基于建筑围护墙体的蒸汽渗透和冷凝分析
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摘要：本文介绍了建筑围护结构的冷凝现象、蒸汽渗透、表面和内部冷凝的检验方法，通过分析提出防止和控制围护结构内部冷凝的主要措施，并分析设置空气夹芯墙的可行性。
0 引言
建筑结构在自然环境当中，会经常受到热和湿作用的影响。建筑物外部的环境中含有大量的水分，随着时间的推移，水分通过各种途径浸入建筑围护结构内部。湿度过大和过小都影响到使用者的舒适度、建筑物的使用寿命、降低建筑的使用质量。同时建筑材料受潮以后，影响建筑物的耐久性和保温隔热性，不利于建筑的节能。并导致建筑围护结构强度降低、饰面脱落、变形等现象，所以对建筑围护结构的湿状况进行研究很有意义。
1 围护结构的蒸汽渗透
影响建筑围护结构湿状况的因素主要包括：使用中，围护结构从空气之中吸收到的水分；土地中渗透到围护结构中的水分；围护结构使用材料的原始湿度；施工过程中进入到围护结构材料中的水分等等。
蒸汽渗透过程是水蒸气分子转移的过程。如果室内外两侧空气中的水蒸汽含量不同，就会出现压力差，压力高的水蒸汽分子通过围护结构逐渐渗透至另一侧，通常我们将这种现象叫做围护结构的蒸汽渗透，不仅有室内外温度差而引起的水蒸汽迁移，同时有因水蒸汽分压力差而引起的水蒸汽迁移，并伴随着饱和水蒸汽和液态水的迁移，通过客观条件进行计算相当困难。所以，按稳态条件下单纯的水蒸汽渗透对围护结构的湿状况进行分析。
在稳态条件下，通过围护结构的水蒸汽渗透量的计算公式为：
ω=■P■-P■ （1）
式中：ω为水蒸汽渗透强度（g/（m2·h））；P■为室内的水蒸汽分压力（单位Pa）；P■为室外的水蒸汽分压力（单位
Pa）；H0=H1+H2+…Hm为围护结构总水蒸汽渗透阻（（m2·h·Pa）/g）。
2 围护结构的冷凝现象
若建筑物设计不合理或热工性能不佳，则建筑物在采热取暖时，围护结构内表面和内部材料空隙就会形成水珠或冻结成冰块，这就是所谓的冷凝现象。建筑物出现冷凝现象，其正常的使用功能和使用寿命都会受到很大的影响。
2.1 围护结构表面的冷凝
一般来说，如果房屋湿度正常，其主体结构表面不会出现冷凝现象，对围护结构中保温隔热效果薄弱的部位需进行认真检验。围护结构中表面温度计算公式如下：
θ■=t■-■t■-t■ （2）
式中，θ■、t■、t■、R■、R■分别表示围护结构内表面温度（℃）、室内的环境温度（℃）、室外环境温度（℃）、围护结构
总热阻（（m2·k）/W）和围护结构内表面换热阻（（m2·k）
/W）。
2.2 控制冷凝的措施
正常湿度的房间不会出现表面冷凝现象，一般情况下，需保证护结构内表面附近的气流畅通；高湿房间的内表面应该设置防水层，以此避免围护结构内表面受潮。控制围护结构内部冷凝的主要措施一般有：
①在围护结构内部设置排泄通道或者通风间层。
②进难出易的原则，合理布置材料层的相对位置。
③在外墙内设置封闭空气层。
④在蒸汽流入一侧设置隔汽层。
每项措施各有不足之处，本次研究在不影响墙体整体受力性能要求的前提下，重点放在研究加有密闭空气间层对控制墙体内部冷凝的可行性。
2.3 设置密闭空气层墙体
为避免砌体内部出现冷凝现象，在外部墙体内部冷侧加有密闭空气层，检验夹芯墙体的内部冷凝情况，以此来判断这种方法是否能有效避免外墙内部冷凝现象的发生。在实际操作中，先在夹芯墙体的冷侧放置空气层，聚苯乙烯板与烧结多孔砖之间的空气层厚20毫米。这样，夹芯墙的总热阻值就会增大，但总蒸汽渗透阻值并未发生变化。（根据《民用建筑热工设计规范》，冬季厚度为20mm的热流垂直空气间层热阻值为0.16（（m2·k）/W））。
试验时，由于烧结砖与砂浆内部所含的水分没有在墙体养护过程中彻底蒸发，致使夹芯墙体内部出现了一些质量很轻的小水珠，此类冷凝现象在复合墙体中是避免不了的。这种内部冷凝现象不明显并没有超过保温层允许湿度增量的极限值。
3 总结
通过介绍围护结构的冷凝现象、蒸汽渗透、表面和内部冷凝的检验方法得出以下结论：围护结构的蒸汽渗透和冷凝现象的产生，不仅会大大缩减建筑物的使用年限，而且也将严重破坏建筑物在使用过程中的节能效果和舒适度。目前，建筑行业已掌握了多种方法来控制建筑围护结构的冷凝现象，在建筑围护结构中加有密闭空气间层具有可行性和有效性。
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作者简介：祁德成（1985-），男，湖南湘潭人，工程师，在读研究生，从事建筑节能、主体结构检测等研究工作。