[发明专利]一种基于热湿耦合的装配式建筑热桥分析方法

说明书

本发明的一种基于热湿耦合的装配式建筑热桥分析方法，主要考虑了装配式建筑外墙连接件部位热传递、湿迁移及其耦合作用的问题，通过COMSOL用有限元方法对模型进行数值求解，对装配式建筑热桥进行合理的分析，提高准确度，为装配式建筑节能效率不达标的问题提供了解答。本发明可为装配式建筑热桥部位的保温节能措施提供理论指导，有利于提高资源利用效率。适用于各种装配式建筑的热桥分析。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，更具体的，涉及一种基于热湿耦合的装配式建筑热桥分析方法。

背景技术

目前，装配式建筑在节能设计方面存在的问题主要可归结于以下几个方面：一是我国关于装配式建筑施工技术标准以及技术指导方面存在缺口，使得设计人员在进行节能设计时过多的参考普通建筑的保温技术设计规定与标准，造成了装配式建筑在施工完成后出现节能效率不达标和建筑材料大量浪费的后果；二是装配式建筑在现场施工和设计当中处理欠妥，如构造节点保温处理不当等，导致建筑产生大量热桥现象从而造成能耗增大。

除此之外，围护结构暴露在室内外热湿环境中，在温度和水蒸气分压力梯度的共同作用下，室内外的水分会通过围护结构发生迁移。围护结构各层之间的水分迁移不仅会通过降解材料和增加霉菌生长的风险而缩短系统的使用寿命，还会对室内空气湿度，热负荷和湿负荷产生重大影响。多孔材料(如外墙面板的隔热层和结构层)中的蒸汽凝结也会提高整体传热。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于热湿耦合的装配式建筑热桥分析方法，在各种复杂环境条件下，对不同装配式建筑连接节点热桥进行热湿分析，为装配式建筑保温设计提供理论指导。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的一种基于热湿耦合的装配式建筑热桥分析方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)获取墙体材料的性能参数，包括密度(kg/m3)、恒压热容(J/(kg·K))、导热系数(W/(m·K))、含水量(kg/m3)、扩散系数(m2/s)、蒸汽渗透性(kg/(m·s·Pa))；

(以上材料参数可由查找文献或实验得出)

步骤(2)查询当地典型年份气象参数，包括月平均温度T_ext(℃)、月平均相对湿度φ_ext、月平均风速u(m/s)；

步骤(3)在COMSOL Multiphysics选择三维建筑材料热湿传递模型，其湿控制方程和热控制方程分别为

其中(ρc)_eff＝ρ_mc_p,m+ωc_p,l(方程3)

式中ξ为湿容(等温吸放曲线的斜率)(kg/m3)，φ为空气相对湿度(％)，D_w为液态水扩散系数(m2/s)，δ_P为水蒸气渗透率(kg/(m·s·Pa))，P_sat为饱和蒸汽压力(Pa)，k_eff为当量导热系数，L_v为水蒸气的汽化潜热(J/kg)，ρ_m为干材料密度(kg/m3)，c_p,m为干材料的比热(J/(kg·K))，ω为含湿量(kg/m3)，c_p,l为液态水的比热(J/(kg·K))，T为墙体温度(K)，t为时间(s),为梯度算子；

步骤(4)导入三维物理模型；

步骤(5)输入参数，包括气象参数以及材料参数；

步骤(6)根据已知条件为各个区域选择合适的初始条件与边界条件，边界条件包括热边界条件与湿边界条件，用户可根据已知条件选择温度、热通量、热绝缘、湿度、水汽通量、防潮层边界条件；