呼吸墙多孔渗流、动态保温与空气过滤机理

建筑物每年消耗掉全球约40％的总能源且继续增长，其中用来抵御建筑围护结构与外界环境间的传热所耗费的能量占有相当的比重；另一方面，日益增多的建筑物综合症以及备受关注的室内健康问题提醒人们在开展建筑节能的同时必须兼顾室内环境品质。为探索降低建筑围护结构热损失，同时寻找到改善室内空气品质的合适途径，本课题提出开展有关呼吸性外墙的多孔渗流、动态保温、以及空气过滤机理的应用基础研究。拟应用多孔介质动力学原理建立呼吸墙内空气渗流与传热过程数学模型；并以拉格朗日法为基础研究微粒在多孔介质内的运动与被捕获过程，从而建立微粒在呼吸墙内的过滤净化作用模型。并提出应用太阳辐射效应来驱动呼吸墙工作的原创物理模型方案；以及构建有关使用呼吸墙的室内热舒适性与空气品质性能的评价方法。本项目的成功实施将为探索利用呼吸墙来提高建筑能源效率以及改善室内空气品质奠定理论基础，同时填补国内呼吸墙研究的空白。

建筑物每年消耗掉全球约40％的总能源且继续增长，其中用来抵御建筑围护结构与外界环境间的传热所耗费的能量占有相当的比重；另一方面，日益增多的建筑物综合症以及备受关注的室内健康问题提醒人们在开展建筑节能的同时必须兼顾室内环境品质。为探索降低建筑围护结构热损失，同时寻找到改善室内空气品质的合适途径，本课题开展了有关呼吸性外墙的多孔渗流、动态保温、以及空气过滤机理的应用基础研究，主要获得以下研究成果：（1）提出了全新的呼吸墙设计方案，并建造出相应的物理模型原型，该呼吸墙方案对改善闹市区的空气品质及噪音的阻隔具有良好的性能，相关技术方案已授权国家发明专利。（2）建立了适用于呼吸墙设计的阻抗-流量简化计算模型，通过该模型可估算出在单独热压、单独风压以及两者共同作用下的呼吸墙内的通风量，对于呼吸墙参数设计以及室内空气品质评价均具有指导意义。（3）建立了评估呼吸墙传热性能的纯流体与多孔区域热交换模型，通过该模型可快速预测出在不同太阳辐射照度下气流温度随通风路径的变化。（4）建立了呼吸墙对气载颗粒过滤性能的预测模型，将经典的颗粒床过滤预测模型与基于颗粒动力学特性的统计学模型耦合到一起，预测出呼吸墙内重力沉降与颗粒床共同作用下的颗粒过滤性能。（5）运用CFD对安装呼吸墙的某办公环境进行了热环境评价，建立了包含多孔介质与大空间环境等不同几何尺度下的热环境模拟方法，对呼吸墙以及室内的气流场与温度场进行了解算，可用于室内热舒适与空气品质性能的深入评价。本项目的成功实施将为探索利用呼吸墙来提高建筑能源效率以及改善室内空气品质奠定理论基础，同时填补国内呼吸墙研究的空白。