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自保温墙体的结露现象及相关计算

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2018.11.27
信息摘要:
近年来,随着《建筑质量管理条例》的颁布,人们对建筑工程的质量,功能性问题越发重视,在进行夏热冬冷地区的自保温墙体材料的研究过程中,我们发现自…
  近年来,随着《建筑质量管理条例》的颁布,人们对建筑工程的质量,功能性问题越发重视,在进行夏热冬冷地区的自保温墙体材料的研究过程中,我们发现自保温墙体的结露现象出现机会更大,并对建筑物的功能造成不利影响,因此,对自保温墙体进行结露问题的研究显得比较重要。文章对结露现象发生的机理进行阐述,并根据定量计算对郑州地区的自保温墙体进行分析,以便对结露现象有更有效的防范措施。

  1 结露的原理及分类

  一般自然界中的空气为湿空气,主要由干空气和水蒸气组成,水蒸气在湿空气中的含量较小,但是由于水蒸气存在相变的问题,所以对湿空气性质的影响比较大。在温度和压力一定的条件下,水蒸气含量达到饱和的湿空气叫做饱和湿空气,饱和湿空气中的水蒸气分压力叫做饱和蒸汽压,用Ps表示。饱和蒸汽压Ps和露点温度Ts是一一对应的,标准大气压下,饱和蒸汽压随温度的升高而增大,如图1所示。

  结露现象是指湿空气被冷却,当湿空气温度小于其露点温度时,空气中容纳不了原有水蒸气,迫使部分水蒸气凝结成水珠析出,附着于物体的表面。墙体的结露分为两类:表面结露和内部冷凝。表面结露是指当室内的湿空气碰到低于低于露点温度的表面时,水蒸气凝结成水珠附着在上面;内部冷凝是水蒸气在压力差的作用下渗透墙体或屋盖时,在低温地区形成冷凝水。

  2 结露现象的计算分析

  2.1 表面结露计算流程

  2.1.1 根据室内相对湿度Φ1,通过查饱和蒸汽温度压力表得到不饱和水蒸汽压力e,并由此得到对应的露点温度td。

  2.1.2 根据室内温度Ti,室外温度Td和墙体热阻R计算墙体内表面温度ti。

  2.1.3 若td≥ti,则墙体的表面出现结露现象,若td  λc=λ*a;Ri=;R=R1+R2+…+Ri;R0=R+ri+r0

  式中:λ—材料导热系数,R—材料层热阻,δ—材料厚度,ri,r0—分别为内外表面传热阻。

  2.2 内部冷凝计算流程

  2.2.1 由室外温度和相对湿度,确定不饱和水蒸汽分压值e0和ei,根据材料的蒸汽渗透系数u,计算出各层的实际蒸汽分压值,绘制e曲线。

  2.2.2 由室外温度和材料的热阻值R确定维护结构各层的温度T,然后根据各层温度查饱和蒸汽温度压力表得各层的饱和蒸汽分压值E,绘制E曲线。

  2.2.3 若e曲线和E曲线相交,则有冷凝出现,若e曲线和E曲线不相交,则无冷凝现象出现。

  蒸汽渗透强度ω:单位时间内通过单位面积的蒸汽渗透量。ω=(ei-e0)

  维护结构水蒸气渗透阻H0:维护结构的各层材料的水蒸气渗透阻之和。H0=H1+H2+…+Hi

  维护结构任一层界面水蒸气分压力计算公式为:ej=ei-(ei-e0)

  当存在内部冷凝时,冷凝界面处的冷凝强度ωc计算公式为:

  ωc=ωA-ωB=-

  采暖期内保温层材料的重量湿度增加量Δω计算公式为:

  Δω=×100%

  将计算得到的Δω值与《民用建筑热工设计规范》所规定的采暖期间维护结构中保温材料因内部冷凝受潮增加的重量湿度允许增量进行比较,可判断累计冷凝量是否满足要求。

  3 结露可能性分析以及防治措施

  以郑州地区为例,对采取自保温墙体体系的维护结构可能出现的结露现象进行研究。室内外温度参数如下表所示。

  室内室外

  夏季空调温度:24度夏季平均气温27度

  湿度:70%月极端最高气温39度

  冬季采暖温度:20度设计计算用采暖期温度4度

  湿度:70%月极端最低气温-7度

  数据来源:河南省气象局网站http://www.henanqx.gov.cn/,河南省标准《居住建筑节能设计标准》

  表面结露分析:

  以郑州冬季气候状况作为计算条件,查表得td=14.4℃;计算得ti=16.6℃,td  若出现了表面结露现象,则是夏季的空调温度过低,这会导致墙体外表面的温度可能低于露点温度,就会出现结露现象。

  内部冷凝现象分析:

  以冬季平均温度为3℃,空气湿度为φ0=80%为室外条件来计算,可知e曲线和E曲线无交点,即不出现内部冷凝,若根据湿度为70%计算,两曲线相交,出现冷凝现象。出现位置为砂浆层和墙体之间,重量湿度的增加Δω=0.046%≦4%。此时符合防潮计算要求。但是由于凝结水的存在,体积的膨胀将对凝结界面墙体与外层砂浆的结构凝结造成伤害,出现砂浆脱落,影响使用效果,所以针对可能的内部冷凝仍应做好相应的防护措施。

  通过对郑州地区自保温体系结露问题的计算,发现冬季内表面结露的可能性较小,但是我国东北地区冬季气温较低,达到了露点温度,所以结露的可能性就大大提高。夏季由于空调的使用,各地均有可能出现结露现象,但是从出现位置来看,总体危害不大。内部冷凝在冬季出现的几率也比较大,需要做好相关的防护措施,保证建筑物的功能要求。

  4 自保温体系结露现象的防治措施

  首先,改善墙体的热工性能,包括墙体热阻,蓄热能力及墙体内表面的吸湿能力,这样就可以保证不会因为保湿性能不好而出现的内表面结露现象。即便在极端情况下出现了结露现象,墙体表面也可以吸收少量的凝结水,当室内温度降低时,有能力将其返回到空气中去,节省了空调因湿度控制而耗费的电量,同时保证了室内热环境的舒适性。

  其次,对于可能出现的内部冷凝情况,可在保温层与外侧结构层之间设密封的空气层,由于空气层两侧的蒸汽分压力差,蒸汽处于高温一侧保温层表面引向低温一侧的保温层表面,保证保温层的干燥。另外在布置保温材料时应在蒸汽流入一侧设置铝箔等材料,特别是浴室,厨房等湿度较大的地方。

  再次,合理控制室内的温度,夏季空调温度不宜太低,冬季空调温度不宜太高。根据我国《采暖通风与空气调节设计规范》( GB 50019-2003)的规定,夏季空调温度适宜在25℃左右,冬季空调温度适宜在17℃左右。把空调房的温度控制在这个范围,避免出现结露现象以及浪费的发生。

  最后,如果是加气混凝土自保温墙体,应着重考虑梁,柱等热桥部位室内表面的中心处或者阴角处的结露问题。
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