被动式太阳能集热蓄热墙对室内湿环境调节作用的研究

(b) 对比房
图6 室内壁面温度和露点温度的逐时变化图

3.3 墙体内部水蒸气分压力分布

多孔介质的传湿过程是包含了气液两相流动、相变、热湿耦合传递等现象的复杂过程。前节已经对表面结露现象进行了分析，本文中为了简化对墙体内部传湿过程的分析，根据文献[12]介绍的稳态下纯蒸汽渗透过程的计算方法对太阳房的集热蓄热墙和对比房的南外墙内部水蒸气分压力进行了计算，具体计算方法如下：

1）根据墙体两侧空气的温度和集热蓄热墙体内三个测点的温度（见图3），做出相应的饱和水蒸汽分压力P_s的分布线。

2） 根据墙体两侧空气的温度和相对湿度，确定两侧空气的水蒸汽分压力P_i、P_e，并计算各层的水蒸汽分压力： m=2,3,4,……n

式中： H₀—墙体的总蒸汽渗透阻， H₀=H₁+ H₂+ H₃+……=

—任一分层的厚度，m；

—任一分层的材料的蒸汽渗透系数, g/(m·h·Pa)

i—室内；e—室外； —从室内一侧算起，由第一层至第m-1层的蒸汽渗透阻之和。

墙体结构见图2，计算结果如图7、图8所示。由图7可知，由于集热蓄热墙外侧空气层良好的吸湿作用及墙体本身的集热蓄热特性，墙体处于干燥状态，内部未出现凝结现象；而对比房的南外墙内部水蒸气分压力在0:00、6:00和18:00都比较接近饱和水蒸气分压力，计算结果显示也未产生内部凝结（见图8）。

图7 太阳房东西两侧集热蓄热墙体的水蒸气分压力分布
图8 对比房南外墙水蒸气分压力分布图

以上的计算仅仅是近似的分析，而实际上，在含湿多孔材料的含湿量中液态水所占的比例远大于气相，需要应用水蒸气和液态水同时传递的湿迁移混合模型进行求解。在该模型中，由于涉及到相变系数，该系数的确定完全依赖于湿迁移过程中水蒸汽和液态水各自的传递速率，所以确定它很困难。

3.4 与室外的关系

图9表示太阳房和对比房2003年11月~2004年2月的室内外相对湿度的相关变化图。

由图可知，当室外相对湿度增加时，室内相对湿度几乎没有明显的变化，这可以认为是由于实验房均采用外保温，外保温材料聚苯板的蒸汽渗透系数很小，湿气很难通过围护结构向室内传递，另外由于实验过程中门窗几乎都呈关闭状态，所以室内的相对湿度受室外的影响很小。

3.5 室内舒适性比较

由于实验房是刚刚竣工的房屋，虽然室内没有产湿源，但墙体内含水率很高，太阳房和对比房室内相对湿度比相同地点的采暖房间高20~50%。2004年春节前后，大连遇到了罕见的持续低温天气，室外气温达-14~-17℃，在未采取任何采暖措施的情况下，实验房两间房间的室内温度仍保持在9~11℃左右。虽然太阳房和对比房室内温度相差不大（1~1.5℃），但由于壁面温度和室内相对湿度存在较大差异，室内热舒适感觉明显不同。对比房始终给人一种气闷的感觉，而太阳房感觉比较舒适。

4.结论

2003年11月~2004年2月，对被动式采暖降温实验房进行了长期连续的温湿度测试，通过对太阳房和对比房观察和测试的结果表明，被动式太阳能集热蓄热墙体结构对室内湿

图9 室内相对湿度与室外相对湿度的相关变化图

环境具有很好的调节作用，能有效地防止室内表面结露现象的发生，同时室内舒适性也得到了明显改善。另外，通过实验了解到由于在玻璃幕墙内侧会出现凝结现象，所以需要考虑凝结水的排放措施。

参考文献

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