一、围护结构的蒸汽渗透
  (一)围护结构的蒸汽渗透与计算
  围护结构内部水蒸气的迁移现象称为蒸汽渗透。水蒸气在材料中的渗透机理是比较复杂的,比传热(能量转移)过程要复杂得多。在建筑设计中,为了了解围护结构的湿状况,粗略分析水蒸气的渗透量,以检验材料内部有无冷凝产生,对水蒸气的渗透扩散过程作了很多简化,认为蒸汽渗透是稳定条件下单纯由水蒸气分压力差作用下的纯湿传导过程。如果外围护结构的两侧存在水蒸气分压力差,水蒸气就会从压力高的一侧通过围护结构向压力低的一侧渗透。蒸汽渗透强度,即在单位时间内通过单位截面积的蒸汽量,与室内外的水蒸气分压力差成正比,与渗透过程中受到的阻力成反比,按式(1—39)计算:
  式中ψ——蒸汽渗透强度,g/(㎡·h);
  Ho——围护结构的总蒸汽渗透阻,㎡.h.Pa/g;
  Pi——室内空气的水蒸气分压力,Pa;
  Pe——室外空气的水蒸气分压力,Pa.
  围护结构的总蒸汽渗透阻Ho,按式(1—40)确定:
  式中δi——第i层材料的厚度,m;
  μi——第i层材料的蒸汽渗透系数,g/(m·h.Pa),i=1,2,3,…,n.
  同结构材料层蒸汽渗透阻相比,围护结构内外表面的蒸汽渗透阻是微小的,所以在计算总蒸汽渗透阻时忽略不计。围护结构内外表面的水蒸气分压力,可近似地取为室内外空气的水蒸气分压力。封闭空气间层的蒸汽渗透阻取为零,某些薄片材料和涂层材料的蒸汽渗透阻见《民用建筑热工设计规范》。
  (二)蒸汽渗透系数
  蒸汽渗透系数表明材料的透汽能力,定义为lm厚的物体,两侧水蒸气分压力差为1Pa,单位时间内通过l㎡面积渗透的水蒸气量。它与材料的密实程度、温度和相对湿度有关。材料的孔隙率越大,透汽性就越强。同种材料密度越大,孔隙率就越小,透汽性也就越差。例如密度为500kg/m3和700kg/m3的加气混凝土蒸汽渗透系数分别为μ=11.1X10-5g/(m·h.Pa)和μ=9.98X10-5g/(m·h.Pa)。
  同种密度不同种材料的蒸汽渗透系数不一定相同,例如密度同是1700kg/m3的粉煤灰陶粒混凝土、水泥砂浆和轻砂浆砖砌体的μ值分别是μ=1.88X10-5g/(m·h.Pa)、9.75X10-5g/(m·h.Pa)和12.0X10-5g/(m·h.Pa)。这是因为材料骨架成分的密度不同,以致材料孔隙率不同的缘故。因此,某些密度小孔隙率低的轻质材料也具有较低的蒸汽渗透系数,如聚苯乙烯泡沫塑料μ=1.60X10-5g/(m·h.Pa),和钢筋混凝土μ=1.58X10-5g/(m·h.Pa)接近。
  玻璃和金属板材的蒸汽渗透系数为零,可以起到隔绝蒸汽的作用。此外,用于围护结构隔汽的材料还有卷材和沥青材料,其蒸汽渗透系数较低,如沥青混凝土的μ=0.75X10-5g/(m·h.Pa)。
  二、围护结构内部冷凝的检验
  单层围护结构和外侧透气性较好的围护结构,不需进行内部冷凝受潮验算,对于外侧有卷材或其他密闭防水层的平屋顶结构,以及保温层外侧有密实保护层的多层墙体结构,当内侧结构层为加气混凝土和黏土砖等多孔材料时,应进行内部冷凝受潮验算。
  (一)围护结构内部冷凝受潮判断
  一般采暖建筑,虽然允许结构内部产生一定量的冷凝水,但是为了保证结构的耐久性和保温性,材料的湿度不得超过一定的限度。允许增量系指经过一个采暖期,保温材料重量湿度增量在允许范围之内,以便采暖期过后,保温材料中的冷凝水逐渐向外侧和内侧散发,而不致在内部逐年积聚,导致湿度过高。
  判别围护结构内部是否会出现冷凝现象,可以按下述步骤进行:
  (1)根据室内外空气的温湿度t和确定室内外水蒸气分压力Pi和Pe计算围护结构各层的水蒸气分压力Pm,并作出“户”的分布线。对于采暖房屋,取当地采暖期的室外空气的平均温度和平均相对湿度作为室外计算参数。
  (2)根据室内外空气温度ti和te,确定各层的温度,并从相应手册中查出对应的饱和水蒸气分压力“Ps”,并作出Ps的分布线。
  (3)根据“P”和“Ps”分布线,比较“P”和“Ps”大小来判断围护结构内部是否会出现冷凝现象。“Ps”线与“P”线不相交且处处大于“P”,说明内部不会产生冷凝:“Ps”线与“P”线相交,在“Ps”小于“P”部位有冷凝产生。
  (二)冷凝界面的确定
  在蒸汽渗透途径中,若材料的蒸汽渗透系数出现由大变小的界面,水蒸气至此遇到较大的阻力,最易发生冷凝现象。习惯上把这个最易出现冷凝,且凝结最严重的界面,称做围护结构内部的“冷凝界面”。冷凝界面一般出现在沿蒸汽渗透方向绝热材料和其后密实材料的交界面处。
  (三)围护结构热湿耦合的基本概念
  在含湿材料中,温度差不仅驱使热量从高温向低温传递,而且也驱使水蒸气质量从一处向另一处转移;同样,水蒸气分压力差不仅驱使水蒸气从高浓度向低浓度传递,同时也使热量从一处转移到另一处。在建筑热工学把这种热湿相互作用、相互影响的现象称为热湿耦合。

  三、围护结构受潮的防治和控制措施
  (一)表面结露的防治和控制
  当室内表面温度低于室内空气露点温度时,将发生表面结露现象。提高室内表面温度和降低室内空气的露点温度是避免表面结露的原则,主要措施为:
  (1)对正常湿度的房间,外围护结构的传热阻应大于《民用建筑热工设计规范》中所要求的“最小传热阻”。
  (2)利用保温材料,增加围护结构传热阻,进而提高其内表面温度,是较常用、经济的方法,不过要结合实际情况考虑保温材料的选择和设置位置。通常情况下采用外保温方法能提高结构内表面及内部温度,以减少内部冷凝的可能性。采用内保温方法极有可能使保温材料与结构界面处产生内部冷凝,要相应地采取措施防止内部冷凝的出现。
  (3)利用空气间层来增加围护结构的传热阻。封闭的空气间层不仅具有良好的保温作用,而且具有很好的防潮性能。一般将空气层布置在主体结构低温侧。若布置在高温侧,则必须采取相应的措施排出空气间层低温侧可能出现的冷凝水。
  (4)房间使用过程中,应保持围护结构内表面气流通畅,以提高内表面温度,避免结露。家具、壁厨等不宜紧贴外墙布置,一般应留5cm的空气流通间层。
  (5)利用通风降低室内空气湿度,从而降低室内露点温度。对于密闭的房间应设置通风口,既可补人新风,又可进行降湿。对于有湿源产生的房间,如厨房和浴室以及高湿度房间,当采用自然通风不能消除表面冷凝时,必须设置排汽罩或风机,进行局部机械通风以降低室内含湿量。
  (6)对于因室内温度周期性波动造成的表面冷凝,可采用蓄热能力大的材料作内装修,以便延缓内表面温度的急剧下降。
  (7)其他控制措施
  对于因湿度激增而引起的短期少量结露,可采用具有吸解湿性能的材料进行内表面装修。这些材料能自动调节室内湿度,即使有少量结露也能被面层吸收,不会出现明显的水珠。
  对于室内气温已接近露点温度的高湿房间,如浴室、洗染间等,即使加大围护结构传热阻,也不能防止表面冷凝,此时应尽量避免在表面形成水滴掉落下来,且需设防水层,以阻止表面凝水渗入围护结构中。连续处于高湿条件下,又不允许屋顶内表面的凝水滴落到设备和产品上的房间,可设吊顶,使吊顶空间与室内相通,让吊顶有一坡度,有组织地引导凝水,或加强屋顶内表面附近通风。对于间歇使用的高湿房间,在其围护结构内表面可增设吸湿能力强且本身又耐潮湿的饰面层或涂层,防止水滴形成。
  (二)内部冷凝的防治和控制
  围护结构内部各点温度对应的饱和水蒸气分压力低于该点的实际水蒸气分压力时,会发生内部冷凝。提高围护结构内部的温度和降低其内部水蒸气分压力可避免内部冷凝,主要措施为:
  1.设置多层围护结构
  采用多层围护结构时,材料层次的布置应尽量使水蒸气渗透的通路成为“进难出易”。采暖建筑,应将蒸汽渗透阻较大的密实材料布置在内侧,而将蒸汽渗透阻较小的材料布置在外侧。在进行夏季空调建筑围护结构防潮设计时,应注意蒸汽渗透的方向是由外向内,因此蒸汽渗透阻大的材料应设在外侧。
  2.设置隔汽层
  经内部冷凝验算必须设隔汽层时,可在保温层水蒸气流入的一侧设置隔蒸汽层(如沥青、卷材或隔汽涂料等)。
  隔汽层应布置在水蒸气流入的一侧,所以对采暖建筑应布置在保温层内侧,对于冷库或空调建筑应布置在隔热层外侧。若在全年中出现双向的蒸汽渗透现象,则应根据具体情况决定是否在内外侧都布置隔汽层。采用双层隔汽层时,施工中应保证保温层不能受潮。
  否则在使用中,万一在内部产生冷凝,冷凝水就不易蒸发出去,所以一般情况下应尽可能不用双重隔汽层。
  设置隔汽层的条件:
  (1)围护结构内部产生冷凝;
  (2)由冷凝引起的保温材料重量湿度增量超过保温材料重量湿度的允许增量。
  根据采暖期间围护结构中保温材料重量湿度的允许增量,取保温层与外侧密实层的交界处为冷凝计算界面。冷凝计算界面内侧所需的蒸汽渗透阻按式计算:
  此估算是建立在前述蒸汽渗透计算方法基础之上的,且未考虑冷凝后液相水在材料中的迁移,因此,估算是很粗略的,但是偏于安全。
  3.设置通风间层或泄汽排水沟道
  采用设置通风间层或泄汽沟道的办法最为理想,能让进入保温层的水分有个出路,特别适用于湿度高的房间(如纺织厂)的外围护结构以及卷材防水屋面的平屋顶结构。
  4.冷侧设置密闭空气层
  在保温层外侧设置密闭空气层,可使处于较高温度侧的保温层保持干燥。
  5.综合防潮措施
  在实际的应用中,往往是采用综合的措施即同时采用上述两种或两种以上的措施。
  (三)地面泛潮的防治和控制
  在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的建筑中,潮霉季节地面冷凝泛潮现象普遍存在,底层地面特别严重。地面下部宜采取保温措施或架空做法,可使地面保持较高的温度,减少冷凝现象发生。
  防治和控制地板泛潮的原则,一是使室内空气湿度不要过高;二是使地板表面温度不要过低;三是避免室外湿空气与地面直接接触。
  (1)采用蓄热系数小的材料和微孔吸湿材料作地板的表面材料。光滑而密实的面层,如水磨石和水泥地面等,容易冷凝泛潮,微孔吸湿材料,如微孔地面砖、大阶砖等作面层时,则防潮效果较好。素混凝土、三合土、木地板等地板饰面,虽然在夏天对降温稍有不利,但对于防止和控制潮霉期地板泛潮却有良好的效果。
  (2)在建筑上装置便于调节开启的门窗进行间歇通风。例如,装置百叶窗、窗顶设置小型通气孔及设推拉活动窗扇等。还可以设置半截腰门、高门坎等。同时,房间要尽量争取日照,以加速水分蒸发,提高地板温度。
  (3)采用空气间层控制地面泛潮。房屋底层地面,尤其在高地下水位地区的房屋底层地面,地面潮湿程度加重,故应注意设置防潮垫层措施,如加粗砂垫层或涂沥青或设沥青油毡防潮层等。