建筑門窗的防結(jié)露設(shè)計(jì)

孫文遷

【摘要】本文介紹門窗室內(nèi)側(cè)結(jié)露是門窗常見(jiàn)的現(xiàn)象，提出抗結(jié)露設(shè)計(jì)就是利用等溫設(shè)計(jì)原理解決門窗室內(nèi)結(jié)露甚至發(fā)生霉變。

【關(guān)鍵詞】露點(diǎn);等溫線;霉變

1. 前言

露點(diǎn)溫度指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時(shí)的溫度。形象地說(shuō)，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度，氣溫降到露點(diǎn)以下是水汽凝結(jié)的必要條件。

結(jié)露就是指物體表面溫度低于附近空氣露點(diǎn)溫度時(shí)表面出現(xiàn)冷凝水的現(xiàn)象。結(jié)露點(diǎn)是物體表面開始結(jié)露形成液滴或冰的臨界溫度點(diǎn)，當(dāng)物體表面的溫度等于或低于結(jié)露點(diǎn)溫度時(shí)，其表面就會(huì)產(chǎn)生結(jié)露，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)引起物體表面發(fā)霉、變黑、銹蝕。

霉變是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，多出現(xiàn)在食物中，食物中含有一定的淀粉和蛋白質(zhì)，而且或多或少地含有一些水份，而霉菌生長(zhǎng)發(fā)育需要水的存在和暖和的溫度。在受潮后水分活度值升高，霉菌就會(huì)吸收食物中的水分進(jìn)而分解和食用食物中的養(yǎng)分。

2.門窗結(jié)露

門窗結(jié)露就是在門窗的室內(nèi)表面凝聚著露水或水霧。當(dāng)固體（玻璃、窗扇、窗框）表面溫度較周邊臨近潮濕空氣的露點(diǎn)溫度低時(shí)，空氣中的水蒸汽變?yōu)橐后w的水，凝結(jié)在冷的固體表面，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。當(dāng)結(jié)露部位溫度持續(xù)達(dá)到13℃以上，相對(duì)濕度達(dá)到80%以上時(shí)，就容易發(fā)生霉變。

2.1門窗工程發(fā)生結(jié)露的主要部位

2.1.1框結(jié)露

框型材的隔熱性能達(dá)不到要求，在型材部位形成冷橋，產(chǎn)生結(jié)露（圖1）。對(duì)鋁合金隔熱型材來(lái)說(shuō)，型材的隔熱性能與型材隔熱條的寬度和形狀有著直接的關(guān)系，如果型材的隔熱條寬度較小，不能滿足當(dāng)?shù)氐亩颈匦阅芤蟆?/p>

圖1

2.1.2玻璃結(jié)露

玻璃結(jié)露現(xiàn)象（圖2、圖3）大多數(shù)情況下是外窗整體保溫性能較差，導(dǎo)致室內(nèi)溫度降低，在玻璃表面形成結(jié)露。還有一種情況是室內(nèi)濕度較大，這種情況主要是因?yàn)楝F(xiàn)在門窗的密封性能較好，特別是在冬季，不能經(jīng)常開窗換氣，導(dǎo)致室內(nèi)濕度較大，特別在廚房和陽(yáng)臺(tái)部位產(chǎn)生水汽較多的位置。

圖2

圖3

2.1.3框與玻璃結(jié)合部位結(jié)露

玻璃與框結(jié)合部位結(jié)露（圖4、圖5），一是中空玻璃間隔條為鋁合金，產(chǎn)生冷橋;二是玻璃與槽口鑲嵌部位隔熱措施不到位，形成空氣對(duì)流，產(chǎn)生冷橋。圖5所示，玻璃中間部位沒(méi)有結(jié)露，僅在邊部產(chǎn)生結(jié)露。

圖4

圖5

2.1.4框與洞口結(jié)合部位結(jié)露

門窗框與安裝洞口結(jié)合部位產(chǎn)生結(jié)露（圖6、圖7、圖8、圖9），一是門窗安裝間隙保溫沒(méi)處理好，產(chǎn)生冷橋、結(jié)露，甚至發(fā)生霉變;二是安裝部位防水沒(méi)處理好，產(chǎn)生漏水。

圖7窗框側(cè)面安裝部位產(chǎn)生結(jié)露、霉變，圖6、圖8和圖9則為凸（飄）窗和陽(yáng)臺(tái)窗安裝部位產(chǎn)生結(jié)露、霉變情況，這種情況除了與安裝部位保溫沒(méi)處理好外，還與凸窗和陽(yáng)臺(tái)部位建筑主體保溫性能較差有關(guān)（圖8）。

圖6

圖7

圖8

圖9

2.1.5霉變

墻體霉變是指在適宜的溫度和濕度下，霉菌利用墻體膚層中的碳源、氮源，寄生于墻體表面，并且大量繁殖，通常呈現(xiàn)出黑毛、綠毛、紅毛、黃毛等形態(tài)，見(jiàn)圖6～圖9所示。

我國(guó)南方地區(qū)，夏季氣溫高，相對(duì)濕度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。最熱月平均相對(duì)濕度為78%～83%，屬典型的高溫高濕區(qū)域，墻體易吸收空氣中水分;北方地區(qū)冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)，墻體冷橋?qū)е碌慕Y(jié)霜結(jié)露很普遍，墻體受潮、積水后極易發(fā)生墻體霉變。

2.2霉變產(chǎn)生的四個(gè)主要條件

2.2.1合適的溫度。22℃～35℃被認(rèn)為是霉菌生長(zhǎng)的最佳溫度。大多數(shù)建筑（特別是空調(diào)類建筑）通常正好處于這個(gè)溫度范圍里;

2.2.2水分存在。建筑圍護(hù)材料中，由于結(jié)露所提供的液態(tài)水分比其周圍空氣中所含的水蒸氣對(duì)霉菌的生長(zhǎng)更起作用 。通常以材料中的相對(duì)濕度80%，作為預(yù)防霉菌生長(zhǎng)的臨界濕含量;

2.2.3足夠的營(yíng)養(yǎng)。每種建筑材料中都含有不同程度上的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);

2.2.4充足的時(shí)間。霉菌生長(zhǎng)取決于溫度、相對(duì)濕度、材料的含濕量、時(shí)間等特性。

當(dāng)環(huán)境溫度在5℃～5O℃，相對(duì)濕度在80%以上，數(shù)周或數(shù)月就能引發(fā)霉菌生長(zhǎng)。

3. 防結(jié)露設(shè)計(jì)

在冬季，室內(nèi)溫暖的空氣在接觸門窗表面時(shí)，溫度的降低會(huì)導(dǎo)致相對(duì)濕度的升高，可能導(dǎo)致門窗表面結(jié)露及霉變，破壞室內(nèi)裝修，并影響室內(nèi)空氣質(zhì)量和健康。

不管是構(gòu)成門窗的型材和玻璃，還是門窗的各節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，多腔設(shè)計(jì)是隔熱設(shè)計(jì)的基本原則。

3.1型材的隔熱設(shè)計(jì)

型材的隔熱設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)門窗的整體隔熱性能設(shè)計(jì)來(lái)確定。型材的隔熱性能與型材的有效隔熱厚度成正比。對(duì)于多腔體門窗型材來(lái)說(shuō)，型材的有效隔熱厚度及型材多腔設(shè)計(jì)是增大型材熱阻的有效手段，熱阻越大，型材阻止熱的傳遞的能力就越強(qiáng)，就能減小在型材部位產(chǎn)生冷橋效應(yīng)，避免在型材部位結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2玻璃隔熱設(shè)計(jì)

多腔中空玻璃是玻璃隔熱設(shè)計(jì)的首選，在此基礎(chǔ)上根據(jù)門窗整體節(jié)能實(shí)際需求選擇Low-E膜或是充惰性氣體。為了獲得更好的隔熱性能，可選擇真空與中空組成的復(fù)合玻璃。

為了阻止玻璃的邊部結(jié)露現(xiàn)象，應(yīng)在中空玻璃邊部采用暖邊膠條，避免玻璃邊部冷橋現(xiàn)象發(fā)生。

3.3節(jié)點(diǎn)構(gòu)造隔熱設(shè)計(jì)

門窗節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)是門窗節(jié)能設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其隔熱設(shè)計(jì)同樣遵循多腔設(shè)計(jì)原則。門窗的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造包括固定節(jié)點(diǎn)和開啟節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于固定節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的隔熱設(shè)計(jì)主要存在于玻璃鑲嵌槽口邊部，玻璃邊部余隙主要通過(guò)對(duì)流的方式進(jìn)行熱量交換，是產(chǎn)生冷橋的主要原因（圖5），隔熱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施對(duì)玻璃余隙進(jìn)行阻隔。為了取得更好的隔熱性能，同樣在固定節(jié)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行多腔隔熱設(shè)計(jì)。

開啟腔的隔熱設(shè)計(jì)應(yīng)遵循多腔設(shè)計(jì)及冷腔和熱腔分隔的原則。

3.4安裝節(jié)點(diǎn)隔熱設(shè)計(jì)

門窗框安裝時(shí)與墻體之間的密封保溫處理，應(yīng)使門窗盡量貼近保溫層或被保溫層包住，安裝間隙填充保溫材料，以達(dá)到減少冷橋的目的。

門窗安裝位置對(duì)于建筑整體節(jié)能性能也有較大的影響。建筑保溫墻體形式有外保溫、內(nèi)保溫及夾心保溫。建筑門窗安裝方式主要有居中、沿墻外側(cè)、沿墻內(nèi)側(cè)及沿墻外掛安裝。

3.4.1 外保溫墻體

外保溫墻體外窗洞口熱橋線性附加傳熱系數(shù)值見(jiàn)表1，沿墻外側(cè)安裝保溫效果最好。

3.4.2 內(nèi)保溫墻體

內(nèi)保溫墻體外窗洞口處熱橋線性附加傳熱系數(shù)值見(jiàn)表2，沿墻內(nèi)側(cè)安裝保溫效果最好。

3.4.3 夾心保溫墻體

夾心保溫墻體外窗洞口線性附加傳熱系數(shù)見(jiàn)表3，沿墻外側(cè)安裝窗時(shí) ，窗洞口處熱橋損失較小 ，墻體居中安裝時(shí)比沿墻外側(cè)安裝時(shí)的結(jié)果稍大些 。

3.4.4 沿墻外側(cè)外掛安裝

沿墻外側(cè)外掛安裝主要是超低能耗被動(dòng)式門窗安裝方式，門窗安裝在墻體外測(cè)保溫層上，可以有效控制冷橋，見(jiàn)圖10所示。

3.5等溫線設(shè)計(jì)

圖12所示，以室內(nèi)溫度 20℃相對(duì)濕度 50%為例，當(dāng)空氣溫度降低到 12.6 度時(shí)，達(dá)到霉菌生長(zhǎng)的臨界溫度，當(dāng)溫度降低到 9.3 度時(shí)，空氣開始結(jié)露。所以我們把 13℃和 10℃作為門窗節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)的兩個(gè)關(guān)鍵性的控制溫度。

門窗節(jié)點(diǎn)等溫線見(jiàn)圖 11，霉變臨界溫度見(jiàn)圖12。

門窗節(jié)點(diǎn)隔熱設(shè)計(jì)時(shí)，為了考慮防結(jié)露及防霉變，應(yīng)進(jìn)行傳熱性能熱工模 擬，繪制出等溫線圖。10℃等溫線不應(yīng)露出門窗室內(nèi)表面，防止門窗表面結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生。13℃等溫線不宜露出門窗室內(nèi)表面，避免霉菌生長(zhǎng)。

防結(jié)露設(shè)計(jì)應(yīng)在門窗的隔熱設(shè)計(jì)時(shí)整體考慮，應(yīng)綜合考慮組成門窗的型材、玻璃及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的隔熱設(shè)計(jì)和安裝節(jié)點(diǎn)隔熱設(shè)計(jì)，各部分的綜合隔熱性能構(gòu)成了門窗整體的隔熱性能，見(jiàn)圖13。

4.門窗的結(jié)露計(jì)算與評(píng)價(jià)

4.1室內(nèi)濕度計(jì)算選擇。在結(jié)露設(shè)計(jì)中，一般選擇室內(nèi)濕度為60%。濕度越高，對(duì)整窗材料選擇要求越高。相同型材、相同玻璃配置，在室內(nèi)溫度為20℃、室外溫度-13℃的氣候環(huán)境下，不同濕度對(duì)結(jié)露設(shè)計(jì)的影響分別見(jiàn)圖14～圖17及表4～表7。

4.2進(jìn)行門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐氖覂?nèi)外溫度、項(xiàng)目的室內(nèi)濕度設(shè)計(jì)要求等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行結(jié)露計(jì)算，計(jì)算結(jié)果必須全部滿足要求，才可以認(rèn)定整窗的結(jié)露計(jì)算與評(píng)價(jià)滿足要求。

5.保溫隔熱設(shè)計(jì)誤區(qū)

一般情況下，門窗框面積占比為25%左右，玻璃占比為75%左右，認(rèn)為只要采用傳熱系數(shù)小的玻璃即可降低門窗整體的傳熱系數(shù)，忽咯了框的傳熱系數(shù)及框與玻璃結(jié)合部位的線傳熱系數(shù)及玻璃與框的等溫線不連貫造成的結(jié)露隱患。

門窗框面積占比為25%左右，玻璃占比為75%左右，因此，很多企業(yè)的實(shí)際設(shè)計(jì)門窗的節(jié)能性能時(shí)，采取高配玻璃低配框。為了降低整窗的傳熱系數(shù)K值，認(rèn)為玻璃面積占比較大，只要選用K值較低的玻璃即可快速降低整窗的傳熱系數(shù)，忽視了框的傳熱系數(shù)對(duì)整窗的節(jié)能性能的影響，忽視了玻璃與框型材的等溫線不連貫造成的冷橋效應(yīng)及結(jié)露隱患，實(shí)際門窗在使用過(guò)程中，窗框及玻璃邊部產(chǎn)生冷橋，保溫隔熱性能不好，產(chǎn)生結(jié)露。還有很大一部分企業(yè)忽視了門窗與洞口安裝間隙的保溫，安裝使用時(shí)，導(dǎo)致門窗的結(jié)合部位產(chǎn)生熱橋，產(chǎn)生結(jié)露。

6.結(jié)語(yǔ)

防結(jié)露設(shè)計(jì)是門窗節(jié)能設(shè)計(jì)的內(nèi)容深化，門窗的防結(jié)露設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)性考慮。門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)放在建筑整體節(jié)能設(shè)計(jì)里綜合考慮，因此，安裝位置對(duì)門窗整體節(jié)能性能的發(fā)揮有著重要影響。

參考文獻(xiàn)

[1]張淑秘等.建筑外窗對(duì)建筑節(jié)能的影響分析.《吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)》2008.12，49-52.

（作者單位：山東省建筑科學(xué)研究院）

【中圖分類號(hào)】TU228

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1671-3362（2019）