调湿材料室内温湿度调节效果及机制研究

作     者：刘章君 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡明玉

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：调湿材料 平衡含湿率 相对湿度 空气含湿量 

摘      要：研究表明,室内相对湿度宜在40%0%。南部地区大部分时间处于高湿状态,室内相对湿度持续偏高,严重影响人们的正常生产和生活。利用调湿设备调节相对湿度,不利于可持续发展。为此,如何将调湿材料应用于建筑内壁/内墙,形成一定的大表面,具备一定的强度和耐水性,同时在密闭条件和与外界有换气条件下均具有良好的温湿度调节效果,对室内人居环境的改善与资源的可持续利用都具有重要意义。本文以硅藻土、海泡石和沸石三种无机矿物为主要原材料,在前期试验研究基础上,综合考虑前期制备的调湿材料的强度、耐水性和调湿性能,选取其中较优的配合比,制备多种无机矿物调湿材料。通过试验研究各调湿材料在不同工况下的室内温湿度调节效果,结合材料的微观形貌和孔隙特征研究各调湿材料调湿机制的联系与区别,为调湿材料的后续应用作出初步的理论探索。研究结果表明:(1)综合考虑室内相对湿度和空气含湿量变化,硅藻土调湿材料的较优喷覆厚度为1mm。在该喷覆厚度条件下,硅藻土调湿材料在密闭条件下能将小室内相对湿度维持在55%左右,有效降低相对湿度波动,空气含湿量能有0.5g/kg左右的降低。硅藻土调湿材料在小室预留4mm×600mm缝隙时达到吸放湿动态平衡。增加材料的喷覆厚度对小室温度影响不显著。(2)综合考虑室内相对湿度和空气含湿量变化,在1mm喷覆厚度条件下,泥炭藓/硅藻土调湿材料的室内温湿度调节效果较优,其次是泥炭藓/海泡石调湿材料,泥炭藓/沸石调湿材料的调节效果较弱。在密闭条件下,泥炭藓/硅藻土、泥炭藓/海泡石和泥炭藓/沸石调湿材料能将小室内相对湿度分别降低约11.4%、5.7%和2.9%,空气含湿量最大下降分别约23.8%、22.8%和16.2%,并最终将相对湿度维持在65%、67%和70%左右。三种泥炭藓/无机矿物调湿材料在小室预留8mm×600mm缝隙时逐渐达到吸放湿动态平衡。不同工况下三种泥炭藓/无机矿物调湿材料对小室温度都有0.5℃的调节效果。(3)微观形貌和孔隙结构分析表明,经过泥炭藓的复合后,三种泥炭藓/无机矿物调湿材料在保留原本微观结构的基础上又加入了泥炭藓独特的贮水细胞,改善了材料的调湿性能。泥炭藓/硅藻土、泥炭藓/海泡石和泥炭藓/沸石调湿材料的比表面积分别为58.35 m2/g、52.42 m2/g和28.37 m2/g,在实际室内温湿度调节过程中,调节相对湿度的方式主要是表面物理吸附作用,因而泥炭藓/硅藻土调湿材料的室内温湿度调节效果较优,其次是泥炭藓/海泡石调湿材料,泥炭藓/沸石调湿材料的调节效果较弱。