2019年一级建筑师《物理与设备》备考知识点(4)

建筑防潮设计

一、围护结构的蒸汽渗透

(一)围护结构的蒸汽渗透与计算

围护结构内部水蒸气的迁移现象称为蒸汽渗透。水蒸气在材料中的渗透机理是比较复杂的，比传热(能量转移)过程要复杂得多。在建筑设计中，为了了解围护结构的湿状况，粗略分析水蒸气的渗透量，以检验材料内部有无冷凝产生，对水蒸气的渗透扩散过程作了很多简化，认为蒸汽渗透是稳定条件下单纯由水蒸气分压力差作用下的纯湿传导过程。如果外围护结构的两侧存在水蒸气分压力差，水蒸气就会从压力高的一侧通过围护结构向压力低的一侧渗透。蒸汽渗透强度，即在单位时间内通过单位截面积的蒸汽量，与室内外的水蒸气分压力差成正比，与渗透过程中受到的阻力成反比，按式(1—39)计算：

式中ψ——蒸汽渗透强度，g/(㎡·h);

Ho——围护结构的总蒸汽渗透阻，㎡.h.Pa/g;

Pi——室内空气的水蒸气分压力，Pa;

Pe——室外空气的水蒸气分压力，Pa.

围护结构的总蒸汽渗透阻Ho，按式(1—40)确定：

式中δi——第i层材料的厚度，m;

μi——第i层材料的蒸汽渗透系数，g/(m·h.Pa)，i=1，2，3，…，n.

同结构材料层蒸汽渗透阻相比，围护结构内外表面的蒸汽渗透阻是微小的，所以在计算总蒸汽渗透阻时忽略不计。围护结构内外表面的水蒸气分压力，可近似地取为室内外空气的水蒸气分压力。封闭空气间层的蒸汽渗透阻取为零，某些薄片材料和涂层材料的蒸汽渗透阻见《民用建筑热工设计规范》。

(二)蒸汽渗透系数

蒸汽渗透系数表明材料的透汽能力，定义为lm厚的物体，两侧水蒸气分压力差为1Pa，单位时间内通过l㎡面积渗透的水蒸气量。它与材料的密实程度、温度和相对湿度有关。材料的孔隙率越大，透汽性就越强。同种材料密度越大，孔隙率就越小，透汽性也就越差。例如密度为500kg/m3和700kg/m3的加气混凝土蒸汽渗透系数分别为μ=11.1X10-5g/(m·h.Pa)和μ=9.98X10-5g/(m·h.Pa)。

同种密度不同种材料的蒸汽渗透系数不一定相同，例如密度同是1700kg/m3的粉煤灰陶粒混凝土、水泥砂浆和轻砂浆砖砌体的μ值分别是μ=1.88X10-5g/(m·h.Pa)、9.75X10-5g/(m·h.Pa)和12.0X10-5g/(m·h.Pa)。这是因为材料骨架成分的密度不同，以致材料孔隙率不同的缘故。因此，某些密度小孔隙率低的轻质材料也具有较低的蒸汽渗透系数，如聚苯乙烯泡沫塑料μ=1.60X10-5g/(m·h.Pa)，和钢筋混凝土μ=1.58X10-5g/(m·h.Pa)接近。

玻璃和金属板材的蒸汽渗透系数为零，可以起到隔绝蒸汽的作用。此外，用于围护结构隔汽的材料还有卷材和沥青材料，其蒸汽渗透系数较低，如沥青混凝土的μ=0.75X10-5g/(m·h.Pa)。

二、围护结构内部冷凝的检验

单层围护结构和外侧透气性较好的围护结构，不需进行内部冷凝受潮验算，对于外侧有卷材或其他密闭防水层的平屋顶结构，以及保温层外侧有密实保护层的多层墙体结构，当内侧结构层为加气混凝土和黏土砖等多孔材料时，应进行内部冷凝受潮验算。

(一)围护结构内部冷凝受潮判断

一般采暖建筑，虽然允许结构内部产生一定量的冷凝水，但是为了保证结构的耐久性和保温性，材料的湿度不得超过一定的限度。允许增量系指经过一个采暖期，保温材料重量湿度增量在允许范围之内，以便采暖期过后，保温材料中的冷凝水逐渐向外侧和内侧散发，而不致在内部逐年积聚，导致湿度过高。

判别围护结构内部是否会出现冷凝现象，可以按下述步骤进行：

(1)根据室内外空气的温湿度t和确定室内外水蒸气分压力Pi和Pe计算围护结构各层的水蒸气分压力Pm，并作出“户”的分布线。对于采暖房屋，取当地采暖期的室外空气的平均温度和平均相对湿度作为室外计算参数。

(2)根据室内外空气温度ti和te，确定各层的温度，并从相应手册中查出对应的饱和水蒸气分压力“Ps”，并作出Ps的分布线。

(3)根据“P”和“Ps”分布线，比较“P”和“Ps”大小来判断围护结构内部是否会出现冷凝现象。“Ps”线与“P”线不相交且处处大于“P”，说明内部不会产生冷凝：“Ps”线与“P”线相交，在“Ps”小于“P”部位有冷凝产生。

(二)冷凝界面的确定

在蒸汽渗透途径中，若材料的蒸汽渗透系数出现由大变小的界面，水蒸气至此遇到较大的阻力，最易发生冷凝现象。习惯上把这个最易出现冷凝，且凝结最严重的界面，称做围护结构内部的“冷凝界面”。冷凝界面一般出现在沿蒸汽渗透方向绝热材料和其后密实材料的交界面处。

(三)围护结构热湿耦合的基本概念

在含湿材料中，温度差不仅驱使热量从高温向低温传递，而且也驱使水蒸气质量从一处向另一处转移;同样，水蒸气分压力差不仅驱使水蒸气从高浓度向低浓度传递，同时也使热量从一处转移到另一处。在建筑热工学把这种热湿相互作用、相互影响的现象称为热湿耦合。