摘要:本文分析了建筑門窗結露問題產(chǎn)生的原因,,提出了建筑門窗結露問題的系統(tǒng)解決方案和總體思路,,重點從設計,、安裝,、應用和智能化等方面闡述了建筑門窗防結露,,提升建筑門窗品質(zhì)的方法和路徑,。
關鍵詞:建筑門窗,;防結露設計,;門窗品質(zhì)
1 引言
門窗是建筑的眼睛,在建筑中不可或缺,。高品質(zhì)門窗可以為人們提供安全,、健康、舒適的生活與工作空間,,是美好生活的守護者,。建筑門窗的質(zhì)量和性能是多方面的。就建筑門窗的性能來說,,包括安全性,、節(jié)能性能、適用性和耐久性等,。其中門窗的抗風壓性能,、氣密性能、保溫性能,、遮陽性能,、水密性能、空氣聲隔聲性能和采光性能等是相互關聯(lián),、密不可分的,,對門窗品質(zhì)有重要影響,我們在研發(fā),、制造和選用門窗時要給予重點的關注,。在現(xiàn)實生活中,特別是在嚴寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的冬季,門窗結露是常見現(xiàn)象,。門窗一旦結露,,勢必影響門窗的采光性能和視覺感受,給人們的生活造成困擾,,影響生活的品質(zhì)。
本文將分析建筑門窗結露問題產(chǎn)生的主要原因,,并進一步探討建筑門窗防結露設計的思路,、方法和路徑。
2.1 結露的基本原理
在自然界中,,由于江河湖海里水的蒸發(fā),,使空氣中總含有一些水蒸氣,這種含有水蒸氣的空氣稱為濕空氣,。濕空氣中水蒸氣的含量可以用水蒸氣的分壓力pv表示,,也可以用絕對濕度、相對濕度和含濕量來表示[1],。一般情況下濕空氣可以看作理想混合氣體,。根據(jù)道爾頓定律,濕空氣的總壓力p等于水蒸氣的分壓力pv與干空氣的分壓力pa之和,,即根據(jù)濕空氣中所含水蒸氣的狀態(tài)是否飽和,,濕空氣可分為未飽和濕空氣與飽和濕空氣。當濕空氣溫度為T時,,若濕空氣的相對濕度是確定的,,其水蒸氣的飽和壓力ps也是確定的。因此,,若濕空氣中的水蒸氣的分壓力pv<ps,,表明此時濕空氣的濕度低于飽和濕度,這時的濕空氣是未飽和濕空氣,。濕空氣中水蒸氣的分壓力pv所對應的飽和溫度,,稱為露點溫度,簡稱露點,,以Td表示,。如果露點溫度低于0℃,就會出現(xiàn)結霜,,因此,,測定露點還可以預報是否會有霜凍出現(xiàn)。當濕空氣中水蒸氣含量確定時,,也就表示其絕對濕度,、相對濕度是確定的,在濕空氣的溫度確定時,則可以得到水蒸氣的飽和壓力ps和露點溫度Td,。當繼續(xù)降低空氣的溫度時,,其中的部分水蒸氣將凝結成水,即出現(xiàn)所謂的結露現(xiàn)象,。只要滿足結露條件,,結露現(xiàn)象就一定會出現(xiàn)。關于門窗結露,,主要有以下幾種表現(xiàn)形式:一是玻璃結露,,在玻璃大面結露,使玻璃面板霧化,,影響門窗的采光性能和視覺效果,;二是門窗框料或者扇料內(nèi)表面結露;三是接縫處有冷橋的位置結露或者玻璃邊緣結露,。門窗玻璃大面結露,,勢必降低門窗的采光性能、視覺感受和居住空間的舒適度,,因為結露形成冷凝水,,還可能給人們生活造成不必要的困擾。因此,,研究分析引起門窗結露的原因和表現(xiàn)形式,,從門窗設計、選材,、制作,、安裝和使用維護等方面進行相應改進和完善,減少門窗結露問題帶來的困擾,,是提升建筑門窗品質(zhì)的重要方向和有效途徑,。在建筑門窗防結露設計中,要堅持基于建筑門窗全生命周期的系統(tǒng)化設計思路,。要根據(jù)建筑門窗的適用范圍,,如應用環(huán)境的氣候分區(qū)、建筑類型,、使用習慣和常見工況等確定門窗的相關功能和性能,,特別是與結露有關的整窗傳熱系數(shù),框料的傳熱系數(shù),、扇料的傳熱系數(shù)等,,優(yōu)化門窗構造,合理選擇有關材料,,確保門窗能夠最大限度的滿足各種應用場景的要求,,并有良好的防結露性能,。
門窗企業(yè)追求的目標不僅僅是為客戶提供性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠,、高性能的門窗,,而應該是為用戶提供安全、健康,、舒適空間的系統(tǒng)解決方案,。擁有安全、健康,、舒適的工作生活空間是人們美好生活的基礎,,門窗在其中發(fā)揮重要作用。因此,,當門窗企業(yè)的目標發(fā)生變化時,工作的思路和策略也應做相應的調(diào)整,。
在一般情況下,,設計和選用氣密性能高的門窗產(chǎn)品,會有許多好處,。如可以提高門窗的實際保溫性能,,降低門窗實際傳熱系數(shù),節(jié)約能源,,當然其他相關性能也會得到改善,。但如果我們忽視應用場景的設計,高性能門窗可能不能表現(xiàn)出好的用戶體驗,?在特定的應用場景中,,可能表現(xiàn)出更差的用戶體驗。比如在特定條件下,,如寒冷地區(qū)的冬季,,當室外霧霾嚴重,用戶不宜開窗換氣時,,高氣密性能的門窗會讓室內(nèi)二氧代碳濃度上升,,使室內(nèi)居住者感到憋悶,健康指數(shù)下降,;同時,,由于門窗氣密性能好,室內(nèi)外水蒸氣不能交換,,造成室內(nèi)空氣的相對濕度急劇上升,,出現(xiàn)門窗結露現(xiàn)象,給用戶帶去“好窗”不如“差窗”的用戶感受,。門窗設計要追求更高品質(zhì)的室內(nèi)舒適度,。要提高建筑室內(nèi)的舒適度和健康指數(shù),,應根據(jù)建筑室內(nèi)外環(huán)境條件,合理設定室內(nèi)空氣溫度,、濕度以及CO2含量等,。舒適是人與空間的核心關系,追求更高的室內(nèi)舒適度是設計的基本準則,。濕度與溫度也是室內(nèi)環(huán)境中直接影響人們體表舒適度的因素,。空氣濕度過高或過低都會產(chǎn)生不良影響,,保持在科學合理的范圍內(nèi)才能給人帶來舒適的體驗,,濕度甚至會對工作與學習效率產(chǎn)生影響。研究表明,,在一般情況下,,室內(nèi)溫度控制在22℃-26℃,濕度為40%-50%,,人體感覺最舒適,,而室內(nèi)溫度在18℃-20℃,濕度為40%-60%時,,人的思維最敏捷,,工作效率最高。(1)實際空氣溫度C(℃)和相對濕度B(%)以及露點溫度Td(℃)之間存在一定關系:
當空氣溫度<0℃時,,
(2)露點溫度Td(℃)計算表如下表所示:
因此,在進行門窗防結露設計時,,首先要根據(jù)門窗應用場景的實際工況,,確定露點溫度Td(℃)的范圍,然后再根據(jù)可能出現(xiàn)的環(huán)境條件,,計算門窗整體傳熱系數(shù)K(W/m2.K)的適用范圍,,并確定門窗構造,選擇合適的門窗材料,。
3 防結露措施及應用
3.1 門窗品質(zhì)的內(nèi)涵
門窗質(zhì)量由兩方面質(zhì)量構成,,即功能性質(zhì)量和感性質(zhì)量。建筑門窗能夠具備遮風擋雨,、隔音防噪,、保溫隔熱、通風采光,、護衛(wèi)安全等一系列功能,,功能性質(zhì)量就達到了要求。門窗的感性質(zhì)量是指門窗的審美質(zhì)量或用戶體驗質(zhì)量,。我們使用門窗,,除了希望門窗能解決功能性問題和滿足性能要求以外,,還有用戶體驗的要求,也可以說是審美的要求,。一般說來,,功能性的質(zhì)量是有形的,相對穩(wěn)定,、固化的和有限的,,而感性的質(zhì)量是無形的、因人而異,。產(chǎn)品具有美好的感性質(zhì)量,,如產(chǎn)品將科技與藝術完美結合、有品牌,、有文化底蘊,、外觀美、符合人機工程學原理等,,消費者會有賞心悅目,、輕松愉快、滿足快樂的幸福感受,,也會更有購買和使用的欲望,表明感性質(zhì)量達到了更高的水平,。因此,,實用與審美相加,才是一個產(chǎn)品的全部品質(zhì),。
3.2 提升門窗品質(zhì)的方法和路徑
提升門窗品質(zhì),,盡可能解決好防結露問題,其主要方法和路徑是:
3.2.1 重視應用設計
產(chǎn)品質(zhì)量(感性質(zhì)量和功能性質(zhì)量)與應用條件和場景有直接關聯(lián),。性能優(yōu)異的門窗產(chǎn)品在不同應用場景中會有不一樣的質(zhì)量表現(xiàn),。基于系統(tǒng)工程的思維,,只有關注門窗產(chǎn)品全生命周期的實際,,并確定好相應的應對措施與預案,才能讓好門窗具有好的品質(zhì)呈現(xiàn),。
3.2.2 要為用戶提供系統(tǒng)解決方案
門窗企業(yè)的任務和目標不僅僅是向客戶提供優(yōu)質(zhì)的門窗產(chǎn)品,,而是要成為安全、健康,、舒適工作生活空間的系統(tǒng)供應商,,成為人們美好生活的締造者。
門窗要科學地集成和應用新風系統(tǒng),、環(huán)境檢測儀器儀表,、智能設備,、信息控制技術與產(chǎn)品。產(chǎn)品智能化可以優(yōu)化產(chǎn)品性能,,更好地滿足客戶需要,,增強市場力,并提升集成應用環(huán)境下其他產(chǎn)品的品質(zhì),。
3.2.3 要優(yōu)化門窗應用條件
(1)關于新風系統(tǒng)的應用,。隨著人們生活品質(zhì)的提高,新風系統(tǒng)的應用越來越多,,成為高品質(zhì)建筑的必然選擇,。在防結露方面,如果新風系統(tǒng)形成的氣流中濕度過大,,在接觸到溫度較低的門窗玻璃時,,易造成門窗玻璃結露。因此,,在建筑設計時需考慮新風系統(tǒng)的風口與門窗的間距,,送風口不應直接對向門窗。
(2)門窗安裝對建筑門窗防結露的影響,。為了減少門窗結露現(xiàn)象的產(chǎn)生,,在安裝門窗時,宜做好以下幾方面的工作:
1)門窗洞口四周應做保溫處理,。門窗洞口四周如不做保溫處理,,會造成整個建筑外圍護保溫系統(tǒng)不延續(xù),影響建筑保溫系統(tǒng)的完整性,。在建筑設計時,,應考慮門窗洞口四周保溫措施,特別是在嚴寒和寒冷地區(qū),,保溫的缺失極易形成冷橋,,造成墻體及窗框位置結露。
2)合理安裝門窗副框,。門窗安裝分為干法安裝和濕法安裝,。濕法安裝中,洞口不標準或施工不正確會導致窗框與墻體間隙過小甚至沒有間隙,,造成窗框與墻體直接接觸,,出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象。干法安裝中,,門窗副框與門窗框間縫隙過小或塞縫不合格,,也會造成副框與門窗框直接接觸,或副框暴露在外,,形成冷橋,,引起窗框及安裝位置墻體結露,。
3)保證門窗五金安裝精度。由于五金件安裝不到位,,可能導致框扇間存在縫隙,,整窗氣密性差,造成門窗結露,,影響門窗品質(zhì),。
4)保證玻璃墊塊裝配符合技術要求,做好玻璃邊緣保溫處理,。玻璃墊塊長度應不小于50mm,,厚度大于5mm,寬度不得小于玻璃公稱厚度,。為防止玻璃邊緣結露,,玻璃邊緣宜做保溫處理。
5)保證玻璃安裝打膠質(zhì)量及膠條裝配精度,;保證密封系統(tǒng)完整性,,防止出現(xiàn)密封不嚴、漏氣現(xiàn)象,,杜絕結露問題,。
6)保證組裝精度。型材組裝精度應嚴格按規(guī)范要求執(zhí)行,,膠條與型材尺寸應相配,,不能破損或短缺,膠條角部需使用三元乙丙專用膠水粘接,,建議優(yōu)先選用一體式膠條,,保證整窗密封性,。組裝精度和膠條裝配存在問題的位置在室內(nèi)外溫差較大時會出現(xiàn)結露,。
7)正確安裝排水孔蓋。在極端天氣下,,排水孔蓋未安裝或排水路徑設置不合理,,冷熱空氣進入型材內(nèi),易引發(fā)局部結露問題,。
4 結束語
結露是自然現(xiàn)象,,只要滿足結露條件,便會發(fā)生,。解決門窗防結露問題,,要從研發(fā)設計做起。要基于系統(tǒng)工程的思想和門窗全生命周期理念,,依據(jù)門窗可能面臨的實際應用場景,,優(yōu)化門窗設計方案,,合理選材,精細制造,,完美安裝,,使建筑門窗能最大限度適應環(huán)境和滿足人們高品質(zhì)生活的需要。門窗企業(yè)要將為用戶提供安全,、健康,、舒適生活工作空間的系統(tǒng)解決方案作為目標,只有這樣,,才能讓好門窗呈現(xiàn)出好品質(zhì),。
[1]張學學,李桂馥.熱工基礎[M].北京:高等教育出版.2002.