调湿板的研究与应用.doc

1 调湿板的研究与应用 Study and application on hygroscopic board 摘要调湿板是一种在水泥砂浆中掺混了调湿材料的建筑板材, 由于调湿材料能自动吸放水蒸气, 因此, 调湿板具有调节室内湿度的作用。本文调湿板中的调湿材料是高分子树脂吸收了盐溶液后形成的凝胶。文章对该类型调湿板在北京地区的应用效果进行了数值模拟, 计算结果表明在北京的气候条件下, 调湿板对办公型建筑的室内湿度调节有明显作用。 2 关键词调湿;凝胶;数值计算 Abstract Hygroscopic board is made ofa mixture of cement mortar and hygroscopic material. It can adjust the indoor humidity for the hygroscopic material can absorb and evaporate the water vapor automaticaly. The hygroscopic material mentioned in this paper isa super absorbent polymer gel which absorbs aqueous solutior of calcium chloride. The putation of indoor humidity of an office room in BEijing was carried. The results show that the hygrocsopic board can adjust the indoor humidity prominently. Key words hygroscopic; gel; putation 传统的空调除湿方式低温冷凝除湿须制备低温冷冻水, 能耗较大。调湿板是利用调湿材料对水蒸气的自动吸放作用调节室内湿度, 调湿过程无能耗。日本已开发出多种调 3 湿板产品, 并应用于博物馆、美术馆等建筑中, 所使用的调湿材料主要是沸石。以高分子凝胶为调湿材料的调湿板产品尚未报道。 1 调湿材料 Gel 的特性 Gel 是由高分子树脂吸收了盐溶液后形成的凝胶,其调湿原理是利用凝胶中的盐溶液对水蒸气的吸收与释放作用。常用的盐溶液为 Cacl2 。图 1[1] 是几种常用调湿材料的在不同相对湿度下的平衡含水率曲线,实验环境温度为 25 ℃。可以看出同样的相对湿度变化范围, Gel 的含水率变化要远大于沸石及硅胶,是一种较理想的调湿材料。图1 不同材料的平衡含水率曲线 The equilibrium moisture contain of different materials 2 数值计算金招芬等人曾用 CaCl2 凝胶掺混到水泥、珍珠岩等材 4 料中,制成板状作耐火材料,并测定了其水蒸气扩散系数 Deff[2] 。图 2[3] 是该耐火材料在不同相对湿度下的平衡含水率曲线, 实验环境湿度为 25℃。从图 2 可以拟合出相对湿度ψ与板材含水量水率 C 的关系式: C= Φ- (1) 图2调湿板平衡含水率曲线 The equilibrium mositure contain of the hygroscopic board 由于一定浓度的盐溶液, 在不同温度下均对应相同的相对湿度,因此当假设调湿板中的盐溶液仍保持该特性时(1) 式适用于其它温度范围。在温度 t=0 ~ 40℃, 相对湿度ψ=30% ~ 85% 范围内,相对湿度ψ与绝对含湿量 X 的关系为Φ=;[4] (2) 联立(1)、(2) 便可得出绝对含湿量 X 与含水率 C的关系式: 5 X= × 10-+ × 10- (3) 3 数学模型图3 是一维板壁质扩散示意图, x=0 处与房间空气接触的表面, x=x0 处是绝湿表面。基本方程:板壁一维非稳态质扩散方程: (4)图3 一维板壁质扩散示意图 The schematic diagram o the problem 房间湿平衡方程: (5) 边界条件(6) 6 其中对流传质系数 hin 由( 7 )式算出(7) 初始条件: τ=0 ,0≤x≤ x0,C=C0 τ=0,Xr=Xr0 (8) 4 计算条件地点: 北京; 时间: 代表年, 气象数据由供热空调能耗分析用逐时气象数据生成系统 Medpha 得到;其它计算条件如表 1 所示。表1 计算条件 Table 1 Parameters putation 房间基本情况 7 房间体积 5×5× 3m3 门2× 1m2 窗2× 2m2