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《华南理工大学》 2010年
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湿热地区降雨对墙体传热的影响研究

李丽  
【摘要】:湿热地区具有“太阳辐射强烈、雨量丰富、季风旺盛、蒸发比高”的气候特征,夏热季节如何利用丰沛的降雨消除强烈的太阳辐射对建筑的影响,对降低这一地区的建筑空调能耗并改善室内热环境意义重大。由于缺乏相应的基础研究,目前的建筑能耗和热环境分析过程均无法定量考虑降雨的影响。本文以广州地区为例,研究湿热地区降雨对建筑墙体传热的影响,并研究应用被动蒸发冷却技术实现墙体降温节能的可行性和潜力。 首先,从建筑墙体传热角度出发,分析广州地区降雨特点,确定典型降雨日。对广州地区近百年降雨资料进行频率分析,系统地研究了广州地区的年、月、日降雨特征,对广州地区的降雨规律进行总结;按月降雨量分类研究广州地区降雨日的小时降雨特点,从三年实际气象参数选取了具有代表性的51日作为广州地区典型降雨日。 其次,对自然降雨或淋水作用下的墙体的热湿传递过程进行实验研究,搭建墙体传热传湿实验小室,对无雨日和降雨日墙体的热湿传递过程进行实测研究。在墙体湿度场测试中引入微波测湿系统,提出了单一建筑材料和墙体砌体的标定方法,实现了固体材料的质量含湿量的测试。实测实验对降雨条件下墙体传热量进行了定量研究,并就墙体温、湿度场和热流分布与室外气象参数间的关系进行了探讨。 以研究利用建筑外表面材料含湿蓄水实现被动蒸发冷却为目的,进行了墙面淋水降温对比实验。对不同淋水时长,不同淋水起始时间下淋水墙体与对比墙体的温、湿度和热流进行比较发现:墙面淋水可以有效的降低墙体内、外表面温度,削减进入室内的热流,墙体内表面热流最高可降低49.9%,从而达到降温节能的效果。 应用热湿传递计算软件Delphin对灰砂砖墙体进行数值模拟,研究典型降雨对墙体传热的影响。首先以实测数据对软件进行验证,温、湿度吻合率可达91%,热流吻合率为68%;进而对广州地区典型降雨日进行数值模拟,分析考虑降雨与否墙体传热量的差异,通过模拟结果发现内表面热流最高可降低25.6%;最后对多雨月室内空调模式下降雨对墙体传热影响进行模拟,并将天然降雨与淋水相结合,研究采用墙面淋水实现降温节能可能达到的效果。模拟结果表明,墙面淋水可大幅度降低进入室内的热量,墙体内表面热流降低幅度可达69%,利用被动蒸发冷却进行降温节能的效果显著。
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