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一、前言
隨著國家建筑節(jié)能要求的不斷提高，建筑門窗玻璃幕墻的材質(zhì)越來越好，如斷橋鋁型材和low-e中空玻璃、三玻兩腔中空玻璃已普遍使用，其熱工性能越來越高。如今在北方地區(qū)，建筑門窗玻璃幕墻的傳熱系數(shù)均小于2.0W/Km2，且經(jīng)過結(jié)露點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)果表明不會(huì)發(fā)生冬季室內(nèi)結(jié)露。但實(shí)際工程中，許多建筑出現(xiàn)室內(nèi)結(jié)露，特別是居住建筑，結(jié)露現(xiàn)象比較嚴(yán)重，直接給用戶帶來困擾，也使得設(shè)計(jì)者迷惑、不解。本文針對建筑門窗玻璃幕墻抗結(jié)露性能與結(jié)露做詳細(xì)分析、解惑。
二、結(jié)露機(jī)理
空氣是一種氧、氮和其他少量氣體的混合物，它含有少量的水蒸汽，這部分水蒸汽的分壓力可用式(1)表示：
式中 p——水蒸汽的分壓力(毫米汞柱);
P——大氣壓力(毫米汞柱);
0.622——水和空氣分子量比值，即18/28.97;
x——單位空氣重量中含有水蒸汽的重量。
空氣中最大水蒸汽的含量取決于空氣的溫度，溫度高的空氣中水蒸汽的含量比溫度低冷空氣中水蒸汽的含量要多。
當(dāng)空氣的濕度達(dá)到100%時(shí)，此時(shí)的水蒸汽壓力稱為飽和水蒸汽壓力。飽和水蒸汽壓力與溫度的關(guān)系見圖1。如果使一定溫度下的飽和空氣冷卻（詞條“冷卻”由行業(yè)大百科提供），則冷卻后水蒸汽壓力高于該溫度的飽和水蒸汽壓力，這樣過量的水蒸汽就會(huì)冷凝成液體水，即結(jié)露。
室內(nèi)相對濕度可用p/ps比值表示，ps稱為飽和水蒸汽壓力。在冬季，特別是北方冬季，一般來講，室內(nèi)溫度較高，所以室內(nèi)的相對濕度高于室外，因此室內(nèi)水蒸汽壓力高于室外，所以室內(nèi)的水蒸汽總是穩(wěn)定地從室內(nèi)擴(kuò)散到室外。飽和水蒸氣壓與溫度數(shù)值對應(yīng)關(guān)系見表1。飽和水蒸氣壓所對應(yīng)的溫度即結(jié)露溫度，簡稱結(jié)露點(diǎn)。
不同溫度下t(oC)的飽和水蒸汽壓ps(毫米汞柱) 表1
圖2給出了溫度與相對濕度的關(guān)系曲線，它和表1是計(jì)算門窗玻璃幕墻結(jié)露點(diǎn)的基礎(chǔ)。
三、結(jié)露點(diǎn)計(jì)算
門窗玻璃幕墻結(jié)露點(diǎn)的計(jì)算方法如下：
方法1：(1)根據(jù)室內(nèi)溫度可在表1中確定該溫度下的飽和水蒸氣壓ps。
(2)室內(nèi)濕度與該溫度下飽和水蒸氣壓ps的乘積等于該溫度下的水蒸氣分壓力p，在表1種查找飽和水蒸氣壓等于該溫度下水蒸氣分壓力p的溫度，該溫度即是室內(nèi)的結(jié)露溫度。
例1：室內(nèi)溫度21 oC，室內(nèi)濕度30%，由表1可知, 21 oC條件下的飽和水蒸氣壓ps為18.65mmHg， mmHg，在表1中可查得，飽和水蒸氣壓ps為5.6mmHg所對應(yīng)的溫度約為3.0 oC，即室內(nèi)溫度21 oC，室內(nèi)濕度30%條件下，室內(nèi)結(jié)露點(diǎn)為3.0 oC。
方法2：在圖2橫坐標(biāo)上確定室內(nèi)溫度，由該溫度點(diǎn)垂直向上查到對應(yīng)的室內(nèi)濕度曲線，由該坐標(biāo)點(diǎn)向左平行查到對應(yīng)100%的濕度曲線點(diǎn)，由該點(diǎn)向下查到橫坐標(biāo)溫度即為結(jié)露點(diǎn)。
四、抗結(jié)露性能設(shè)計(jì)計(jì)算
只要門窗玻璃幕墻室內(nèi)側(cè)表面溫度達(dá)到結(jié)露點(diǎn)，門窗玻璃幕墻即發(fā)生結(jié)露。 門窗玻璃幕墻室內(nèi)側(cè)表面溫度按式(2)計(jì)算：
由式(2)可見，門窗玻璃幕墻室內(nèi)側(cè)表面溫度與室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、門窗玻璃幕墻傳熱系數(shù)和室外溫度有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)按式(2)求門窗玻璃幕墻室內(nèi)側(cè)表面溫度，當(dāng)其大于室內(nèi)結(jié)露溫度時(shí)，門窗玻璃幕墻不結(jié)露;當(dāng)其小于等于室內(nèi)結(jié)露溫度時(shí)，門窗玻璃幕墻開始結(jié)露。
五、結(jié)露現(xiàn)象
實(shí)際工程中，一些工程經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算不會(huì)發(fā)生結(jié)露，但使用中卻發(fā)生結(jié)露，有些居住建筑結(jié)露現(xiàn)象很嚴(yán)重。究其原因，有一下幾點(diǎn)：
1. 結(jié)露點(diǎn)取位不合理
例如在上述例2中，門窗玻璃幕墻的傳熱系數(shù)取2.0 ，這是門窗玻璃幕墻傳熱系數(shù)按玻璃和框面積計(jì)權(quán)平均值，玻璃的傳熱系數(shù)比2.0 要小，框的傳熱系數(shù)比2.0 要大。同等條件下，玻璃的室內(nèi)表面溫度會(huì)比框的室內(nèi)表面溫度高。對于中空low-e玻璃，其傳熱系數(shù)一般為1.5—1.8 。對于斷橋鋁型材，其傳熱系數(shù)一般為3.0—4.5 。對于上述例2，取玻璃傳熱系數(shù)為1.6 ，取框傳熱系數(shù)為3.5 ，計(jì)算結(jié)果為：玻璃室內(nèi)表面溫度為14.8 oC，框的室內(nèi)表面溫度為7.4 oC。室內(nèi)的結(jié)露點(diǎn)溫度為3.0 oC，玻璃和框的室內(nèi)表面溫度均高于結(jié)露點(diǎn)，似乎玻璃和框均不會(huì)結(jié)露。但是框周邊有縫隙，如果框與周邊密封不好，室外冷空氣會(huì)滲漏（詞條“滲漏”由行業(yè)大百科提供）進(jìn)入室內(nèi)，進(jìn)而降低框的溫度，造成框周邊局部溫度低于結(jié)露點(diǎn)而出現(xiàn)結(jié)露。實(shí)際工程中，有些框結(jié)露就主要發(fā)生在框的縫隙處，并沒有出現(xiàn)框整體結(jié)露，其原因就在于此。因此門窗幕墻做室內(nèi)結(jié)露點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，結(jié)露點(diǎn)位置應(yīng)取門窗玻璃幕墻傳熱系數(shù)最大位置，而不應(yīng)取其平均值進(jìn)行計(jì)算。
2. 室內(nèi)濕度取值偏低
如今加濕器已普遍使用，特別是居住建筑，幾乎家家在使用。例2中室內(nèi)相對濕度取30%是指沒有使用加濕器的北方冬季室內(nèi)相對濕度的平均值，如果使用加濕器，室內(nèi)相對濕度將達(dá)到40%—50%，甚至更高。同等條件下，當(dāng)室內(nèi)相對濕度為40%時(shí)，其室內(nèi)結(jié)露溫度為7.0 oC，當(dāng)室內(nèi)相對濕度為50%時(shí)，其室內(nèi)結(jié)露溫度為10.5 oC，兩者均高于其設(shè)計(jì)時(shí)的3.0 oC。出現(xiàn)結(jié)露就很自然了，這就是居住建筑結(jié)露現(xiàn)象甚于公共建筑的主要原因。
3. 極寒和大風(fēng)天氣
近些年，北方冬季經(jīng)常出現(xiàn)極寒和大風(fēng)天氣。例2中，室外氣溫取-10 oC進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果室外溫度下降至-20 oC，同等條件下，門窗玻璃幕墻內(nèi)表面溫度會(huì)進(jìn)一步下降，結(jié)露條件就會(huì)出現(xiàn)。在大風(fēng)天氣，同等氣密條件下，空氣滲漏量會(huì)增加，使得門窗玻璃幕墻內(nèi)表面溫度下降，進(jìn)一步加劇結(jié)露。
4. 采暖方式的變更
過去北方冬季采暖多采用暖氣片，且暖氣片多位于窗下面。由于暖氣片造成室內(nèi)熱空氣對流，使得窗內(nèi)表面溫度大于計(jì)算值，因此會(huì)減少室內(nèi)結(jié)露現(xiàn)象。現(xiàn)在許多建筑采用地暖，室內(nèi)熱源遠(yuǎn)離窗口，使得窗內(nèi)表面溫度低于計(jì)算值，因此會(huì)加劇結(jié)露現(xiàn)象。
5. 室內(nèi)窗簾的作用
居住建筑大多有窗簾，臥室的窗簾格外厚重。窗簾的使用對于門窗幕墻的結(jié)露也有明顯影響。對于采用暖氣片采暖的房間，窗簾的使用會(huì)使窗內(nèi)表面溫度進(jìn)一步提高，會(huì)減少結(jié)露。而對于地暖的房間，窗簾的使用會(huì)使窗內(nèi)表面溫度進(jìn)一步下降，會(huì)加劇結(jié)露。
五、解決結(jié)露的方法
1. 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能考慮極限條件，如室外溫度和室內(nèi)濕度取值應(yīng)更符合實(shí)際。
2. 提高門窗玻璃幕墻氣密性。
2. 使用時(shí)不宜過分加大室內(nèi)濕度，同時(shí)合理使用室內(nèi)窗簾。對于地暖房間，在最寒冷的日子，窗簾不宜拉的太嚴(yán)，會(huì)提高窗內(nèi)表面溫度，減少結(jié)露。這些看似簡單的方法，對于降低室內(nèi)結(jié)露會(huì)非常有效。
作者單位：北京中新方建筑科技研究中心
