建筑门窗的防结露设计

　　【摘要】本文介绍门窗室内侧结露是门窗常见的现象，提出抗结露设计就是利用等温设计原理解决门窗室内结露甚至发生霉变。

　　【关键词】露点;等温线;霉变

　　《中国医院建筑与装备》(月刊)创刊于2000年，是中华人民共和国卫生部主管、卫生部医院管理研究所主办的卫生工程与医学装备技术学科领域的权威刊物，是目前我国惟一一本以医院建筑规划、设计、建设和医学装备及技术管理、应用为主要内容的国家级科技期刊，国内外公开发行。

　　1. 前言

　　露点温度指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度，气温降到露点以下是水汽凝结的必要条件。

　　结露就是指物体表面温度低于附近空气露点温度时表面出现冷凝水的现象。结露点是物体表面开始结露形成液滴或冰的临界温度点，当物体表面的温度等于或低于结露点温度时，其表面就会产生结露，长时间会引起物体表面发霉、变黑、锈蚀。

　　霉变是一种常见的自然现象，多出现在食物中，食物中含有一定的淀粉和蛋白质，而且或多或少地含有一些水份，而霉菌生长发育需要水的存在和暖和的温度。在受潮后水分活度值升高，霉菌就会吸收食物中的水分进而分解和食用食物中的养分。

　　2.门窗结露

　　门窗结露就是在门窗的室内表面凝聚着露水或水雾。当固体(玻璃、窗扇、窗框)表面温度较周边临近潮湿空气的露点温度低时，空气中的水蒸汽变为液体的水，凝结在冷的固体表面，就会产生结露现象。当结露部位温度持续达到13℃以上，相对湿度达到80%以上时，就容易发生霉变。

　　2.1门窗工程发生结露的主要部位

　　2.1.1框结露

　　框型材的隔热性能达不到要求，在型材部位形成冷桥，产生结露(图1)。对铝合金隔热型材来说，型材的隔热性能与型材隔热条的宽度和形状有着直接的关系，如果型材的隔热条宽度较小，不能满足当地的冬季保温性能要求。

　　2.1.2玻璃结露

　　玻璃结露现象(图2、图3)大多数情况下是外窗整体保温性能较差，导致室内温度降低，在玻璃表面形成结露。还有一种情况是室内湿度较大，这种情况主要是因为现在门窗的密封性能较好，特别是在冬季，不能经常开窗换气，导致室内湿度较大，特别在厨房和阳台部位产生水汽较多的位置。

　　2.1.3框与玻璃结合部位结露

　　玻璃与框结合部位结露(图4、图5)，一是中空玻璃间隔条为铝合金，产生冷桥;二是玻璃与槽口镶嵌部位隔热措施不到位，形成空气对流，产生冷桥。图5所示，玻璃中间部位没有结露，仅在边部产生结露。

　　2.1.4框与洞口结合部位结露

　　门窗框与安装洞口结合部位产生结露(图6、图7、图8、图9)，一是门窗安装间隙保温没处理好，产生冷桥、结露，甚至发生霉变;二是安装部位防水没处理好，产生漏水。

　　图7窗框侧面安装部位产生结露、霉变，图6、图8和图9则为凸(飘)窗和阳台窗安装部位产生结露、霉变情况，这种情况除了与安装部位保温没处理好外，还与凸窗和阳台部位建筑主体保温性能较差有关。

　　2.1.5霉变

　　墙体霉变是指在适宜的温度和湿度下，霉菌利用墙体肤层中的碳源、氮源，寄生于墙体表面，并且大量繁殖，通常呈现出黑毛、绿毛、红毛、黄毛等形态，见图6～图9所示。

　　我国南方地区，夏季气温高，相对湿度大，持续时间长。最热月平均相对湿度为78%～83%，属典型的高温高湿区域，墙体易吸收空气中水分;北方地区冬季严寒漫长，墙体冷桥导致的结霜结露很普遍，墙体受潮、积水后极易发生墙体霉变。

　　2.2霉变产生的四个主要条件

　　2.2.1合适的温度。22℃～35℃被认为是霉菌生长的最佳温度。大多数建筑(特别是空调类建筑)通常正好处于这个温度范围里;

　　2.2.2水分存在。建筑围护材料中，由于结露所提供的液态水分比其周围空气中所含的水蒸气对霉菌的生长更起作用 。通常以材料中的相对湿度80%，作为预防霉菌生长的临界湿含量;

　　2.2.3足够的营养。每种建筑材料中都含有不同程度上的营养物质;

　　2.2.4充足的时间。霉菌生长取决于温度、相对湿度、材料的含湿量、时间等特性。

　　当环境温度在5℃～5O℃，相对湿度在80%以上，数周或数月就能引发霉菌生长。

　　3. 防结露设计

　　在冬季，室内温暖的空气在接触门窗表面时，温度的降低会导致相对湿度的升高，可能导致门窗表面结露及霉变，破坏室内装修，并影响室内空气质量和健康。

　　不管是构成门窗的型材和玻璃，还是门窗的各节点构造，多腔设计是隔热设计的基本原则。

　　3.1型材的隔热设计

　　型材的隔热设计应根据门窗的整体隔热性能设计来确定。型材的隔热性能与型材的有效隔热厚度成正比。对于多腔体门窗型材来说，型材的有效隔热厚度及型材多腔设计是增大型材热阻的有效手段，热阻越大，型材阻止热的传递的能力就越强，就能减小在型材部位产生冷桥效应，避免在型材部位结露现象的发生。

　　3.2玻璃隔热设计

　　多腔中空玻璃是玻璃隔热设计的首选，在此基础上根据门窗整体节能实际需求选择Low-E膜或是充惰性气体。为了获得更好的隔热性能，可选择真空与中空组成的复合玻璃。

　　为了阻止玻璃的边部结露现象，应在中空玻璃边部采用暖边胶条，避免玻璃边部冷桥现象发生。

　　3.3节点构造隔热设计

　　门窗节点构造设计是门窗节能设计的重要内容，其隔热设计同样遵循多腔设计原则。门窗的节点构造包括固定节点和开启节点。

　　对于固定节点构造的隔热设计主要存在于玻璃镶嵌槽口边部，玻璃边部余隙主要通过对流的方式进行热量交换，是产生冷桥的主要原因(图5)，隔热设计时应采取措施对玻璃余隙進行阻隔。为了取得更好的隔热性能，同样在固定节点应进行多腔隔热设计。

　　开启腔的隔热设计应遵循多腔设计及冷腔和热腔分隔的原则。

　　3.4安装节点隔热设计

　　门窗框安装时与墙体之间的密封保温处理，应使门窗尽量贴近保温层或被保温层包住，安装间隙填充保温材料，以达到减少冷桥的目的。

　　门窗安装位置对于建筑整体节能性能也有较大的影响。建筑保温墙体形式有外保温、内保温及夹心保温。建筑门窗安装方式主要有居中、沿墙外侧、沿墙内侧及沿墙外挂安装。

　　3.4.1 外保温墙体

　　外保温墙体外窗洞口热桥线性附加传热系数值见表1，沿墙外侧安装保温效果最好。

　　3.4.2 内保温墙体

　　内保温墙体外窗洞口处热桥线性附加传热系数值见表2，沿墙内侧安装保温效果最好。

　　3.4.3 夹心保温墙体

　　夹心保温墙体外窗洞口线性附加传热系数见表3，沿墙外侧安装窗时 ，窗洞口处热桥损失较小 ，墙体居中安装时比沿墙外侧安装时的结果稍大些 。

　　3.4.4 沿墙外侧外挂安装

　　沿墙外侧外挂安装主要是超低能耗被动式门窗安装方式，门窗安装在墙体外测保温层上，可以有效控制冷桥，见图10所示。

　　3.5等温线设计

　　图12所示，以室内温度 20℃相对湿度 50%为例，当空气温度降低到 12.6 度时，达到霉菌生长的临界温度，当温度降低到 9.3 度时，空气开始结露。所以我们把 13℃和 10℃作为门窗节能设计时的两个关键性的控制温度。

　　门窗节点等温线见图 11，霉变临界温度见图12。

　　门窗节点隔热设计时，为了考虑防结露及防霉变，应进行传热性能热工模 拟，绘制出等温线图。10℃等温线不应露出门窗室内表面，防止门窗表面结露现象的发生。13℃等温线不宜露出门窗室内表面，避免霉菌生长。

　　防结露设计应在门窗的隔热设计时整体考虑，应综合考虑组成门窗的型材、玻璃及节点构造的隔热设计和安装节点隔热设计，各部分的综合隔热性能构成了门窗整体的隔热性能，见图13。

　　4.门窗的结露计算与评价

　　4.1室内湿度计算选择。在结露设计中，一般选择室内湿度为60%。湿度越高，对整窗材料选择要求越高。相同型材、相同玻璃配置，在室内温度为20℃、室外温度-13℃的气候环境下，不同湿度对结露设计的影响分别见图14～图17及表4～表7。

　　4.2进行门窗的节能设计时，应根据当地的室内外温度、项目的室内湿度设计要求等各项参数进行结露计算，计算结果必须全部满足要求，才可以认定整窗的结露计算与评价满足要求。

　　5.保溫隔热设计误区

　　一般情况下，门窗框面积占比为25%左右，玻璃占比为75%左右，认为只要采用传热系数小的玻璃即可降低门窗整体的传热系数，忽咯了框的传热系数及框与玻璃结合部位的线传热系数及玻璃与框的等温线不连贯造成的结露隐患。

　　门窗框面积占比为25%左右，玻璃占比为75%左右，因此，很多企业的实际设计门窗的节能性能时，采取高配玻璃低配框。为了降低整窗的传热系数K值，认为玻璃面积占比较大，只要选用K值较低的玻璃即可快速降低整窗的传热系数，忽视了框的传热系数对整窗的节能性能的影响，忽视了玻璃与框型材的等温线不连贯造成的冷桥效应及结露隐患，实际门窗在使用过程中，窗框及玻璃边部产生冷桥，保温隔热性能不好，产生结露。还有很大一部分企业忽视了门窗与洞口安装间隙的保温，安装使用时，导致门窗的结合部位产生热桥，产生结露。

　　6.结语

　　防结露设计是门窗节能设计的内容深化，门窗的防结露设计应进行系统性考虑。门窗的节能设计还应放在建筑整体节能设计里综合考虑，因此，安装位置对门窗整体节能性能的发挥有着重要影响。

　　参考文献

　　[1]张淑秘等.建筑外窗对建筑节能的影响分析.《吉林建筑工程学院学报》2008.12，49-52.

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文章名称： 建筑门窗的防结露设计

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