论文部分内容阅读
摘要：围护结构内的热湿传递对建筑围护结构的热工性能、建筑整体能耗和室内环境有着十分重要的影响。沈阳地区处于我国典型寒冷供暖区，热湿的耦合传递对围护结构墙体有重要的影响。
关键词：围护结构 热湿传递 影响
中图分类号：C35文献标识码： A
我国正处于建设发展的关键时期，大量的新建建筑在各地落成。而对建筑建成后的围护保养则做的不多。本文通过对建筑围护结构热湿传递问题的研究，说明其所带来的对建筑整体性，建筑能耗和室内空气品质的影响。
1热湿传递对建筑围护结构的影响
1.1水蒸气在围护结构中的耦合传递
当建筑围护结构内部存在空气压力差、 温度差和湿度差时， 都会引起围护结构墙体内部所含水分的传递。水分在围护结构内的存在形态可以分为以下三种：气态（水蒸气）、液恋和固态（冰） 。大部分以前两种形态在围护结构内部进行传递，其分别为：液态水分以毛细压力渗透方式传递以及气态以扩散方式传递（又称水蒸气渗透）。围护结构内部气态的扩散传递主要指当材料湿度低于其本身最大吸湿湿度时，材料中的水分尚属吸附水，这种吸附水分的传递，是先经蒸发，后以气态形式沿水蒸气分压力降低的方向或沿热流方向扩散传递。当材料湿度高于最大吸湿湿度时，材料内部就会出现自由水，将会出现以液态水的形态从含湿量高的部位向低的部位产生毛细传递。一般来说，建筑室内外环境空气中水蒸气含量是不相同的， 当水蒸气含量不同时，建筑围护结构内外两侧就会存在水蒸气分压力差， 在围护结构内外两侧水蒸气会由于分压力差存在从压力高的一侧向压力低的一侧进行渗透扩散传递。
1.2围护结构内部的冷凝
围护结构的冷凝， 对建筑是一种看不见且有很大危害的隐患。 因此在设计之初，应分析所设计的构造方案是否会产生内部冷凝现象，以便采取措施加以消除，或控制其影响幅度。
水蒸气在建筑外围护结构内的冷凝主要包括以下三个方面：
(1)低温下的冷凝：围护结构内外两侧由于存在压力差导致水蒸气在围护结构内扩散，在气温较低的情况下水蒸气遇到较为冷却的围护结构内某部位时就会发生冷凝产生凝结水，在气温回升时这些冷凝水就会成为围护结构墙体内湿积累的隐患。一般来说,水蒸气通过固体材料的扩散速度很慢产生的冷凝量不大,而湿空气的渗流速度却很快能短时间内在围护结构产生较大量的冷凝水。
(2)热湿气候下的冷凝：在热湿气候下，尤其是在夏天，由于建筑室外空气相对湿度大,因此空调系统在给室内送风时增加了其除湿负荷。然而，建筑外面的含湿量高的空气在进入室内时，靠近冷却装置的外表面被冷却同时在围护结构墙体内出现冷凝,这样就增加了围护结构内的湿度。尤其是在湿空气进入围护结构墙体内并被阻滞在内侧装饰层后面时,更加剧了湿积累在围护结构内的存在。
(3)浸入水：主要指下雨时浸入建筑物或者新建建筑遗留而无法完全排除的水。在这种情况下,水在建筑物构件的连接处通过围护结构的外层缝隙或孔隙渗入， 并滞留在建筑围护结构墙体内部，如果室外空气相对湿度较高,室内一侧的水蒸气防护层阻止水分进入室内,外围护结构墙体外表面在室外热湿环境下不能使水蒸气迅速蒸发，并且在太阳的辐射加热作用下,围护结构内部的遗留的水分更加速了问题的严重性。
2.热湿传递对室内空气品质的影响
2.1热湿传递对室内人体热感舒适度的影响
众所周知室内空气的温度和湿度是直接影响人体热感觉的关键因素。热湿传递导致的围护结构内部湿积累会增加材料的导热性从而降低了围护结构的热惰性，此外，湿积累导致围护结构内表面湿度变化将影响到围护结构向室内释放、 吸收的湿量，继而影响人们的舒适感。对于温度，人体对外界温度的变化有一定的适应能力，并可以借助体温调节保持平衡，但这种调节能力是有一定的限度， 当室内的温度无论过高或过低都会影响到人的体温调节功能， 当过高时就会产生由于散温不良引起体温升高、 血管扩张、脉搏加速，甚至出现头晕等症状，当温度过低会使人代谢功能下降、呼吸减慢、脉搏减慢、皮下血管收缩、呼吸道抵抗力下降等症状。对于湿度，无论湿度过高或过低都会使人体产生不舒适感，尤其夏天湿度大时会抑制人体蒸发散热，使人体感到更加湿热不舒适感， 冬天湿度过大时，会加速热传导而使人觉得寒冷。对于人类来说，呼吸道行为作为吸入到肺部空气的湿度含量和温度调节的空调系统，已经证实呼吸道系统对空气湿度的要求更加更严格， 湿度过低时会导致呼吸系统感染增加。此外，低湿度水平也是服装，地毯等静电冲击的原因。研究结果表明，人体适宜的相对湿度上
限值不超过80%，下限值不低于 30%。
2.2 热湿传递所导致的霉菌生长对人体健康的危害
热湿传递所导致的霉菌生长对人体健康的危害，这种类型的室内空气质量问题已日益受到重视。水分在建筑围护结构内传递导致的积累为霉菌的生长创造了有利条件，在适于人类居住的舒适温度下，当相对湿度达到 70%—93%时，霉菌就会快速蔓延，且室内很多地方存在适宜霉菌生长的营养成分，比如粉刷面，有机涂料，木质材料，隔热材料和日常的灰尘和污垢中等。
霉菌（或真菌）通过吸入或过敏反应，对皮肤、眼睛和呼吸道刺激，感染性和毒性的接触引起人类健康危害。对于那些对霉菌敏感的人，可能会出现刺激鼻腔使鼻窦充血，干咳，气喘等症状或者会出現皮疹或灼热，眼睛水肿或变红。霉菌严重过敏的人可能有更严重的反应，就像花粉过敏症会导致呼吸急促。患有慢性疾病或免疫系统问题的人的人可能更容易获得某些霉菌，病毒和细菌的感染。霉菌也可以触发患哮喘的人哮喘发作。因此，潮湿引起的霉变与真菌（如霉菌）生长对居民身体健康有很大危害。
现在，病态建筑综合症（SBS）越来越被频繁地提到。病态建筑内的居民可以承受几个非特异性症状（如粘膜的刺激，眼睛刺痛，反复感冒，疲劳和注意力不集中），不会有一个明确的原因。SBC 的发生已被归因于各种原因引起的，包括病毒，花粉，螨虫，农药，烟草烟雾，二氧化碳，一氧化碳，氮氧化物，臭氧，氡气，建筑和设施的材料排放的挥发性有机化合物（VOC），同时有真菌孢子。一些其他的生物体会在含有水分的材料中繁殖，如变形虫。此外，温湿度也会对室内空气污染物如二氧化碳，一氧化碳，氮氧化物，臭氧，氡气，建筑和设施材料排放的挥发性有机化合物（VOC）等的扩散和传播有很大影响。
3.围护结构热湿传递对建筑能耗的影响
对于新建建筑来说， 围护结构内达到热湿稳态传递需要很长的时间，新建建筑的初始含湿量及内表面散湿量较大，与达到热湿传递准稳态时的负荷相比， 冬季增加的供热能耗和夏季增加的空调负荷在干燥初期最明显。在冬季时， 干燥初期围护结构内部水分向外扩散，围护结构表面水分蒸发，温度下降，增加了供热能耗。另外，在夏季围护结构的吸放湿过程直接影响着建筑室内的湿度以及空调负荷中的潜热负荷，吸放湿过程引起的室内含湿量的变化、水分相变以及其导致的温度分布的变化， 会直接或间接地影响着显热负荷。空调设备容量的
基本依据就是按空调热湿负荷所确定， 所以如果没有对空调热湿负荷进行精确地计算，就会造成相应的不准确的应用空调系统， 使空调系统或者不能满足负荷的需要从而造成初始投资浪费。 因此，针对外围护结构保温墙体的热湿传递进行研究，为外保温墙体的应用与工程实践提供理论依据成为建筑节能的一项重要课题。
参考文献
[1]刘加平.建筑物理（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社.2007.
[2]王昭俊.关于热感觉与热舒适的讨论[J].建筑热能通调.2005（25)
[3]孔凡红.郑茂.余韩宗. 新建建筑围护结构热质传递对建筑能耗的影[J].暖通工程. 2008(07)
关键词：围护结构 热湿传递 影响
中图分类号：C35文献标识码： A
我国正处于建设发展的关键时期，大量的新建建筑在各地落成。而对建筑建成后的围护保养则做的不多。本文通过对建筑围护结构热湿传递问题的研究，说明其所带来的对建筑整体性，建筑能耗和室内空气品质的影响。
1热湿传递对建筑围护结构的影响
1.1水蒸气在围护结构中的耦合传递
当建筑围护结构内部存在空气压力差、 温度差和湿度差时， 都会引起围护结构墙体内部所含水分的传递。水分在围护结构内的存在形态可以分为以下三种：气态（水蒸气）、液恋和固态（冰） 。大部分以前两种形态在围护结构内部进行传递，其分别为：液态水分以毛细压力渗透方式传递以及气态以扩散方式传递（又称水蒸气渗透）。围护结构内部气态的扩散传递主要指当材料湿度低于其本身最大吸湿湿度时，材料中的水分尚属吸附水，这种吸附水分的传递，是先经蒸发，后以气态形式沿水蒸气分压力降低的方向或沿热流方向扩散传递。当材料湿度高于最大吸湿湿度时，材料内部就会出现自由水，将会出现以液态水的形态从含湿量高的部位向低的部位产生毛细传递。一般来说，建筑室内外环境空气中水蒸气含量是不相同的， 当水蒸气含量不同时，建筑围护结构内外两侧就会存在水蒸气分压力差， 在围护结构内外两侧水蒸气会由于分压力差存在从压力高的一侧向压力低的一侧进行渗透扩散传递。
1.2围护结构内部的冷凝
围护结构的冷凝， 对建筑是一种看不见且有很大危害的隐患。 因此在设计之初，应分析所设计的构造方案是否会产生内部冷凝现象，以便采取措施加以消除，或控制其影响幅度。
水蒸气在建筑外围护结构内的冷凝主要包括以下三个方面：
(1)低温下的冷凝：围护结构内外两侧由于存在压力差导致水蒸气在围护结构内扩散，在气温较低的情况下水蒸气遇到较为冷却的围护结构内某部位时就会发生冷凝产生凝结水，在气温回升时这些冷凝水就会成为围护结构墙体内湿积累的隐患。一般来说,水蒸气通过固体材料的扩散速度很慢产生的冷凝量不大,而湿空气的渗流速度却很快能短时间内在围护结构产生较大量的冷凝水。
(2)热湿气候下的冷凝：在热湿气候下，尤其是在夏天，由于建筑室外空气相对湿度大,因此空调系统在给室内送风时增加了其除湿负荷。然而，建筑外面的含湿量高的空气在进入室内时，靠近冷却装置的外表面被冷却同时在围护结构墙体内出现冷凝,这样就增加了围护结构内的湿度。尤其是在湿空气进入围护结构墙体内并被阻滞在内侧装饰层后面时,更加剧了湿积累在围护结构内的存在。
(3)浸入水：主要指下雨时浸入建筑物或者新建建筑遗留而无法完全排除的水。在这种情况下,水在建筑物构件的连接处通过围护结构的外层缝隙或孔隙渗入， 并滞留在建筑围护结构墙体内部，如果室外空气相对湿度较高,室内一侧的水蒸气防护层阻止水分进入室内,外围护结构墙体外表面在室外热湿环境下不能使水蒸气迅速蒸发，并且在太阳的辐射加热作用下,围护结构内部的遗留的水分更加速了问题的严重性。
2.热湿传递对室内空气品质的影响
2.1热湿传递对室内人体热感舒适度的影响
众所周知室内空气的温度和湿度是直接影响人体热感觉的关键因素。热湿传递导致的围护结构内部湿积累会增加材料的导热性从而降低了围护结构的热惰性，此外，湿积累导致围护结构内表面湿度变化将影响到围护结构向室内释放、 吸收的湿量，继而影响人们的舒适感。对于温度，人体对外界温度的变化有一定的适应能力，并可以借助体温调节保持平衡，但这种调节能力是有一定的限度， 当室内的温度无论过高或过低都会影响到人的体温调节功能， 当过高时就会产生由于散温不良引起体温升高、 血管扩张、脉搏加速，甚至出现头晕等症状，当温度过低会使人代谢功能下降、呼吸减慢、脉搏减慢、皮下血管收缩、呼吸道抵抗力下降等症状。对于湿度，无论湿度过高或过低都会使人体产生不舒适感，尤其夏天湿度大时会抑制人体蒸发散热，使人体感到更加湿热不舒适感， 冬天湿度过大时，会加速热传导而使人觉得寒冷。对于人类来说，呼吸道行为作为吸入到肺部空气的湿度含量和温度调节的空调系统，已经证实呼吸道系统对空气湿度的要求更加更严格， 湿度过低时会导致呼吸系统感染增加。此外，低湿度水平也是服装，地毯等静电冲击的原因。研究结果表明，人体适宜的相对湿度上
限值不超过80%，下限值不低于 30%。
2.2 热湿传递所导致的霉菌生长对人体健康的危害
热湿传递所导致的霉菌生长对人体健康的危害，这种类型的室内空气质量问题已日益受到重视。水分在建筑围护结构内传递导致的积累为霉菌的生长创造了有利条件，在适于人类居住的舒适温度下，当相对湿度达到 70%—93%时，霉菌就会快速蔓延，且室内很多地方存在适宜霉菌生长的营养成分，比如粉刷面，有机涂料，木质材料，隔热材料和日常的灰尘和污垢中等。
霉菌（或真菌）通过吸入或过敏反应，对皮肤、眼睛和呼吸道刺激，感染性和毒性的接触引起人类健康危害。对于那些对霉菌敏感的人，可能会出现刺激鼻腔使鼻窦充血，干咳，气喘等症状或者会出現皮疹或灼热，眼睛水肿或变红。霉菌严重过敏的人可能有更严重的反应，就像花粉过敏症会导致呼吸急促。患有慢性疾病或免疫系统问题的人的人可能更容易获得某些霉菌，病毒和细菌的感染。霉菌也可以触发患哮喘的人哮喘发作。因此，潮湿引起的霉变与真菌（如霉菌）生长对居民身体健康有很大危害。
现在，病态建筑综合症（SBS）越来越被频繁地提到。病态建筑内的居民可以承受几个非特异性症状（如粘膜的刺激，眼睛刺痛，反复感冒，疲劳和注意力不集中），不会有一个明确的原因。SBC 的发生已被归因于各种原因引起的，包括病毒，花粉，螨虫，农药，烟草烟雾，二氧化碳，一氧化碳，氮氧化物，臭氧，氡气，建筑和设施的材料排放的挥发性有机化合物（VOC），同时有真菌孢子。一些其他的生物体会在含有水分的材料中繁殖，如变形虫。此外，温湿度也会对室内空气污染物如二氧化碳，一氧化碳，氮氧化物，臭氧，氡气，建筑和设施材料排放的挥发性有机化合物（VOC）等的扩散和传播有很大影响。
3.围护结构热湿传递对建筑能耗的影响
对于新建建筑来说， 围护结构内达到热湿稳态传递需要很长的时间，新建建筑的初始含湿量及内表面散湿量较大，与达到热湿传递准稳态时的负荷相比， 冬季增加的供热能耗和夏季增加的空调负荷在干燥初期最明显。在冬季时， 干燥初期围护结构内部水分向外扩散，围护结构表面水分蒸发，温度下降，增加了供热能耗。另外，在夏季围护结构的吸放湿过程直接影响着建筑室内的湿度以及空调负荷中的潜热负荷，吸放湿过程引起的室内含湿量的变化、水分相变以及其导致的温度分布的变化， 会直接或间接地影响着显热负荷。空调设备容量的
基本依据就是按空调热湿负荷所确定， 所以如果没有对空调热湿负荷进行精确地计算，就会造成相应的不准确的应用空调系统， 使空调系统或者不能满足负荷的需要从而造成初始投资浪费。 因此，针对外围护结构保温墙体的热湿传递进行研究，为外保温墙体的应用与工程实践提供理论依据成为建筑节能的一项重要课题。
参考文献
[1]刘加平.建筑物理（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社.2007.
[2]王昭俊.关于热感觉与热舒适的讨论[J].建筑热能通调.2005（25)
[3]孔凡红.郑茂.余韩宗. 新建建筑围护结构热质传递对建筑能耗的影[J].暖通工程. 2008(07)