室内多孔材料对环境湿度及建筑能耗的影响 ——以羊毛保温材料为例

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湿度是室内环境的重要指标之一,它不仅影响人体热舒适度和室内空气质量,同时也会影响建筑结构耐久性和室内家具使用寿命等。对我国长江中下游地区而言,湿热气候显著,潜热负荷大,除湿需求高。然而,传统的空调冷凝除湿会造成大量不必要的能源浪费。在我国节能减排的理念倡导下,平衡人体对室内热湿环境的要求与能源消耗的关系成为重要研究方向之一。运用多孔材料(即多孔调湿材料)调节室内热湿环境作为一项被动式技术,虽不需要能源与其他机械设备助力,但其对室内环境温湿度的调控和节能效果与其使用方式,包括室内通风情况,建筑围护结构,室内散湿量等密切相关。仅仅将材料贴于壁面而使用时不加以人工控制,并不能发挥调湿材料的优越之处。然而,现有研究过多关注于材料本身的性质,忽略了实际使用方式和环境条件对其调湿能力的影响。因此,本文从实际应用条件的角度出发研究多孔调湿材料对室内湿度和建筑能耗的影响,用以日后指导科学使用多孔调湿材料。本文通过实验的方法研究了多孔调湿材料对室内湿度的影响。实验研究部分以羊毛保温材料为代表研究对象,分析其在不同工况下的调节效果。工况设计按室内不同得湿方式主要分为三类:围护结构传湿,通风得湿(通风和气流组织形式)和湿源散湿(湿源散湿面积和不同湿度区间)。随后,从中选取典型工况,进行羊毛保温材料与纸面石膏板、三合板对比实验,分析各自特点。实验结果表明,除围护结构传湿外,通风得湿和湿源散湿中设计因素均对羊毛保温材料的调节效果产生影响,并总结相关使用原则。三者对比实验发现羊毛保温材料对舱内温湿度的调节效果最好,其后依次为三合板、纸面石膏板。多孔调湿材料对建筑能耗的研究运用软件模拟的方法。模拟时结合了长江中下游地区(以南京为例)的气候特点,主要分析了羊毛保温材料、纸面石膏板和三合板在不同季节对住宅室内温湿度的影响及节能效果。研究中选取南京地区住宅典型参数信息,实测住宅开窗/渗透通风换气次数,在此基础上设计代表模型,最后使用WUFI软件进行模拟。结果证明:在实际工况下,使用多孔调湿材料可有效减缓室内温度和相对湿度波动。其中,羊毛保温材料效果调节最好,全年节能率10.5%;三合板调节效果居中,全年节能率6.2%;纸面石膏板调节效果不明显,全年节能率0.7%。本文正文共约50 000字,图表80幅。
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