面向建筑节能的多孔建筑材料水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法研究

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近年来，我国建筑能耗逐年增长，对建筑进行能耗研究和节能设计刻不容缓。在建筑热损失中，因建筑围护结构传热而产生的热损失高达70-80％。而建筑围护结构采用的大多是多孔材料，这类材料在典型的建筑环境中有着较强的湿分迁移，其对建筑围护结构热工特性、建筑能耗以及室内环境情况有着直接的影响。作为表征多孔建筑材料湿分传递性能的重要物性参数之一，水蒸气有效扩散系数是定量分析建筑围护结构中的湿迁移和室内热湿环境问题所必需的基础物性数据，其值的可靠性对分析结果的准确性具有重要意义，而标准的稳态测试方法耗时长、准确性差。因此，本文参照文献中提出的多孔建筑材料水蒸气扩散系数瞬态测试方法的原理，以一维质扩散反问题的解得到了水蒸气有效扩散系数与相对湿度的计算关系式，基于以上理论，采用高精度的电容式相对湿度传感器设计并建立了相应的瞬态测试平台。
　　为验证水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法的可行性，本文以 B04级加气混凝土为对象，将试样25℃时水蒸气有效扩散系数的瞬态测试结果与文献报道值、稳态测试结果同时进行对比。结果表明，瞬态测试结果与文献中报道的混凝土材料水蒸气有效扩散系数随相对湿度变化规律及数量级一致；在相同相对湿度范围内，瞬态测试值与稳态测试值吻合度较高，最大偏差在30%以内。该瞬态测试方法具有测量时间短、重复性高、操作方便等优点，适用于多孔建筑材料不同相对湿度下水蒸气有效扩散系数的测量。
　　为了明确该水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法的适用范围，本文基于一维扩散模型原理，对本瞬态测试方法适用的材料种类及相对湿度范围进行了分析，重点研究了试样尺寸对该瞬态测试方法结果的影响。结果表明，本瞬态测试方法适用于内部平均孔径大于10-6m且易于加工成长方体砌块的多孔建筑材料。可测试的相对湿度范围为1-80%RH，适用于实际的工程应用。根据实验研究结果，建议采用的试样尺寸为扩散横截面边长不小于预留探孔孔径的8倍，水蒸气扩散方向边长不小于扩散横截面边长的2.5倍。
　　在水蒸气有效扩散系数瞬态测试方法适用范围的研究基础之上，以典型自保温多孔建筑材料 B04、B05、B06加气混凝土砌块为对象，研究了材料孔隙结构及温度对水蒸气有效扩散系数的影响。研究结果表明，加气混凝土水蒸气有效扩散系数受孔径分布而非孔隙率的影响，并且随温度的升高而增大。值得注意的是，加气混凝土孔隙结构及温度对水蒸气扩散的影响程度与所处相对湿度条件有关，这是由于不同相对湿度下水蒸气在加气混凝土中的传递机理不同。本文还拟合了 B04、B05、B06级加气混凝土水蒸气有效扩散系数关于绝对温度和相对湿度的经验公式，可用于不同温度和相对湿度下三种加气混凝土砌块水蒸气有效扩散系数的预测。

著录项

作者
易思阳;
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作者单位

浙江大学;

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授予单位浙江大学;
学科热能工程
授予学位硕士
导师姓名俞自涛,范利武;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类建筑节能设计;
关键词
建筑节能; 多孔建筑材料; 建筑能耗; 建筑围护结构; 测试方法; 水蒸气扩散;

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