【建筑熱環(huán)境】二部分建筑保溫PPT課件

1 建筑物理 建筑熱環(huán)境 建筑熱環(huán)境 緒論第一部分人 建筑 氣候 基于人的考慮第二部分材料 構造 圍護結構 基于技術的考慮第三部分建筑 形式 細部 基于設計的考慮第四部分舒適 健康 高效 基于未來的考慮 2建筑保溫 1 傳熱基本知識 建筑保溫 建筑防熱 建筑保溫途徑圍護結構保溫設計圍護結構保溫構造異常部位的保溫措施圍護結構的蒸汽滲透及冷凝 嚴寒地區(qū) 寒冷地區(qū) 夏熱冬冷地區(qū) 夏熱冬暖地區(qū) 溫和地區(qū) 寒冷地區(qū) 嚴寒地區(qū) 寒冷地區(qū) 嚴寒地區(qū) 建筑熱工設計分區(qū) 建筑熱工設計分區(qū)及設計要求 10 0 10 2建筑保溫 2 1建筑保溫的途徑 1 建筑體型的設計 應減少外圍護結構的總面積 當溫差一定時 總傳熱量與面積成正比 因此 減少建筑物的總面積也就能減少能耗 既能節(jié)省開支又能節(jié)約能源 Q 總傳熱量 w h q 熱流密度 單位時間單位面積的傳熱量 w 傳熱時數(shù) h F 圍護結構的總面積 建筑物體形系數(shù) 建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值 外表面積不包括地面和不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積 2 1建筑保溫的途徑 建筑物體型系數(shù) 即單位體積分攤到的面積根據(jù) 民用建筑節(jié)能設計標準 采暖居住建筑部分 JGJ26 95中規(guī)定 建筑物體型系數(shù)宜控制在0 3及以下 嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準 JGJ26 2010中規(guī)定 若不符合 則需對圍護結構其他方面加強保溫以達到相應標準 一般來說 體積小 體形復雜的建筑 體形系數(shù)大 如平房和低矮建筑 體積大 體形簡單的建筑 體形系數(shù)小 如多層 高層 如建筑物的高度相同 則其平面形式為圓形時體型系數(shù)最小 接著依次為正方形 長方形 以及其他組合形式 隨著體型系數(shù)的增加 單位面積的傳熱量也相應加大 2 1建筑保溫的途徑 減小體型系數(shù)的措施減小建筑面寬 增大建筑幢深 即平面長寬比小 增加建筑物層數(shù)根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計 4個單元6層樓的體型系數(shù)為0 28 4個單元3層樓的體型系數(shù)為0 34 且采暖能耗比前者多20 建筑體型不宜變化過多 2 1建筑保溫的途徑 2 圍護結構應具備足夠的保溫性能 在室內(nèi)外溫差一定和確定的邊界條件下 熱阻越大 傳熱量越小 民用建筑熱工設計規(guī)范 GB50176 93中提出 把總熱阻Ro作為圍護結構保溫性能的指標 按熱惰性指標D將圍護結構分為4類 對應取不同的室外計算溫度 從而以不同的總熱阻值來調(diào)節(jié)保溫性能 圍護結構的熱惰性指標D大時 Ro可小些 圍護結構的熱惰性指標D小時 Ro增大予以補償 2 1建筑保溫的途徑 3 爭取良好的朝向和適當?shù)慕ㄖg距 日照間距 指前后兩排南向房屋之間 為保證后排房屋在冬至日底層獲得不低于二小時的滿窗日照而保持的最小間隔距離 洛陽市城市建筑規(guī)劃管理技術規(guī)定 2010規(guī)定 多層及多層以下居住建筑間距 一般來說 平行布置時不得小于1 1H 其中舊區(qū)改建的項目內(nèi)新建住宅間距可酌情降低 但不應小于1 0H H為較高建 構 筑物的遮擋高度 2 1建筑保溫的途徑 4 增強圍護結構的密閉性 防止冷風滲透的不利影響 風對室內(nèi)氣候的影響冷風滲透使圍護結構外表面對流換熱系數(shù)變大保溫設計的措施爭取不使建筑大面積外表面朝向冬季主導風向利用周圍場地的地形 樹木和其他建筑物來擋風建筑物外部窗戶面積不宜過大 提高門窗密封性注意主要出入口處的防風減少豎向交通井的煙囪效應 門斗 2 1建筑保溫的途徑 4 增強圍護結構的密閉性 防止冷風滲透的不利影響 保溫設計的措施高層建筑 合理布置豎向交通井 高層建筑的豎向交通井如果正對主入口設計 將大大增加不必要的冷風滲透 因此應將門廳和電梯井之間有一段緩沖距離 華爾斯酒店大堂 樓梯 電梯以及內(nèi)天井等上下聯(lián)系的空間 高度大 能顯著增加由熱壓引起的冷風滲透 2 1建筑保溫的途徑 5 避免潮濕 防止內(nèi)壁產(chǎn)生冷凝 導熱系數(shù)隨含濕量增大而增大 熱阻降低 削弱了保溫性能 水分產(chǎn)生原因 材料原始濕度 施工中用水 使用過程中進水 地下水等 總結 建筑保溫的途徑 1 建筑體型的設計 應減少外圍護結構的總面積 2 圍護結構應具備足夠的保溫性能 3 爭取良好的朝向和適當?shù)慕ㄖg距 4 增強圍護結構的密閉性 防止冷風滲透的不利影響 5 避免潮濕 防止內(nèi)壁產(chǎn)生冷凝 2 2圍護結構的保溫設計 2 2 1保溫設計的依據(jù) 民用建筑熱工設計規(guī)范 民用建筑節(jié)能設計標準 基本指標 最小總熱阻Ro min 民用建筑熱工設計規(guī)范 GB50176 93規(guī)定 設置集中采暖設備的建筑 其圍護結構的保溫性能應滿足圍護結構最小傳熱阻的要求最小傳熱阻 在熱工設計規(guī)范中 從控制圍護結構內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)露點溫度 保證內(nèi)表面不致結露的起碼要求出發(fā) 為滿足使用者的最基本衛(wèi)生要求 提出圍護結構的總熱阻不能小于某個最低限度值 該限值稱為 最小傳熱阻 規(guī)定性指標 性能性指標 各項設計指標限值如 遮陽系數(shù) 體形系數(shù) 窗墻比 圍護結構K值 外墻 外窗 屋面 等的限值等 對比評定法 是否達到標準要求 是 如有任何一條達不到要求 修改設計指標 是否達到標準要求 是 否 修改原設計 所設計建筑是節(jié)能建筑 所設計建筑是節(jié)能建筑 建筑節(jié)能設計的流程 2 2圍護結構的保溫設計 2 2 2圍護結構最小總熱阻的確定 民用建筑熱工設計規(guī)范 GB50176 93 Ro min 最小總熱阻ti 冬季室內(nèi)計算溫度 一般居住建筑取18 高級居住建筑 醫(yī)療等取20 te 冬季室外計算溫度 根據(jù)不同熱惰性指標D選取 n 溫差修正系數(shù) 根據(jù)圍護結構所處位置及情況選取 t 室內(nèi)與圍護結構內(nèi)表面允許溫差 根據(jù)房間性質(zhì)及結構取值 Ri 圍護結構內(nèi)表面換熱阻 一般取0 11 K W 民用建筑熱工設計規(guī)范 GB50176 93 附加有輕質(zhì)材料的外墻最小傳熱阻需在計算結果上進行附加 2 2圍護結構的保溫設計 2 2 3圍護結構平均傳熱系數(shù)的限值 最小傳熱阻只能基本滿足內(nèi)表面不結露的起碼衛(wèi)生要求 按此熱阻確定的外圍護結構節(jié)省建造費但增加采暖費 無限增加熱阻 節(jié)省采暖費但浪費建造費 故存在最佳經(jīng)濟熱阻 2 2 3圍護結構平均傳熱系數(shù)的限值國家建筑節(jié)能標準綜合研究了建造費和采暖費之后 從經(jīng)濟和節(jié)能角度對不同地區(qū)采暖居住建筑各部分圍護結構傳熱系數(shù)值作了限定 民用建筑節(jié)能設計標準 JGJ26 95 不同氣候區(qū)居住建筑的節(jié)能設計標準也有相應規(guī)定 2 2圍護結構的保溫設計 不同地區(qū)采暖居住建筑各部分圍護結構傳熱系數(shù)限值 2 2 3圍護結構平均傳熱系數(shù)的限值規(guī)定值會隨社會發(fā)展而改變世界發(fā)達國家外墻保溫標準逐漸提高 英國 氣候與上海相近 1973年前外墻傳熱系數(shù)1 6w m2 k 1974年后1 0w m2 k 1982年后0 6w m2 k 1988年后0 45w m2 k 與北京相近氣候的發(fā)達國家約為0 35w m2 k 我國北京為0 9w m2 k 2 2圍護結構的保溫設計 平均傳熱系數(shù)傳熱特性不同的異常部位形成熱橋 熱橋的溫度低于主體 為衡量圍護結構整體保溫性能 提出平均傳熱系數(shù)概念 設計時需要進行計算 熱橋 如外墻體中的鋼或鋼筋混凝土骨架 窗洞口的過梁 板材中的肋等 2 2 4建筑物采暖耗熱量指標是衡量圍護結構熱工性能優(yōu)劣的重要參數(shù)建筑物耗熱量指標 qh indexofheatlossofbuilding是指在采暖期室外平均溫度條件下 為保持室內(nèi)計算溫度 單位建筑面積在單位時間內(nèi)消耗的 需由室內(nèi)采暖設備供給的熱量 單位 W M2與傳熱阻或傳熱系數(shù)的區(qū)別傳熱阻或傳熱系數(shù)僅反映了某個建筑部件的熱工性能 而采暖耗熱量指標則反映建筑整體 包括建筑各部件以及通風 的熱工性能 且通過它可大致估計建筑物冬季采暖的總耗電量或耗煤量 2 2圍護結構的保溫設計 2 3圍護結構的保溫構造 2 3 1保溫材料 按化學成分分無機絕熱材料有機絕熱材料金屬絕熱材料 按材質(zhì)構造分多孔狀板狀松散狀 擠塑型聚苯乙烯保溫板 氈 這是帶防潮鋁箔貼面的保溫棉氈和玻璃棉板 防潮鋁箔貼面 一方面具有防潮功能 另一方面鋁箔反射系數(shù)大 能夠?qū)⒔^大部分輻射熱反射回去 是一種良好的保溫隔熱材料 上圖是擠塑型聚苯乙烯保溫板和氈 保溫板因為表面結構全部封閉 不透水 所以可以不再考慮防水的問題 其他一些卷材 散料狀和板材的保溫隔熱材料 2 3 2圍護結構保溫構造 1 按保溫構造的類型 1 保溫承重二合一 如混凝土空心砌塊 輕質(zhì)實心砌塊 低層 多層 墻承重 空心砌塊保溫與承重結合構造 2 單設保溫層 如加氣混凝土 應用廣泛 由導熱系數(shù)很小的材料作保溫層起主要保溫作用 保溫層不起承重作用 所以選擇的靈活性較大 不論是板塊狀 纖維狀以至松散顆粒狀材料均可應用 2 3圍護結構的保溫構造 3 復合構造當單獨用某一種方式不能滿足保溫要求 或為達到保溫要求而造成技術經(jīng)濟上不合理時 往往采用混合型保溫構造 例如既有實體保溫層 又有空氣層和承重層的外墻或屋頂結構 如圖是一個200C的恒溫車間外墻構造 1 混凝土 2 粘結劑 3 聚氨脂泡沫塑料 4 木纖維板 5 塑料薄膜 6 鋁箔紙板 7 空氣間層 8 膠合板涂油漆 2 3圍護結構的保溫構造 2 按保溫層的位置分類 課本P83 1 內(nèi)保溫 保溫層在承重層的內(nèi)側(cè) 適合間歇性供熱 公共建筑 特點 不受室外影響 無需特別防護 室內(nèi)供熱時 室內(nèi)氣溫上升快 電影院 體育館 但用于居住性建筑熱穩(wěn)定性不足 2 外保溫 保溫層在承重層的外側(cè) 應用廣泛 特點 熱橋處的熱損失減少 使墻或屋頂?shù)闹饕糠质艿奖Ｗo 大大降低溫度應力的起伏 提高結構的耐久性 倒鋪屋面 對減少防水層的破壞 也是有利的 2 3圍護結構的保溫構造 房間的熱穩(wěn)定性好 承重層材料的熱容量一般都遠比保溫層大 所以這種布置方式對房間熱穩(wěn)定性有利 當供熱不均勻時可保證圍護結構內(nèi)表面的溫度不致急劇下降 從而使室溫不致很快下降 將減少保溫層內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣凝結的可能性 舊房改造 特別是為了節(jié)能而加強舊房的保溫性能時 外保溫處理效果最好 要避免受潮和大氣污染 表面應覆防水層或飾面 2 3圍護結構的保溫構造 3 中保溫 保溫層在承重層中間特點 對保溫層強度要求不高 保溫材料不會受大氣侵蝕 要注意控制兩側(cè)的濕度 防止水分滲入 不適用于外層墻體屬氣孔性的情況 2 3圍護結構的保溫構造 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 2建筑保溫 2 4 1窗的保溫 窗戶保溫性能低的原因 主要是 縫隙透氣及玻璃 窗框等的熱阻太小 居住建筑透過窗的散熱量約占總散熱量的1 3 2 提高窗本身保溫性能 針對我國目前的情況 應從以下幾方面來改善窗的保溫性能 1 控制各向墻面的開窗面積 窗墻面積比 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 窗墻面積比 為控制指標 窗洞口面積和房間立面單元面積的比值 根據(jù) 民用建筑熱工設計規(guī)范 采暖墻體按最小總熱阻設計時 各朝向的窗墻面積比為 北向不大于0 20 東西向不大于0 25 單層窗 或0 30 雙層窗 南向不大于0 35 如 北京地區(qū) 型外墻東西朝向窗墻面積比為0 35 時 Ro min 0 62 k w 當設計上需要增大窗戶面積時 應采用比最小傳熱阻大的傳熱阻 滿足 民用建筑熱工設計規(guī)范 附錄五 窗墻面積比與外墻允許最小傳熱阻的對應關系 的要求 提高窗框保溫性能選取導熱系數(shù)小的窗框材料 木材 塑料等 金屬窗框可作成空心斷面或?qū)嵯禂?shù)小的材料截斷金屬框的熱橋做好密封處理增強氣密性窗框與玻璃 密封條窗框與墻體 用保溫砂漿或泡沫塑料密封窗框與墻之間的縫隙改善玻璃部分的保溫能力雙層窗 密封中空雙層玻璃 熱反射玻璃 吸熱玻璃 提高窗本身保溫性能 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 它雖然采用導熱系數(shù)大的金屬作為窗框材料 但 1 做了三道空腹斷面設計 且中間用聚酰胺隔板做斷熱層 能夠有效阻擋熱量在金屬材料中的傳導 2 良好的密封措施 3 采用雙層窗 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 對于玻璃部分的保溫 單層玻璃保溫性能不好 北方地區(qū)往往采用兩層或三層窗 這里 如果玻璃共用一個框所形成單框雙層或三層玻璃窗比并排設兩道或三道各自獨立的單層窗效果好 因為前者各層玻璃之間的空氣層是封閉的 我們可以利用封閉空氣間層來提高其保溫能力 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 夾層玻璃 或者更進一步 在玻璃表面涂上各種具有反射或折射作用的涂層 或者在中間的空氣層中填充惰性氣體 加入各種片狀 格柵狀構件 通過對太陽輻射熱的盡量吸收和熱量流經(jīng)途中傳遞程度和角度進行控制 達到保溫效果 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 2 4 2熱橋保溫 只考慮室內(nèi)溫度高于室外 1 定義 在圍護結構中 一般都有保溫性能遠低于主體部分的嵌入構件 如外墻體中的鋼或鋼筋混凝土骨架 圈梁 板材中的肋等 這些構件或部位的熱損失比相同面積主體部分的熱損失多 他們的內(nèi)表面溫度也比主體低 這種容易傳熱的構件或部分稱之為 熱橋 2 4 2熱橋保溫 熱橋的性能是比較才出現(xiàn)的 2 特點在熱橋部位 內(nèi)表面溫度比主體低一些外表面溫度比主體高一些表示熱橋部分比主體部分傳熱能力好 熱穩(wěn)定性差 如鋼筋混凝土框架填充墻中的鋼混梁是磚墻的熱橋 而加氣混凝土砌塊中的磚柱子也是熱橋 2 4 2熱橋保溫 3 驗算由于按最小總熱阻設計的主體結構只考慮到了主體部分達到了保溫要求 因此熱橋內(nèi)表面溫度還需要單獨校核 熱橋處構造設計原則熱橋保溫處理 理論上就是用某種導熱系數(shù)很小的保溫材料 附加到熱橋的適當部位 盡量避免出現(xiàn)貫通式熱橋貫通式熱橋是最不利的 這類熱橋以鋼筋混凝土框架填充墻中的梁 柱最為典型 可用硬質(zhì)泡沫塑料 結合墻體內(nèi)粉刷綜合處理 盡量將非貫通式熱橋布置在靠室外的一側(cè) 即布置在溫度較低的一側(cè)以減小傳熱量 盡量減少熱橋斷面面積 2 最小附加熱阻附加保溫層 長度l不應小于墻厚d的1 5 2 0倍 2 4 3外墻交角的保溫 包括 外墻角 外墻與內(nèi)墻交角 樓地板或屋頂與外墻交角等 1 外墻交角內(nèi)表面溫度低的原因外側(cè)散熱面積大主體部分 Fe Fi外墻交角 Fe Fi Fe Fe Fi Fi 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 2 4 3外墻交角保溫 其他外墻角保溫層做法示例 2 4 3外墻交角保溫 其他外墻角保溫層做法示例 經(jīng)驗表明 即使水磨石地面與木地面溫度相同 人們接觸水磨石地面也比接觸木地面的感覺要冷 因為水磨石地面的吸熱系數(shù)更大 木地面 B 10 5水磨石 B 26 8 2 4 4地面的保溫 地面的熱工性能對人體的熱舒適影響較大 據(jù)測定 裸足直接接觸地面散失的熱量 約為人體其他部位向環(huán)境散熱量的1 6 2 4圍護結構傳熱異常部位的保溫措施 2 4 4地面保溫 熱工設計規(guī)范 規(guī)定吸熱系數(shù)B作為評價地面熱工質(zhì)量的指標 地面熱工性能及適用建筑類型 在嚴寒和寒冷地區(qū) 建筑底層室內(nèi)如果采用實鋪地面構造 則對于直接接觸土壤的周邊地區(qū) 也就是從外墻內(nèi)側(cè)算起2 0m的范圍之內(nèi) 應當作保溫處理 如果底層地面之下還有不采暖的地下室 則地下室以上的底層地面應該全部作保溫處理 保溫層可以放在地下室的頂板之下 或放在底層地面的結構面板與地面的飾面層之間 2 4 4地面保溫 2 5圍護結構的蒸汽滲透和冷凝 2建筑保溫 影響圍護結構濕狀況的因素很多 屬于建筑熱工學研究范疇的 主要是空氣中的水蒸汽在圍護結構內(nèi)表面及內(nèi)部凝結而引起的濕狀況以及防止措施 熱與濕既有本質(zhì)的區(qū)別 又有相互的聯(lián)系和影響 是研究和處理建筑熱環(huán)境的不可分割的問題 過于潮濕將導致 結構強度降低 影響保溫 滋生細菌 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 2 5圍護結構的蒸汽滲透和冷凝 1 自然界中的空氣包含干空氣與水蒸汽兩類 凡是含有水蒸汽的空氣通稱為濕空氣 濕空氣的壓力等于干空氣的分壓力和水蒸汽分壓力之和 從上式可知 空氣中所含的水分愈多 則水蒸汽分壓力愈大 在一定的溫度和壓力條件下 一定容積的空氣所能容納的水蒸汽量有一定的限度 極限值的大小卻隨空氣的溫度和壓力而變 2 水蒸氣分壓力P與飽和水蒸氣分壓力Ps 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 隨著溫度的增加 Ps增大 在一定的大氣壓力下 空氣的溫度愈高 一定容積中所能容納的水蒸汽愈多 因而其呈現(xiàn)的壓力也愈大 空氣中的水蒸氣分壓力P也與溫度有關 溫度升高 Ps大 P Ps 溫度降低 Ps小 當空氣中有水汽凝結時 P Ps 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 3 空氣濕度 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 絕對濕度f mq V不能直接說明空氣的干 濕程度 相對濕度 是指一定溫度及大氣壓力下 空氣的絕對濕度與同溫同壓下飽和濕空氣的絕對濕度的比值 相對濕度反映了空氣在某一溫度時所含水蒸汽分量接近飽和的程度 當相對濕度為0時 表示空氣中全是干空氣 即絕對干燥 當相對濕度為100 時 則表示空氣已經(jīng)達到飽和 依相對濕度值的大小就可直接判斷空氣的干 濕程度 在一定溫度條件下 空氣中的水蒸汽的含量與水蒸汽分壓力成正比 因此 相對濕度也可用空氣中的水蒸汽分壓力P與同溫度下的水蒸汽飽和蒸汽壓Ps之比的百分數(shù)來表示 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 4 露點溫度 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 定義 某一狀態(tài)的空氣 在含濕量不變的情況下 冷卻到它的相對濕度達到100 時所對應的溫度 稱為該狀態(tài)下空氣的露點溫度 用td表示 如果繼續(xù)降溫 空氣中的水蒸汽就有一部分液化成水珠析出 溫度降得愈低 析出的水愈多 這種由于溫度降到露點溫度以下 空氣中水蒸汽液化析出的現(xiàn)象稱為冷凝 2 5 1濕空氣的物理性質(zhì) 2 5 2圍護結構受潮原因1 吸濕受潮材料的吸濕 把一塊干的材料試件置于濕空氣之中 材料試件會從空氣中逐步吸收水蒸汽而受潮 這種現(xiàn)象稱為材料的吸濕 由于吸濕作用而使材料潮濕稱為吸濕受潮 2 5圍護結構的蒸汽滲透和冷凝 2 冷凝受潮由于空氣產(chǎn)生降溫而導致水蒸氣凝結 結露 致使圍護結構潮濕表面冷凝 濕空氣與低于其露點溫度的物體表面接觸時 水蒸氣凝結成水珠從空氣中析出并附于物體表面上內(nèi)部冷凝 當水蒸氣在蒸汽壓差作用下通過圍護結構時 被阻擋在低溫部位 產(chǎn)生結露 2 5 2圍護結構受潮原因 若圍護結構按最小總熱阻進行設計 通常是不會產(chǎn)生表面冷凝的 冬季冷凝 因氣候寒冷 使室內(nèi)墻面 地面 屋蓋 吊頂?shù)炔课坏谋砻鏈囟认陆?造成室內(nèi)空氣或材料內(nèi)空氣水蒸氣飽和 從而發(fā)生表面冷凝和內(nèi)部冷凝 夏季冷凝 當室外空氣向高溫高濕轉(zhuǎn)化 室內(nèi)墻面 地面 屋蓋 吊頂?shù)炔课坏臏囟炔荒芗皶r升高 或者室內(nèi)溫度較低 結構表面的溫度低于室外空氣的露點溫度 或者外部高溫高濕空氣流入低溫房間中達到飽和時 產(chǎn)生的水蒸氣凝結 如梅雨季節(jié)返潮 3 淋水受潮材料直接受液態(tài)水的淋濕或浸潤作用 致使圍護結構內(nèi)產(chǎn)生大量液體水而潮濕注意多種構造交接處的設計和施工質(zhì)量 2 5 2圍護結構受潮原因 2 5 3圍護結構的蒸汽滲透與計算 2 5圍護結構的蒸汽滲透和冷凝 蒸氣滲透 圍護結構內(nèi)部水蒸氣的遷移現(xiàn)象蒸氣滲透發(fā)生的條件材料兩側(cè)存在總壓力差 空氣和水蒸氣由高壓側(cè)流向低壓側(cè)材料兩側(cè)存在水蒸氣分壓力差 水蒸氣從高濃度擴散遷移至低濃度材料內(nèi)部存在溫度差 由于溫度梯度引起水蒸氣遷移濕傳導 沒有溫差條件下的水分遷移過程熱濕傳導 由于溫差引起的水分遷移過程 2 5 3圍護結構的蒸汽滲透與計算 蒸氣滲透過程的簡化及計算只討論圍護結構在穩(wěn)定條件下單純的水蒸汽滲透過程 與穩(wěn)定傳熱過程的計算方法相類似 蒸汽滲透強度 g h Ho 圍護結構的總蒸汽滲透阻 h Pa g Pi Pe分別為室內(nèi)和室外空氣的水蒸氣分壓力 Pa d 某一分層的厚度 蒸汽滲透系數(shù) 表明材料的透氣能力 與材料的材質(zhì)和密實程度有關 材料孔隙率越大 透氣性越強 查表得到 單位 g m h Pa 由于圍護結構內(nèi)外表面附近的空氣邊界層的蒸汽滲透阻與結構材料層本身的蒸汽滲透阻相比是很微小的 所以 在計算總的蒸汽滲透阻時可以忽略不計 2 5 3圍護結構的蒸汽滲透與計算 圍護結構中任一層的水蒸汽分壓力為 類似內(nèi)部溫度的計算 表示從室內(nèi)側(cè)算起 由第1層至第m 1層蒸汽滲透阻之和 2 5 3圍護結構的蒸汽滲透與計算 如圖已知求 2 5 4圍護結構冷凝的檢驗1 表面冷凝的檢驗 原理 t td時 將產(chǎn)生冷凝 t 實際溫度td 露點溫度 例題1 3 5 校核圖示車間屋面板接縫處是否會出現(xiàn)冷凝水 已知ti 16 te 10 55 內(nèi)表面溫度 i 5 7 解 查附錄 當ti 16 時 Ps 1817 2Pa 根據(jù)公式 P Ps 1817 2 55 999 5Pa 則當飽和蒸汽壓Ps P 目前的水蒸汽分壓力 時所對應的溫度就是露點溫度td 在附錄 中 當Ps P 999 5Pa時對應的溫度為 td 7 i td 所以屋面板接縫處將會出現(xiàn)冷凝水 2 5圍護結構的蒸汽滲透和冷凝 2 內(nèi)部冷凝的檢驗 2 5 4圍護結構冷凝的檢驗 原理 當P Ps時 實際水蒸汽分壓力大于飽和水蒸汽分壓力時 將產(chǎn)生冷凝 步驟 1 根據(jù)室內(nèi) 外空氣的溫度t和相對濕度 確定水蒸汽分壓力Pi和Pe 并依次計算出圍護結構各層的水蒸汽分壓力Pm 作出P分布線 2 根據(jù)室內(nèi) 外空氣溫度ti和te 確定圍護結構各層的溫度 并從附錄中查出相應的飽和水蒸汽分壓力Ps 作出Ps分布線 3 根據(jù)P線與Ps線相交與否來判斷圍護結構內(nèi)部是否會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象 Ps線與P線不相交 說明內(nèi)部不會產(chǎn)生冷凝 兩線相交 則內(nèi)部會出現(xiàn)冷凝 例題 1 3 6試檢驗圖示外墻構造是否會產(chǎn)生冷凝 已知ti 16 i 60 采暖期室外平均氣溫te 4 0 平均相對濕度 e 50 外墻構造為1 20mm石灰砂漿內(nèi)粉刷 2 50毫米厚泡沫混凝土 o 500kg m3 3 120mm厚磚墻 分析 內(nèi)部冷凝的檢驗 解 1 由表查出Ri 0 11 k w及Re 0 04 k w由附錄查得各層的導熱系數(shù)為 1 0 81w k 2 0 19w k 3 0 81w k 各層的滲透系數(shù)為 1 0 00012g m h Pa 2 0 000199g m h Pa 3 0 0000667g m h Pa 0 11 0 025 0 263 0 148 0 04 0 586 k w 166 67 251 51 1799 1 2217 28 h Pa g 例題1 3 6 2 計算室內(nèi)外空氣的水蒸汽分壓力 查附錄 ti 16 時 Ps 1817 2Pa 則Pi Ps i 1817 2 60 1090 3Pa查附錄 te 4 時 Ps 437 3Pa 則Pe Ps e 437 3 50 218 7Pa 3 計算圍護結構內(nèi)部各層的溫度和水蒸汽分壓力 例題1 3 6 根據(jù)附錄 可查結構內(nèi)部各層溫度對應的飽和水蒸汽分壓力 Psi 1419 9Pa Ps2 1347 9Pa Ps3 726 6Pa Pse 492 0Pa 根據(jù)公式求結構內(nèi)部各層實際水蒸汽分壓力 925 92Pa 例題1 3 6 根據(jù)所求圍護結構內(nèi)部飽和蒸汽壓Ps和實際水蒸汽分壓力P值按比例作出Ps和P分布線 如圖所示 由于P和Ps線相交 因此該結構內(nèi)部將產(chǎn)生冷凝 答 圖示墻體內(nèi)部將產(chǎn)生冷凝 在2 3交界面 例題1 3 6 psi ps2 ps3 pse pi p2 p3 pe 補充例題1 3 2 青島地區(qū)擬建的住宅建筑其屋頂構造如圖所示 試確定保溫層厚度 若已知ti 18 i 15 采暖期室外平均氣溫te 11 0 平均相對濕度 e 60 保溫層厚度取160mm 求屋頂內(nèi)部各層水蒸汽分壓力 并檢驗是否出現(xiàn)冷凝 2 5 4圍護結構冷凝的檢驗 冷凝界面實踐經(jīng)驗和理論分析表明 在圍護結構蒸汽滲透的途徑中 若材料的蒸汽滲透系數(shù) 出現(xiàn)由大變小的界面 水蒸汽在此將遇到較大的阻礙 最易發(fā)生冷凝現(xiàn)象 習慣上把這個最易出現(xiàn)冷凝 而且凝結最嚴重的界面 叫做圍護結構內(nèi)部的 冷凝界面 2 5 4圍護結構冷凝的檢驗 允許冷凝一般的采暖房屋 在圍護結構內(nèi)部出現(xiàn)少量的冷凝水是允許的 這些冷凝水在暖季會從結構內(nèi)部蒸發(fā)出去 不致逐年累積而使圍護結構保溫層嚴重受潮 若假定在整個采暖期可能產(chǎn)生的內(nèi)部冷凝水全部被保溫層所吸收 為保證圍護結構內(nèi)部處于正常的濕度狀態(tài) 不影響其保溫效果 保溫層受潮后的濕度增量 w不應超過允許值 w 2 5 5防止和控制冷凝的措施 2 5圍護結構的蒸汽滲透和冷凝 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 內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水 會使保溫材料受潮 其導熱系數(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 從而降低結構的使用質(zhì)量和耐久性 防止和控制冷凝的原理 控制表面冷凝 t td控制內(nèi)部冷凝 P Ps 2 5 5防止和控制冷凝的措施 2 5 5 1防止和控制表面冷凝的措施 增大圍護結構的熱阻提高室內(nèi)表面溫度減少室內(nèi)濕度 降低室內(nèi)空氣的露點溫度1 增加實體圍護結構厚度 增加熱阻 最小總熱阻 按照規(guī)范中要求的最小總熱阻設計主體圍護結構 保證內(nèi)壁面溫度高于露點溫度 并且進行異常部位驗算 則一般不會出現(xiàn)冷凝 2 利用保溫材料 增加圍護結構總熱阻內(nèi)保溫有可能使保溫材料與結構界面處產(chǎn)生內(nèi)部冷凝 進易出難 原則 3 利用空氣間層來增加結構的總熱阻宜將空氣層布置在主體結構低溫側(cè)4 增加室內(nèi)空氣對流 以提高內(nèi)表面溫度留5cm的空氣流通間層 冷側(cè)設置密閉空氣層 在冷側(cè)設一空氣層 可使處于較高溫度側(cè)的保溫層經(jīng)常干燥 這個空氣層叫做引濕空氣層 這個空氣層的作用稱做收汗效應 2 5 5 1防止和控制表面冷凝的措施 5 利用通風降低室內(nèi)空氣濕度 從而降低室內(nèi)露點溫度 為保證圍護結構內(nèi)表面附近的氣流暢通 家具不宜緊靠外墻布置 2 5 5防止和控制冷凝的措施 6 其他