建筑物理 建筑熱工學(xué)(五)

第一篇、建筑熱工學(xué)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝概述

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕狀況與其熱狀況和結(jié)構(gòu)的耐久性密切相關(guān)，同時(shí)也直接影響房間的衛(wèi)生狀況。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕狀況主要決定于下列因素：1、用于結(jié)構(gòu)中的材料的原始濕度；2、施工過(guò)程中進(jìn)入結(jié)構(gòu)材料的水分；3、由于毛細(xì)管作用，從土壤滲透到圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水分；4、由于受雨、雪的作用滲透到圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水分；5、使用管理中的水分。6、由于材料的吸濕作用，從空氣中吸收的水分；7、空氣中的水分在圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部發(fā)生冷凝。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于冷凝而受潮可分兩種情況：表面凝結(jié)，就是在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面上出現(xiàn)凝結(jié)水，其原因濕由于水蒸氣含量較多而溫度高的空氣遇到冷的表面所致；內(nèi)部凝結(jié)，是當(dāng)水蒸氣通過(guò)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，遇到結(jié)構(gòu)內(nèi)部某個(gè)冷區(qū)溫度達(dá)到或低于露點(diǎn)時(shí)，水蒸氣即形成凝結(jié)水。任務(wù)四圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝之一

——水蒸汽分壓力

濕空氣：指干空氣與水蒸氣的混合物。在溫度和壓力一定的條件下，一定容積的干空氣所能容納的水蒸氣量是有一定限度的。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，飽和蒸汽壓隨溫度的升高而增大。飽和蒸汽壓（或最大水蒸氣分壓力）：處于飽和狀態(tài)的濕空氣中水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力。飽和蒸汽壓用（Ps）表示；未飽和水蒸氣分壓力用（P）表示。Ee

水蒸氣的含量未達(dá)到限度的濕空氣，叫未飽和濕空氣；達(dá)到限度時(shí)則叫飽和濕空氣。氣體分壓：指的是當(dāng)氣體混合物中的某一種組分在相同的溫度下占據(jù)氣體混合物相同的體積時(shí)，該組分所形成的壓強(qiáng)。比如我們收集一瓶空氣，將其中的氮?dú)獬?，恢?fù)到相同的溫度。剩余的氧氣仍會(huì)逐漸占滿整個(gè)集氣瓶，但剩下的氧氣單獨(dú)造成的壓強(qiáng)會(huì)比原來(lái)的低，此時(shí)的壓強(qiáng)值就是原空氣中氧氣的分壓值。任務(wù)四圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝之二

——空氣濕度

二、空氣濕度：濕度：空氣的干濕程度。相對(duì)濕度：一定溫度和大氣壓下，濕空氣的絕對(duì)濕度與同溫同壓下的飽和蒸氣量的百分比。表示為e/E.100%

絕對(duì)濕度：每立方米空氣中所含水蒸氣的重量。其中：飽和空氣的絕對(duì)濕度用飽和蒸氣量表示；絕對(duì)濕度一般用表示。)(3mgf)(3maxmgf任務(wù)四圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝之三

——露點(diǎn)溫度

定溫定壓下，一定的空氣，其一定；空氣所能容納的最大水蒸氣含量以及與之相對(duì)應(yīng)的最大水蒸氣分壓力

也都一定；所以，相對(duì)濕度當(dāng)然也一定。fPmaxfPsj露點(diǎn)溫度：（設(shè)不人為地增加或減少空氣含濕量，而只用干法加熱或降溫空氣）某一狀態(tài)的空氣，在含濕量不變的情況下，冷卻到它的相對(duì)濕度時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度，稱為該狀態(tài)下空氣的露點(diǎn)溫度，用表示。若從往下繼續(xù)降溫，則空氣中容納不了原有水蒸氣，迫使部分水蒸氣凝結(jié)成水珠（露水）析出。00100=jctct空調(diào)冷凝水電冰箱內(nèi)的霜降雨過(guò)程任務(wù)四圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝之四

——外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的水分遷移

當(dāng)材料內(nèi)部存在壓力差（分壓力或總壓力）、濕度（材料含濕量）差和溫度差時(shí)，均能引起材料內(nèi)部所含水分的遷移，從高勢(shì)位面向低勢(shì)位面轉(zhuǎn)移。材料內(nèi)所包含的水分，可以以三種形態(tài)存在：氣態(tài)（水蒸氣）、液態(tài)（液態(tài)水）和固態(tài)（冰）。在材料內(nèi)部可以遷移的只是兩種相態(tài)：一種是氣態(tài)的擴(kuò)散方式遷移（又稱水蒸氣滲透）；一種是以液態(tài)水分的毛細(xì)滲透方式遷移。當(dāng)室內(nèi)外空氣的水蒸氣含量不等時(shí)，在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)就存在著水蒸氣分壓力差，水蒸氣分子將從壓力較高的一側(cè)通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)向低的一側(cè)滲透擴(kuò)散。若設(shè)計(jì)不當(dāng)，水蒸汽通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)在材料的孔隙中凝結(jié)成水或凍結(jié)成冰，造成內(nèi)部冷凝受潮。任務(wù)四圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝之五

——內(nèi)部冷凝

冷凝的危害：

當(dāng)水蒸氣接觸結(jié)構(gòu)表面時(shí)，若表面溫度低于露點(diǎn)溫度，水汽會(huì)在表面冷凝成水。表面冷凝水將有礙室內(nèi)衛(wèi)生，某些情況下還將直接影響生產(chǎn)和房間的使用。水蒸氣通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料的孔隙中冷凝成水珠或凍結(jié)成冰，這種內(nèi)部冷凝現(xiàn)象危害更大，是一種看不見(jiàn)的隱患。內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水，會(huì)使保溫材料受潮，材料受潮后，導(dǎo)熱系數(shù)增大，保溫能力降低；此外，由于內(nèi)部冷凝水的凍融交替作用，抗凍性差的保溫材料便遭到破壞，從而降低結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量和耐久性。第三節(jié)、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的蒸汽滲透之三

——內(nèi)部冷凝

判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象的步驟：

根據(jù)室內(nèi)外空氣的溫度和濕度確定水蒸氣分壓力和，然后計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的水蒸氣分壓力，并作出的分布線。對(duì)于采暖房屋，設(shè)計(jì)中取當(dāng)?shù)夭膳诘氖彝饪諝獾钠骄鶞囟群推骄鄬?duì)濕度作為室外計(jì)算參數(shù)。

根據(jù)室內(nèi)外空氣溫度和，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的溫度，并作出相應(yīng)的最大水蒸氣分壓力的分布線。根據(jù)和線相交與否判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否出現(xiàn)冷凝。0PPi0ttiPPsPPs右圖（a）所示，兩線不相交，說(shuō)明內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生冷凝；右圖（b）所示，兩線相交，則內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生冷凝．任務(wù)四圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝之六

——防止和控制表面冷凝

產(chǎn)生表面冷凝的原因：室內(nèi)空氣濕度過(guò)高或壁面溫度過(guò)低，導(dǎo)致壁面溫度低于露點(diǎn)溫度而產(chǎn)生表面冷凝

設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮低限熱阻的要求，保證內(nèi)壁面溫度高于露點(diǎn)溫度，不會(huì)出現(xiàn)表面冷凝現(xiàn)象。1、正常溫度的房間2、高濕房間：浴室、游泳館、冷庫(kù)等

高濕房間：一般指冬季室內(nèi)相對(duì)濕度高于，相應(yīng)室溫在以上的房間。CC002018-0075注：對(duì)于高濕房間，容易產(chǎn)生表面冷凝和滴水現(xiàn)象，要預(yù)防結(jié)構(gòu)材料的銹蝕和腐蝕等有害的濕氣作用。室內(nèi)氣溫已接近露點(diǎn)溫度（如浴室、洗染間等），的高濕房間，應(yīng)力求避免在表面形成水滴掉下來(lái)，并防止表面凝滲入圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深部，使結(jié)構(gòu)受潮。為避免圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部受潮，高濕房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面應(yīng)設(shè)防水層；對(duì)于間歇性處于高濕條件的房間，為避免凝水形成水滴，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面可增設(shè)吸濕能力強(qiáng)且本身又耐潮濕的飾面層或涂層。對(duì)于連續(xù)處于高濕條件，又不允許房頂內(nèi)表面的凝水滴到設(shè)備和產(chǎn)品上的房間，可設(shè)吊頂（吊頂空間應(yīng)與室內(nèi)空氣流通）將滴水有組織地引走，或加強(qiáng)屋頂內(nèi)表面的通風(fēng)，防止形成水滴。任務(wù)四圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透及冷凝之六

——防止和控制內(nèi)部冷凝

1、材料層次布置對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕狀況的影響：

同一氣象條件下，使用相同材料，但材料層次布置不同，則會(huì)出現(xiàn)不同情況。如右圖所示。材料層布置應(yīng)盡量在水蒸氣滲透的通路上做到進(jìn)難出易。

設(shè)計(jì)中也可據(jù)進(jìn)難出易原則分析和檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的構(gòu)造方案的內(nèi)部冷凝情況。第四節(jié)、防止和控制冷凝的措施之二

——防止和控制內(nèi)部冷凝

1、材料層次布置對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部濕狀況的影響：

如右圖所示外墻結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可能出現(xiàn)冷凝的危險(xiǎn)界面是隔氣層內(nèi)表面和磚砌體內(nèi)表面。

若界面a出現(xiàn)冷凝水:可增加外側(cè)的保溫能力，提高該界面的溫度，以防止出現(xiàn)冷凝；若界面b出現(xiàn)冷凝水：可采取兩種措施：一是提高隔氣層的隔氣能力，減少進(jìn)入該界面的水蒸氣量；二是在磚墻上設(shè)置泄氣口，使水蒸氣流很容易排出。第四節(jié)、防止和控制冷凝的措施之二

——防止和控制內(nèi)部冷凝

2、設(shè)置隔氣層：

采用隔氣層防止或控制內(nèi)部冷凝是目前設(shè)計(jì)中應(yīng)用最普遍的一種措施。為達(dá)到良好效果，設(shè)計(jì)中應(yīng)保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部正常濕狀況所必需的蒸汽滲透阻。第四節(jié)、防止和控制冷凝的措施之二