墙体裂缝对建筑热湿环境及能耗的影响分析

建筑表面及内部会因为各种原因出现不同程度的损伤,结构的受损则会影响内部温湿度场的分布,对建筑总能耗也会产生影响。通过实验测试了混凝土及抹面胶无裂缝、1 mm和2 mm预制裂缝宽度试件的等效热湿物性参数,并使用WUFI-Plus仿真软件模拟建筑裂缝出现前后沈阳市室内热湿环境及能耗的变化情况。在裂缝密度为9.04×10^(-3)m^(-1)时,房间每月相对湿度增幅最大。墙体裂缝将导致房间的能耗降低,且随着裂缝宽度及裂缝密度的增大,建筑能耗下降幅度增大。

4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型,采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数,对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明,与平翅片相比,带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片,且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大;4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小,而相对湿度对f的影响较小;单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大,波纹翅片的除湿能力最优;在入口风速1~4 m/s和相对湿度80%~95%条件下,波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大,其热性能最优;在冬季寒冷地区低温高湿的温室中,推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。

周期性边界下围岩热湿耦合传递特性及影响因素研究

为研究周期性边界下围岩热湿耦合传递特性,以相对湿度和温度为驱动势,建立了围岩热湿耦合传递数学模型,并设计正交试验,探究围岩热湿耦合传递特性的影响因素,得到了围岩年平均热湿吸放量及时长的预测公式。研究结果表明:围岩温湿度呈现季节性变化,围岩内部温湿度幅值存在延迟和衰减,越远离壁面其温湿度幅值越小,峰值温度越低且峰值出现的时间越晚;围岩调温圈厚度逐月增加,从1月厚度为5m到12月扩展至11m;年温度波幅对围岩吸放热量影响最大,年平均温度对吸放热时长影响最大,年湿度波幅对围岩放湿量影响最大,年平均湿度对围岩吸湿量及吸放湿时长影响最大。

基于稳态热湿传递模型的单层织物孔隙率最优决定反问题

在稳态热湿传递模型的基础上,提出了一个单层织物的孔隙率最优决定反问题,通过优化织物的孔隙率参数以提高服装的热湿舒适性。使用蝙蝠算法求解单层织物的稳态热湿传递模型,得到温度和水汽浓度的分布;在此基础上,以高温天气下单层织物的散热性和透湿性最佳为目标,提出了单层织物孔隙率最优决定反问题;使用热阻和湿阻衡量织物的散热性和透湿性,将该反问题描述为一个热阻和湿阻最小优化问题,对热阻和湿阻设置不同的权重,将其转化为单目标优化问题,并使用蝙蝠算法求解。使用棉、羊毛、涤纶等3种常见的织物进行数值实验,结果表明:该反问题存在最优解,求解该反问题可得到使单层织物散热透湿性能达到最佳的孔隙率最优值;蝙蝠算法求解热湿传递模型正问题和反问题的效率高于常用的粒子群优化算法。该研究拓展了通过优化织物参数提高服装热湿舒适性的研究内容,可为高温天气下服装热湿舒适性优化设计提供一定的理论支持。

水泥基材料热湿耦合传输性能

通过大气环境下水泥基材料热湿耦合传输试验,考察了温湿度梯度对湿传输、温湿度分布的影响。试验结果表明,湿传输随着温湿度梯度的增大而加快,且温度梯度比湿度梯度对湿传输的影响大;温度梯度比湿度梯度对温度分布的影响大;温湿度梯度对相对湿度分布的影响都比较大。因此,在水泥基材料热湿耦合传输过程中,水泥浆的湿传输比砂浆快,且应考虑热传输对湿传输的影响,但湿传输对热传输的影响可以忽略。计算结果表明,热湿耦合传输模型对水泥基材料具有较好的适用性。

夏热冬冷地区住宅浴室热湿环境与洗浴行为研究

对上海地区住宅浴室热湿环境进行了实地测量,分析了浴室热湿环境特征,并通过网络问卷调研了典型人群的洗浴行为。结果表明:浴室热湿环境受洗浴行为影响明显,淋浴开始后空气温度迅速升高,相对湿度接近饱和状态,淋浴结束后相对湿度需要较长时间才能恢复至初始状态,与常规居家场景相比,洗浴过程中的浴室热湿环境偏离常规热舒适区;夏热冬冷地区居民洗浴行为受季节影响明显,淋浴水温冬季偏暖(43.3℃左右)、夏季偏凉(一般36~40℃);洗浴频次以1天1次或2天1次为主;洗浴时长夏季多为5~10 min、冬季多为10~20 min。本文还探讨了浴室环境改善措施和浴室热舒适的特殊性。

抗菌热湿舒适复合功能服用面料的性能

为开发热湿条件下穿着健康舒适的抗菌服用面料,以桑蚕丝为经纱,蜂窝抗菌涤纶纤维、天丝、蜂窝抗紫外涤纶纤维、蜂窝玉石涤纶纤维等混纺为纬纱,通过改变纬纱种类、织物组织及纬密等设计并试织了A、B两个系列共16种织物;并对其吸湿速干、抗菌与热传递性能等进行测试,运用模糊综合分析法对其抗菌性能、热湿舒适性进行评价。结果表明:当纬纱中含有天丝成分时织物吸湿速干性能更佳,随着织物组织浮长变短、纬密增大,其吸湿速干性能整体呈下降趋势;织物具有优良的抗菌性,纬纱中蜂窝抗菌涤纶纤维含量越高,织物抗菌性能越好。织物热阻随着纬纱中天丝含量增加而减小,当含有蜂窝玉石涤纶纤维时织物热传递性能最佳;组织浮长更短的织物热传递性能更优。模糊综合分析结果表明,A系列中以天丝蜂窝抗菌涤纶纤维蜂窝抗紫外涤纶纤维(306010)为纬纱并以16枚加强纬缎织造的织物抗菌热湿舒适性能最佳,B系列中纬密为46根cm时织物抗菌热湿舒适性能最佳。

数值模拟与鞋靴热湿舒适性评测

热湿舒适性是鞋靴舒适性的重要组成部分。基于知网和Web of Science等数据库,文章对20年来文献中有关鞋靴热湿舒适性的评测方法进行了分析、总结和评价,并介绍了数值模拟用于鞋靴热湿舒适性评测的原理和具体案例,为建立系统的鞋靴热湿舒适性评价体系和制订鞋靴热湿舒适性评价标准提供借鉴和参考。

热湿交互——防寒鞋热湿舒适性研究的难点与进展

对于寒冷地区的人民来说,防寒鞋的热湿舒适性十分重要。文章通过检索知网、Web of Science等中英文数据库,对文献中鞋靴热湿舒适性及热湿耦合作用的相关内容进行总结分析,发现围绕鞋靴热湿耦合的相关研究相对较少,故重点对寒冷环境下防寒鞋的热湿交互作用研究进行归纳整理,以期为防寒鞋的热湿舒适性研究提供借鉴和参考。

不同使用环境下被服系统的动态热湿舒适性

为动态评价被服系统的热湿舒适性能,采用出汗暖体假人测试系统模拟人体睡眠时代谢产热,建立了一种表征被服动态热湿舒适性的客观测试方法,测量出汗暖体假人平均皮肤温度、被内温度、被内湿度3个指标;并在不同环境条件下,以不同种类的被子产品为代表,对被服系统的热湿舒适性进行比较分析。结果表明:睡眠时假人平均皮肤温度与被子的热阻密切相关,同时高温环境下被子透气性对平均皮肤温度也产生一定的影响;被内温度与假人平均皮肤温度变化趋势一致,二者均可以用于评价被服的热舒适性;被内湿度与被子的透气性、面料结构等有关;纱布被因其良好的透气性而在多种环境条件下具有较好的舒适性。研究结果提供了评价被服系统热湿舒适性的有效方法,并为不同睡眠环境中被子产品的选择提供参考。

织物风格与热湿舒适性综合评价系统设计

为综合评价织物的风格和热湿舒适性,根据CHES-FY纺织品手感风格评价仪的测试原理,设计并开发了织物风格与热湿舒适性综合评价系统。该系统由收声装置、电子数码显微镜、图像摄取装置等机械装置、传感器和控制系统组成,综合了视觉、触觉和听觉等感官信息,可对织物进行多感官风格评价与热湿舒适性评价。选择了5块具有明显差异的面料,在Datacolor 850台式分光光度仪、YG461G型全自动透气量仪、YG606E型纺织品热阻测试仪、YG601H电脑型面料透湿仪、KES-F7ⅡB接触冷暖感试验仪上进行了织物风格和热湿舒适性的测试,并在织物风格与热湿舒适性综合评价系统上进行了试验。结果表明:织物风格与热湿舒适性综合评价系统可以测试纺织品的视觉、触觉和听觉风格,能够得到纺织品的结构特征,可以对不同面料之间的多项热湿指标进行测试与对比评价。该系统提供了多种组合信息,为相关领域的研究提供一种新的测试手段。

基于脑电图技术的消防体能训练服热湿舒适性评价

为解决消防员日常训练时的热应激问题,探讨相变面料对人体热湿舒适性的影响,运用脑电图技术分别记录受试者在5种穿着状态下的脑电波,同时进行主观舒适感评价。选取α波(8~13 Hz)和β波(14~30 Hz)的平均功率谱密度为脑电数据指标,以归一化处理后的舒适感评分为主观评价指标,利用功率谱分析和方差分析研究不同着装条件对人体脑波的影响,并利用相关性分析探讨客观脑电指标和主观评价指标之间的关系。结果表明:α波和β波的功率谱密度可以作为脑电评价指标,穿着PCM消防体能训练服状态下α波强度最大,大脑积极情绪多于其他状态;β波强度最小,紧张烦躁情绪最少。在主观评价实验中,当受试者认为穿着消防体能训练服带来的湿热感和不舒适感越强时,其α波强度会受到抑制,同时其β波强度越高。α波、β波强度可以作为服装热湿舒适性评价的心理生理学参数,脑电数据提供了更为客观和定量的数据支撑。

气候变化背景下内保温砖墙热湿性能对比

为量化气候变化背景下内保温砖墙的热湿性能,采用数值模拟软件WUFI Pro,对比湿气密闭性保温墙体、湿气透过性内保温墙体和未保温墙体,分析其在比利时鲁汶1种现状气候工况和2种未来气候工况下的冻融循环风险、霉菌滋生风险、热损失和湿负荷.结果表明,湿气透过性保温墙体与湿气密闭性保温墙体的冻融风险次数由现状气候工况下的6和2次升至未来气候工况下的16和13次,且含水率显著增高,而未保温墙体无风险.湿气密闭性保温墙体在3种工况下的霉菌滋生风险都显著高于其余2种墙体,且在未来气候工况下风险更高.含保温层墙体的能耗显著低于未保温墙体,湿气透过性保温墙体与未保温墙体在未来气候工况下需要更大的湿负荷.

寒冷地区复合自保温砌块墙体热湿耦合迁移特性研究

为研究自保温砌块墙体的热湿耦合传递规律,将当前主流构造型式的复合自保温砌块墙体与同等厚度的外保温墙体进行对比。以寒冷地区保定市为例,通过数值软件进行模拟计算,分析自然环境下墙体内部的热湿耦合传递过程。模拟结果表明:自保温砌块墙体的保温隔热效果优于外保温墙体。在夏季工况下,墙体湿风险较低,不存在霉菌滋生与冷凝风险。在冬季工况下,自保温砌块墙体内部湿风险均高于外保温墙体。填芯自保温砌块墙体、夹芯自保温砌块墙体、外保温墙体内部相对湿度最大值分别为73.9%、92.1%、68.6%。其中,夹芯自保温砌块由于空腔的存在降低了墙体的传湿阻力,相对湿度超过80%,湿积累明显且霉变风险较大,使得墙体长期使用稳定性与保温性能受到影响。因此,填芯自保温砌块具有更好的适用性,有利于减小建筑热湿负荷,降低建筑能耗水平。

寒冷地区外保温墙体热湿耦合特性

为了研究外保温墙体非稳态热湿耦合传递规律,降低墙体内部受潮的危害,以寒冷地区保定市典型的外保温墙体为研究对象,针对以现浇混凝土为基层和以轻质砌块为基层的外墙外保温系统,通过模拟对它们的热湿传递特性进行横向对比研究。同时从隔汽层的设置与空气层安装这两方面,分析其对墙体热湿性能的影响。模拟结果表明:在寒冷地区冬季工况下,现浇混凝土墙体保温层受潮位置在靠近室外一侧,轻质砌块墙体保温层受潮位置主要在保温层中间及靠近基层墙体一侧,其中轻质砌块墙体的保温层受潮程度较为严重,保温层的最大相对湿度达到71.5%且长期高于室外环境相对湿度,容易发生湿积累。安装隔汽层后,轻质砌块系统保温层含水量下降了17.3%,保温层相对湿度下降到50%以下。安装空气层后,现浇混凝土系统的热阻提高,采暖期最冷日墙体平均温度上升了2.88℃,采暖期保温层最高相对湿度下降到了34%,但会增加夏季保温层的相对湿度,综合效果不佳。

聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯纬编运动T恤面料的热湿舒适性

为研究不同组织结构参数的纬编单面面料对运动休闲T恤热湿舒适性的影响,开发了13款聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT/PET)纬编单面针织物。通过对PBT/PET纬编单面针织物的透气率、透湿量、热阻、水分蒸发速率和液态水分管理能力这5个指标进行测试,探究织物组织结构和单丝线密度对织物厚度、面密度、孔隙率及热湿舒适性能的影响。在表征5个单项指标的基础上,运用灰色聚类分析对这13款纬编单面运动T恤面料的热湿舒适性进行综合评价。结果表明:织物的组织结构、厚度、单丝线密度、孔隙率以及面密度与织物的热湿舒适性能显著相关;组织结构为平纹、单面提花(1)和单珠地网眼的织物的热湿舒适性较好,因此更适合应用于运动休闲领域。

仪征化纤开发热湿舒适性智能调节聚酯纤维

日前,中国石化仪征化纤研究院热湿舒适性智能调节聚酯纤维项目组根据生态模拟、分析热湿驱动器的结构原理,将高聚物分子设计与纤维结构性能组合,并与多种纺丝技术结合开发出具有热湿舒适性智能调节聚酯纤维。该产品的问世突破了国外技术垄断,并实现国内首创,填补了热湿舒适性智能调节纤维市场上这一领域的空白。

基于室内热湿环境的相变材料优化设计与性能分析

相变材料在被动式建筑中的应用,既能降低室内采暖能耗需求,还能优化室内热湿环境状况。对此,选择癸酸、月桂酸相变材料,以膨胀珍珠岩为载体材料,制备了复合相变材料,并对其抗压强度、粘接强度、导热系数、蓄热系数等指标进行测试分析。结果表明,随着复合相变材料掺量的增加,建筑砂浆的力学性能有所降低,热工性能逐渐增强;当添加量达到30%时,抗压强度降低53.9%,粘接强度降低53.0%,导热系数降低22.0%,蓄热系数提升5.1%。

免拆模板-混凝土复合墙体早龄期热湿耦合传递特性研究

以免拆模板-混凝土复合墙体为研究对象,考虑早龄期混凝土水化反应的影响,以毛细压力和温度为驱动势,构建多层墙体一维瞬态热湿耦合传递模型,利用COMSOL Multiphysics模拟研究该复合墙体在早龄期的热湿传递过程。结果表明:水化反应对复合墙体早龄期热湿特性有重要影响,忽略水化反应会低估复合墙体的温度、高估其湿度。考虑水化反应时,复合墙体中混凝土在前期温升较大、湿度降幅较大。与忽略水化反应的情况相比,前期混凝土含湿量梯度更小、梯度范围更大。与忽略水化反应相比,免拆模板在水化反应早期温度、湿度波动较大。免拆模板具有一定保温隔热和湿缓冲能力。

耦合热危险环境下消防员的热习服热湿传递的数值研究

为进一步提高消防员的热习服训练中防护服的耐热性及实用性,研究耦合热危险环境下的消防员防护服热湿传递,利用科姆索尔(COMSOL)仿真软件进行数值模拟,进一步研究消防员热习服训练中防护服、气隙和消防员皮肤组织中气相和固/液相的温度变化。研究结果表明:采用预冷方法,可以有效降低消防员运动前身体的核心温度、提高热储备能力和运动能力。且消防员防护服织物温度在20 s内迅速升至100℃,气相温度的上升速度大于固/液相温度的上升速度。外层最高温度为112℃,防潮层最高温度为110℃。加热100 s后,消防员防护服织物温度逐渐保持稳定。研究结果可为消防员的热习服训练中的防护服热湿传递提供参考依据。