被动式太阳能集热蓄热墙对室内湿环境调节作用的研究

摘要：本研究在两间分别采用被动式集热蓄热墙体和普通保温节能墙体的同实体大的实验房屋中，利用多点温湿度及风速的计算机巡回监测系统等，对室内外温湿度、风速、太阳辐射强度及墙体内温度等参数在采暖期进行了长期实测，并通过对大量测试数据的分析，对被动式太阳能集热蓄热墙体对室内湿环境的调节作用进行了深入地实验研究，同时对由于采用集热蓄热墙体所带来的湿环境的明显改善进行了机理分析。

关键词：湿迁移 被动式采暖降温 湿环境 建筑节能

1 引言 在寒冷地区，由于建筑护结构湿传递所带来的建筑热性能和寿命降低、影响人体健康或舒适性等方面的问题是非常严重的，为此，通常采用的方法是加强护结构的绝热保温性能或适时地进行通风换气。随着建筑节能相关的规范标准的颁布实施，外墙的结露问题得到了较好的解决，但外窗的结露现象依然普遍存在。

国内外针对由于湿传递所产生的问题进行了大量的研究，如：利用A.B.Luikov热湿迁移理论分析墙体迁移对其隔热性能的影响[1]、各种护结构湿传递过程的理论和实验研究[2]~[9]、湿传递对导热负荷的影响[10]等。在进行多孔介质中湿传递过程的理论分析时，由于存在着过程的非线性特征、滞后现象、非等温等难点，多采用简化计算方法；而在实验研究中，由于测定含湿多孔体中局部含湿量的变化非常困难，难以对墙体内湿传递过程进行准确的分析。有研究提出了利用测定温度分布来测量瞬时湿分布的方法[11]，但其理论依据没有考虑相变的影响。

本研究在两间南外墙分别采用被动式集热蓄热墙体和普通保温节能墙体的同实体大的实验房屋中，利用多点温湿度巡回监测系统，对室内外温湿度、太阳辐射强度、护结构表面温度及集热蓄热墙体内温度等参数进行了实测，并通过对大量测试数据的对比分析，对被动式太阳能集热蓄热墙体对室内湿环境的调节作用进行了深入地实验研究。

2 实验方法 2.1 实验房

实验房（图1）建造在大连理工大学校园内、两间房屋南墙分别采用新型被动式集热蓄热墙体和普通保温墙体，其余墙面均采用100mm的苯板外保温加300mm厚煤渣混凝土空心砌块、屋顶100mm苯板外保温，门窗均采用绝热性能优良的单框双层中空玻璃门窗。图1的右侧为被动式太阳能实验房（以下简称太阳房），左侧为对比房。集热蓄热墙体的外侧采用的是透光性和绝热性能好的玻璃幕墙，玻璃幕墙与集热蓄热墙之间的空气间层内安装有遮阳帘，集热蓄热墙体和对比房南外墙结构及相关的物性参数如图2所示。

图1 实验房外景图数很小，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