【摘要】：輕型木結構建筑溫濕度的有效控制,既是人群居住舒適度的重要考量標準,亦是建筑物理學的客觀要求。室內溫濕度在房屋施工建造及投入使用時均處于動態(tài)變化狀態(tài)。室內水分太高會導致建筑本身易滋生細菌螨蟲,產(chǎn)生霉菌,并且會引發(fā)居住者胸悶氣短等健康問題;室內水分太低則會造成木材收縮翹曲、開裂,并且會引發(fā)居住者皮膚刺激和呼吸問題。為了動態(tài)了解輕型木結構建筑墻體的保溫效果及熱濕耦合性能,筆者對輕型木結構圍護墻體在夏熱冬冷區(qū)的適用性作出分析,預測其未來熱濕變化趨勢,并在墻體設計初期找到新的突破點。本文以A幢(軟木輕型木結構建筑)、B幢(防腐木輕型木結構建筑)兩幢輕型木結構建筑,a墻體(軟木SPF)、b墻體(軟木佳殿保溫棉)、c墻體(防腐木SPF)、d墻體(防腐木佳殿保溫棉)四種圍護墻體為測試及研究對象,以理論計算為研究支撐,對輕型木結構建筑墻體保溫及熱濕耦合性能做出了如下研究。首先,實驗測試了墻體材料的基礎材性(密度、厚度)、熱物性參數(shù)(導熱系數(shù)、比熱容)、濕物性參數(shù)(不同相對濕度下的水分儲存含量、溫度相關的導熱系數(shù),含水率相關的導熱系數(shù));之后,分兩個時期測試A、B幢的a、b、c、d墻體的傳熱系數(shù)。同時,在1月至3月實時監(jiān)測兩幢輕型木結構建筑室內外溫濕度及含水率;最后,使用WUFI 6.0模擬四種墻體的熱濕性能,預測2018年—2019年,一年中墻體溫濕度及含水率變化曲線。在此基礎上分析了兩幢輕型木結構建筑保溫性能、居住舒適度、凝結及霉菌風險,同時印證了軟件模擬的準確性與可信度。主要結論如下:(1)建筑被測材料中:軟木,佳殿保溫棉屬于高效保溫材料;OSB,SPF均屬于保溫材料;防腐木掛板,防水卷材均屬于絕熱材料。等溫吸濕能力排序為:佳殿保溫棉軟木OSB防腐木SPF;吸水能力排序為:OSB軟木防腐木SPF佳殿保溫棉;(2)2017年12月的傳熱系數(shù)測試值與2018年3月相比,相對誤差更小(2017年12月A幢:2.06%,B幢7.08%;2018年3月A幢3.51%,B幢11.40%),表明最冷月測試效果更好。同時,A幢及a、b墻體的傳熱系數(shù)測試值均小于B幢及c、d墻體傳熱系數(shù),這表明前者的保溫性能優(yōu)于后者;A、B幢建筑及a、b、c、d墻體傳熱系數(shù)測試值遠小于夏熱冬冷熱工分區(qū)傳熱系數(shù)(≤1.0W/(m~22K)),甚至達到了嚴寒區(qū)熱分區(qū)的傳熱系數(shù)要求值(≤0.4W/(m~22K)),因此A、B幢建筑及a、b、c、d墻體均適用于夏熱冬冷區(qū);(3)由A、B幢建筑的溫度、熱流值數(shù)據(jù)及測試曲線分析熱穩(wěn)定性、熱惰性、蓄熱系數(shù)及延遲時間。其結果表明:A幢建筑抵抗外界波動的能力更強,熱穩(wěn)定性更好,且其蓄熱能力也更強。A幢建筑墻體的衰減倍數(shù)小于B幢墻體。(4)在溫濕度及含水率實時監(jiān)測中,A幢建筑的溫濕度調節(jié)性能優(yōu)于B幢建筑。但從標準差來看,B幢建筑的室內溫濕度標準差均小于A幢建筑,這表明B幢木建筑的室內溫濕度變化更穩(wěn)定;B幢建筑的含水率遠大于A幢建筑的含水率。A、B幢建筑內SPF處的含水率均隨時間的推移,表現(xiàn)出其含水率下降趨勢,且c墻體的含水率下降速率快;A幢、B幢建筑內側OSB處的含水率均隨時間的推移表現(xiàn)出下降趨勢,其中A幢內側OSB的含水率大于B幢內充OSB的含水率,這表明A幢建筑室內溫濕度波動大,印證了A幢建筑室內溫濕度波動大于B幢建筑。(5)A、B幢建筑在空調條件下全年平均溫度及冬季相對濕度均在適宜的濕度區(qū)間內。夏季的溫濕度均高于其它季節(jié)濕度,需安裝除濕氣空調調節(jié)室內濕度;四種輕型木結構建筑墻體,全年的室內溫度均大于露點溫度,不易發(fā)生冷凝,墻體設計適用于南京夏熱冬冷氣候區(qū)。四種輕型木結構建筑墻體室內墻面霉菌孢子實際含水量小于臨界水分含量,這表明在2018年—2019年中,四種墻體室內墻面霉菌孢子萌發(fā)可能性較小,不易產(chǎn)生霉菌。本研究對輕型木結構建筑墻體乃至其它木結構建筑墻體的健康設計與未來室內環(huán)境預測提供了新的研究方向,以便準確的識別建筑構件及墻體結構中熱濕耦合傳遞風險,有效避免損害發(fā)生,最大化地發(fā)揮輕型木結構建筑本身的優(yōu)勢。本研究致力于為居住者創(chuàng)造更舒適與健康的輕型木結構住房環(huán)境,并且對提高熱力學及熱濕及空氣耦合傳遞成果在我國輕型木結構建筑的工程應用提供技術支撐,具有較高的指導意義及工程應用價值。
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU111.41
【圖文】：

墻體的傳熱原理

圖 1-2 輕型木結構建筑墻體保溫及熱濕耦合性能研究技術路線Fig.1-2 Technical roadmap for thermal insulation and heat and moisture coupling performance of light woodstructure building walls1.4.3 創(chuàng)新點研究成果預測輕型木結構建筑墻體保溫及熱濕性能的未來變化趨勢

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本文編號：2725534