面向建筑節(jié)能的多孔建筑材料水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)瞬態(tài)測試方法研究.pdf

1、近年來，我國建筑能耗逐年增長，對建筑進(jìn)行能耗研究和節(jié)能設(shè)計刻不容緩。在建筑熱損失中，因建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱而產(chǎn)生的熱損失高達(dá)70-80％。而建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的大多是多孔材料，這類材料在典型的建筑環(huán)境中有著較強的濕分遷移，其對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工特性、建筑能耗以及室內(nèi)環(huán)境情況有著直接的影響。作為表征多孔建筑材料濕分傳遞性能的重要物性參數(shù)之一，水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)是定量分析建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的濕遷移和室內(nèi)熱濕環(huán)境問題所必需的基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)，其值的可靠性對分

2、析結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要意義，而標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)態(tài)測試方法耗時長、準(zhǔn)確性差。因此，本文參照文獻(xiàn)中提出的多孔建筑材料水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)瞬態(tài)測試方法的原理，以一維質(zhì)擴(kuò)散反問題的解得到了水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)與相對濕度的計算關(guān)系式，基于以上理論，采用高精度的電容式相對濕度傳感器設(shè)計并建立了相應(yīng)的瞬態(tài)測試平臺。
　　為驗證水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)瞬態(tài)測試方法的可行性，本文以 B04級加氣混凝土為對象，將試樣25℃時水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)的瞬態(tài)測試結(jié)果與文獻(xiàn)報道值、穩(wěn)

3、態(tài)測試結(jié)果同時進(jìn)行對比。結(jié)果表明，瞬態(tài)測試結(jié)果與文獻(xiàn)中報道的混凝土材料水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)隨相對濕度變化規(guī)律及數(shù)量級一致；在相同相對濕度范圍內(nèi)，瞬態(tài)測試值與穩(wěn)態(tài)測試值吻合度較高，最大偏差在30%以內(nèi)。該瞬態(tài)測試方法具有測量時間短、重復(fù)性高、操作方便等優(yōu)點，適用于多孔建筑材料不同相對濕度下水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)的測量。
　　為了明確該水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)瞬態(tài)測試方法的適用范圍，本文基于一維擴(kuò)散模型原理，對本瞬態(tài)測試方法適用的材料種類及相對濕

4、度范圍進(jìn)行了分析，重點研究了試樣尺寸對該瞬態(tài)測試方法結(jié)果的影響。結(jié)果表明，本瞬態(tài)測試方法適用于內(nèi)部平均孔徑大于10-6m且易于加工成長方體砌塊的多孔建筑材料。可測試的相對濕度范圍為1-80%RH，適用于實際的工程應(yīng)用。根據(jù)實驗研究結(jié)果，建議采用的試樣尺寸為擴(kuò)散橫截面邊長不小于預(yù)留探孔孔徑的8倍，水蒸氣擴(kuò)散方向邊長不小于擴(kuò)散橫截面邊長的2.5倍。
　　在水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)瞬態(tài)測試方法適用范圍的研究基礎(chǔ)之上，以典型自保溫多孔建筑材料

5、B04、B05、B06加氣混凝土砌塊為對象，研究了材料孔隙結(jié)構(gòu)及溫度對水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)的影響。研究結(jié)果表明，加氣混凝土水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)受孔徑分布而非孔隙率的影響，并且隨溫度的升高而增大。值得注意的是，加氣混凝土孔隙結(jié)構(gòu)及溫度對水蒸氣擴(kuò)散的影響程度與所處相對濕度條件有關(guān)，這是由于不同相對濕度下水蒸氣在加氣混凝土中的傳遞機(jī)理不同。本文還擬合了 B04、B05、B06級加氣混凝土水蒸氣有效擴(kuò)散系數(shù)關(guān)于絕對溫度和相對濕度的經(jīng)驗公式，可用于不