湿缓冲效应及其对建筑能耗的影响

为了更加准确地计算调湿材料的吸/放湿量,基于湿缓冲值的基本概念,提出了一种改进的吸/放湿量计算方法,通过引入相关修正系数,配合湿缓冲值可以计算不同湿度波动范围下的调湿材料的吸/放湿量;同时提出了一种可在各种湿度循环条件下进行湿缓冲值测量的双瓶法。并且通过数值模拟计算,分析了湿缓冲效应在典型气候条件下对建筑能耗的影响。结果表明:在半干旱气候和温带气候中,使用恰当的湿缓冲材料可以使建筑节能效率达到25%;并且随着湿缓冲值的增大,节能效率显著增加,在巴黎和马德里地区最高可达到30%以上。

多孔调湿材料湿缓冲特性的实验研究

利用NORDTEST实验方法对中国长江中下游地区(以南京为例)多孔调湿材料的湿缓冲值(Moisture Buffer Value)进行测定,同时,研究湿缓冲值对建筑能耗及室内湿度的影响。实验结果显示,高湿度区间内材料的湿缓冲测定值较大,且不同材料的湿缓冲值存在较大差异。分析表明在长江中下游地区,使用具有吸放湿特性的建筑内表面材料可有效降低建筑能耗10%以上,同时,室内环境湿度也会得到一定程度的调节。

竹丝装饰材的湿缓冲特性研究

对未处理和经过阻燃处理、防霉阻燃处理的三种竹丝装饰材在高湿地区吸-放湿循环周期内质量的变化规律和湿缓冲值(MBV)进行了研究;利用环境扫描电镜(ESEM)和X-射线衍射仪(XRD)对竹丝装饰材料在磷酸脒基脲阻燃剂处理前后的微观形貌和相对结晶度进行了表征;并以实例量化三种竹丝装饰材料对室内环境的吸-放湿变化量。研究结果表明:三种竹丝装饰材均具有一定的湿缓冲性能,在吸湿-方文湿循环周期内质量变化呈周期性阶梯状上升趋势,各处理组间湿缓冲性能表现为阻燃处理组(NP)>未处理组(C)>防霉阻燃处理组(NP4),同组表现为近青层竹丝装饰材(OB)>近黄层竹丝装饰材(IB),吸放湿周期内遵循MBV吸湿>MBV放湿的规律,其中阻燃处理近青层竹丝装饰材(OB)湿度调节能力最佳;通过ESEM和XRD分析发现:磷酸脒基脲在薄壁细胞中有较好的沉积,但对吸湿-放湿中的水分流动不造成影响,阻燃处理后竹丝装饰材的纤维素相对结晶度略有降低。

亚热带地区办公建筑湿缓冲潜力模拟研究

我国亚热带地区普遍存在室内过潮湿问题。室内过潮湿不仅会影响健康,降低建筑围护结构耐久性,还会增加建筑能耗。使用调湿材料以被动调节室内湿度的方式在近年来受到广泛关注。为了解常用调湿材料在亚热带地区的湿缓冲潜力,以上海、广州和昆明的办公建筑为例,以抹灰内饰面为对比,采用WUFI-Plus软件对杉木、石膏板和硅藻泥的湿缓冲效果进行了模拟分析。结果显示,调湿材料能改善亚热带地区办公建筑的室内过潮湿情况并降低建筑负荷。其效果在昆明最明显,全年的过潮湿改善率可达8.6%,建筑负荷最多降低10 kW·h/m^(2);在上海和广州,调湿材料的效果较弱。此外,湿缓冲效果展现出明显的季节差异性。建议根据不同的城市气候特征和空调系统使用模式选择相应的内饰面材料。

复合温湿调控材料的制备及湿缓冲特性研究

分别采用界面聚合法和水热合成法制备了相变微胶囊和金属有机骨架材料MIL-100(Fe),随后通过物理研磨将2种材料混合得到复合温湿调控材料。利用气候箱对复合温湿调控材料的湿缓冲值和传湿系数进行了测试。结果表明,复合温湿调控材料的湿缓冲值为1.38 g/(m^(2)·%RH),传湿系数为4.20×10^(-8) kg/(m·s·Pa),该材料具有良好的湿缓冲能力,可作为调控材料用于室内湿度控制。

室内湿净化砂浆缓冲性能试验研究

针对南方建筑物室内过高、过低的湿环境对人体健康产生的不利影响,采用自制的室内湿净化砂浆进行湿度调节,并将其与普通水泥砂浆作对比,利用扫描电镜SEM、双气路氮吸附法BET、双气路氮吸附法BJH对砂浆内部结构进行测试,静态吸附法测试砂浆的等温吸附/解吸曲线以及吸附速率曲线,并采用NORDTEST项目方案,对砂浆的湿缓冲值进行测试.试验结果表明:木纤维、海泡石和膨胀珍珠岩按一定的比例成型后的WSE基复合多孔砂浆可以作为室内湿净化材料基,加入掺合料达到相关性能的同时并不影响材料的湿缓冲功能;复合多孔砂浆吸附能力优于普通水泥砂浆,最大吸附量达到了普通水泥砂浆的2倍;WSE基复合多孔砂浆湿缓冲值介于0.5~1.0,是普通砂浆的3.5倍,可作为一类调湿材料应用于室内湿环境的净化.

两种坡缕石基复合调湿材料的热湿性能测定与比较

鉴于调湿材料的热湿物性决定着其热湿传递行为,研制了2种新型坡缕石基复合调湿材料——坡缕石基亚麻纤维材料(FP)和坡缕石基木质纤维材料(WFP),全面测量了这2种复合调湿材料的水蒸气渗透系数、等温吸附曲线和湿扩散率等关系到其吸放湿能力和热湿传递特征的物性参数,探究了材料厚度和相对湿度上下限对复合调湿材料湿缓冲值的影响.结果表明:材料越厚,相对湿度区间越高,复合调湿材料的吸放湿能力就越强;厚度为2.5 cm的FP和WFP的湿缓冲值分别达到2.83、3.11 g/(m^(2)·%).

复合调湿砂浆调湿与霉菌抑制性能的评价方法

为制取一种室内被动式湿度控制材料,选用海泡石、木质纤维、膨胀珍珠岩、硅藻泥为骨料,调制一种新型复合调湿砂浆.以不同配比复合调湿砂浆为对象,通过实验筛选出综合性能最优的配比,并将最优配比的复合调湿砂浆应用到室内墙体以进行性能测试.以长沙地区某宿舍楼的两个房间为实验对象,其中一个房间的墙内表面材料为复合调湿砂浆,另一房间的墙内表面材料为普通水泥砂浆,分别测试一月和四月的室内温湿度分布,分析复合调湿砂浆对房间温湿度分布的影响.同时以实际湿缓冲性能来评价该复合调湿砂浆的调湿性能,并对比评估两个房间的霉菌生长风险.一月和四月的研究结果表明,抹有新型调湿砂浆的内墙具有较佳的湿度控制能力,比抹有普通砂浆的房间相对湿度低6%~14.3%,含湿量低0.3~3.1 g/kg·干空气.在一月份,普通砂浆比复合调湿砂浆霉菌滋生风险高四倍;四月回南天季节,复合调湿砂浆288 h监测中仅6.5 h出现霉菌滋生风险,且明显低于普通房间,是一种有效且低成本的新型调湿环保材料.

调湿材料吸放湿性能评价方法综述

不良湿环境对居住者的健康与舒适、结构耐久性及建筑能耗产生不利影响。许多建筑因偏重温度而弱化或忽视湿度的设计与调节,使得湿相关的问题频发。充分利用调湿材料是一种零能耗、绿色的调节室内湿环境的方式,在建筑领域有着广阔的应用前景。吸放湿性能评价是调湿材料研发和应用的基础,目前可从材料、系统和房间三个层级展开。材料层级考察材料的湿物性参数,基础性强,可直观精准地表达材料自身的特点,测试方法均已成熟和标准化,但测试周期长,现有的材料数据库不完备,评价指标的功能受限。系统层级在实验室营造的动态条件下展开,测试简便快速,兼顾实际房间边界情况,与其他两个层级相比独具优势,但存在指标误用、对实际敏感性因素考虑不足的问题。房间层级真实反映实际场景下材料与房间的表现,评价结果最可靠,但现有评价指标受限,测试方法不统一。近年来的研究更为深入,材料性能在标准和实际环境中的差异在材料层级受到关注,湿缓冲值的实际敏感性因素在系统层级得到研究,房间层级则通过新的计算或性能指标以寻求更科学的评价方法。未来研究还可关注三层级间的内在联系,建立交互通道,形成“材料-构造-空间”的综合评价体系。本文以调湿材料的吸放湿性能评价方法为主要对象,分别从材料、系统、房间三个层级系统整理和探讨现有各评价指标与方法的特点与区别、用途与局限,为其正确理解、合理使用和进一步的研究发展提供参考。

MOF调湿内饰面的温湿度调节与节能效果研究

为探究金属有机框架(Metal-organic Framework:MOF)调湿内饰面材料GF-10对普通办公建筑温湿度及能耗的影响,在人工环境舱测试了材料效果,并用DesignBuilder模拟了2种气象下2种材料在5个代表城市的20组工况。研究发现,广州高温高湿气候下通风1次/h时,1 mm厚GF-10可显著影响辐射供冷房间内温湿度,降低312 g/m3湿负荷。模拟结果显示,20 mm厚GF-10可起到湿缓冲作用,且湿度调节具有季节性,最热月效果更显著。其高低湿总缓解指数按哈尔滨(45 h·%)、上海(38 h·%)、北京(36 h·%)、广州(23 h·%)、昆明(11 h·%)排序,且未来气象下,湿缓冲程度将更强。在能耗上,20 mm厚GF-10材料可降低除湿和加湿负荷,在上海和广州两地可降低3.35 kW·h/m^(2)、2.72 kW·h/m^(2)总负荷和超20%的除湿加湿负荷。GF-10材料在上海、广州兼具节能和湿缓冲效果。

建筑热湿耦合模型在不同气候条件下的应用评价

建筑能耗分析已经成为大部分建筑设计的一个重要环节,为此各类模拟工具被开发用来计算室内热湿环境以及建筑的热负荷。准确的负荷计算应当考虑到建筑围护结构内的热湿耦合传递以及围护结构和环境间的热湿交换,然而在通常的能耗计算中围护结构的湿缓冲效应常常被忽视,这会对模拟结果造成较大误差。本文以Energy Plus为平台,对比分析了3种热湿耦合模型(传递函数模型CTF、热湿耦合传递模型HAMT、有效湿渗透深度模型EMPD)在模拟室内温湿度和预测建筑能耗方面的精确度,并评价了其在3种典型气候下的适用性。结果表明,在湿热气候下,CTF模型由于较短的运算耗时和合理的结果误差可在HAMT模型外被采用;在温和气候下,CTF模型和EMPD模型可根据不同的换气次数应用于快速模拟过程,换气次数较小时EMPD模型的模拟误差更小,而CTF模型在高换气次数下更适用;在干热气候下,建筑材料的湿缓冲效应十分有限,运算速度成为影响适用性的主导因素,此时CTF模型最为合适。

调湿材料应用于全室空间的调湿性能评价方法

调湿材料作为一种新兴的功能性建材越来越多地被应用于被动式建筑中,它能够抑制建筑室内相对湿度的峰谷,使室内湿环境的变化趋于稳定并降低能耗。以现有调湿材料评价标准及相关模型为基础,在湿缓冲理论的背景下,考虑建筑室内的通风换气次数(ACH)、调湿材料面积与房间体积比LR (Loading Ratio)、湿源负荷等因素,通过在人工气象室内对调湿材料(多孔瓷砖)进行多组实验,提出了一种更加具有实用意义的评价方法,并采用2个无量纲指标MBEa和MBEd用于评价调湿材料对全室空间湿度的缓冲效果。将MBEa/MBEd与其主要影响因素拟合计算,其结果表明:在实际建筑中调湿材料吸/放湿效果随着房间换气次数的减少和LR的增加而呈现指数形式增加。