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受损围护结构 HAM 耦合传递模型研究
孙圣坤， 于 水
（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，110168，沈阳）
摘 要： 提出了一种针对含裂隙围护结构的 HAM耦合传递模型的建模方法，认为空气传递是一个稳态
过程,并忽略围护结构裂缝内空气传递的体积力项和空气中的水分相变产生的热量变化，通过立方定律、达
西定律分析计算得出裂隙内部的空气渗透率，通过图像处理提取裂隙几何模型还原裂缝的真实形态。使用
COMSOL Multiphysic 自定义PDE模块进行计算，得出的模拟结果与其他案例以及实验结果进行对比，验证
了模型的准确性，通过模型与试验对比验证发现，实验与模拟结果的温度最大误差为 8.1 %，最大差值为2.8 ℃；
相对湿度的最大误差为 4.6 %，最大差值为3.1 %。在压差极小的情况下，含裂缝的多孔介质各个区域的平均
压力比无裂缝的多孔介质高 0.5 Pa左右。
关键词： 热湿耦合传递；围护结构；立方定律；裂缝
中图分类号：TU 112.4 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)07-0854-06
STUDY ON HAM COUPLED TRANSFER MODEL OF DAMAGED ENCLOSURE STRUCTURE
SUN S heng-kun, YU S hui
(Shenyang Jianzhu University, School of Municipal and Environmental Engineering, 110168 , Shenyang, China)
Abstract: This paper proposes a HAM coupled transfer model for cracked enclosures, in which
air transfer is considered as a steady process, and the body force transferred by air in enclosure
cracks and heat changes arising from the phase transition of moisture in air are ignored. The air
permeability of cracks is analyzed and calculated by the Cubic Law and Darcy Law, and the real
shape of cracks is obtained by extracting the geometric model of cracks through image processing. The
COMSOL Multiphysic custom PDE module is used in calculation. The simulation results obtained are
compared with other cases and experimental results, to verify the model accuracy. Results of model
and test verification show that the maximum temperature error of experimental and simulation results is
8.1%, with a maximum difference of 2.8 ℃ ; and the maximum error of relative humidity is 4.6 %, with
a maximum difference of 3.1 %. In the presence of extremely small pressure difference, the average
pressure of the porous medium with cracks is about 0.5 Pa higher than that of the porous medium
without cracks in each region.
Keywords: coupled heat and moisture transfer; enclosure; Cubic Law; crack
围护结构由于施工和养护不当、干缩变形、温度
和结构应力等因素受损产生裂缝的情况层出不穷。尤
其一些老旧建筑存在裂缝的情况更加严重，一方面裂
缝的产生使围护结构内部的热湿传递和分布情况发生
变化，导致建筑能耗计算不准确造成能源的浪费。另
一方面裂缝使围护结构内部出现一条狭长的空气通
道，空气的进入会加速墙体内部钢筋的锈蚀，严重的
会危及建筑的使用寿命，所以针对受损围护结构的热
湿以及空气传递研究具有重要的意义。
本研究合理地忽略了空气传递中由于空气密度变
化产生的体积力变化，从而影响空气传递的因素。
目前，还没有统一针对产生裂缝的围护结构的
HAM建模方法，通过图像处理获取真实的裂缝二维
几何结构，为了减少计算量认为空气传递与热湿传递
是单向耦合的关系，由于空气传递与热湿传递相比时
间尺度非常小，所以认为空气传递是一个稳态传递
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