2014一級(jí)建筑師《建筑物理與設(shè)備》建筑熱工學(xué)7

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　　一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透
　　(一)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蒸汽滲透與計(jì)算

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水蒸氣的遷移現(xiàn)象稱為蒸汽滲透。水蒸氣在材料中的滲透機(jī)理是比較復(fù)雜的，比傳熱(能量轉(zhuǎn)移)過程要復(fù)雜得多。在建筑設(shè)計(jì)中，為了了解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕狀況，粗略分析水蒸氣的滲透量，以檢驗(yàn)材料內(nèi)部有無冷凝產(chǎn)生，對(duì)水蒸氣的滲透擴(kuò)散過程作了很多簡化，認(rèn)為蒸汽滲透是穩(wěn)定條件下單純由水蒸氣分壓力差作用下的純濕傳導(dǎo)過程。

　　如果外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)存在水蒸氣分壓力差，水蒸氣就會(huì)從壓力高的一側(cè)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向壓力低的一側(cè)滲透。蒸汽滲透強(qiáng)度，即在單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面積的蒸汽量，與室內(nèi)外的水蒸氣分壓力差成正比，與滲透過程中受到的阻力成反比，按式(1―39)計(jì)算：

　　式中ψ――蒸汽滲透強(qiáng)度，g/(┫?h);

　　Ho――圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總蒸汽滲透阻，┫.h.Pa/g;

　　Pi――室內(nèi)空氣的水蒸氣分壓力，Pa;

　　Pe――室外空氣的水蒸氣分壓力，Pa.

　　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總蒸汽滲透阻Ho，按式(1―40)確定：

　　式中δi――第i層材料的厚度，m;

　　μi――第i層材料的蒸汽滲透系數(shù)，g/(m?h.Pa)，i=1，2，3，…，n.

　　同結(jié)構(gòu)材料層蒸汽滲透阻相比，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的蒸汽滲透阻是微小的，所以在計(jì)算總蒸汽滲透阻時(shí)忽略不計(jì)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的水蒸氣分壓力，可近似地取為室內(nèi)外空氣的水蒸氣分壓力。封閉空氣間層的蒸汽滲透阻取為零，某些薄片材料和涂層材料的蒸汽滲透阻見《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》。

　　(二)蒸汽滲透系數(shù)

　　蒸汽滲透系數(shù)表明材料的透汽能力，定義為lm厚的物體，兩側(cè)水蒸氣分壓力差為1Pa，單位時(shí)間內(nèi)通過l┫面積滲透的水蒸氣量。它與材料的密實(shí)程度、溫度和相對(duì)濕度有關(guān)。材料的孔隙率越大，透汽性就越強(qiáng)。同種材料密度越大，孔隙率就越小，透汽性也就越差。

　　玻璃和金屬板材的蒸汽滲透系數(shù)為零，可以起到隔絕蒸汽的作用。此外，用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔汽的材料還有卷材和瀝青材料，其蒸汽滲透系數(shù)較低，如瀝青混凝土的μ=0.75X10-5g/(m?h.Pa)

　　二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝的檢驗(yàn)
　　單層圍護(hù)結(jié)構(gòu)和外側(cè)透氣性較好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不需進(jìn)行內(nèi)部冷凝受潮驗(yàn)算，對(duì)于外側(cè)有卷材或其他密閉防水層的平屋頂結(jié)構(gòu)，以及保溫層外側(cè)有密實(shí)保護(hù)層的多層墻體結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)層為加氣混凝土和黏土磚等多孔材料時(shí)，應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部冷凝受潮驗(yàn)算。

　　(一)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部冷凝受潮判斷

　　一般采暖建筑，雖然允許結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生一定量的冷凝水，但是為了保證結(jié)構(gòu)的耐久性和保溫性，材料的濕度不得超過一定的限度。允許增量系指經(jīng)過一個(gè)采暖期，保溫材料重量濕度增量在允許范圍之內(nèi)，以便采暖期過后，保溫材料中的冷凝水逐漸向外側(cè)和內(nèi)側(cè)散發(fā)，而不致在內(nèi)部逐年積聚，導(dǎo)致濕度過高。

　　判別圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，可以按下述步驟進(jìn)行：

　　(1)根據(jù)室內(nèi)外空氣的溫濕度t和確定室內(nèi)外水蒸氣分壓力Pi和Pe計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的水蒸氣分壓力Pm，并作出“戶”的分布線。對(duì)于采暖房屋，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)。

　　(2)根據(jù)室內(nèi)外空氣溫度ti和te，確定各層的溫度，并從相應(yīng)手冊(cè)中查出對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣分壓力“Ps”，并作出Ps的分布線。

　　(3)根據(jù)“P”和“Ps”分布線，比較“P”和“Ps”大小來判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象?！癙s”線與“P”線不相交且處處大于“P”，說明內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生冷凝：“Ps”線與“P”線相交，在“Ps”小于“P”部位有冷凝產(chǎn)生。

　　(二)冷凝界面的確定

　　在蒸汽滲透途徑中，若材料的蒸汽滲透系數(shù)出現(xiàn)由大變小的界面，水蒸氣至此遇到較大的阻力，最易發(fā)生冷凝現(xiàn)象。習(xí)慣上把這個(gè)最易出現(xiàn)冷凝，且凝結(jié)最嚴(yán)重的界面，稱做圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的“冷凝界面”。冷凝界面一般出現(xiàn)在沿蒸汽滲透方向絕熱材料和其后密實(shí)材料的交界面處。

　　(三)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱濕耦合的基本概念

　　在含濕材料中，溫度差不僅驅(qū)使熱量從高溫向低溫傳遞，而且也驅(qū)使水蒸氣質(zhì)量從一處向另一處轉(zhuǎn)移;同樣，水蒸氣分壓力差不僅驅(qū)使水蒸氣從高濃度向低濃度傳遞，同時(shí)也使熱量從一處轉(zhuǎn)移到另一處。在建筑熱工學(xué)把這種熱濕相互作用、相互影響的現(xiàn)象稱為熱濕耦合。

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