建筑物理

11第五讲：外围护结构的湿状况空气湿度和围护结构防潮Zhang-xiuxin12本讲的主要内容：一是围护结构的受潮5.1材料的吸湿5.2外围护结构中的水分迁移（蒸气渗透）5.3防止和控制冷凝的措施二是围护结构的防潮5.3防止和控制冷凝的措施13舒适的热环境要求空气中必须有适量的水蒸气但是，空气的湿状况也对外围护结构产生负影响：1：材料受潮后，导热系数将增大，保温能力就降低。2：湿度过高，材料的机械强度将会降低，对结构产生破坏性的变形。有机材料还会腐朽，从而降低结构的使用质量和耐久性。3：材料受潮，对房间的卫生情况也有影响。潮湿的材料有利于繁殖霉菌和微生物，这些菌类会散布到空气中和物品上，危害人体健康，使物品变质。14空气湿度和结构防潮在建筑中要尽量避免空气水蒸气凝结：一是避免在围护结构的内表面产生结露。二是防止在围护结构内部因蒸气渗透而产生凝结受潮。这一点对结构最为不利。155.1材料的吸湿材料的吸湿：把一块干的材料置于湿空气中，材料会从空气中逐步吸收水蒸气而受潮，这种现象称为材料的吸湿。材料的吸湿特性与空气的相对湿度有关系，可用材料的等温吸湿曲线表示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。材料的吸湿湿度16湿空气的物理性质相对湿度和露点温度在一定的气压和温度条件下，空气中所能容纳的水蒸气量有一饱和值，超过这个值，水蒸气就开始凝结，变为液态水。与饱和含湿量对应的蒸汽分压力，称为饱和水蒸气分压力。饱和水蒸气分压力值随空气温度的不同而改变。17湿空气的物理性质空气的相对湿度：一定温度，一定大气压下，空气中实际的水蒸气分压力与该温度下饱和水蒸气分压力之比φ=p/ps×100％相对湿度达到100%，即空气达到饱和状态时所对应的的温度，称为“露点温度”185.2外围护结构中的水分迁移（蒸气渗透）5.2.1围护结构的蒸气渗透：当室内外空气中的含湿量不等，也就是围护结构的两侧存在着水蒸气分压力差时，水蒸气分子就会从分压力高的一侧通过围护结构向分压力低的一侧渗透扩散或迁移，这种传湿现象叫蒸气渗透。如果结构设计不当，蒸汽通过围护结构时，会在材料孔隙中凝结成水或冻结成冰，使结构内部冷凝受潮。19蒸气渗透过程的计算蒸气渗透过程的计算中，围护结构内外的水蒸气分压力及其室内外温度可视为稳定状态。要计算的量：a）蒸气渗透量（ω）b）蒸气渗透阻H0c）围护结构内任一层面的水蒸气压力Pm110a）蒸气渗透强度ω蒸气渗透量---蒸气渗透强度（ω），ω即为单位时间内通过单位面积围护结构的水蒸气渗透量。它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。eippH01111b）蒸气渗透阻H0围护结构的总渗透阻H0按下式确定：式中：μm为任一分层材料的蒸气渗透系数，表明材料透过蒸气的能力。即1m厚物体，两侧水蒸气分压力差为1pa,单位时间（1小时）内通过1m2面积渗透的水蒸气量。材料的空隙率大，蒸气渗透系数就大。材料的蒸气渗透系数值可以查附表13322113210dddHHHH112c）围护结构内任一层面的水蒸气压力Pm围护结构内外表面的水蒸气分压力可以近似看作与室内外空气的水蒸气分压力相等。围护结构内任一层内界面上的水蒸气分压力计算公式：公式从室内一侧算起11011,4,3,2mjjeimjjimHnmPPHHPP11011,4,3,2mjjeimjjimHnmPPHHPP从室内一侧算起11011,4,3,2mjjeimjjimHnmPPHHPP由第一层至第m-1层的蒸汽渗透阻之和。1135.2.2围护结构内部冷凝的检验围护结构的内部冷凝，危害是很大的，而且是一种看不见的隐患。判别围护结构内部是否会出现冷凝现象，可按以下步骤进行：（1）根据室内外空气的温湿度（），确定水蒸气分压力Pi和Pe，然后求各层的水蒸气分压力，并作出P分布线。t和11011,4,3,2mjjeimjjimHnmPPHHPPe/100%isPP、=114围护结构内部冷凝的检验（2）根据室内外空气温度ti和te，确定各层的温度，按附录2确定相应的饱和水蒸气分压力”Ps”，并作出Ps的分布线。3）根据“P”线和“Ps”线相交与否来判断围护结构内部是否出现冷凝现象。不相交说明内部不会产生冷凝，如相交，则内部有冷凝。115经判别围护结构内部有冷凝时，一般发生在“冷凝界面”，即渗透阻小的材料和渗透阻大的材料的交接面。在此界面处，水蒸气不易通过，会出现冷凝现象。如保温材料与其外侧密实材料交界处。116围护结构内部冷凝的检验当“冷凝界面”处有冷凝时，该界面的水蒸气分压力已达到该界面温度下的饱和态为Ps,c，根据“冷凝界面”两侧的蒸气渗透强度之差，可计算出界面处的冷凝量：eiocsBAeBcsicsAcHHpppHppHpp,0,,,0,,0,21分压力较高一侧空气的水蒸气分压力，Pa;分压力较低一侧空气的水蒸气分压力；冷凝界面出的饱和水蒸气分压力；在冷凝界面蒸汽流入一侧的蒸汽渗透阻在冷凝界面蒸汽流出一侧的蒸汽渗透阻117围护结构采暖期内冷凝量的计算根据“冷凝界面”的冷凝强度的量和当地采暖期的天数：求采暖期内总的冷凝量；求采暖期内保温层材料湿度的增量；000,10010002424iihchccdZZ保温层厚度及保温材料的密度当地采暖期的延续时间，day。2,0g/cm1185.3防止和控制冷凝的措施5.3.1围护结构内表面结露及防止冬季，围护结构内表面的温度经常低于室内空气温度，当内表面温度低于室内空气露点温度时，空气中的水蒸气就会在内表面凝结。检验内表面是否会有结露主要依据其温度是否低于露点温度119内表面结露措施防止墙和屋顶内表面产生结露措施：1.使围护结构具有足够的保温能力，并注意防止冷桥。2.如室内空气湿度过大，可利用通风除湿。3.围护结构内表面最好用具有一定吸湿性的材料。4.对室内湿度大、内表面不可避免有结露的房间，采用光滑不易吸水的材料作内表面，同时加设导水设施，将凝结水导出。1205.3.2防止和控制内部冷凝围护结构内的蒸汽渗透和凝结过程一般十分缓慢，而且随着气候变化，在采暖期过后室内外蒸汽分压力接近，蒸汽不再向一个方向渗透。在其他季节围护结构内的凝结水还可以逐步向室内、外散发，因此在采暖期围护结构内的蒸汽凝结量如果保持在一定范围内，对保温材料影响不大。则少量凝结也可允许存在。121防止和控制内部冷凝措施有：1.合理布置保温层；当围护结构有多层材料构成时，将蒸汽渗透系数小的密实材料放在冬季温度高（水蒸气分压力大）的室内一侧，将蒸汽渗透系数大的材料放在蒸汽分压力相对较小的室外一侧，使渗透进围护结构的蒸汽能保持“进难出易”。1222、在围护结构内部设排汽间层或排汽沟道；对于外侧有密实保护层或防水层的围护结构，如与保温层与密实层之间设可排汽的空气间层，有效排除蒸汽，防止内部凝结。防止和控制内部冷凝措施有：1233、在蒸汽流入一侧设隔蒸汽层；隔蒸汽层可用沥青、油毡或铝箔等做成，需做得十分严密。左图：表示了房间隔汽层的设置方式，隔汽层设在常年高湿一侧防止和控制内部冷凝措施有：1244、外墙内设密闭空气间层。防止和控制内部冷凝措施有：对采用内保温做法的外墙，在保温层与外侧结构层之间设密闭的空气间层，由于空气间层两侧存在蒸汽分压力差，使蒸汽由处于高温一侧的保温层表面引向低温一侧的结构层表面，凝结的水分附着于结构层上而不能进入保温层内，从而使保温层处于干燥。125合理布置保温层围护结构布置材料时，使蒸气渗透的通路上做到“进难出易”126在蒸气流入一侧设置隔气层当在材料布置时，不能完全符合“进难易出”的要求，可在保温层蒸气流入一侧设置隔气层（如沥青或隔气涂料）。这样可使水蒸气流抵达低温表面之前，水蒸气分压力已得到急剧的下降，从而避免内部冷凝的产生。127设置隔汽层应注意两点采用隔汽层防止或控制内部冷凝是目前设计中最普遍的一种措施，为达到好的效果，应注意两点：（1）围护结构冷凝受潮而增加的湿度，少量是允许的，不应超过一定的标准（见p75表4-2）。这就要求围护结构必须有一定的蒸气渗透阻。根据采暖期间保温层内湿度的允许增量，有下式确定冷凝计算界面内侧所需的蒸气渗透阻：eecshiicsiiHppZdppH,0,,min,2410128设置隔汽层应注意两点常用材料的实有渗透阻可以查表得出（P76），当实有渗透阻小于计算渗透阻时，应设隔汽层或提高已有隔汽层的隔气能力。冷库建筑外围护结构的隔汽层的蒸汽渗透阻Hγβ应满足下式：Hγβ=1.6Δp(室内外水蒸汽分压力差)129设置隔气层应注意两点（2）隔汽层应布置在蒸气流入的一侧，对采暖房屋应布置在保温房内侧，对于冷库建筑应布置在外侧。130设置通风间层或泄气沟道对于外侧有密实保护层或防水层的围护结构，如与保温层与密实层之间设可排汽的空气间层，以有效排除蒸气，防止内部凝结。131Pause!!