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在北方嚴寒冬季,外牆內表面的溫度低於室內空氣露點溫度時,外牆的內表面就產生結露引發內牆面長黴現象。這種現象不但會影響人們舒適和健康,同時也造成室內用具及房屋結構損壞。 1理論傳熱係數驗算 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,在室內的相對溼度50%,室內溫度為16℃,結露溫度τ=6℃,可得出Kmax=1.51W/(m2.K) 2外圍護結構採用粘土磚法 2.1370mm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黴現象埋下隱患。 我們在實際調查中也發現當外牆採用370mm厚粘土磚牆,外牆內表面結露引發長黴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。 2.2490mm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。 3外圍護結構採用複合材料法 3.1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。 3.2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,保溫效能好,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後,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),幹後,即可進行內牆面粉飾。 ④內牆面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。 4效益分析及工程例項 4.1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 保溫效能較好圈樑、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 保溫效能最好 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 4.2工程例項瀋陽宏信大廈,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。
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在北方嚴寒冬季,外牆內表面的溫度低於室內空氣露點溫度時,外牆的內表面就產生結露引發內牆面長黴現象。這種現象不但會影響人們舒適和健康,同時也造成室內用具及房屋結構損壞。 1 理論傳熱係數驗算 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,在室內的相對溼度50%,室內溫度為16℃,結露溫度τ=6℃,可得出Kmax=1.51W/(m2.K) 2 外圍護結構採用粘土磚法 2.1 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黴現象埋下隱患。 我們在實際調查中也發現當外牆採用370mm厚粘土磚牆,外牆內表面結露引發長黴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。 2.2 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。 3 外圍護結構採用複合材料法 3.1 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。 3.2 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,保溫效能好,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後,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),幹後,即可進行內牆面粉飾。 ④內牆面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。 4 效益分析及工程例項 4.1 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 保溫效能較好 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 保溫效能最好 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 4.2 工程例項 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。