绿建小筑周报 | 第三十一期
亲爱的绿建小伙伴们：
时间过得真快，转眼间我们已经迎来了第31期周报！本期我们将分享两篇来自比利时鲁汶大学党博士的重要研究成果，这两篇论文深入探讨了建筑热湿气（HAM）耦合模型的构建与验证，为建筑湿热性能模拟提供了宝贵的理论基础和实践指导。此外，我们的老朋友陶工也为社区带来了新工具的惊喜！🌿
📚 本周论文分享
1️⃣ 《建筑热湿气(HAM)耦合模型经验性群组验证的最新研究》
首先，我们要感谢来自比利时鲁汶大学的党博士慷慨分享他的研究成果！HAM（Heat, Air, and Moisture）耦合模拟一直是建筑性能分析中的重要但复杂的领域，党博士的这两篇论文为我们深入理解这一领域提供了宝贵的洞察。👏
本研究致力于评估热、气和湿（HAM）耦合数值模型在建筑构件一维湿热响应预测中的稳健性与可靠性。数字背景令人震撼：研究开篇指出，当前HAM模型评估缺乏标准化框架，且在算法实现、材料参数和边界条件处理上的差异导致结果偏差，影响模型在科研与工程中的可信度。
为解决这一问题，研究在2023-2024年间，由比利时鲁汶大学牵头组织了一项国际群组验证。这是HAM数值建模领域迄今最大规模的合作，共有来自19个国家的38个研究团队、70余位研究者参与。研究基于比利时鲁汶大学”热箱-冷箱”实验获得的全尺度基准实验数据，包括四种典型墙体构件在受控边界条件下的湿热响应监测。
验证过程设计了三个递进阶段：第一阶段为”稳健性测试”，仅提供基本材料参数，模拟工程实际中参数获取的灵活性；第二阶段为”可靠性测试”，提供详尽的实测材料属性和表面传输系数，减少输入端不确定性；第三阶段为”优化调整测试”，允许参与者基于误差分析对材料参数或计算方法进行微调。
研究发现，HAM模型在热传递预测方面表现出较好的整体稳健性，但湿传递预测则更具挑战性，且对材料特性的输入准确性高度敏感。特别值得注意的是，第一阶段由于参与者在材料选择和赋值上的差异，导致湿热响应模拟结果存在显著分歧。随着更精确的实测材料属性的引入，模拟结果与实验数据的一致性在热相关变量方面显著提升，但湿相关响应参数的预测改进程度相对有限。
这项研究不仅提供了对现有HAM模型品质的深入分析，还开源了完整的实验数据集及跨模型计算对比结果，为HAM模型效度验证标准化提供了重要基准。
2️⃣ 《热湿气耦合(HAM)模拟采用半经验法对风驱雨(WDR)负荷和热湿性能预测的影响》
本研究深入探讨了HAM模型中半经验方法应用于风驱雨（WDR）荷载计算时，因特定假设和简化而产生的模型间差异，及其对建筑围护结构湿热响应预测的影响。风驱雨作为影响建筑耐久性和可持续性的关键环境因素，其评估的准确性至关重要。
论文首先回顾了风驱雨对建筑部件性能的深远影响，包括生物生长、盐析、冻害、木材腐朽、金属腐蚀等结构劣化，以及因材料受潮导致的隔热性能下降和室内霉菌滋生等健康问题。研究指出，影响风驱雨荷载的因素包括气象因素（风速、降雨强度、雨滴大小）、空间和地形因素（建筑方位、倾斜度等）以及材料相关因素（表面特性、吸湿性能等）。
研究的核心在于对半经验方法计算风驱雨荷载可靠度的评估。作者强调，半经验方法在HAM模型中的实施存在固有的不确定性，特定的简化可能导致低估或高估，其准确性高度依赖于建筑几何形状、天气条件和材料类型。
研究分两阶段进行：第一阶段利用比利时鲁汶和荷兰埃因霍温的两个全尺度实验数据集，对WUFI（采用ASHRAE 160标准）和DELPHIN（采用ISO 15927-3标准）两种HAM模型中的三种半经验方法所预测的WDR荷载进行了复现与比较。结果表明，两个模型大致重现了原始计算公式，但由于算法差异和实施细节，模拟的WDR荷载与实测数据在趋势上相似，但在数值上存在偏差。
第二阶段将第一阶段计算及实测获得的WDR荷载作为边界条件，施加到欧盟HAMSTAD项目基准案例的墙体模型上，深入分析了不同WDR荷载情景对墙体湿热响应的影响。研究强调，判断模型有效性不能仅依赖年度累积WDR荷载，关键时刻的瞬时差异及其对湿热响应预测的影响同样值得关注。
作为欧盟HAMSTAD和IEA Annex24项目的延伸，本研究系统地验证了主流HAM模型的稳健性、可靠性和准确性，为建筑湿热性能模拟提供了重要的方法论指导。
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💡 从验证到应用：建筑湿热模拟的思考
党博士的两篇研究为我们揭示了建筑湿热模拟领域的一个重要现实：即使是成熟的商业软件，在处理复杂的湿热耦合问题时，仍然存在显著的不确定性和差异。这种差异不仅来源于算法实现的不同，更来源于材料参数的选择、边界条件的处理等众多细节。
第一篇研究通过史无前例的国际合作验证，展示了HAM模型在热传递预测方面的相对稳健性，但也暴露了湿传递预测的挑战性。这提醒我们，在进行建筑湿热性能分析时，不能盲目相信软件的输出结果，而需要对输入参数的准确性给予足够重视，特别是材料的湿热物理属性。
第二篇研究则进一步深入到边界条件的细节，揭示了风驱雨荷载计算中半经验方法的局限性。这一发现具有重要的实践意义：在评估建筑围护结构的耐久性和性能时，不能仅仅关注年度累积值，更要关注关键时刻的瞬时差异及其可能带来的长期影响。
这两项研究共同指向一个重要结论：建筑湿热模拟的可靠性不仅取决于模型本身的先进性，更取决于输入数据的准确性、边界条件的合理性，以及使用者对模型局限性的深刻理解。对于从业者而言，这要求我们在应用这些工具时，既要充分利用其强大的分析能力，也要保持对结果的批判性思考。
感谢每一位关注和支持绿建小筑的朋友！特别感谢党博士分享他的深度研究，以及陶工持续为社区贡献实用工具。建筑湿热模拟虽然复杂，但正是这种复杂性让我们的研究和实践更有价值。让我们一起，在追求精确模拟的道路上继续探索前行！