曹安栓
绿筑建筑设计（上海）有限公司，上海 200000
【摘要】：本文以一栋钢-混凝土（简称PEC)结构住宅项目为例,在采用内、外保温系统情况下,对热桥PEC梁部位的内表面及内部各层界面温度进行笔算,分析各层冷凝、结露状况及产生的原因。针对性的提出了,在今后的工程设计中,如何避免热桥PEC梁部位出现严重冷凝、结露的现象,分析结果可为相关设计师和研究者提供参考,希望对解决PEC结构房屋热桥结露这一难题提供有益的帮助。
【关键词】：PEC梁；热桥；冷凝；结露；内表面温度；界面温度；
引言：围护结构的受潮除了直接被雨(水)浸透外，从建筑热工角度来讲，室内外温差变化导致围护结构热桥梁柱部位内部冷凝、表面结露和泛潮是其主要原因，这也是建筑节能、防潮设计时需考虑的主要问题。围护结构受潮会降低材料性能、滋生霉菌，进而影响建筑的美观、正常使用，甚至使用者的健康。本文按照相关计算公式，借用具体项目相关热工数据，一步步笔算热桥梁部位的内表面及内部各层界面温度，与相应的露点温度相比较，分析其冷凝、结露状况。提出了在围护结构防潮设计过程中，为控制和防止热桥梁部位的冷凝、结露，结合应用的保温系统，针对性的采取防冷凝，防结露与防泛潮等综合措施。
一、热桥传热理论及结露现象
1.热桥的定义：建筑物外围护结构与外界空气进行热量传导时，热流强度显著增大的部位。由于这些位置传热系数明显大于其他部位，使得热量集中地从这些部位传递，从而增大了建筑物的能耗。热桥通常是在外墙等围护结构中的PEC梁、柱，钢筋混凝土或金属梁、柱等部位。
2.由于热桥部位大部分是导热系数大的材料构成，如型钢、混凝土等，而这些材料比起砌墙材料有较强的热传导性（混凝土导热性是普通砖块的8-10倍，钢材导热性是普通砖块的几百倍)，同时由于室内通风不畅，冬季室内外温差较大，外围护墙体导热不均匀，产生热桥效应。热桥部位的内表面温度迅速降低，当表面温度低于室内空气露点温度时，内表面出现冷凝水或者冰霜的现象，俗称泛潮。
3.当围护结构内表面材料结露、受潮、发霉甚至滴水，会影响室内环境。因此，应采取适当的保温隔热措施，减少热桥部位的传热损失，保证围护结构正常的热工状况和满足建筑室内人体卫生方面的基本要求，同时也可避免这些部位传热过大导致能耗增加。
二、PEC梁部位热工计算参数和方法
1.基本名词解释
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三、PEC梁部位的冷凝、结露计算
以浙江省绍兴市《官渡3号地块住宅楼》项目为例，计算热桥PEC梁部位内表面温度及内部冷凝界面温度，分析其冷凝、结露状况；
1.基本计算参数
热工设计计算地区：浙江省绍兴市
冬季室内采暖房间计算温度ti：取18.00℃
冬季采暖期室外计算温度te：取-0.44℃ (D=4.48)
冬季室内相对湿度：取60%
露点温度 T：取10.15℃
2.PEC梁部位主要材料参数（面层及饰面层材料忽略）
热桥梁
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5.计算结果分析
经查表可知：当空气相对适度60%时，空气的露点温度为10.15℃。当热桥内表面温度高于房间内空气露点温度时，内表面就会出现结露现象，热桥内部各层界面的温度达到或低于空气的露点温度时，空气中的水蒸气就会析出形成凝结水。因此，根据以上计算结果，分析如下：
（1）采用内保温系统，热桥内表面温度14.80℃＞10.15℃，室内内表面不会结露，越过保温层，由室内到室外，内部各层的界面的温度越来越小，且保温层内外侧，温度递减快，温差较大，在②~③层之间温度就已经减小到4.21℃，与内表面温度相差过大，此位置会出现冷凝现象。从保温层向外，温度缓慢递减，同样会出现冷凝现象，由此可以看出，在内保温系统中，若保温层不能阻隔温度的速降，后面各层之间均可能出现冷凝，影响材料的使用性能，从而体现了保温层设置的重要性。
（2）与内保温系统相比较，相同条件下采用外保温系统，计算结果有所不同，热桥内表面温度14.80℃＞10.15℃，室内内表面不会结露，但从室内向外计算各层界面温度，温度递减慢，温差小，微乎其微，一直到保温层内侧（⑥~⑦层之间）的界面温度11.27℃，也不会出现冷凝，由此可以看出，在外保温系统中，从内向外，温度递减慢，保温层以内各层之间均不会出现冷凝现象，保证了材料的使用性能及稳定性。
四、防冷凝结露的技术措施
从以上内容分析可以看出，相同条件下，在热桥部位防冷凝和防露设计中，采用外保温系统明显优于内保温系统。若设想内保温系统达到同条件外保温的效果，通常的设计是增加内保温层的厚度，来降低内部热量的散失，从而导致无效成本增加，室内使用面积减小，施工难度加大，得不偿失。这也是过多开发商选择外保温系统的原因之一。为保证建筑正常使用、延长材料的使用寿命，营造健康舒适的室内环境，确保热桥部不结露冷凝，可采取以下防治措施：
1.采用内保温系统时，
（1）在保温层内侧设隔汽层，降低水蒸气的渗透量，防止保温材料受潮，大大降低其保温效果，进而保护了材料的耐久性，是防止围护结构内部冷凝受潮的一种有效措施。隔汽层应铺设完整，选用气密性、水密性、耐久性好的材料，且隔汽密封空间的周边也应密封严实。
（2）在保温层低温侧设置空气间层，类似双层中空玻璃，首先斩断了保温层与其他材料层的联系，斩断了液态水的迁移通路。同时，设置的空气层，可以将进入保温层中的水蒸气引到此空气层低温侧凝结，为保温层与空气层界面创造了干燥环境，保证了室内表面及保温材料的干燥。
（3）采用PEC梁与保温、装饰一体化预制梁构件（如右图），提高预制梁的整体性、密实度和保温隔热性，减少由于装饰、保温层等施工工艺弊端，产生接缝、裂缝等。这些部位保温薄弱，热流密集，内表面温度较低，很容易产生不同程度的结露和长霉现象。
PEC梁与保温一体化预制梁构件简图
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2.采用外保温系统时，同条件的计算结果，理论上有较好的优势，但是由于设计、施工措施等不合理，以及气候、温度等因素的影响，热桥部位的隔热并不及想象中的效果。从以往新闻报道中得知，冬季室内热桥梁下潮湿、发霉的现象屡见不鲜，其原因有很多，最主要的原因是热桥梁与填充墙交接处，未留设分格缝，而是采用耐碱纤维网布增强处理，由于材料在不同温度下的收缩变形，造成砂浆找平层拉裂，导致保温材料变形，大大降低其隔热性能。针对以上问题，可采取以下防治措施：
（1）热桥梁与填充墙交接处留设分隔缝，砂浆找平层及砂浆防水层在不同材料交界处也留设分隔缝，使其收缩变形时，裂缝集中在分隔缝内，避免裂缝的产生，破坏保温层。分隔缝内采用聚乙烯泡沫棒填塞，柔性密封材料密封，以柔适变，达到防水和保温的目的。此措施也是工程中常采用的。
（2）外墙填充墙采用非砌筑预制条板墙，条板顶部预埋T型钢板，现场与PEC钢梁点焊连接，增加不同材料的刚性连接强度，确保整体性，避免了因人工砌筑施工造成的各种弊端。此条板在工程中得到了广泛的应用。（如下图3）若要达到装配式建筑评价中，非承重外墙非砌筑项的评分要求，或者追求更高端的品质，还可以采用外挂预制外墙板，保温材料封堵空腔的方式，增大外围护部位的热阻值，降低传热系数，提高外围护结构的保温、隔热、防潮、防水性能。（如下图1.2）
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五、结论与展望
综上可知，建筑节能设计中，外围护结构热桥部位防结露和冷凝设计是十分重要的，有条件情况下，尽量采用外墙外保温系统，设计中考虑合理的技术防止措施，施工中控制施工工艺流程及措施，避免严重结露和冷凝的发生，不可一味的增加保温层厚度来达到预期的效果。同时，工程中可运用预制装配式技术，采用新材料、新技术，新工艺，如：梁与保温、装饰一体化预制梁构件，非砌筑条板墙，预制一体化外墙等，打破传统的湿式砌筑工法，提高工程质量，缩减工期。装配式技术的运用，不仅避免了传统施工工艺弊端，还可以节能减排，减少污染，保护坏境。
参考文献：
[1]徐伟 邹瑜等.GB 50189-2015公共建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2015.
[2]林海燕 冯雅等.GB 50176-2016 民用建筑热工设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2016.
[3]郎四维 林海燕等.JGJ 134-2010 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2010.
[4]王清勤 韩继红等.GB/T 50378-2019 绿色建筑评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2019.
[5]文林峰 黄小坤等 GB/T 51129-2017 装配式建筑评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2017.
[6]中国建筑标准设计研究院.11J122 外墙内保温建筑构造[S].北京:中国计划出版社，2011.
[7]中国建筑标准设计研究院.10J121 外墙外保温建筑构造[S].北京:中国计划出版社，2010.
[8]中国建筑标准设计研究院.13J104 蒸压加气混凝土砌块、板材构造[S].北京:中国计划出版社，2013.
[9]杨毅 孙文瑶等.DB33/1015-2015 浙江省工程建设标准 居住建筑节能设计标准[S].北京:中国计划出版社，2015.