑围护结构的优化设计
• 6.1 新型建筑材料——被动式调湿材料
• 6.1.1 被动式调试材料的原理
• 6.1.2 被动式调湿材料的功能
• 6.1.3 被动式调湿材料种类
• 6.2 建筑围护结构墙体的优化设计
• 6.2.1 常用围护结构外墙保温隔热构造方式
• 6.2.2 夏热冬冷地区围护结构热工特性及保温隔热构造方式的优化选择
• 6.2.3 围护结构墙体预防和控制湿积累的优化设计
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 主要参考文献
• 插图和主要附表清单
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文目录