冬冷干燥地區(qū)整體建筑熱濕耦合傳遞對(duì)室內(nèi)溫濕度的影響

鄭偉花， 宋朝

(河北大學(xué)建筑工程學(xué)院， 保定 071002)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑物的重要組成部分，同時(shí)也是建筑物熱濕負(fù)荷的主要來源[1]。從理論上，其內(nèi)部的熱濕耦合傳遞可以抽象為多孔介質(zhì)內(nèi)熱濕耦合遷移過程。眾多學(xué)者根據(jù)不同的機(jī)理進(jìn)行了相應(yīng)的研究，并取得了很多成果。戚禹康等[2]研究了稻谷自然儲(chǔ)存多尺度熱濕耦合傳遞；于水[3]分析了熱濕耦合作用建筑墻體的相關(guān)問題；Melin等[4-5]、Lu[6]建立了多孔介質(zhì)材料的熱濕耦合傳遞模型；郭興國等[7]研究了夏熱冬冷地區(qū)太陽輻射對(duì)墻體內(nèi)部熱濕耦合遷移的影響；劉向偉[8]分析了夏熱冬冷地區(qū)建筑墻體熱、空氣、濕耦合遷移特性；黃祖堅(jiān)等[9]通過對(duì)北美典型氣候區(qū)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱量和濕分耦合傳遞模型(coupled heat and moisture transfer model，HM)模擬及分析，建立了多孔介質(zhì)材料的熱濕耦合傳遞模型。

目前，關(guān)于冬冷干燥地區(qū)多層墻體的研究鮮見報(bào)道。實(shí)際上，在相同溫度下由于濕度的差異，建筑外墻的保溫隔熱大相徑庭。為此，針對(duì)目前市場上常見的復(fù)合墻體結(jié)構(gòu)和墻體材料的整體性能進(jìn)行研究，創(chuàng)建適合用于北方冬季寒冷干燥地區(qū)的復(fù)合墻體體系。以超低能耗建筑的一樓為研究對(duì)象,分別對(duì)不同外墻保溫下建筑在冬季寒冷干燥地區(qū)的熱濕傳遞情況進(jìn)行模擬，分析不同外墻保溫系統(tǒng)下整體建筑熱濕傳遞特性的差異。為冬冷干燥地區(qū)的多層墻體構(gòu)建提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)學(xué)模型

以溫度和相對(duì)濕度為驅(qū)動(dòng)勢，根據(jù)能量守恒和質(zhì)量守恒定律建立墻體熱濕耦合傳遞瞬態(tài)模型，并做以下假設(shè)：①建筑材料是在維數(shù)上恒定不變的多孔材料，且多孔介質(zhì)內(nèi)的流體是連續(xù)性的、均勻分布的理想氣體；②墻體內(nèi)部介質(zhì)連續(xù)且各向同性，局部熱力學(xué)平衡；③建筑材料內(nèi)部介質(zhì)的部分物性參數(shù)為恒定不變的常數(shù)；④空氣壓力恒定為大氣壓；⑤忽略液態(tài)水彌散過程；⑥忽略結(jié)冰現(xiàn)象；⑦建筑材料之間處于濕平衡狀態(tài)。參考文獻(xiàn)[10]建立該建筑的熱濕平衡方程。

1.1 濕傳遞

所研究的濕傳遞認(rèn)為濕度變量是包含水蒸氣和液態(tài)水的總量，涉及毛細(xì)管吸力下的液態(tài)水傳遞和水蒸氣的擴(kuò)散傳遞，因此以Dancy定律和菲克擴(kuò)散定律為基礎(chǔ),考慮到建筑材料一般被恒定的大氣壓力環(huán)境包圍，并在一定范圍的溫度和水分條件下，建立了此類材料的水分運(yùn)輸方程，由假設(shè)①可知，應(yīng)使用毛細(xì)孔內(nèi)的流體擴(kuò)散模型

(1)

式(1)中：?為梯度；ρgug?ωv為時(shí)控器所導(dǎo)致的水分變化率。

根據(jù)假設(shè)④，絕對(duì)壓力PA設(shè)置的為1.013 25×105Pa,這時(shí)候流體間的對(duì)流通量會(huì)消失，因此

(2)

通過引入水分儲(chǔ)濕量，可得

(3)

蒸汽的擴(kuò)散通量可表示為

gw=-pgDeff?ωv

(4)

通過令xaMa+xvMv為常數(shù)，且潮濕的空氣為理想的氣體，因此有

(5)

蒸汽滲透系數(shù)為

(6)

最后可得

(7)

式中：w為材料體積含濕量，kg/m3；Φw為相對(duì)濕度；pg為潮濕空氣密度，kg/m3；ug為單位橫截面積的體積流速，m/s；ωv為潮濕空氣中的水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)；gw為水分?jǐn)U散通量；u1為液態(tài)水的流速，m/s；ρ1為液態(tài)水的密度，kg/m3；Dw為水分?jǐn)U散性,m2/s；G為水分來源,kg/(m3·s)；Deff為多孔介質(zhì)中的有效蒸汽擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；Mv為水蒸氣的摩爾質(zhì)量，kg/mol；Ma為多孔介質(zhì)內(nèi)流體的馬赫數(shù)；xa為干燥空氣的摩爾分?jǐn)?shù)；xv為水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)；ρv為水蒸氣分壓，Pa；ρa(bǔ)為干燥空氣的壓力，Pa；RH2O為水蒸氣氣體常數(shù)，J/(kg·K)；ξ為水分存儲(chǔ)量，kg/m3；δP為蒸汽滲透性，s；Psat為飽和水蒸氣壓力，Pa；T為溫度，K。

1.2 熱傳遞

研究建筑在自然條件形成的對(duì)流換熱[11]，屬于宏觀熱對(duì)流，微觀熱傳導(dǎo)。因此熱傳遞只考慮熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流。熱量在建筑材料內(nèi)部處于活動(dòng)狀態(tài)，因此采用非穩(wěn)態(tài)的模型，將材料定義為含有液態(tài)水和蒸汽的多孔介質(zhì)。根據(jù)假設(shè)①和假設(shè)②可知建筑材料是連續(xù)的、局部熱力學(xué)平衡的多孔介質(zhì)而且其內(nèi)部的流體具有連續(xù)性，因此熱傳遞方程應(yīng)根據(jù)能量守恒定律和熱力學(xué)第一定律建立，方程的建立要考慮建筑材料的屬性和材料內(nèi)的水分。局部熱平衡方程為

(8)

以時(shí)間為變量，建筑的能量的變化主要是由內(nèi)部能量的對(duì)流、熱傳導(dǎo)、輻射、機(jī)械應(yīng)力的消散和額外的體積熱源來平衡的。因此考慮空間框架的熱力學(xué)平衡方程為

(9)

由于選擇的干燥材料具有導(dǎo)熱性，因此可以忽略由濕空氣所引起的部分體積變化，有效導(dǎo)熱系數(shù)可以被定義為關(guān)于固體和水分特性的函數(shù)，可表示為

(10)

式中：Ω為多孔介質(zhì)內(nèi)的均質(zhì)流體；E為質(zhì)量內(nèi)能，J/kg；v為多孔介質(zhì)的體積，m3；q為通過傳導(dǎo)產(chǎn)生的熱量，J；n為邊界?Ω的外部法向量；s熵，J；σ為柯西應(yīng)力張量；ρ為固體的干密度;(ρCp)eff為恒定壓力下的有效體積熱容量,J/(m3·K)；q為傳導(dǎo)傳熱通量項(xiàng)；Q為總熱量，W/m3；keff為有效導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·K)；t為時(shí)間，s；qr為輻射熱通量，W/m2；ks為干固體熱導(dǎo)率，W/(m·K)；b為熱導(dǎo)率補(bǔ)充，無量綱；ρs為固體的干密度，kg/m3。

熱容量為描述在干燥的固體材料中，單位質(zhì)量產(chǎn)生單位溫度變化所需的熱能量。定義恒定壓力下的有效體積熱容量，需要同時(shí)考慮固體矩陣的特性和濕度。

(ρCp)eff=ρsCp,s+w(Φw)Cp,w

(11)

式(11)中：Cp為恒定應(yīng)力下的比熱容，J/(kg·K)；(ρCp)eff為恒定壓力下的有效體積熱容，J/(m3·K)；w(Φw)為著水分存儲(chǔ)功能，用來描述儲(chǔ)水量與材料中相對(duì)濕度之間的關(guān)系；Cp,s為固體干燥時(shí)的熱容量;Cp,w為水熱容量在恒定的壓力。

汽阻因子μ將蒸汽滲透性定義為δp，由此可得

(12)

式(12)中：δ為靜止空氣的蒸汽滲透性，s。

根據(jù)假設(shè)①，由于建筑材料為含有液態(tài)水和蒸汽混合物的多孔介質(zhì)，所以將由于水分轉(zhuǎn)移引起的材料性質(zhì)的總體變化通過表觀導(dǎo)熱系數(shù)的變化以及熱源來表示，并且考慮蒸發(fā)潛熱后可得

(13)

式(13)中：Lvδp?(ΦPsat)為由于水分含量變化而產(chǎn)生的熱源;Lv為潛熱,J/kg;Psat為飽和水蒸氣壓力，Pa。

1.3 邊界條件

考慮水分蒸發(fā)所導(dǎo)致的潛在熱源[12]，濕氣通量為墻體增加水分。選擇壓力差所導(dǎo)致的對(duì)流水汽通量，通過墻體的濕流量g0可表示為

g0=βρ[Φw，extρsat(Text)-ΦwPsat(T)]g0=βρ

(14)

式(14)中：βρ為水分轉(zhuǎn)移系數(shù)；Φw,ext為外部相對(duì)濕度；Text為外界環(huán)境溫度，℃；g0為進(jìn)入墻體材料的濕氣通量，g0>0。

-ngw=0

(15)

式(15)意味著邊界上沒有水汽通量。跨越邊界的相對(duì)濕度梯度為零。與此同時(shí)，邊界一側(cè)的相對(duì)濕度必須等于另一側(cè)的相對(duì)濕度。由于邊界之間沒有相對(duì)濕度差異，濕氣無法穿過邊界[13]。所以式(15)只能應(yīng)用于外部邊界。添加跨邊界的熱通量，使得為域增加熱量的熱通量為正。由于本研究中所采用的是外界環(huán)境中的自然通風(fēng)形成的對(duì)流換熱，因此為自然對(duì)流換熱[2]。

通過墻體的熱通量q0可表示為

q0=h(Text-T0)

(16)

式(16)中：h為傳熱系數(shù)；T0為初始值，℃。

-nq=0

(17)

此時(shí)意味著邊界之間沒有熱通量。通過這個(gè)方程，可以了解到跨越邊界的溫度梯度是零。要達(dá)到這個(gè)結(jié)果，邊界一側(cè)的溫度必須等于另一側(cè)的溫度。由于邊界之間沒有溫差，所以熱量無法穿過邊界。

水平平板上側(cè)的外部自然對(duì)流傳熱系數(shù)h的取值為

(18)

垂直壁的外部自然對(duì)流傳熱系數(shù)的取值為

(19)

式中:k為導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；ReL為與特征長度L相關(guān)的雷諾數(shù)；cp為恒定壓力下的特定熱容量，J/(kg·K)；L為特征長度(面積/周長)，m。

2 模擬條件

圖1為以河北省保定市某被動(dòng)式超低能耗示范工程為研究對(duì)象建立的物理模型，模型按照實(shí)建筑原尺寸構(gòu)建，其中為了簡化問題，選取建筑的一樓作為數(shù)值模擬的對(duì)象，實(shí)建筑內(nèi)部橫跨21.4 m，內(nèi)寬12.35 m，室內(nèi)高度為3.75 m。該建筑從室外到室內(nèi)，依次由防護(hù)層、保溫層和基層墻體組成。各層材料厚度尺寸為：防護(hù)層采用60 mm混凝土保護(hù)層，保溫層為280 mm厚的石墨聚苯板，南邊的基層墻體采用200 mm厚鋼筋混凝土墻，其余部分的基層墻體則為300 mm厚的鋼筋混凝土墻。如圖2所示，為了得到建筑內(nèi)部某個(gè)位置的溫度和濕度數(shù)據(jù)，在模擬過程中設(shè)置了3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)來記錄建筑內(nèi)部的溫濕度變化[14-15]。3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的位置分別為監(jiān)測點(diǎn)1(0.6、0.7、0.6 m)、監(jiān)測點(diǎn)2(11.24、6.765、2.05 m)、監(jiān)測點(diǎn)3(21.88、12.93、1.925 m)，其中監(jiān)測點(diǎn)1和監(jiān)測點(diǎn)3靠近墻壁，監(jiān)測點(diǎn)1在該建筑的左側(cè)(南墻壁)左下角，監(jiān)測點(diǎn)3在該建筑的右側(cè)(北墻壁)右上角。因?yàn)樗闹艿膲Ρ谥苯优c大氣接觸，所以靠近墻壁的位置容易受大氣環(huán)境的影響[16-18]，故在兩側(cè)的墻壁附近各設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，而建筑內(nèi)部受大氣環(huán)境的影響不是很大，因此在建筑中部設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。模擬所用建筑材料參數(shù)均根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊》[11]和模擬軟件自帶的建筑材料庫確定，建筑墻體各層材料參數(shù)如表3所示。

圖1 建筑物理模型Fig.1 Building physical model

圖2 監(jiān)測點(diǎn)位置Fig.2 Location of monitoring points

3 墻體熱濕耦合傳遞模型的求解

3.1 熱濕耦合傳遞模型求解

選擇保定作為研究的模擬城市，氣象數(shù)據(jù)(ASHRAE 2017)逐時(shí)值作為氣象參數(shù)。為了使模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確，保定地區(qū)選用供暖情況下的狀態(tài)(室內(nèi)溫度為20 ℃)，室內(nèi)相對(duì)濕度設(shè)為0.3，建筑朝向設(shè)置為坐北朝南。模擬開始時(shí)間為2017年12月30日0：00，持續(xù)時(shí)間24 h,建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)初始溫度設(shè)置為當(dāng)日的環(huán)境溫度，設(shè)定保溫層初始相對(duì)濕度為當(dāng)日的環(huán)境濕度。在材料參數(shù)的設(shè)置中，可以根據(jù)參考溫度對(duì)密度進(jìn)行評(píng)估，以確保在溫度變化時(shí)保持所需要的質(zhì)量。采用Tempref算法，將溫度設(shè)置為293.15 K。模型求解后的溫度、相對(duì)濕度分布分別如圖4、圖5所示。

圖6為封閉情況下3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)記錄的溫度變化情況，它們的溫度變化情況具有規(guī)律性。監(jiān)測點(diǎn)1與監(jiān)測點(diǎn)3呈對(duì)稱狀態(tài)，對(duì)稱點(diǎn)為監(jiān)測點(diǎn)2。從圖6(a)中可以看出，在測量初期，監(jiān)測點(diǎn)2的溫度最高，這是因?yàn)樵擖c(diǎn)測量的是室內(nèi)空氣溫度(室內(nèi)溫度設(shè)為供暖狀態(tài)下的20 ℃)，之后隨著溫度的降低，由于溫度的延滯效應(yīng)，在封閉階段監(jiān)測點(diǎn)2的溫度逐漸降低。監(jiān)測點(diǎn)1和監(jiān)測點(diǎn)3在最初封閉時(shí)，溫度變化出現(xiàn)先陡后緩的情況，這是因?yàn)樵诜忾]初期該點(diǎn)的溫度為靠近墻體的室內(nèi)空氣溫度，所以剛開始?jí)Ρ诘臏囟?環(huán)境溫度)隨著空氣傳遞到了該處導(dǎo)致溫度出現(xiàn)驟降，并逐漸與環(huán)境溫度持平。監(jiān)測點(diǎn)1和監(jiān)測點(diǎn)3溫度接近外界大氣溫度，這是由于這兩點(diǎn)距離墻體較近，而建筑墻體受外界大氣溫度影響比較大。從圖4可以清楚的看出，封閉期間室內(nèi)溫度分布非常均勻，空氣區(qū)域?yàn)樽匀粚?duì)流運(yùn)動(dòng)，均勻的氣流為室內(nèi)溫度快速降溫降濕提供了條件。由于南邊的玻璃厚度與鋼筋混凝土的厚度均高于其它方向，因此監(jiān)測點(diǎn)1的溫度下降速度比監(jiān)測點(diǎn)3的溫度下降速度要慢，24 h后室內(nèi)的平均溫度分別為3.75 ℃。

表3 相關(guān)材料參數(shù)Table 3 Relevant material parameters

圖4 7.5 h后溫度分布Fig.4 Temperature distribution after 7.5 h

圖5 7.5 h后相對(duì)濕度分布Fig.5 Relative humidity distribution after 7.5 h

圖6 不同室內(nèi)溫度下24 h內(nèi)的溫度變化Fig.6 Temperature change within 24 hours under different indoor temperature

圖4為封閉7.5 h后的建筑溫度分布。隨著時(shí)間的推移，溫度相對(duì)于封閉初期產(chǎn)生了些許變化。室內(nèi)正中間位置的溫度初期變化不明顯，保持在20 ℃。室內(nèi)的低溫出現(xiàn)在墻壁處，這與外界環(huán)境有關(guān)，平均溫度下降了11 ℃。由于保溫層采用的石墨聚苯板，該材料吸水率偏高，容易吸水。而建筑墻體位于外界寒冷和室內(nèi)常溫兩個(gè)溫度交叉點(diǎn)，極易產(chǎn)生水分，而室內(nèi)溫度較高, 水分蒸發(fā)帶走大量熱量，從而導(dǎo)致低溫在此。同時(shí)，室內(nèi)溫度分布比較均勻，這是因?yàn)槭郾桨宓慕^熱能力超強(qiáng)，它含有特殊的石墨顆粒，可以像鏡子一般反射熱輻射，并且其中含有能夠大幅度提升保溫隔熱性能的紅外線吸收物，從而減少房屋的熱損失。

圖7 不同室內(nèi)溫度下24 h內(nèi)的相對(duì)濕度變化Fig.7 Change of relative humidity within 24 hours under different indoor temperature

從圖7可以看出，監(jiān)測點(diǎn)的水分變化有急有緩，但是總體是上升的趨勢，這是因?yàn)榻ㄖ?nèi)部是一個(gè)封閉的小空間。冬季室內(nèi)外溫差大,容易產(chǎn)生冷凝水，圖5為7.5 h后建筑內(nèi)部的水分分布，經(jīng)過7.5 h后，建筑墻體處的相對(duì)濕度升高大約28%，隨著時(shí)間的流逝，24 h后室內(nèi)的平均相對(duì)濕度為0.38。

3.2 采用EPS保溫層的影響

聚苯乙烯泡沫(EPS)保溫板是中國應(yīng)用廣泛的一種保溫材料。為了比較在冬冷干燥地區(qū)使用EPS板與石墨聚苯板后室內(nèi)溫濕度的差異，對(duì)其使用過程中的熱濕傳遞進(jìn)行模擬。將外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的石墨聚苯板保溫層換成EPS保溫板后，監(jiān)測點(diǎn)2的含濕量分布和變化規(guī)律與采用石墨聚苯板時(shí)相同。從圖8中可以看出，與使用石墨聚苯板時(shí)相比，靠近墻體處的相對(duì)濕度增加，遠(yuǎn)離墻體處的相對(duì)濕度降低。這是因?yàn)镋PS保溫板導(dǎo)熱系數(shù)小，蓄熱系數(shù)大。它能夠減少室外濕分向墻體內(nèi)的滲透，同時(shí)還削弱了室內(nèi)濕分向外界的擴(kuò)散。EPS保溫板不吸水，因此，其保溫層的水分低于石墨聚苯板保溫層，所以靠近墻體處的相對(duì)濕度低于裝備石墨聚苯板時(shí)的相對(duì)濕度。水分減少，蒸發(fā)吸收的熱量減少，也因此，從圖8(a)中可以得到靠近墻壁處的溫度比石墨聚苯板時(shí)的溫度高。并且經(jīng)過24 h的封閉模擬，室內(nèi)的平均溫度為4.20 ℃。從圖8(b)可以看出，當(dāng)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的含濕量趨于穩(wěn)定后，域點(diǎn)探針3的相對(duì)濕度要低于域點(diǎn)探針1的相對(duì)濕度，24 h后室內(nèi)的平均相對(duì)濕度為0.365。這是因?yàn)镋PS板的隔水性能良好，其保溫層的水分要低于石墨聚苯板作為保溫層時(shí)的水分，保溫層散發(fā)熱量導(dǎo)致頂部水分率先蒸發(fā)，所以相對(duì)濕度較低。水分蒸發(fā)，水蒸氣向上運(yùn)動(dòng)，也因此它的溫度較高。

圖8 20 ℃時(shí)兩種材料對(duì)比Fig.8 Comparison of two materials at 20 ℃

3.3 室內(nèi)溫度對(duì)熱濕分布的影響規(guī)律

在冬冷干燥地區(qū)，人們?yōu)榱藵M足居住的舒適性，通常會(huì)使用采暖設(shè)備使房間溫度升高。由以上內(nèi)容可知，建筑的東北角頂部(探針3)相對(duì)濕度較高，為準(zhǔn)確反映室內(nèi)溫度對(duì)該位置的相對(duì)濕度分布的影響，基于數(shù)值模擬所得到的溫度和相對(duì)濕度數(shù)據(jù), 通過exponential函數(shù)進(jìn)行擬合。依據(jù)查閱相關(guān)知識(shí)可得，室內(nèi)溫度為18 ℃時(shí)為人體最舒適溫度。因此將室內(nèi)溫度設(shè)置為18 ℃，相對(duì)濕度0.3進(jìn)行為期24 h的模擬，探求室內(nèi)溫度對(duì)熱濕分布的影響規(guī)律。

靠近東北角屋頂室中央溫度和墻壁處溫度的數(shù)據(jù)擬合公式為

f(x)=-3.172×10-6exp(-7.14x)+17.98

(20)

根據(jù)式(20)中系數(shù)(95%置信區(qū)間)，擬合結(jié)果的評(píng)價(jià)參數(shù)分別為：誤差平方和1.301、線性回歸擬合確定系數(shù)0.968、調(diào)整后回歸擬合確定系數(shù)0.966 1、標(biāo)準(zhǔn)差0.201 6。根據(jù)這些參數(shù)可知，曲線擬合度較好，能夠反映東北角屋頂墻壁處溫度和室中央溫度之間的變化過程，數(shù)據(jù)擬合曲線如圖9所示。

圖9 靠近東北角屋頂墻壁的溫度和室中央溫度 的數(shù)據(jù)擬合曲線Fig.9 Data fitting curve of the temperature of the roof wall near the northeast corner and the temperature in the center of the room

靠近東北角屋頂墻壁處溫度和其相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)擬合公式為

f(x)=57.49x2-83.05x+25.14

(21)

根據(jù)式(21)中系數(shù)(95%置信區(qū)間)，擬合結(jié)果的評(píng)價(jià)參數(shù)分別為：誤差平方和0.031 09、線性回歸擬合確定系數(shù)1、調(diào)整后回歸擬合確定系數(shù)0.999 9、標(biāo)準(zhǔn)差0.031 17。根據(jù)這些參數(shù)可知，曲線擬合度較好，能夠反映東北角屋頂墻壁處相對(duì)濕度和其溫度之間的變化過程，數(shù)據(jù)擬合曲線如圖10所示。

將式(20)、式(21)聯(lián)立可得墻壁相對(duì)濕度和室內(nèi)溫度的數(shù)據(jù)擬合方程為

f(x)=-3.172×10-6exp[-7.14(57.49x2-83.05x+25.14)]+17.98

(22)

圖10 靠近東北角屋頂墻壁的相對(duì)濕度和其溫度 的數(shù)據(jù)擬合曲線Fig.10 Data fitting curve of relative humidity and temperature of roof wall near the northeast corner

4 結(jié)論

采用有限元法對(duì)保定市某被動(dòng)式超低能耗示范工程整體建筑的室內(nèi)溫度和水分變化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了分析研究，得出以下結(jié)論。

(1)在冬冷干燥地區(qū)相同溫濕度條件下，兩種保溫材料的性能存在差異。在吸濕能力這方面，EPS板小于石墨聚苯板；但是在保溫能力方面，EPS板大于石墨聚苯板。

(2)保溫外墻處于室內(nèi)外溫差交界處，容易產(chǎn)生冷凝水。室內(nèi)溫度較高時(shí)，隨著保溫外墻的水分吸熱蒸發(fā)，靠近墻體的周邊溫度逐漸降低。因此整體建筑處于封閉階段時(shí)，室內(nèi)最低溫度出現(xiàn)在墻壁附近。

(3)水分蒸發(fā)帶走大量熱量，熱量在室內(nèi)中心位置與邊緣位置的傳遞存在延遲效應(yīng)，封閉階段靠近墻壁的空氣率先降溫，隨后逐漸延伸到室內(nèi)中央位置，因此，靠近墻壁處的相對(duì)濕度與室中央的溫度之間的變化存在非線性關(guān)系。整體建筑內(nèi)部熱量傳遞的延遲是由于室內(nèi)空氣的不流通造成的。