长江三角洲地区建筑围护结构热湿耦合传递过程研究

The Yangtze River Delta region is a typical hot summer and cold winter region in China. It is hot and humid in summer and wet and cold in winter. Its main climatic characteristics make the indoor thermal comfort problem especially prominent. At the same time, policy reasons have led to the use of split air conditioners for intermittent heating and cooling in residential buildings in the region. The indoor hot and humid environment in winter and summer is in a dynamic state, which will lead to high air conditioning energy consumption throughout the year. The thermal design of the envelope structure will be very difficult. To this end, the mechanism of heat and moisture coupling transfer of building envelopes under the cyclic external disturbance cycle should be clarified, and the influence of the change of thermal properties of building materials on the heat and moisture transfer should be explored to form a thermal calculation method suitable for the Yangtze River Delta. And the meteorological data were analyzed, and the influence of heat and moisture coupling transfer of the envelope under different outdoor conditions was calculated by numerical calculation and simulation. The critical value was determined to distinguish the area suitable for heat and moisture coupling transfer calculation. Aiming at the characteristics of bidirectional heat and moisture transfer of the envelope in this area, through the analysis of the mechanism of moisture and heat prevention, the construction method suitable for the building envelope in the Yangtze River Delta was established. It lays a scientific foundation for theoretical research and design creation of low-energy buildings in the Yangtze River Delta.

长江三角洲地区是我国典型的夏热冬冷地区，夏季湿热，冬季湿冷是其主要的气候特征，多雨的存在使得室内热舒适问题尤为突出。同时，政策性原因使得本地区居住建筑普遍采用分体式空调来间歇式供热和供冷，冬、夏季室内热湿环境处在动态变化之中，这将导致空调能耗长年居高不下，围护结构热工设计将十分困难。为此，应明确在周期性外扰循环作用下建筑围护结构热湿耦合传递机理，探索建筑材料热物性的变化对建筑围护结构传热传湿的影响，形成适宜于长江三角洲地区建筑围护结构的热工计算方法；分析该地区的气象资料，通过数值计算模拟的方法计算不同室外条件下热湿耦合传递对围护结构传热量的影响，确定临界值来区分适宜热湿耦合传递计算的地区；针对该地区围护结构双向传热传湿的特点，通过对防潮、防热机理的分析，研究现有围护结构构造的不足，建立适宜于长江三角洲地区建筑围护结构的构造做法，为长江三角洲地区低能耗建筑理论研究和设计创作奠定科学基础。

长江三角洲地区是我国典型的夏热冬冷地区，夏季湿热，冬季湿冷是其主要的气候特征，多雨的存在使得室内热舒适问题尤为突出。同时，政策性原因使得本地区居住建筑普遍采用分体式空调来间歇式供热和供冷，冬、夏季室内热湿环境处在动态变化之中，这将导致空调能耗长年居高不下，围护结构热工设计将十分困难。因此本项目探索了建筑材料热物性的变化对建筑围护结构传热传湿的影响，发现湿传递对热工计算结果的影响较大，传热量最多增加30%；导热系数变化对传热量影响的幅度在5%~10%；蒸汽渗透系数变化对传热量影响在3%以下;液态水渗透系数受室外计算条件影响，非雨天时，其值变化对传热量计算不大，雨天时，其值变化对传热量影响在30%以上。通过对比《公共建筑节能设计标准GB50189-2015》中的节能改造推荐值，提出了在长江三角洲地区进行节能改造时不建议考虑用低U值的保温材料作为外墙和屋顶的改造措施。绿色屋顶是屋顶节能改造的一个更好的解决方案。与围护结构的其他参数相比，使用较低的SHGC值的窗户可以大大减少能源消耗。改善遮阳，降低SHGC值是该地区公共建筑围护结构节能改造的最有效措施。基于适宜性热舒适模型对夏热冬冷地区自由运行建筑的气候潜力进行分析，发现该地区气候潜力百分比为75%~88%，节能改造效果显著。最后分析了气象因素对热湿耦合热工计算的影响，发现室外相对湿度和夏季空调工况是影响热湿耦合计算和传热计算差异的主要因素，冬季供暖工况、温度和太阳辐射变化对两种计算差异的影响较小。在此基础上提出利用“空调高湿日数（Cooling high humidity-days：CHD60）”来作为热湿耦合热工设计分区的区划指标，并给出了中国热湿耦合热工设计分区图和设计要求。本项目的开展对于改善建筑热工计算方法和设计原理，探讨长江三角洲地区建筑构造节能改造原理和方法具有积极意义。