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《西安建筑科技大学》 2003年
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生土建筑室内热湿环境研究

闫增峰  
【摘要】: 中国传统居住建筑是人类建筑发展进程中的宝贵财富,探索中国传统居住建筑的生态经验,对现代可持续建筑的研究和实践具有重要启示作用。 本文系统地研究了生土建筑的室内热湿环境问题,它是国家杰出青年科学基金项目《传统民居生态建筑经验的科学化研究》的子项研究内容之一。 通过对处于吸湿区范围的生土建筑围护结构的传热传质规律的详细分析和研究,首次建立了生土建筑围护结构的热质迁移微分控制方程。该模型以空气湿度W和温度T为驱动势,避免了多层材料交界处或材料与空气边界的不连续现象。该方程相比于Luikov的多孔介质热湿传递理论模型和蒸汽渗透法而言,具有形式简单、参数易于确定、结果精度较高的优点。 通过理论解析和实验测试定量地研究了生土建筑围护结构表面吸放湿效应,首次提出了以空气湿度(kg/kg)为驱动势差的围护结构表面吸放湿量计算公式,该公式较适用于工程计算,从而为使建筑湿环境研究成果逐步应用到建筑工程实践中奠定了理论基础和提供了简便算法;通过对国内外关于表面质交换系数确定方法的研究成果的分析,提出用Lewis关系计算生土建筑围护结构表面质交换系数;在实验室环境下,对生土建筑围护结构表面质交换系数进行了测试方法研究,测试结果和利用Lewis关系得到的数值较接近。这说明,被广泛采用的Lewis关系可以较为精确地确定生土建筑围护结构表面质交换系数,为定量地研究夯土围护结构表面吸放湿过程和揭示夯土围护结构对室内热湿环境的调节规律奠定科学基础。 全面系统地分析了生土建筑室内空气热湿过程,首次建立了考虑建筑围护结构内表面吸放湿效应的完整的室内空气热湿平衡方程组,采用Matlab语言编制了计算程序,对生土建筑围护结构热湿迁移数学微分方程组、生土建筑室内空气温湿度数学模型以及生土建筑围护结构表面吸放量计算模型都进行了数值模拟。 首次对生土建筑材料物性参数进行了实验测试,得到了常用生土建筑材料的密度、比热和导热系数等参数值,得到了生土建筑围护结构的等温吸湿平衡曲线的拟合函数关系式;此外,研究了生土建筑围护结构表面质交换系数实验测定方法,探索了利用电阻率测量生土建筑围护 的安洼筑科技人学博十学位论文 结构内部含湿量的测试方法。这些研究是国内外首次对生土建筑材料的热湿物性参数进行全面 研究和探索,测试数扼和一些测试方法都具有国际先进性。 通过对生土建筑典型案例的室内外热湿环境进行冬季和夏季的全面现场测试,首次定量地 研究了生上建筑室内外热湿环境状况;利用自编程序对生土建筑室内热湿环境进行数值模拟分 析,通过对模拟结果与实测数据的对比分析,验证了本文提出的生土建筑围护结构热质耦合传 递数学模型、生土建筑室内热湿平衡数学模型和生土建筑围护结构表面吸放湿过程数学模型的 干确性,同时也定量地揭示了生土建筑围护结构对室内热湿环境的动态调控机制,为改善生土 建筑“室内热湿环境提供了理论依据和分析程序。
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