建筑热工学五

第一篇、建筑热工学,第四章、外围护结构的湿状态,建筑科学与工程学院栾蓉,概述,外围护结构的湿状况与其热状况和结构的耐久性密切相关，同时也直接影响房间的卫生状况。,外围护结构的湿状况主要决定于下列因素：,1、用于结构中的材料的原始湿度；2、施工过程中进入结构材料的水分；3、由于毛细管作用，从土壤渗透到围护结构中的水分；4、由于受雨、雪的作用渗透到围护结构中的水分；5、使用管理中的水分。6、由于材料的吸湿作用，从空气中吸收的水分；7、空气中的水分在围护结构表面和内部发生冷凝。,外围护结构由于冷凝而受潮可分两种情况：,表面凝结，就是在外围护结构表面上出现凝结水，其原因湿由于水蒸气含量较多而温度高的空气遇到冷的表面所致；内部凝结，是当水蒸气通过外围护结构时，遇到结构内部某个冷区温度达到或低于露点时，水蒸气即形成凝结水。,第一节、湿空气的物理性质之一水蒸汽分压力,湿空气：指干空气与水蒸气的混合物。,道尔顿分压定律：,在温度和压力一定的条件下，一定容积的干空气所能容纳的水蒸气量是有一定限度的。,标准大气压下，饱和蒸汽压随温度的升高而增大。,水蒸气的含量未达到限度的湿空气，叫未饱和湿空气；达到限度时则叫饱和湿空气。,第一节、湿空气的物理性质之二空气湿度,二、空气湿度：,湿度：空气的干湿程度。,相对湿度：一定温度和大气压下，湿空气的绝对湿度与同温同压下的饱和蒸气量的百分比。表示为e/E.100%,第一节、湿空气的物理性质之三露点温度,空调冷凝水电冰箱内的霜降雨过程,第二节、材料的吸湿,材料的吸湿：把一块干的材料试件置于湿空气中，材料试件会从空气中逐步吸收水分（空气中的水蒸气）而变潮，这种现象称为材料的吸湿。,材料的吸湿特性，可用材料的等温吸湿曲线表征，如图。,平衡湿度：当材料试件与某一状态（一定的气温和一定的相对湿度）的空气处于热湿平衡时，亦即材料的湿度与周围空气温度一致（热平衡），试件的重量不再发生变化（湿平衡），这时的材料湿度称为平衡湿度。,第二节、材料的吸湿,材料的吸湿湿度在相对湿度相同的条件下，随温度的降低而增加。,建筑材料吸收的水分，是靠着水分子与材料固体颗粒表面的材料分子之间的分子作用力，以及水的表面张力作用保持在材料内部的。,水分子与材料固体骨架之间的结合能量取决于材料含水量的多少。当含水量很低时，水分子与材料的结合是非常牢固的。在严重受潮的材料中，结合就较弱，所以水分较易自由的迁移。,第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之一外围护结构中的水分迁移,当材料内部存在压力差（分压力或总压力）、湿度（材料含湿量）差和温度差时，均能引起材料内部所含水分的迁移，从高势位面向低势位面转移。,材料内所包含的水分，可以以三种形态存在：气态（水蒸气）、液态（液态水）和固态（冰）。,在材料内部可以迁移的只是两种相态：一种是气态的扩散方式迁移（又称水蒸气渗透）；一种是以液态水分的毛细渗透方式迁移。,当室内外空气的水蒸气含量不等时，在外围护结构的两侧就存在着水蒸气分压力差，水蒸气分子将从压力较高的一侧通过围护结构向低的一侧渗透扩散。若设计不当，水蒸汽通过围护结构时，会在材料的孔隙中凝结成水或冻结成冰，造成内部冷凝受潮。,第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之二蒸汽渗透的计算,稳态下纯蒸汽渗透过程的计算与稳定传热的计算方法完全相似的。如右图所示,稳态条件下，通过围护结构的蒸汽渗透量，与室内外的水蒸气分压力差成正比，与渗透过程中受到的阻力成反比。即：,第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之二蒸汽渗透的计算,第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之三内部冷凝,冷凝的危害：,当水蒸气接触结构表面时，若表面温度低于露点温度，水汽会在表面冷凝成水。表面冷凝水将有碍室内卫生，某些情况下还将直接影响生产和房间的使用。水蒸气通过围护结构时，在结构内部材料的孔隙中冷凝成水珠或冻结成冰，这种内部冷凝现象危害更大，是一种看不见的隐患。内部出现冷凝水，会使保温材料受潮，材料受潮后，导热系数增大，保温能力降低；此外，由于内部冷凝水的冻融交替作用，抗冻性差的保温材料便遭到破坏，从而降低结构的使用质量和耐久性。,第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之三内部冷凝,判断围护结构内部是否会出现冷凝现象的步骤：,右图（a）所示，两线不相交，说明内部不会产生冷凝；右图（b）所示，两线相交，则内部会产生冷凝,第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之三内部冷凝,判断围护结构内部是否会出现冷凝现象的步骤：,第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之三内部冷凝,判断围护结构内部是否会出现冷凝现象的步骤：,第四节、防止和控制冷凝的措施之一防止和控制表面冷凝,产生表面冷凝的原因：室内空气湿度过高或壁面温度过低，导致壁面温度低于露点温度而产生表面冷凝,设计围护结构时要考虑低限热阻的要求，保证内壁面温度高于露点温度，不会出现表面冷凝现象。,1、正常温度的房间,2、高湿房间：浴室、游泳馆、冷库等,注：对于高湿房间，容易产生表面冷凝和滴水现象，要预防结构材料的锈蚀和腐蚀等有害的湿气作用。室内气温已接近露点温度（如浴室、洗染间等），的高湿房间，应力求避免在表面形成水滴掉下来，并防止表面凝渗入围护结构的深部，使结构受潮。为避免围护结构内部受潮，高湿房间围护结构的内表面应设防水层；对于间歇性处于高湿条件的房间，为避免凝水形成水滴，围护结构内表面可增设吸湿能力强且本身又耐潮湿的饰面层或涂层。对于连续处于高湿条件，又不允许房顶内表面的凝水滴到设备和产品上的房间，可设吊顶（吊顶空间应与室内空气流通）将滴水有组织地引走，或加强屋顶内表面的通风，防止形成水滴。,第四节、防止和控制冷凝的措施之二防止和控制内部冷凝,1、材料层次布置对结构内部湿状况的影响：,同一气象条件下，使用相同材料，但材料层次布置不同，则会出现不同情况。如右图所示。材料层布置应尽量在水蒸气渗透的通路上做到进难出易。,设计中也可据进难出易原则分析和检验所设计的构造方案的内部冷凝情况。,第四节、防止和控制冷凝的措施之二防止和控制内部冷凝,1、材料层次布置对结构内部湿状况的影响：,如右图所示外墙结构，其内部可能出现冷凝的危险界面是隔气层内表面和砖砌体内表面。,若界面a出现冷凝水:可增加外侧的保温能力，提高该界面的温度，以防止出现冷凝；若界面b出现冷凝水：可采取两种措施：一是提高隔气层的隔气能力，减少进入该界面的水蒸气量；二是在砖墙上设置泄气口，使水蒸气流很容易排出。,第四节、防止和控制冷凝的措施之二防止和控制内部冷凝,2、设置隔气层：,采