建筑热工学(五)

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\n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。\n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。ePPaw+=饱和蒸汽压（或最大水蒸气分压力）：处于饱和状态的湿空气中水蒸气所呈现的压力。饱和蒸汽压用表示；未饱和水蒸气分压力用表示。Ee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。\n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%绝对湿度：每立方米空气中所含水蒸气的重量。其中：饱和空气的绝对湿度用饱和蒸气量表示；绝对湿度一般用表示。)(3mgf)(3maxmgf\n第一节、湿空气的物理性质之三——露点温度定温定压下，一定的空气，其一定；空气所能容纳的最大水蒸气含量以及与之相对应的最大水蒸气分压力也都一定；所以，相对湿度当然也一定。fPmaxfPsj露点温度：（设不人为地增加或减少空气含湿量，而只用干法加热或降温空气）某一状态的空气，在含湿量不变的情况下，冷却到它的相对湿度时所对应的温度，称为该状态下空气的露点温度，用表示。若从往下继续降温，则空气中容纳不了原有水蒸气，迫使部分水蒸气凝结成水珠（露水）析出。00100=jctct空调冷凝水电冰箱内的霜降雨过程\n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。020406080100材料的等温吸湿曲线00j00ww100w80w60w\n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。\n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。\n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：)(100PPHiv-=w说明：：室内、外空气的水蒸气分压力；：蒸汽渗透强度，单位时间内通过单位面积的蒸汽量，。：总蒸汽渗透阻，。0,PPiwhmg.2vH0gphma..2\n第三节、外围护结构中的蒸汽渗透之二——蒸汽渗透的计算)(0011PPHHPPivnnnin--=å-=围护结构内外表面的水蒸气分压力可近似取为和围护结构任一层的内界面上的水蒸气分压力计算公式：0PPi：蒸汽渗透系数。表明材料的透气能力，与材料的密实程度有关。材料孔隙率越大，透气性越强。如：m135.0=m018.0=m00018.0=m065.0=m油毡玻璃棉垂直空气间层和热流由下向上的水平间层静止空气玻璃和金属不渗透蒸汽...+++=...++=3322113210mmmdddHHHHv任一分层的厚度\n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。\n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：根据室内外空气的温度和湿度确定水蒸气分压力和，然后计算围护结构各层的水蒸气分压力，并作出的分布线。对于采暖房屋，设计中取当地采暖期的室外空气的平均温度和平均相对湿度作为室外计算参数。根据室内外空气温度和，确定围护结构各层的温度，并作出相应的最大水蒸气分压力的分布线。根据和线相交与否判定围护结构内部是否出现冷凝。0PPi0ttiPPsPPs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．\n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：\n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：\n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、冷库等高湿房间：一般指冬季室内相对湿度高于，相应室温在以上的房间。CC002018-0075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。\n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。\n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。\n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：采用隔气层防止或控制内部冷凝是目前设计中应用最普遍的一种措施。为达到良好效果，设计中应保证围护结构内部正常湿状况所必需的蒸汽渗透阻。\n课后思考题及作业题：如何判断围护结构内部是否会出现冷凝？应如何避免？教材pg77、4-3（做在作业本上，下次课前交）\nTheEndThanks！