基于建筑圍護墻體的蒸汽滲透和冷凝分析

摘要：本文介紹了建筑圍護結構的冷凝現象、蒸汽滲透、表面和內部冷凝的檢驗方法，通過分析提出防止和控制圍護結構內部冷凝的主要措施，并分析設置空氣夾芯墻的可行性。

關鍵詞：圍護墻體 蒸汽滲透 冷凝 夾芯墻

0 引言

建筑結構在自然環境當中，會經常受到熱和濕作用的影響。建筑物外部的環境中含有大量的水分，隨著時間的推移，水分通過各種途徑浸入建筑圍護結構內部。濕度過大和過小都影響到使用者的舒適度、建筑物的使用壽命、降低建筑的使用質量。同時建筑材料受潮以后，影響建筑物的耐久性和保溫隔熱性，不利于建筑的節能。并導致建筑圍護結構強度降低、飾面脫落、變形等現象，所以對建筑圍護結構的濕狀況進行研究很有意義。

1 圍護結構的蒸汽滲透

影響建筑圍護結構濕狀況的因素主要包括：使用中，圍護結構從空氣之中吸收到的水分；土地中滲透到圍護結構中的水分；圍護結構使用材料的原始濕度；施工過程中進入到圍護結構材料中的水分等等。

蒸汽滲透過程是水蒸氣分子轉移的過程。如果室內外兩側空氣中的水蒸汽含量不同，就會出現壓力差，壓力高的水蒸汽分子通過圍護結構逐漸滲透至另一側，通常我們將這種現象叫做圍護結構的蒸汽滲透，不僅有室內外溫度差而引起的水蒸汽遷移，同時有因水蒸汽分壓力差而引起的水蒸汽遷移，并伴隨著飽和水蒸汽和液態水的遷移，通過客觀條件進行計算相當困難。所以，按穩態條件下單純的水蒸汽滲透對圍護結構的濕狀況進行分析。

在穩態條件下，通過圍護結構的水蒸汽滲透量的計算公式為：

ω=■P■-P■ （1）

式中：ω為水蒸汽滲透強度（g/（m2·h））；P■為室內的水蒸汽分壓力（單位Pa）；P■為室外的水蒸汽分壓力（單位

Pa）；H0=H1+H2+…Hm為圍護結構總水蒸汽滲透阻（（m2·h·Pa）/g）。

2 圍護結構的冷凝現象

若建筑物設計不合理或熱工性能不佳，則建筑物在采熱取暖時，圍護結構內表面和內部材料空隙就會形成水珠或凍結成冰塊，這就是所謂的冷凝現象。建筑物出現冷凝現象，其正常的使用功能和使用壽命都會受到很大的影響。

2.1 圍護結構表面的冷凝

一般來說，如果房屋濕度正常，其主體結構表面不會出現冷凝現象，對圍護結構中保溫隔熱效果薄弱的部位需進行認真檢驗。圍護結構中表面溫度計算公式如下：

θ■=t■-■t■-t■ （2）

式中，θ■、t■、t■、R■、R■分別表示圍護結構內表面溫度（℃）、室內的環境溫度（℃）、室外環境溫度（℃）、圍護結構

總熱阻（（m2·k）/W）和圍護結構內表面換熱阻（（m2·k）

/W）。

2.2 控制冷凝的措施

正常濕度的房間不會出現表面冷凝現象，一般情況下，需保證外圍護結構內表面附近的氣流暢通；高濕房間的內表面應該設置防水層，以此避免圍護結構內表面受潮。控制圍護結構內部冷凝的主要措施一般有：

①在圍護結構內部設置排泄通道或者通風間層。

②進難出易的原則，合理布置材料層的相對位置。

③在外墻內設置封閉空氣層。

④在蒸汽流入一側設置隔汽層。

每項措施各有不足之處，本次研究在不影響墻體整體受力性能要求的前提下，重點放在研究加有密閉空氣間層對控制墻體內部冷凝的可行性。

2.3 設置密閉空氣層墻體

為避免砌體內部出現冷凝現象，在外部墻體內部冷側加有密閉空氣層，檢驗夾芯墻體的內部冷凝情況，以此來判斷這種方法是否能有效避免外墻內部冷凝現象的發生。在實際操作中，先在夾芯墻體的冷側放置空氣層，聚苯乙烯板與燒結多孔磚之間的空氣層厚20毫米。這樣，夾芯墻的總熱阻值就會增大，但總蒸汽滲透阻值并未發生變化。（根據《民用建筑熱工設計規范》，冬季厚度為20mm的熱流垂直空氣間層熱阻值為0.16（（m2·k）/W））。

試驗時，由于燒結磚與砂漿內部所含的水分沒有在墻體養護過程中徹底蒸發，致使夾芯墻體內部出現了一些質量很輕的小水珠，此類冷凝現象在復合墻體中是避免不了的。這種內部冷凝現象不明顯并沒有超過保溫層允許濕度增量的極限值。

3 總結

通過介紹圍護結構的冷凝現象、蒸汽滲透、表面和內部冷凝的檢驗方法得出以下結論：圍護結構的蒸汽滲透和冷凝現象的產生，不僅會大大縮減建筑物的使用年限，而且也將嚴重破壞建筑物在使用過程中的節能效果和舒適度。目前，建筑行業已掌握了多種方法來控制建筑圍護結構的冷凝現象，在建筑圍護結構中加有密閉空氣間層具有可行性和有效性。

參考文獻：

[1]崔洪軍.對夾芯保溫復合墻體施工工藝及質量控制的探討[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2008（08）.

[2]薛娜.夏熱冬冷地區夾心保溫墻體抗震性能研究[D].長沙理工大學，2010.

[3]馬錦芝.建筑墻體節能保溫方式探討[J].裝備制造，2009（12）.

[4]尚建麗，陳家瑋，范飛飛.夾芯節能復合墻砌體抗壓性能的試驗研究[J].新型建筑材料，2008（11）.

[5]王寶偉.混凝土砌塊夾芯復合節能外墻建筑的設計與施工[J].建筑砌塊與砌塊建筑，2008（03）.

作者簡介：祁德成（1985-），男，湖南湘潭人，工程師，在讀研究生，從事建筑節能、主體結構檢測等研究工作。