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在北方寒冷的冬季,當外墻內表面的溫度低於室內空氣的露點溫度時,外墻內表面結露,造成內壁發黴。這種現象不僅會影響人們的舒適和健康,還會對室內電器和建築結構造成損害。
1理論傳熱系數的計算
為了解決外墻內表面結露的問題,需要選擇傳熱系數小且有足夠厚度的外圍護結構,使其內表面溫度不會太低,在其表面不會產生冷凝水,即外墻傳熱系數K小於冬季局部最大傳熱系數Kmax。外墻傳熱系數K的取值與外墻的厚度和外墻使用的材料直接相關。
k = 1/〔1/αβ+∑(δ/λ)+1/αH〕
(1)
其中:α β為顯熱系數;λ是熱導率;δ為壁厚;αH是散熱系數。
kmax =αβ×:tβ-(τ+1.5)∞/(tβ-tH)
以沈陽為例,冬季室內采暖最低溫度(tβ)為16℃,室外最低溫度(tH)-33℃,顯熱系數α β為7.5,室內相對濕度為50%,室內溫度為16℃,冷凝溫度τ=6℃,則可得KMAX = 1。
2.外部圍護結構采用粘土磚法。
2.1 370mm厚粘土磚外墻傳熱系數驗算
現階段沈陽地區外墻多為370mm厚粘土磚墻,內墻為20 mm厚混合砂漿抹灰,外墻為20mm厚水泥砂漿或水刷石抹灰,其傳熱系數如下:
(1)無圈梁和構造柱的墻體按公式(1)計算,k 1 = 1.51w/(m2 . k)。
(2)有圈梁和構造柱的墻體按公式(1)計算,k2 = 1.94 w/(m2·k)。
由上可知,370mm厚粘土磚墻的傳熱系數等於該區域的最大傳熱系數,剛好滿足不結露的最小條件;如果室內溫度低於16℃,外墻內表面就會發生結露,圈梁和構造柱處的傳熱系數大於該區域的最大傳熱系數,從而為外墻內表面結露導致的黴變現象埋下隱患。
在實際調查中我們還發現,當外墻采用370mm厚的粘土磚墻時,外墻內表面引起黴菌生長的部分是從圈梁和構造柱開始,逐漸蔓延到墻體的其他部位。可以看出,370mm厚的粘土磚墻只能滿足結構強度要求,不能保證外墻內表面的結露和保溫要求。
2.2 490mm厚粘土磚外墻傳熱系數的驗算
外墻為490mm厚粘土磚時,經驗計算傳熱系數,沒有圈梁和構造柱k 1 = 1.236 w/(m2·k),但有圈梁和構造柱K2 = 1.51W/(m2·k),K6544。但增加外墻厚度會減少室內使用面積,同時整個建築的重量也會增加,地基的承載力也必須相應提高,整個工程造價也需要相應提高。
3.外殼采用復合材料方法。
3.1外墻砌築采用夾芯聚苯板法。
以240mm粘土磚墻為例,中間夾50mm厚聚苯板,內側120mm粘土磚墻,內側20mm厚混合砂漿,外側20mm厚水泥砂漿,校核傳熱系數,無圈梁或構造柱K1=0.55W/(m2。k),符合條件。K2=1.85W/(m2。k)不符合要求,同時施工操作麻煩,墻體整體性差,結露問題壹直沒有解決。
3.2在外墻內表面噴塗聚氨酯硬泡。
3.2.1外墻結構
以外墻為370mm厚粘土磚,內墻噴塗25mm厚聚氨酯硬泡保溫材料,內墻抹20mm厚混合砂漿,外墻抹20mm厚水泥砂漿(見圖1)為例,傳熱系數計算可以滿足不結露的條件,保溫性能好,強度高,附著力強。由於現場施工,整體墻面密封性好,操作方便。
圖1外墻結構示意圖
施工方法
(1)堵墻洞,用掃帚清掃浮灰。
(2)將聚氨酯稀釋配制後放入噴槍中,以空氣壓縮機為動力。準備工作完成後即可開始施工,其厚度可通過掛線控制。噴塗聚氨酯泡沫24小時後,即可開始下道工序。
(3)在噴塗聚氨酯泡沫的墻面上,按比例噴塗水泥砂漿(由水泥、EC膠和水組成),幹燥後,粉刷內墻。
(4)內墻抹灰材料可采用混合砂漿、水泥砂漿、大理石鑲嵌。
3.2.3傳熱系數的驗算
墻k 1 = 0.523 w/(m2·k)無圈梁和構造柱;有圈梁和構造柱的墻體:K2 = 0.558 w/(m2·k),K1,K2由於實際傳熱系數小於理論計算的最大值,所以也小於上述兩種方法的傳熱系數。因此,在內壁噴塗25mm厚聚氨酯泡沫的方法,既能防止結露,又能減少室內熱量損失,具有保溫節能的效果。
4效益分析和工程實例
4.1效益分析以層高2.7m為例。為了保證內壁不結露,采用以上不同材料進行保溫。經濟分析見表1。
表1外墻采用不同保溫材料的經濟分析
使用每延米的方法
費用
(元/平方米)增加或減少面積的利弊
影響(與1800
元/平方米米)
(元)綜合分析
(元)
490mm磚墻55.73壹次性投入減少有效面積。
基金會需要擴大,收入需要減少。
216減少收入
271.73
240毫米磚墻+
50毫米聚苯乙烯板
+120mm磚墻57.2室內面積增加。
隔熱性能好的圈梁和構造柱
壹露不解決增收。
126元增加收入
68.8
370毫米磚墻+
增加25mm厚聚氨酯泡沫保溫材料81的室內面積。
保溫性能最好
後期節能,效果好,壹次性投入大增加收入。
180元增加收入
99
4.2工程實例沈陽洪欣大廈建築面積27277m2,框剪結構,地下2層,地上22層。建築外墻內表面噴塗聚氨酯泡沫保溫材料,聚氨酯泡沫上抹水泥砂漿、混合砂漿和大理石。經過三年多的檢查,墻面沒有空鼓和裂縫,既防止結露,又節約熱量和能源。
隊長自己的回答,供大家參考。