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北方极端天气,建筑外门窗如何应对?(上)

时间: 2022-11-24 14:45:06 来源: 哈尔滨市晟禾节能安全玻璃有限公司
  2021年11月7日立冬(农历10月初三),从11月7~9号全国性的降温,北方开启暴雪的极端天气,湿寒气候导致疫情继续持续,强降雪使降雪厚度达10cm以上,大家在室内的时间会更多些,这时也是考验室内舒适度和外窗结构保温的更佳时机,比如外窗出现不保温、结露、漏风、出汗、墙体发霉、返潮等现象,说明外窗不保温导致的结果,由此反映出建筑外窗能耗比较大,约占建筑能耗50%,大家肯定都有切身的体会。


  外窗出现结露和出汗现象

  目前******节能政策大力推进双碳+碳排放+节能,建筑是能耗比较大的行业,需要解决的问题很多,包括小区外墙及外窗的节能改造将是重点,建筑外门窗要解决这一系列的问题,需要从根本上来了解这个事情。

  门窗如何不结露?需要几个条件:

  门窗设计、选材的合理性

  采用高效节能门窗

  气密性能的保证

  采用干法安装

  室内保证良好的温度和湿度



超低能耗建筑外窗“大断桥”产品

  ******部分:结露的基本原理

  一、结露的产生原因

  结露定义:主要是室内外温差、窗的传热系数U值及室内相对湿度RH大小,气密性能及安装方式等因素,在室内窗表面(或低于室内温度的室内物体表面)而产生的饱和水蒸气压,将造成该表面结露。

  因此,要从窗的设计结构、材料选择、加工、组装、安装方式上予以高度重视,现分述如下:

  1、相对湿度

  在一定的温度空气中,只能含有一定量的水蒸气,若不能再含有更多的水份时,所达到的状态,称为饱和状态。空气中达到饱和状态以前,所能含有的水份量,随空气温度的高、低而增加或降低。即:相对湿度(RH)=空气中的水蒸气含量/同湿度空气达到饱和时水蒸汽量×99.99%.........(1)

  2、饱和水蒸气压Ps(mmhg)

  不同温度下的饱和水蒸气压Ps是不一样的,随着温度越高,空气中所能达到饱和水蒸气压Ps就越大,达到饱和水蒸气压Ps时,相对湿度RH即达99.99%。

  3、室内窗表面结露点湿度的计算方法

  当室内设计温度条件下的相对温度未达到饱和水蒸气压含量时的水蒸气压P,应按室内相对温度与该温度下饱和水蒸气压Ps的乘积,即:P=RH×Ps……..(2)

  上述所求出是水蒸汽分压P值,再从P值相等的饱和水蒸气压的相对应的温度,即为室内窗表面的结露点温度。

  例1:若室内设计温度为20℃,相对湿度RH=40%时,求室内窗表面的结露点温度,即得:P=0.4×17.53=7.013mmhg,饱和水蒸气压Ps为7.013mmhg时的温度为6℃,故室内窗表面的结露点温度为6℃。

  4、室内窗表面的结露温度判定

  室内窗表面温度的计算公式为:T=Ti-RiU(Ti-To),当室内窗表面温度计算值T大于室内结露点温度时,可判定为室内窗表面不会结露,否则会产生结露。

  例2:若室外温度To=-24℃,室内温度Ti=20℃。窗的传热系数U=2.5w/m2.k,室内相对湿度RH=40%时,试判定窗内表面是否结露。带入上式:T=20-0.125×2.5×(20+24)=6.25℃,根据例1的计算室内一般结露点为6℃,而本例计算出室内窗表面的温度为6.25℃,大于6度故按上述参数设计窗的内表面不会结露。




超低能耗建筑示意

  二、建筑体型系数与窗墙面积比对U值得影响

  1、建筑体型系数

  建筑体型系数指建筑物表面的面积与建筑物体积之比,即体形系数=∑A/V......(3)

  建筑物热损失量与外表的总体积,传热系数U值,室内外温差体积有密切关系。我们知道,对建筑物体积来说,同样大小的体积,若其长、宽、高尺寸的变化,可得出不同大小的总面积,因而其热损失就有差别,从节能的角度上就提高了体积系数的要求,也就是说体形系数越大,则单位建筑面积对应的外表面积就越大,传热损失就越大。这样在建筑物热损失量要求规定值时,若体型系数表越大,U值时要求就得越小,才能满足要求。

  2、窗墙面积比对U值得影响

  由于窗和墙的传热系数相差较大,故对窗墙面积的不同比例对窗的U值就有不同要求,也就是说窗墙面积比越大,则对窗的U值要求就越小,以减少热损失,见下表:

建筑体型系数与窗墙面积比对U值得要求




  三、室内通风与防潮

  保温效果的提高有两个重要的指标,即传热系数U值与气密性能的要求,由于气密性能的提高,带来的新问题,即室内的空气污染物和相对湿度高时的潮湿问题。

  1、卫生和健康要求换气

  我们知道,长期以来所使用的老式门窗密封是很不严密的,冷空气从窗缝透入室内,尽管窗不打开,从缝隙入室内的新鲜空气,足以满足一般居住条件的换气与防潮要求。但进入的冷空气就得增加取暖设备的负荷,以保持室内温度,这就要耗费能源。


  按节能保温要求,将室内通风,按******标准要求,控制在适宜状况,******的采取的措施是从建筑总体系统上安置温度,湿度,通风自动控制设施来自动调节造成舒适环境,但对普通建筑,仍采用人工开启的通风方式或通风槽,换气排烟器等设施来解决。

  2、控制通风量即防止相对湿度高时产生潮湿问题

  在居住和工作的房间里,会通常产生水蒸汽,一个人的呼吸每天可产生1至2立升的水蒸汽,洗澡,吃饭,浇花等每天可产生2立升以上水蒸汽,这些肉眼看不见的水蒸汽保留在室内空气中,这些水蒸汽的变化像热量由热转为冷的过程,即冬季由室内向室外,向湿度转低的室内表面聚集而形成露点结露聚华成冷凝水。热空气能吸收许多水蒸汽,常压下20℃温度时的含水量为17.3克/米3,冷空气吸收水蒸汽的量少,在0度含水量约为4.8克/米3。在20℃条件下空气的相对温度为99.99%时,若将其下降到0℃时,就会产生17.3-4.8=12.5克/米3的冷凝水。




饱和潮湿空气的含水量

  在室温20度的条件下,相对湿度在40%~60%较为舒适,在同一湿度条件下,若相对湿度达70%时,就会感到“发闷”而相对湿度在30%时,就会感到“干燥”使人觉得不舒服。这样室内相对湿度高时就需采取通风来调节。例3:若室外温度为-15℃,冬季晴天相对湿度40%与室内湿度为20℃,相对温度为70%。若通风交换出室内空气1/3时,室内相对湿度为多少?

  (17.3×70%×2+1.39×40%)/3/17.3=0.477≈48%

  上述计算说明,采取有控制的通风,将室内相对湿度控制在适宜的范围与卫生和健康要求换气要求是一致的,即解决了室内空气污染也解决了室内的结露潮湿问题。




窗的传热系数与相对湿度和室内外温度的关系

  未完待续......


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