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結露

一種物理現象

結露是指空氣中的水汽能達到飽和狀態時,若環境溫度繼續下降,開始出現空氣中過飽和的水汽凝結水析出的現象。結露現象發生很多地方,比如糧食,建築牆體,空調設備等。我國是人口大國,同時也是糧食需求大國。糧食結露是影響糧食安全的一個重要方面,值得我們注意。

係數驗算


要解決外牆內表面結露問題,必須選擇傳熱係數小、足夠厚的外圍護結構,使它的內表面溫度不會太低,保證它的表面不產生凝結水,即外牆的傳熱係數K值小於當地冬季傳熱係數的最大值Kmax。外牆的傳熱係數K值大小與外牆厚度以及外牆採用的材料等有直接關係。
K=1/〔1/αβ+∑(δ/λ)+1/αH〕
(1)
式中:αβ為感熱係數;λ為導熱係數;δ為牆厚;αH為散熱係數。
Kmax=αβ×〔tβ-(τ+1.5)〕/(tβ-tH)
以瀋陽地區為例,冬季室內採暖最低溫度(tβ)16℃,室外最低溫度(tH)-33℃,感熱係數αβ取7.5,在室內的相對濕度50%,室內溫度為16℃,結露溫度τ=6℃,可得出Kmax=1.51W/(m2.K)

粘土磚法


370mm厚粘土磚外牆傳熱係數驗算
現階段瀋陽地區外牆大部分採用370mm厚粘土磚牆,內牆面抹20mm厚混合砂漿,外牆面抹20mm厚水泥砂漿或水刷石,它的傳熱係數如下:
(1)沒有圈樑、構造柱部位牆體 按公式(1)計算,K1=1.51W/(m2.K)
(2)有圈樑、構造柱部位牆體 按公式(1)計算,K2=1.94W/(m2.K)
以上得知採用370mm厚粘土磚牆傳熱係數與該地區傳熱係數的最大值相等,剛滿足不結露最低條件;如果室內溫度低於16℃時,外牆內表面即產生結露現象,而圈樑和構造柱處的傳熱係數大於該地區傳熱係數最大值,從而給外牆內表面結露引發的長霉現象埋下隱患。
我們在實際調查中也發現當外牆採用370mm厚粘土磚牆,外牆內表面結露引髮長霉部位首先是從圈樑和構造柱部位開始,逐漸向牆面其它部位擴散。由此可見外牆採用370mm厚粘土磚牆只能滿足結構強度要求,不能保證外牆內表面結露保溫要求。
490mm厚粘土磚外牆傳熱係數驗算
當外牆採用490mm厚粘土磚時,經驗算傳熱係數,沒有圈樑、構造柱部位K1=1.236W/(m2.K),有圈樑、構造柱部位K2=1.51W/(m2.K),K1,K2 雖然採用加厚外牆是解決結露問題簡而易行的方法,但增加外牆厚度室內的使用面積會相應的減少,同時整體建築物重量也增加,地基的承載能力也必須相應的提高,整個工程造價也相應需要提高。

複合材料法


外牆砌築時採用夾填聚苯板法
以牆體外側採用240mm粘土磚牆,中間夾50mm厚聚苯板,內側採用120mm粘土磚牆,內抹20mm厚混合砂漿,外抹20mm厚水泥砂漿為例進行傳熱係數驗算,沒有圈樑、構造柱部位K1=0.55W/(m2.K),滿足條件;有圈樑、構造柱部位K2=1.85W/(m2.K)不滿足條件,同時施工操作麻煩,牆體整體性差,結露問題沒有得到解決。
在外牆內表面噴聚氨酯硬泡沫法
3.2.1 外牆構造
以外牆採用370mm厚粘土磚,內牆面噴25mm厚聚氨酯硬泡沫保溫材料,內牆面抹20mm厚混合砂漿,外牆面抹20mm厚水泥砂漿(見圖1)為例進行傳熱係數驗算均滿足不結露條件,保溫性能好,強度高,附著力強,由於採用現場施工,整體牆面密封性好,操作簡單。
圖1 外牆構造示意
3.2.2 施工方法
①將牆面上的洞口堵好,浮灰用條帚清掃乾淨。
②將聚氨酯稀釋調配好裝入噴槍內,用空氣壓縮機作為動力。準備工作完成後即可施工,其厚度可採用掛線進行控制,噴聚氨酯泡沫24h后,即可進行下一道工序施工。
③在噴聚氨酯泡沫牆上,噴按比例調配水泥灰漿(由水泥、EC膠、水組成),干后,即可進行內牆麵粉飾。
④內牆麵粉飾材料可以用混合砂漿、水泥砂漿,也可進行大理石鑲貼。
3.2.3 傳熱係數驗算
沒有圈樑、構造柱部位牆體K1=0.523W/(m2.K);有圈樑、構造柱部位牆體:K2=0.558W/(m2.K),K1、K2 由於實際傳熱係數小於理論計算的最大值,也小於以上兩種方法的傳熱係數,因此採用內牆噴25mm厚聚氨酯泡沫方法不但解決防結露,而且能減少室內熱損耗,具有保溫節能效果。

分析實例


效益分析

以層高2.7m為例,為保證內牆面不結露,採用上述不同材料保溫,經濟分析如表1所示。
表1 外牆採用不同材料保溫作法經濟分析
採用方法 每延米
費用
(元/m) 優點 缺點 面積增減的
影響(以1800
元/m2計)
(元) 綜合分析
(元)
490mm磚牆 55.73 一次性投資少 減少有效面積
基礎需加大 減少收入
216 減少收入
271.73
240mm磚牆+
50mm聚苯板
+120mm磚牆 57.2 室內面積增加
保溫性能較好 圈樑、構造柱部
位結露未解決 增加收入
126元 增加收入
68.8
370mm磚牆+
25mm厚聚氨酯泡沫保溫材料 81 室內面積增加
保溫性能最好
節能後期效果好 一次性投資較大 增加收入
180元 增加收入
99

工程實例

瀋陽宏信大廈,建築面積27277m2,框剪結構,地下2層,地上22層。該大廈外牆內表面採用噴聚氨酯泡沫保溫材料,並在聚氨酯泡沫上抹水泥砂漿、混合砂漿、鑲貼大理石。經3年多檢驗牆面無空鼓龜裂現象,不但防止結露現象,而且保溫節能。

其他


避免方法:在地下室安裝除濕機。

類型


1.濕熱擴散形成的結露
濕熱擴散是指在溫差作用下,水分沿熱流方向而移動的現象。在儲藏過程中,只要糧堆內部存在著顯著溫差,就會發生濕熱擴散現象,使得高溫處的糧堆水分下降,而低溫處的糧堆水分增加,發生的部位與糧堆內外的溫差有關。
2.窩狀結露
也稱為局部結露,此現象發生較多,發生的主要原因是糧堆內部生物體的活動放出大量的濕熱,造成局部糧溫升高。
3.靠近牆壁的結露
由於受海洋性潮濕氣候影響,這種現象多半發生在沿海地區的夏秋季節。原因是玉米一般是冬季低溫入倉,春季3、4月份低溫密閉,到夏季糧溫上升,遇到外界降溫時,在牆壁內側產生較大溫差而結露,如發現不及時,極易造成發熱霉變。
4 .熱糧結露
剛烘曬或新加工出機的熱糧,未經充分冷卻就直接入倉,接觸冷的地坪、牆壁和立柱,形成較大溫差,引起結露。
5. 機械通風不當造成結露
該類結露是由於機械通風操作的不合理造成的。使用機械通風是在秋冬季節,此時氣溫低、氣候乾燥適合進行降濕或降溫通風,但是如果操作不合理,往往適得其反,很容易造成結露。

危害


糧食結露后,結露部分糧食的水分含量會明顯高於其他部位,若不及時處理或處理方法不當,就會引 起糧堆內生物體的酶活力增加,呼吸作用旺盛,尤其是黴菌的生理代謝更為強烈,釋放大量的濕熱,嚴重 時會引起糧堆發熱、發芽、霉變、腐爛並且變質,儲糧穩定性受到嚴重的威脅,通常對安全儲糧威脅最為 嚴重的部位為上層結露。因此,必須做好預防結露發生的工作,一旦出現結露,就應採取適當的措施進行 處理,盡量避免更大的損失。

預防


● ● 要求入倉的糧食水分要低,盡量做到乾糧入倉,對達不到儲藏要求的糧食要進行整治,達到糧食水分安全標準后再轉入正式儲藏。
● ● 倉房結構要完善,通風隔熱性能要良好,上不漏下不潮,三防設備齊全,合理設計機械通風系統,配備適合的風機功率。在日常管理中,要適當做好糧堆的通風和密閉工作,設法消除或縮小糧堆各部位之間的溫差,對夏季入倉及過夏的高溫糧,在秋冬季節適時進行通風降溫,通風時要預測露點,準確把握通風時機,減少糧堆內溫差,以防止結露,取得較好的通風效果。
● ● 要避免熱糧入倉,對於烘曬后的熱糧或新出機的成品糧,應充分冷卻后再入倉。高水分水稻由於冬季烘乾溫差大,對整精米影響很大,通常選擇在氣溫較高的春季3~4月份進行烘乾處理,入倉后及時利用夜間低溫環境降溫處理,否則會由於入倉溫度過高而很難過夏。
● ● 注意機械通風。

其他現象


牆體結露
寒冷地區冬季外牆內表面結露的原因有兩方面:一是室內空氣的溫濕度, 二是外牆的結構。室內空氣的溫濕度, 對於空調房間有明確的要求;對於非空調房間, 如民用住宅, 其溫度要求在18℃左右, 而濕度沒有明確的控制範圍, 但房間通常所能達到的相對濕度的上限是可以評估的。建築物的室內空氣環境, 要靠暖通技術人員採取措施加以保證。
輻射供冷空調結露
輻射冷板夏季供冷時的結露問題是目前阻礙這一系統廣泛應用的最大障礙。當輻射冷板表面溫度低於周圍空氣露點溫度時,冷板表面將產生結露現象。一方面,結露使冷板表面形成一層水膜,破壞系統正常的供冷能力,長期結露還會使輻射板發生腐蝕或霉變。另一方面,結露現象導致室內細菌、真菌等微生物滋生,影響室內衛生條件,而且結露嚴重時還會形成“辦公室雨”,嚴重干擾室內人員的正常工作生活。
採用提高進水溫度、匹配新風除濕系統等合理的基礎設計措施是輻射供冷空調防結露工作順利進行的前提,加強系統運行階段的防結露控制是保障室內環境安全性的有力措施。