摘要:本文分析了建筑门窗结露问题产生的原因,提出了建筑门窗结露问题的系统解决方案和总体思路,重点从设计、安装、应用和智能化等方面阐述了建筑门窗防结露,提升建筑门窗品质的方法和路径。
关键词:建筑门窗;防结露设计;门窗品质
1 引言
门窗是建筑的眼睛,在建筑中不可或缺。高品质门窗可以为人们提供安全、健康、舒适的生活与工作空间,是美好生活的守护者。建筑门窗的质量和性能是多方面的。就建筑门窗的性能来说,包括安全性、节能性能、适用性和耐久性等。其中门窗的抗风压性能、气密性能、保温性能、遮阳性能、水密性能、空气声隔声性能和采光性能等是相互关联、密不可分的,对门窗品质有重要影响,我们在研发、制造和选用门窗时要给予重点的关注。在现实生活中,特别是在严寒地区和寒冷地区的冬季,门窗结露是常见现象。门窗一旦结露,势必影响门窗的采光性能和视觉感受,给人们的生活造成困扰,影响生活的品质。
本文将分析建筑门窗结露问题产生的主要原因,并进一步探讨建筑门窗防结露设计的思路、方法和路径。
2.1 结露的基本原理
在自然界中,由于江河湖海里水的蒸发,使空气中总含有一些水蒸气,这种含有水蒸气的空气称为湿空气。湿空气中水蒸气的含量可以用水蒸气的分压力pv表示,也可以用绝对湿度、相对湿度和含湿量来表示[1]。一般情况下湿空气可以看作理想混合气体。根据道尔顿定律,湿空气的总压力p等于水蒸气的分压力pv与干空气的分压力pa之和,即根据湿空气中所含水蒸气的状态是否饱和,湿空气可分为未饱和湿空气与饱和湿空气。当湿空气温度为T时,若湿空气的相对湿度是确定的,其水蒸气的饱和压力ps也是确定的。因此,若湿空气中的水蒸气的分压力pv<ps,表明此时湿空气的湿度低于饱和湿度,这时的湿空气是未饱和湿空气。湿空气中水蒸气的分压力pv所对应的饱和温度,称为露点温度,简称露点,以Td表示。如果露点温度低于0℃,就会出现结霜,因此,测定露点还可以预报是否会有霜冻出现。当湿空气中水蒸气含量确定时,也就表示其绝对湿度、相对湿度是确定的,在湿空气的温度确定时,则可以得到水蒸气的饱和压力ps和露点温度Td。当继续降低空气的温度时,其中的部分水蒸气将凝结成水,即出现所谓的结露现象。只要满足结露条件,结露现象就一定会出现。关于门窗结露,主要有以下几种表现形式:一是玻璃结露,在玻璃大面结露,使玻璃面板雾化,影响门窗的采光性能和视觉效果;二是门窗框料或者扇料内表面结露;三是接缝处有冷桥的位置结露或者玻璃边缘结露。门窗玻璃大面结露,势必降低门窗的采光性能、视觉感受和居住空间的舒适度,因为结露形成冷凝水,还可能给人们生活造成不必要的困扰。因此,研究分析引起门窗结露的原因和表现形式,从门窗设计、选材、制作、安装和使用维护等方面进行相应改进和完善,减少门窗结露问题带来的困扰,是提升建筑门窗品质的重要方向和有效途径。在建筑门窗防结露设计中,要坚持基于建筑门窗全生命周期的系统化设计思路。要根据建筑门窗的适用范围,如应用环境的气候分区、建筑类型、使用习惯和常见工况等确定门窗的相关功能和性能,特别是与结露有关的整窗传热系数,框料的传热系数、扇料的传热系数等,优化门窗构造,合理选择有关材料,确保门窗能够最大限度的满足各种应用场景的要求,并有良好的防结露性能。
门窗企业追求的目标不仅仅是为客户提供性能稳定、质量可靠、高性能的门窗,而应该是为用户提供安全、健康、舒适空间的系统解决方案。拥有安全、健康、舒适的工作生活空间是人们美好生活的基础,门窗在其中发挥重要作用。因此,当门窗企业的目标发生变化时,工作的思路和策略也应做相应的调整。
在一般情况下,设计和选用气密性能高的门窗产品,会有许多好处。如可以提高门窗的实际保温性能,降低门窗实际传热系数,节约能源,当然其他相关性能也会得到改善。但如果我们忽视应用场景的设计,高性能门窗可能不能表现出好的用户体验?在特定的应用场景中,可能表现出更差的用户体验。比如在特定条件下,如寒冷地区的冬季,当室外雾霾严重,用户不宜开窗换气时,高气密性能的门窗会让室内二氧代碳浓度上升,使室内居住者感到憋闷,健康指数下降;同时,由于门窗气密性能好,室内外水蒸气不能交换,造成室内空气的相对湿度急剧上升,出现门窗结露现象,给用户带去“好窗”不如“差窗”的用户感受。门窗设计要追求更高品质的室内舒适度。要提高建筑室内的舒适度和健康指数,应根据建筑室内外环境条件,合理设定室内空气温度、湿度以及CO2含量等。舒适是人与空间的核心关系,追求更高的室内舒适度是设计的基本准则。湿度与温度也是室内环境中直接影响人们体表舒适度的因素。空气湿度过高或过低都会产生不良影响,保持在科学合理的范围内才能给人带来舒适的体验,湿度甚至会对工作与学习效率产生影响。研究表明,在一般情况下,室内温度控制在22℃-26℃,湿度为40%-50%,人体感觉最舒适,而室内温度在18℃-20℃,湿度为40%-60%时,人的思维最敏捷,工作效率最高。(1)实际空气温度C(℃)和相对湿度B(%)以及露点温度Td(℃)之间存在一定关系:![](http://pro13c5456b.pic2.ysjianzhan.cn/upload/image_zqfs.png)
当空气温度<0℃时,
![](http://pro13c5456b.pic2.ysjianzhan.cn/upload/image_28n6.png)
(2)露点温度Td(℃)计算表如下表所示:
![](http://pro13c5456b.pic2.ysjianzhan.cn/upload/image_irrc.png)
因此,在进行门窗防结露设计时,首先要根据门窗应用场景的实际工况,确定露点温度Td(℃)的范围,然后再根据可能出现的环境条件,计算门窗整体传热系数K(W/m2.K)的适用范围,并确定门窗构造,选择合适的门窗材料。
3 防结露措施及应用
3.1 门窗品质的内涵
门窗质量由两方面质量构成,即功能性质量和感性质量。建筑门窗能够具备遮风挡雨、隔音防噪、保温隔热、通风采光、护卫安全等一系列功能,功能性质量就达到了要求。门窗的感性质量是指门窗的审美质量或用户体验质量。我们使用门窗,除了希望门窗能解决功能性问题和满足性能要求以外,还有用户体验的要求,也可以说是审美的要求。一般说来,功能性的质量是有形的,相对稳定、固化的和有限的,而感性的质量是无形的、因人而异。产品具有美好的感性质量,如产品将科技与艺术完美结合、有品牌、有文化底蕴、外观美、符合人机工程学原理等,消费者会有赏心悦目、轻松愉快、满足快乐的幸福感受,也会更有购买和使用的欲望,表明感性质量达到了更高的水平。因此,实用与审美相加,才是一个产品的全部品质。
3.2 提升门窗品质的方法和路径
提升门窗品质,尽可能解决好防结露问题,其主要方法和路径是:
3.2.1 重视应用设计
产品质量(感性质量和功能性质量)与应用条件和场景有直接关联。性能优异的门窗产品在不同应用场景中会有不一样的质量表现。基于系统工程的思维,只有关注门窗产品全生命周期的实际,并确定好相应的应对措施与预案,才能让好门窗具有好的品质呈现。
3.2.2 要为用户提供系统解决方案
门窗企业的任务和目标不仅仅是向客户提供优质的门窗产品,而是要成为安全、健康、舒适工作生活空间的系统供应商,成为人们美好生活的缔造者。
门窗要科学地集成和应用新风系统、环境检测仪器仪表、智能设备、信息控制技术与产品。产品智能化可以优化产品性能,更好地满足客户需要,增强市场力,并提升集成应用环境下其他产品的品质。
3.2.3 要优化门窗应用条件
(1)关于新风系统的应用。随着人们生活品质的提高,新风系统的应用越来越多,成为高品质建筑的必然选择。在防结露方面,如果新风系统形成的气流中湿度过大,在接触到温度较低的门窗玻璃时,易造成门窗玻璃结露。因此,在建筑设计时需考虑新风系统的风口与门窗的间距,送风口不应直接对向门窗。
(2)门窗安装对建筑门窗防结露的影响。为了减少门窗结露现象的产生,在安装门窗时,宜做好以下几方面的工作:
1)门窗洞口四周应做保温处理。门窗洞口四周如不做保温处理,会造成整个建筑外围护保温系统不延续,影响建筑保温系统的完整性。在建筑设计时,应考虑门窗洞口四周保温措施,特别是在严寒和寒冷地区,保温的缺失极易形成冷桥,造成墙体及窗框位置结露。
2)合理安装门窗副框。门窗安装分为干法安装和湿法安装。湿法安装中,洞口不标准或施工不正确会导致窗框与墙体间隙过小甚至没有间隙,造成窗框与墙体直接接触,出现冷桥现象。干法安装中,门窗副框与门窗框间缝隙过小或塞缝不合格,也会造成副框与门窗框直接接触,或副框暴露在外,形成冷桥,引起窗框及安装位置墙体结露。
3)保证门窗五金安装精度。由于五金件安装不到位,可能导致框扇间存在缝隙,整窗气密性差,造成门窗结露,影响门窗品质。
4)保证玻璃垫块装配符合技术要求,做好玻璃边缘保温处理。玻璃垫块长度应不小于50mm,厚度大于5mm,宽度不得小于玻璃公称厚度。为防止玻璃边缘结露,玻璃边缘宜做保温处理。
5)保证玻璃安装打胶质量及胶条装配精度;保证密封系统完整性,防止出现密封不严、漏气现象,杜绝结露问题。
6)保证组装精度。型材组装精度应严格按规范要求执行,胶条与型材尺寸应相配,不能破损或短缺,胶条角部需使用三元乙丙专用胶水粘接,建议优先选用一体式胶条,保证整窗密封性。组装精度和胶条装配存在问题的位置在室内外温差较大时会出现结露。
7)正确安装排水孔盖。在极端天气下,排水孔盖未安装或排水路径设置不合理,冷热空气进入型材内,易引发局部结露问题。
4 结束语
结露是自然现象,只要满足结露条件,便会发生。解决门窗防结露问题,要从研发设计做起。要基于系统工程的思想和门窗全生命周期理念,依据门窗可能面临的实际应用场景,优化门窗设计方案,合理选材,精细制造,完美安装,使建筑门窗能最大限度适应环境和满足人们高品质生活的需要。门窗企业要将为用户提供安全、健康、舒适生活工作空间的系统解决方案作为目标,只有这样,才能让好门窗呈现出好品质。
[1]张学学,李桂馥.热工基础[M].北京:高等教育出版.2002.