第四章建筑围护结构的传湿与防潮

围护结构的蒸气渗透
在外围护结构的 两侧存在水蒸气分压 力差（即室内外空气 的水蒸气含量不等时） 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。
稳态下纯蒸气渗透过程的计算与稳传 热的计算方法是完全相似的。
几种常见材料的蒸气渗透系数 g/(mhPa)：
玻璃和金属：不透蒸气 油毡：1.35×10-6 钢筋混凝土：1.58×10-5 加气混凝土：1×10-4 灰砂砖砌体：1.05×10-4 玻璃棉、岩棉：4.88×10-4 垂直空气间层：1.01×10-3
λ R=d/λ μ
H=d/ μ
1 石灰砂浆 0.02 0.81 0.025 0.00012 166.67
2 泡沫混凝 0.05 0.19 0.263 0.000199 251.51
土
3 振动砖板 0.14 0.81 0.173 0.0000667 2098.95
Σ
0.461
2517.13
由此得： R0=0.11+0.461+0.04=0.611m2·K/W H0=2517.13m2·h·Pa/g

24.6℃
2

22
0.11 0.139 0.633
(22
24.6)

3.7℃
3

22

0.11
0.139 0.633
0.263
(22

24.6)

15.7℃
4

22
0.11 0.139 0.263 0.633
0.022
(22
24.6)

17.3℃
e
湿源
围护结构中材料含湿； 施工过程中进入结构材料的水分； 雨雪作用渗透； 使用管理中的水分； 从土壤渗透进入围护结构； 材料吸湿作用从空气中吸收的水分；
空气中的水分在围护结构表面和内部 发生冷凝。
1、材料的吸湿特性
把一块干的材料试件置于湿空气之中， 材料试件会从空气中逐步吸收水蒸气而 受潮，这种现象称为材料的吸湿。
1438.5
1090.3
Pe=218.7Pa 作出PS和P分 布线，两线相 交，说明有内 部冷凝。
12 1365.2
1032.6 945.5 757.3 PS
3
P 488
218.7
图4-7水蒸汽分压力分布线
（4）计算冷凝强度
在本题中，冷凝界面位于第2和第3层交界处， 故 Ps,c=Ps,3=757.3Pa H0,i =166.67+251.51=418.18m2hPa/g H0,e=2098.95m2hPa/g
5.求露点温度: 当ti=220C时，PS=2642.4 Pa。所以 P=PS×φ=2642.4×0.6=1585.44 Pa，
查附录二得露点温度为13.9℃，此温度值相当于θi值.
6.求内表面温度与外表面温度值:
1 R0
ti

te


1 Ri
ti
i


te

ti

R0 Ri
ti
i

arctg
8.7
2
8.7 20.13
) 2
1 (11.988 15.08 13.176) 0.93h 15
表面结露、内部结露
冬季冷凝、夏季冷凝
大多数建材的导热系数随材料含湿 量增大而增大。
围护结构受潮，保温性能降低。
湿度过高，材料的机械强度下降。
潮湿材料孳生霉菌等微生物，危害 环境卫生和人体健康。
家具不宜紧靠外墙布置 c.内表面材料选择蓄热性大的材
料，控制内部温度的波动，以 减少出现周期冷凝的可能
2）高湿房间（一般指冬季相对湿度高于75%，相 应室温在18～20℃以上）
a.内表面可以增设吸湿能力强且本身又耐潮湿 的材料，来避免形成水滴。待较干燥时，水 分又从材料释放出去。
b.对于持续高湿房间，不许水滴落，可设吊顶 （与室内空气相通），把滴水有组织排走， 或加强屋顶表面通风，防止水滴形成。
R2
ti

te


16

0.11
0.025 0.611
0.263
16

4

30 C
查附录2，Ps,3 757.3Pa
e

ti

R0 Re R0
ti

te


16

0.611 0.04 0.611
16

4

2.70 C
Ps,e 488.0Pa , Pi 1090.3Pa
m1
Ri Rj
m ti
j 1
R0
(ti te )
围护结构内水蒸气分压力计算
类似内部温度的计算
3、内部冷凝的检验
1）判别围护结构内部是否出现冷凝现象的步骤： （a）根据室内外空气的温湿度（t和φ），确定水蒸气分压
力Pi和Pe,作出“P”分布图（对于采暖房间，设计中 取当地采暖期的室外空气平均温度和平均相对湿度作 为室外计算参数）。
16

0.11 16
0.611
4
12.40C
查附录2，Ps,i 1438.5Pa，
2

ti

Ri R1 R0
ti
te

16
0.11 0.025 16
0.611
4
11.60C
查附录2，Ps,2 1365.2Pa ,
3

ti

Ri

R1 R0

2 3 4 e te
-21.7℃ -24.6℃
补充作业：
试计算厚度为3cm的钢筋混凝土壁板对室外 温度谐波热作用的总衰减度和总衰减时间。
已知：平壁内表面换热系数为8.7W/(m2K) 平壁外表面换热系数为23.0W/(m2K) 波动周期Z=24h
解：计算壁体的热阻和热惰性指标
R d 0.03 0.0172(m2 k / W )
例题：试检验图4—6所示的外墙结构是否会产生内
部冷凝。已知 ti=160C, φi=60％, te=-40C, φe= 50％
图4-6外墙结构 1——石灰砂浆20； 2——泡沫混凝土 (ρ=500kg/m3)50； 3——振动砖板140
解： (1) 计算各分层的热阻和水蒸气渗透阻
序号 材料层 d

0.017217.22 8.7 1 0.01728.7
12[W
/ (m2 K )]
计算总衰减度
0

0.296
0.9e 2
17.2 8.7 17.2 12
12 23 23
1.5
计算总延迟时间
0

1 15
(40.5 0.296

arctg
12
12 23
（II） （a）方案所示：
保温层设置在水蒸汽流入 一侧，若将密实材料(导热 系数大、渗透系数小)安置 在水蒸气流出一侧，导致水 蒸气“易进难出”，即在交 界 面上容易出现冷凝现象。

0.097 0.053

0.097

0.053
0.350 0.263
0.15 0.93
0.139(m2 K / W )
4.总热阻:
R0 R1 R2 R3 R Ri Re 0.059 0.022 0.263 0.139 0.11 0.04 0.633(m2 K / W )
R0,1 R0,2
R0,n
2.空气层的当量导热系数λ =0.097/0.17=0.57[W/(mK)]
2 0.57 0.328 1 1.74
查表得修正系数φ =0.93
3.计算圆孔板的平均热阻

R
F0

F1 R0,1

F2 R0,2
Ri



Re






材料的温度与周围空气温度 一致 (热平衡)，试件重量不 再发生变化 (湿平衡)，这时 的材料湿度称为平衡湿度。
图对中湿的度为ω110000、 %、ω808%0、、60ω%…60、……等等条等件,下分的别平表衡示湿在度相.
材料的吸湿机理分三种状态： (1)在低湿度时为单分子吸湿; (2)在中等湿度时为多分子吸湿； (3)在高湿度时为毛细吸湿。
P2

Pi

H1 H0

Pi

Pe


1090.3

166.67 2517.13
1090.3
218.7

1032.6Pa
P3

Pi

H1 H2 H0

Pi

Pe


1090.3

166.67 251.51 2517.13
1090.3

218.7


945.5
Pa
Pe 218.7Pa
2、水分的迁移
材料内水分存在的形式： 气态、液态、固态。
迁移的两种相态：气态的扩散、液态毛细渗透。 迁移的条件：(材料内部存在三差)
1）压力差（分压力或总压力）； 2）湿度（材料含湿量）差； 3）温度差。 迁移方向：
1）沿水蒸气分压力降低的方向； 2）沿热流方向扩散迁移； 3）自由水从含湿量高的部位向低的部位。
P
（b）根据室内外空气
温度ti和te，确定
PS
各层的温度，并按
附录2作出相应的
饱和水蒸气分压
力“PS”分布线；
（c）根据“P”线和“PS”线相交与否来判定围护结构内部
是否会出现冷凝现象。“P”“PS”线不相交，说明内 部不会产生冷凝；若相交，则内部有冷凝现象产生。
2）估算冷凝强度和采暖期保温材料湿度的增量：
F 1 ti te F 2 ti te ... Fn ti te
R0,1
R0,2
R0,n
(F1 F 2 ... Fn) ti te R0
R [ F1

F2
F0
Fn
(Ri Re )]
R0.1 R0.2
R0.n
R0
F1 F 2 ... Fn F1 F 2 ... Fn
c.防止内部冷凝，应在表面加防水层。
2、防止和控制内部冷凝
1）合理布置材料层的位置，难进易出
(I) 对保温层的分析： 保温层一般是导热系数小，热阻大。热流经
过保温层后温度下降得较快； 而其孔隙率较大，渗透系数大，渗透阻较小，
水蒸气较容易通过。 对水蒸气而言，“保温层是较容易通过的” 对热流而言，“保温层是不容易通过的”
作业解答
建筑围护结构的传热过程包括哪几个过 程,几种传热方式?分别简述其要点。
答：建筑围护结构的传热包括围护结构表面 的吸热、围护结构本身的导热以及围护结构 表面的散热三个基本过程，而这些过程又涉 及导热、对流和辐射三种基本传热方式。其 中，围护结构表面的吸热和散热是在对流换 热与辐射换热的共同作用下实现的，而围护 结构本身传热则是通过导热的方式实现的。

22

0.633 0.04 0.633
(22
24.6)

21.7℃
7. 温度分布线:
ti i
ti 22℃
i 13.9℃ 2 3.7℃ 3 15.7℃ 4 17.3℃ e 21.7℃
te 24.6℃
220C 13.9℃ 3.7℃ 0℃
-15.7℃ -17.4℃
50
0.19
0.263
4
混凝土 空气层
150 1.74
1.计算有空气部分:
R0,1

0.053 1.74

0.17

0.11
0.04

0.350
m2.K / W
R0,2

0.15 1.74

0.11
0.04

0.236
m2.K / W
补充介绍
F q1 1 F 2q2 ....Fnqn (F1 F 2 ... Fn)q
（2）计算室内外空气的水蒸气分压力 ti=16oC，PS=1817.1Pa ∴Pi=1817.2×0.60=1090.3Pa te=-4oC时，PS=437.3Pa ∴Pe=437.3× 0.50=218.6Pa
（3）计算围护结构内部各层的温度和水蒸气分压力：
i

ti

Ri R0
ti
te

2-4 如图所示的屋顶结构，在保证内表面不 结露的情况下，室外气温不得低于多少？并 作出结构内部的温度分布线。已知：室内温 度ti=22oC，相对湿度为60%。
1 油毛毡
d(mm)
λ[W/( mk)] R (m2k /W )
10 0.17 0.059
2 水泥砂浆
20 0.93 0.022
3 加气混 凝土
1.74
D RS 0.017217.2 0.296
因为D<1，先求出壁体内、外表面的蓄热系数，得
Yif

RS 2 e 1 Re

0.017217.22 23 20.13[W 1 0.0172 23
/ (m2 K )]
Yef

RS 2 i 1 Ri
c
1 2

PA PS，C H 0，i

PS ,C PB H 0,e
1090.3 757.3 757.3 218.7
418.18
2098.95
0.54g / m2 h
一、防止和控制冷凝的措施
1、防止和控制表面冷凝
1）正常湿度的房间
a.围护结构控制最小传热阻 b.让围护结构内表面空气流通，