陶粒湿屋面热湿过程分析研究

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屋面作为建筑物与大自然的主要交汇面,是太阳光和热的主要承受面,也是降水的主要承受面。陶粒湿屋面是根据湿屋面的隔热机理,在屋面上铺设一层陶粒,利用陶粒在降水时蓄水,存在太阳辐射和室外空气换热时,材料层中的水分逐渐迁移至材料层的表面蒸发,带走大量的汽化潜热,来有效地遏制太阳辐射或大气高温对屋面的不利作用,改善屋面温湿度的分布状况、延长防水层的使用寿命、减缓城市排泄雨水系统的压力,使建筑更有效地与自然和谐。本文从几种被动蒸发隔热屋面的隔热理论分析入手,对陶粒湿屋面的热湿传递过程进行了详细地理论分析,将湿度对温度的影响简化为陶粒层的当量导温系数α2随陶粒层平均含水率的变化,然后根据屋面的传热过程,分别建立了陶粒湿屋面和普通屋面的传热控制方程和相应的边界条件。并用有限差分法对控制方程和边界条件进行了离散。陶粒湿屋面的热湿传递是一个多种机理综合作用下的相互耦合过程,要全面、准确地对其进行描述非常复杂。因此,建立了两个试验房和两个对比房,在2007年7月23日至8月5日期间进行了实地测试,并对测试结果进行了整理分析。结果表明:①铺设了陶粒的试验房室内空气温度在任何天气下基本都低于普通对比房室内的空气温度,日最高气温的差值最大达2℃;②试验房屋面内表面温度基本均低于相应的对比房屋面内表面温度,最大差值达3.4℃;③试验房屋面外表面综合温度与相应的对比房屋面外表面综合温度的变化基本一致,只是试验房陶粒下表面(即屋面的上表面)温度的幅度明显小于对比房的上表面温度,峰值最大差值达30.2℃,谷值最大差值达6.8℃。最后,根据理论离散结果和室内外空气温度的测试值,应用MATLAB语言编程,模拟出两类屋面外表面综合温度和内表面温度计算值,与实测结果的对比分析,结果附和得很好。验证了陶粒湿屋面的热质迁移微分控制方程及其边界条件的数学模型和其中的各个参数的正确性,为定量研究陶粒湿屋面热湿传递过程提供了理论依据。
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