《建筑物理》课程授课教案（建筑热工学）第六讲 建筑保温（2/2）

第3周，第2进课程名称：《建筑物理》摘要第三章建筑保温第四节围护结构的蒸汽渗透与冷凝授课题目（章、节）【目的要求】了解建筑传湿的途径、掌握围护结构内部冷凝检验的方法

课程名称：《建筑物理》 第 3 周，第 2 讲 摘 要 授课题目（章、节） 第三章建筑保温 第四节 围护结构的蒸汽渗透与冷凝 【目的要求】了解建筑传湿的途径、掌握围护结构内部冷凝检验的方法

第四节围护结构的蒸汽渗透与冷凝一、湿空气的物理性质干空气空气湿空气：含有水蒸气的空气1)湿空气的压力Pw= Pa+ PPw——湿空气的压力（Pa）Pd一干空气的压力（Pa）PsP—水蒸气分压力（Pa)绝对湿度湿度.相对湿度绝对湿度：单位容积空气所含水蒸气的重量，用表示相对湿度：一定温度及大气压下，空气的绝对湿度f与同温同压下饱和蒸汽量fmax的比值，用Φ表示fP×100%Φ =-X100%Φ =fmaxRS二、围护结构的蒸汽渗透1蒸汽渗透现象：当室内外空气的水蒸气含量不等时，在围护结构的两侧存在水蒸气的分压力差，水蒸气分子将从压力较高的一侧通过围护结构向较低的一侧渗透扩散。2计算1)渗透量的计算10=(Pi-Pe)Ho2)总蒸汽渗透阻：H,= H, + H,+ + H.dn2μn

第四节 围护结构的蒸汽渗透与冷凝 一、湿空气的物理性质 空气 干空气 湿空气：含有水蒸气的空气 1) 湿空气的压力 PW＝ Pd＋ P PW——湿空气的压力（Pa） Pd——干空气的压力（Pa） P——水蒸气分压力（Pa） Ps 2) 湿度 绝对湿度 相对湿度 绝对湿度 相对湿度 绝对湿度 : 单位容积空气所含水蒸气的重量, 用f表示 相对湿度 : 一定温度及大气压下,空气的绝对湿度f与 同温同压下饱和蒸汽量 fmax 的比值,用φ 表示 φ = ×100% f fmax φ = ×100% f fmax φ = ×100% P Ps φ = ×100% P Ps 二、围护结构的蒸汽渗透 1 蒸汽渗透现象： 当室内外空气的水蒸气含量不等时，在围护结构的两侧存在水蒸气的分压力 差，水蒸气分子将从压力较高的一侧通过围护结构向较低的一侧渗透扩散。 2 计算 1) 渗透量的计算 ω = (Pi - Pe ) H0 1 ω = (Pi - Pe ) H0 1 2) 总蒸汽渗透阻: H0 = H1 + H2 + ···+ Hn = + + ···+ d1 μ1 d2 μ2 dn μn H0 = H1 + H2 + ···+ Hn = + + ···+ d1 μ1 d2 μ2 dn μn

3）各层的水蒸气分压力的计算（重要）·围护结构内、外表面的水蒸气分压力：近似地取为Pi和Pe●围护结构中任一层的内界面上的水蒸气分压力计算：ZHPm= P,-(P;- Pe)Ho三、围护结构冷凝的检验1露点温度：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达到100%时，所对应的温度，用td表示。2冷凝：温度降到露点温度以下，空气中的水蒸气液化析出的现象。3表面冷凝的检验例题：试校核例1.3-3中所示车间屋面板内表面是否会出现冷凝水已知：ti=16℃,te=-10℃Φ=55%嵌缝油膏细石混凝土1)求接缝处内表面的温度Ro'+ n (Ro-Ro)o'=t-R, (t,-te) = 5.7℃R'Ro2)求室内空气的露点温度t,=16℃时，查表得P=1817.2Pa空气的实际水蒸气压力P=PΦ=1817.2×55%=999.5Pa当Ps=P=999.5Pa时所对应的温度即为露点温度

3) 各层的水蒸气分压力的计算（重要） H0 ΣHj (Pi – Pe Pm = P ) i – H0 ΣHj (Pi – Pe Pm = P ) i – ⚫ 围护结构中任一层的内界面上的水蒸气分压力计算： ⚫ 围护结构内、外表面的水蒸气分压力： 近似地取为Pi 和Pe 三、围护结构冷凝的检验 1 露点温度： 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达到 100% 时，所对应的温度，用 td 表示。 2 冷凝： 温度降到露点温度以下，空气中的水蒸气液化析出的现象。 3 表面冷凝的检验 例题：试校核[例 1.3-3]中所示车间屋面板内表面是否会出现冷凝水. 已知: ti = 16℃, te = -10℃,φ=55%. 细石混凝土 嵌缝油膏 1) 求接缝处内表面的温度 θ’ i = ti - R0 ’ + η(R0 - R0 ’) R0 ’· R0 Ri (ti - te θ’ i = ti - ) = 5.7℃ R0 ’ + η(R0 - R0 ’) R0 ’· R0 Ri (ti - te θ ) ’ i = ti - R0 ’ + η(R0 - R0 ’) R0 ’· R0 R0 ’ + η(R0 - R0 ’) R0 ’· R0 Ri (ti - te ) = 5.7℃ 2) 求室内空气的露点温度 ti = 16℃时,查表得 Ps=1817.2Pa 空气的实际水蒸气压力 P = Ps ·φ=1817.2×55% = 999.5 Pa 当Ps = P = 999.5Pa时所对应的温度即为露点温度

查表得：ta=7℃3）比较和taata不会产生冷凝现象4内部冷凝的检验P内部有冷凝内部无冷凝例题：试检验外墙构造是否会产生冷凝。已知：ti=16℃Φi=60%,采暖期室外平均气温te=-4℃，平均相对湿度Φe=50%。外墙构造为：1-20mm厚石灰砂浆内粉刷：2-50mm厚泡沫混凝土（p0=500kg/m3）：3-120mm厚砖墙2

查表得: td = 7℃ 3) 比较θ’ i 和td θ’ i td 不会产生冷凝现象 4 内部冷凝的检验 P Ps P Ps 内部无冷凝 内部有冷凝 例题： 试检验外墙构造是否会产生冷凝。已知: ti= 16℃ φi=60%,采暖期室外平均气 温 te= -4℃,平均相对湿度φe=50%。外墙构造为:1-20mm 厚石灰砂浆内粉 刷;2-50mm 厚泡沫混凝土(ρ0 =500kg/m3);3-120mm 厚砖墙. 1 2 3

解：1.计算各材料层的物理参数入材料层dR=d/入uH-石灰粉刷0.020.810.0250.00012166.67泡沫混凝土0.050.190.2630.000199251.51水泥砂浆0.120.810.1480.00006671799.10ZH=2217.2ZR=0.43R,=0.11R=0.04R.=R+ZR+R.=0.586mH.=ZH=2217.280.586m2.计算室内外空气的水蒸气分压力t=16C时，P=1817.3PaP=P：Φ=1817X60%=1090.3Pat=4℃时，P=437.3PaP。=PΦ=437.3X50%=218.7Pa3.计算水蒸气分压HiP2= P,(P-P。)=1024.78PaHoH+ H2(P,-Pe) = 925.92PaP3=P-Ho4.计算围护结构内部各层的温度Rie=t(t,-t)=12.2℃RoR,+R1(t,-t)=11.4℃02=tRoR+R+R2 (t - t)= 2.4℃03=tRoR.(t,-t)=2.4℃TRo

解: 材料层 d λ R=d/ λ μ H=d/μ 石灰粉刷 0.02 0.81 0.025 0.00012 166.67 泡沫混凝土 0.05 0.19 0.263 0.000199 251.51 水泥砂浆 0.12 0.81 0.148 0.0000667 1799.10 1. 计算各材料层的物理参数 ΣR=0.43 Ri = 0.11 Re = 0.04 ΣH=2217.2 材料层 d λ R=d/ λ μ H=d/μ 石灰粉刷 0.02 0.81 0.025 0.00012 166.67 泡沫混凝土 0.05 0.19 0.263 0.000199 251.51 水泥砂浆 0.12 0.81 0.148 0.0000667 1799.10 1. 计算各材料层的物理参数 ΣR=0.43 Ri = 0.11 Re = 0.04 ΣH=2217.2 R0 = Ri + ΣR + Ri = 0.586m H0 =ΣH=2217.28 0.586m 2.计算室内外空气的水蒸气分压力 ti= 16℃时， Ps=1817.3Pa Pi = Ps·φ=1817×60%=1090.3Pa te= -4℃时， Ps=437.3Pa Pe = Ps·φ=437.3×50%=218.7Pa 3. 计算水蒸气分压 H0 H1 (Pi – Pe P ) 2 = Pi – H0 H1 (Pi – Pe P ) 2 = Pi – = 1024.78Pa H0 H1+ H2 (Pi – Pe P ) 3 = Pi – H0 H1+ H2 (Pi – Pe P ) 3 = Pi – = 925.92Pa R0 Re (ti – te θ ) e = te – R0 Re (ti – te θ ) e = te – = 2.4℃ 4.计算围护结构内部各层的温度 R0 Ri (ti – te θ ) i = ti – R0 Ri (ti – te θ ) i = ti – = 12.2℃ R0 Ri+R1 (ti – te θ ) 2 = ti – R0 Ri+R1 (ti – te θ ) 2 = ti – = 11.4℃ R0 Ri+ R1+ R2 (ti – te θ ) 3 = ti – R0 Ri+ R1+ R2 (ti – te θ ) 3 = ti – = 2.4℃

5.温度下，最大水蒸气分压力Φ=12.2℃Psi=1419.9Pa0=Ps2=1347.9PaPs3=726.6Pa0=Pse=492.0Pa0=-T6.按比例做出P和P的分布若围护结构的材料的蒸气渗透系数u出现由大到小的界1419.913479面，水蒸气在此遇到较大的P1090.3阻碍，最宜发925.9102h.8生冷凝现象。492.0726.6习惯上把这个218.7最易出现冷凝的界面，叫做“冷凝界面”。结论：P和P线相交，说明墙体内部将会出现冷凝5采暖期内保温材料的允许湿度增量1)冷凝强度Pr-Psc . Ps.c-Pe0.=01-02=Ho,iHo,e2)总冷凝量估算：co = 24 WcZh3)湿度增量：24 @Znac.o△=×100%=X100%1000d,Po1000d,Po

5. θ温度下, 最大水蒸气分压力 θ = 12.2℃ Psi = 1419.9 Pa 1419.9 Pa θ = Ps2 = 1347.9 Pa 1347.9 Pa θ = Ps3 = 726.6 Pa 726.6 Pa θ = - Pse = 492.0 Pa 492.0 Pa 6. 按比例做出Ps 和 P的分布 P Ps 1090.3 1024.8 925.9 218.7 1419.9 1347.9 726.6 492.0 P Ps 1090.3 1024.8 925.9 218.7 1419.9 1347.9 726.6 492.0 结论: P和Ps线相交,说明墙体内部将会出现冷凝. ❖ 若围护结构的 材料的蒸气渗 透系数u出现由 大到小的界 面，水蒸气在 此遇到较大的 阻碍，最宜发 生冷凝现象。 习惯上把这个 最易出现冷凝 的界面，叫做 “冷凝界面”。 5 采暖期内保温材料的允许湿度增量 1) 冷凝强度 ωc = ω1 –ω2 = - P1 – Ps,c H0,i Ps,c – Pe H0,e ωc = ω1 –ω2 = - P1 – Ps,c H0,i P1 – Ps,c H0,i Ps,c – Pe H0,e Ps,c – Pe H0,e 2) 总冷凝量估算: ωc,o = 24 ωc Zh 3)湿度增量: △ω = ×100% = ×100% 24ωcZh 1000di ρ0 24ωcZh 1000di ρ0 ωc,o 1000di ρ0 ωc,o 1000di ρ0

例题：若采暖期Zh=120天，试检验1.3-6中所示围护结构内部保温材料的湿度增量△の是否在允许范围内。解：1）计算冷凝强度冷凝界面位于2层3层交界处Psc=Ps.3=726.6Pa5.Ho,i= H, + H2=418.16m 2-h-Pa/gHo.。= 1779.10m2-h·Pa/gc=01-02=0.588g/m2h2）计算在采暖期内保温层的湿度增量，240cZh△8=X100%=6.77%1000d,po3)比较查表，泡沫混凝土允许的湿度增量[△0]所以必须采取措施限制冷凝6围护结构冷凝的判断方法总结表面：表面温度低于露点温度内部：①作出P分布线②作出PS分布线③根据P和PS是否相交判断是否出现冷凝④通过对冷凝界面的验算，判断是否满足条件四、防止和控制冷凝的措施（重点）1防止和控制表面冷凝1）提高内表面温度（增大R0）2）降低空气中的含湿量3）使围护结构内表面空气流通2防止和控制内部冷凝1）材料层次的布置应符合”难进易出”的原则2）设置隔气层（一侧加渗透系数极小的隔气层，绝少设两道）3）设置通风间层或泄气通道作业：试设计唐山地区普通住宅墙体构造，并绘出构造图。若室内的相对湿度为40%,室外相对湿度为60%，求室外空气水蒸气分压力,并检验所设计的墙体内部是否出现冷凝

例题：若采暖期 Zh=120 天,试检验 1.3-6 中所示围护结构内部保温材料的湿度增量 △ω 是否在允许范围内。 解： 1) 计算冷凝强度 冷凝界面位于 2 层 3 层交界处, Ps,c = Ps,3 =726.6 Pa H0,i = H1 + H2=418.16m 2·h·Pa/g H0,e = 1779.10m 2·h·Pa/g ωc = ω1 –ω2 =0.588 g/m2·h 2) 计算在采暖期内保温层的湿度增量, △ω = ×100% = 6.77% 24ωcZh 1000di ρ0 △ω = ×100% = 6.77% 24ωcZh 1000di ρ0 24ωcZh 1000di ρ0 3) 比较 查表, 泡沫混凝土允许的湿度增量 △ω > [△ω] 所以必须采取措施限制冷凝. 6 围护结构冷凝的判断方法总结 表面：表面温度低于露点温度 内部：①作出 P 分布线 ②作出 PS 分布线 ③根据 P 和 PS 是否相交判断是否出现冷凝 ④通过对冷凝界面的验算，判断是否满足条件 四、防止和控制冷凝的措施（重点） 1 防止和控制表面冷凝 1）提高内表面温度（增大 R0） 2）降低空气中的含湿量 3）使围护结构内表面空气流通 2 防止和控制内部冷凝 1）材料层次的布置应符合”难进易出”的原则 2）设置隔气层（一侧加渗透系数极小的隔气层，绝少设两道） 3）设置通风间层或泄气通道 作业：试设计唐山地区普通住宅墙体构造，并绘出构造图。若室内的相对湿度为 40%,室外相对湿度为 60%，求室外空气水蒸气分压力,并检验所设计的墙体内部是 否出现冷凝。 1 2 3