[發明專利]一種基于熱濕耦合的裝配式建筑熱橋分析方法

有效

• 申請號: 202110685229.3
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113468638B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 郭興國;季姜君;劉向偉
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 余鵬錦

本發明的一種基于熱濕耦合的裝配式建筑熱橋分析方法，主要考慮了裝配式建筑外墻連接件部位熱傳遞、濕遷移及其耦合作用的問題，通過COMSOL用有限元方法對模型進行數值求解，對裝配式建筑熱橋進行合理的分析，提高準確度，為裝配式建筑節能效率不達標的問題提供了解答。本發明可為裝配式建筑熱橋部位的保溫節能措施提供理論指導，有利于提高資源利用效率。適用于各種裝配式建筑的熱橋分析。

技術領域

本發明涉及建筑工程技術領域，更具體的，涉及一種基于熱濕耦合的裝配式建筑熱橋分析方法。

背景技術

目前，裝配式建筑在節能設計方面存在的問題主要可歸結于以下幾個方面：一是我國關于裝配式建筑施工技術標準以及技術指導方面存在缺口，使得設計人員在進行節能設計時過多的參考普通建筑的保溫技術設計規定與標準，造成了裝配式建筑在施工完成后出現節能效率不達標和建筑材料大量浪費的后果；二是裝配式建筑在現場施工和設計當中處理欠妥，如構造節點保溫處理不當等，導致建筑產生大量熱橋現象從而造成能耗增大。

除此之外，圍護結構暴露在室內外熱濕環境中，在溫度和水蒸氣分壓力梯度的共同作用下，室內外的水分會通過圍護結構發生遷移。圍護結構各層之間的水分遷移不僅會通過降解材料和增加霉菌生長的風險而縮短系統的使用壽命，還會對室內空氣濕度，熱負荷和濕負荷產生重大影響。多孔材料(如外墻面板的隔熱層和結構層)中的蒸汽凝結也會提高整體傳熱。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于熱濕耦合的裝配式建筑熱橋分析方法，在各種復雜環境條件下，對不同裝配式建筑連接節點熱橋進行熱濕分析，為裝配式建筑保溫設計提供理論指導。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明所述的一種基于熱濕耦合的裝配式建筑熱橋分析方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟(1)獲取墻體材料的性能參數，包括密度(kg/m3)、恒壓熱容(J/(kg·K))、導熱系數(W/(m·K))、含水量(kg/m3)、擴散系數(m2/s)、蒸汽滲透性(kg/(m·s·Pa))；

(以上材料參數可由查找文獻或實驗得出)

步驟(2)查詢當地典型年份氣象參數，包括月平均溫度T_ext(℃)、月平均相對濕度φ_ext、月平均風速u(m/s)；

步驟(3)在COMSOL Multiphysics選擇三維建筑材料熱濕傳遞模型，其濕控制方程和熱控制方程分別為

其中(ρc)_eff＝ρ_mc_p,m+ωc_p,l(方程3)

式中ξ為濕容(等溫吸放曲線的斜率)(kg/m3)，φ為空氣相對濕度(％)，D_w為液態水擴散系數(m2/s)，δ_P為水蒸氣滲透率(kg/(m·s·Pa))，P_sat為飽和蒸汽壓力(Pa)，k_eff為當量導熱系數，L_v為水蒸氣的汽化潛熱(J/kg)，ρ_m為干材料密度(kg/m3)，c_p,m為干材料的比熱(J/(kg·K))，ω為含濕量(kg/m3)，c_p,l為液態水的比熱(J/(kg·K))，T為墻體溫度(K)，t為時間(s),為梯度算子；

步驟(4)導入三維物理模型；

步驟(5)輸入參數，包括氣象參數以及材料參數；

步驟(6)根據已知條件為各個區域選擇合適的初始條件與邊界條件，邊界條件包括熱邊界條件與濕邊界條件，用戶可根據已知條件選擇溫度、熱通量、熱絕緣、濕度、水汽通量、防潮層邊界條件；