金屬屋面防結露問題簡析

佘祖群

金屬屋面防結露問題簡析

佘祖群

本文對建筑結露的起因以及結露對建筑物的損害作了一定的分析,并結合實際案例,提出了防止建筑結露的一些方法。

建筑結露；防結露；熱傳系數 ；相對濕度；金屬屋面

結露是我們生活中常見的現象，例如冬天從室外進入室內時，眼鏡鏡片上會凝結一層小水珠；夏天從冰箱中拿出的啤酒，放置一會兒就會有水滴沿著瓶身淌下來。結露現象在建筑物中也很普遍，特別是在寒冷地區。

在北方嚴寒冬季，建筑物室外溫度低于室內空氣露點溫度時，建筑物圍護結構內就會結露，將影響室內熱環境，使室內溫度降級、濕度增加而使人感到不舒服。倘若保溫層受潮，會大大降低外圍護結構保溫性能，由此增加建筑能耗，不符合建筑節能的要求。

1.結露的定義

結露就是非飽和空氣當冷卻到一定溫度時，即達飽和狀態，再繼續冷卻時多余的水蒸汽將會凝結成水珠，俗稱結露，此臨界溫度稱為露點。結露是否發生取決于室內溫度，室內濕度及露點溫度。露點溫度即使沒有下降到與室外溫度相同的，一定溫度下仍可能發生結露現象。

2.結露的分類

建筑結露常分為表面結露和內部結露兩類。所謂表面結露是指當室內的空氣濕度大于室外空氣的濕度，室內空氣碰到低于露點溫度的表面和頂棚，水蒸汽就凝結成水珠。內部結露是指當水蒸汽在蒸汽壓差的作用下通過墻體和屋蓋時被阻擋在低溫部位時，所產生的的結露現象。

3.結露的形成原因

當溫度較高的濕空氣接觸到溫度較低介質時被迅速冷卻，當空氣被冷卻到露點溫度以下時，就會在介質表面形成水珠，產生冷凝水俗稱結露。

結露形成的兩個基本條件：

3.1 溫差：如果濕空氣所接觸到的介質表面不存在溫差，空氣的飽和度就不會改變，也就不會出現結露。

3.2 濕空氣：如果空氣比較干燥也就是相對濕度低，就算存在溫差。其冷卻后仍沒有達到露點，就不會出現結露。

4.建筑結露對建筑材料的影響

保溫材料吸水或吸濕后，將很大程度的降低隔熱性能，原因是水的導熱系數為0.58W/m·K，遠遠大于空氣的導熱系數0.023W/m·K和一般的保溫材料的導熱系數（比如加氣、泡沫混凝土的導熱系數為0.19W/m·K）。同時也在一定程度上影響了建筑材料的強度和耐久性，同時由于溫度和濕度比較合適，給細菌提供了良好的生活環境，造成裝飾層的霉變和破壞，甚至影響人們的身體健康。

5.防結露設計措施

5.1 加強圍護性能保溫性能，選擇傳熱系數小、足夠厚的外圍護結構，建筑熱工處理好，使它的內表面溫度不會太低，保證它的表面不產生凝結水，確定了室內主結構和主圍護結構不結露，為空調通風與采暖系統間歇運行或停止運行提供了可能性，為整個建筑的節能運行提供了良好的條件。

5.2 提高圍護結構表面溫度的方法，即送熱風或采用紅外輻射，目前多采用送熱風的方法。

5.3 設置通風層或泄氣通道：將圍護結構內空氣形成通路，這樣能讓進入保溫層中的水分有出路，從而降低空氣間層相對濕度，達到防止結露的目的。

5.4 設置隔汽層：在圍護結構內高溫一側設置隔汽層，降低蒸汽分壓力，實現“進難出易”。采用隔汽層防止或控制內部冷凝，是目前設計中應用最普遍的一種措施。

6.工程實例

在吉林某項目的圍護設計中，通過設置保溫墻的方式，加強了圍護系統的保溫性能，控制了傳熱系數，使圍護系統的表面溫度不會太低，保證它的表面不產生凝結水，從而達到防止結露的效果。

具體計算如下：

6.1 有關的規范規程：

《民用建筑熱工設計范規》（GB 50176-93）

《民用建筑設計通則》（GB 50352-2005）

6.2 自然條件：

最冷月平均溫度：-18.1℃最熱月平均溫度：22.9℃冬季室外計算溫度：-31℃

6.3 室內外保溫墻系統材料參數：

6.3.1 0.6mm壓型鋼板

導熱系數：λ=58.2W/（m·k）

6.3.2 150mm厚保溫棉（容重48 kg/

m3）

導熱系數：λ=0.05KW/（m·k）

6.3.3 C140×60×20×3.0 C型鋼

導熱系數：λ=58.2W/（m·k）

6.3.4 0.6mm壓型鋼板

導熱系數：λ=58.2W/（m·k）

熱阻值： 一般空氣間層冬季熱流向下 R氣=0.185m2·k/W

一般空氣間層冬季熱流向上 R氣=0.165 m2·k/W

垂直空氣間層 R氣=0.175m2·k/W

6.4 計算公式：

單一材料熱阻計算：

屋面系統熱阻計算：

R總= R1＋R2＋......＋Rn

屋面系統傳熱阻計算：

Ro= Ri＋R總＋Re

屋面系傳熱系數：

6.5 原則：

6.5.1 首先滿足建筑、結構使用功能要求；

6.5.2 考慮結構經濟、合理，安全可靠；

6.5.3 綜合考慮美觀、節能、環保等方面；

6.5.4 按屋面系統傳熱系數K評定。

6.6 本項目室內外保溫墻系統熱工分析：

根據《民用建筑熱工設計規范》，本工程位于吉林省吉林市，屬于嚴寒地區，必須充分滿足冬季保溫要求，一般可不考慮夏季防熱。

保溫墻圖如下：

熱工分析：

分1、2區取其平均值計算。冬季保溫分析：

6.6.1 一區傳熱阻計算

a. 熱阻計算：

壓型底板：

空氣層：

保溫棉：

空氣層：

壓型底板：

一區熱阻：

b. 一區傳熱阻計算：

內表面換熱阻值：Ri=0.11m2·K/W

外表面換熱阻值：Re=0.04m2·K/W

傳熱阻：

Ro.1= Ri＋R1.1＋Re=3.50002m2·K/W

c. 一區傳熱系數計算：

6.6.2 二區傳熱阻計算

a. 熱阻計算：

壓型底板：

保溫棉：

壓型底板：

二區熱阻：

R1.2= R底板1＋R保溫棉＋R底板2=3.00002m2·K/W

b. 二區傳熱阻計算：

內表面換熱阻值：Ri=0.11m2·K/W

外表面換熱阻值：Re=0.05m2·K/W

傳熱阻：

Ro.2= Ri＋R1.2＋Re=3.16002m2·K/W

c. 二區傳熱系數計算：

6.6.3 保溫墻傳熱系數

小分區一區和二區的面積之比為0.36/0.64，故：

6.7 結論

綜上，本項目室內外保溫墻熱工性能為：冬季保溫K=0.305W/（m2·C），不僅滿足了保溫節能，還有效地防止了結露現象。

[1]《民用建筑熱工設計規范》（GB 50176-93），中國建筑工業出版社，1993

[2]《民用建筑設計通則》（GB 50352-2005）, 中國建筑工業出版社，2005

[3]《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ 26-2010），中國建筑工業出版社，2010

[4]《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2005）, 中國建筑工業出版社,2005

（作者單位：上海精銳金屬建筑系統有限公司）

TU227

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1671-3362（2015）12-0066-02