间歇式供暖房间
内壁面结露测试与原因分析
清华大学建筑技术科学系 李寒春 赵恒 李先庭★
摘要 对北京市采取分户热计量住宅小区存在结露现象的住户进行了现场测试，并建立判断间歇供暖条件下内壁面是否结露的数学模型，分析了不同间歇式采暖运行方式下内壁面结露的情况，以及墙体保温特性对结露的影响，对分户计量间歇式采暖运行模式下墙体保温设计的标准提出了改进的建议。
关键词 间歇式供暖 分户热计量 结露
幼儿园招生简章1 前言
有哪些好听的英文歌1998年1月1日，北京市标准DBJ01-602-97《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）北京地区实施细则》[1]开始执行，其后建设的住宅通用设计能耗水平比80~81年的住宅节能50%，因此称之为节能住宅。自从2000年10月1日中华人民共和国建设部第七十六号令[2]施
行以来，北京市的住宅设计均采用按户独立成环、能够分户热计量的采暖系统。分户热计量实现了分室调温和控制，增加了住户的自主权和灵活性，提高了房间的舒适度。但同时也带来一些新的问题，很多居民为了节约采暖费用，通常并没有实现全天供暖，而使用间歇式供暖。在这些居民家中，冬季室内墙体结露已成为严重影响居民住宅使用功能的一个突出问题。据调查，反映冬季室内墙体结露、发霉、涂料层剥落的事件占投拆总数70%以上[3]，结构的潮湿状况破坏了墙体本身的保温性能，也降低了房屋的使用质量和耐久性。
目前我国的建筑法规中所规定的墙体保温系数和k值都是针对全天供暖系统而言，对于间歇式供暖并没有明确规定。目前对民用建筑内壁面结露问题的研究多基于连续供暖条件，如文献[3]，而对间歇式供暖的研究多集中在运行模式以及节能的方向[4]。事实上，不同的供暖方式和不同的运行方式将对房间结露起到很大的作用。本文将针对这个问题，结合北京某小区实例，通过一整个采暖季不间断的现场测试和分析，对此问题作出了初步的解释。
2 结露状况与现场测试
2. 1结露状况
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该小区位于北京市区北部，冬季采暖采用分户热计量。各住户根据自身使用暖气的习惯进行开关或开度调节，据部分业主反映，自2000年入住以来，每年冬季都会出现结露的现象，成为困扰居民的一个主要问题。图 2为实地拍摄的照片，可以看出，由结露引发的内墙涂料脱落、发霉等现象十分严重。
图 1 室内结露情况
2. 2测试过程
2004年，笔者针对两套出现结露的典型户型进行了实地考察。在供热初期，测量了房间外墙内、外表面的墙体温度，以及室内、外空气的温度、相对湿度，测量维持了一周，采用清华同方生产的温湿度自记仪，每10分钟记录一组数据。采用示踪气体测量房间的换气次数，以考察房间的门窗密闭情况。下图为室内、外测点的布置情况。通过对结露房间的实时监测，可以估算出墙体的传热系数，便于以后的分析。失踪气体测量表明房屋的密闭性能很好，紧闭门窗时的换气次数不足0.1ACH。由于篇幅原因，具体的测试数据不在此给出。
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图 2 测点布置情况
3 结露模型的建立及分析
为了研究采暖运行方式对于房间内壁面结露的影响，用matlab编写程序模拟这一过程。综合了历年气象参数，设置了三种北京的室外气象情况：（1）初冬，日最低温度为0℃左右（简称高温）；（2）典型冬日，日最低温度为-6℃左右（简称中温）；（3）极端低温，每年约不到十天，日最低温度为-12℃左右（简称极端低温）。在设定的气象情况下，笔者对一间13m2的卧室设置了不同的人员数量、外墙k值和散热器开度观察是否结露。
图 3 日逐时室内、外温变化曲线（暖气全天开，1人，k=1.3）
模拟给出逐时室内、外空气温度，室内空气露点温度，外墙内壁面温度等数据。如果外墙内壁面温度低于露点温度，则内壁面出现结露现象，由于分析的主要目的是结露与否，下面将只简单以1、0区分是否结露（1表示会出现结露，0表示不会出现结露），省略上图显示的各种温度。
3. 1采暖运行模式的影响
由于篇幅所限，只给出北京典型冬日，采暖运行模式对于房间内壁面结露的影响，设定房间内有2人，传热系数k为0.8。
图 3 不同采暖运行方式下房间结露情况（中温，2人，k=0.8）
在设计外墙保温下，以上图例分别表示了五种运行方法下房间内壁面发生结露的时间，其中只有连续采暖才可保证室内不出现结露，有人时采暖，没人时停止供暖，室内凝水的时间也较少。而其余三种情况下凝水时间相当，注意到北京典型冬日，无人房间仍保持值班温度（如白天开度0.2），可以减少凝水持续的时间。
对于中温的工作环境，设计的保温层对于连续供暖而言是恰当的，可以保证在典型冬日下不出现凝水，极端低温时仅有少量凝水，并不至于破坏墙面。但是对于各种典型的间歇供暖情况，模拟发现设计的保温层并不能有效的防止凝水，凝水常在凌晨和人员离开后发生。这是分户供暖改变而设计标准未改变导致的一个新问题。
3. 2保温层的影响
仍以北京典型冬日为例，分析外墙传热系数不同时房间内壁面结露的情况。
图 3 外墙不同传热系数下房间结露情况（中温，2人，白天开0.2，晚上全开）
模拟结果表明，加强外墙保温后即使采取间歇式供暖的方式也可以避免房间内出现结露的情况，不得不使笔者重新审视目前的墙体保温规定。
4 结露原因分析
一般而言，墙体冬季结露是由建筑设计、施工质量、施工工期、冬季供热和防治措施等几个方面的原因引起的[3]。建筑设计过程中，由于墙体构造不合理，“热桥”部位热阻值低，使墙体内表面温度低于露点，产生结露。由于施工质量导致墙体密实度差，窗户密封性差，产生冷风渗透，致使墙体辐射传热量和对流传热量加大等问题，故表面温度降低。冬季竣工时墙体潮湿，降低墙体材料的保温性能，也是引起山墙及承重内外墙交角部位结露的原因。冬季室内供热温度达不到标准，供热的间歇时间过长，在相同的使用条件下，产生的水蒸汽量相同，温度越低相对湿度越大，其露点温度就越高，所以外墙内表面越容易结露。
都有哪些铁路学校通过现场测量以及模拟计算分析，笔者认为该小区冬季室内结露的主要原因为冷桥和住户
使用习惯。测试结果表明目前该小区部分墙体的墙角处存在冷桥现象，导致局部k值偏高，从而导致该处墙体温度比内壁面其他部位偏低。通过改造后，冷桥现象得到明显改善，局部k值也得到很好的降低，从而有效避免了结露现象的发生。由于采用分户热计量，住户根据自身不同的作息时间和使用习惯，采取不同的供暖方式。从前面的模拟分析可以看出，间歇式供暖对房间内壁面结露有很大影响，室内湿度过大，长期不开窗通风，供暖时间不规律，供暖温度及时间不够等等都可能加剧内壁面结露现象的发生。
5 防止或减少结露的措施
根据以上的结露原因分析，笔者向该小区物业部门提出了加强局部墙体保温的建议，以此来减少冷桥部位。下面是对不同的房间采取的不同保温改造措施及测试得到的墙体传热系数估算值：
表 1 墙体改造情况
房间朝向 | 保温做法 | 传热系数 W/(m2K) | |
改造前 | 改造后 | ||
东向 | 邻外墙部位的楼板贴20厚挤塑聚苯保温板，外窗套原抹灰做法改为挤塑聚苯保温板 | 1.1~1.2 | 0.7~0.75 |
西南向 | 外墙阴角处的原外墙增强石膏聚苯板保温做法改为贴60厚聚苯板外抹粉刷石膏保温，邻外墙部位的楼板贴20厚苯板保温板，外窗套原抹灰做法改为聚苯颗粒粉刷石膏保温 | 1.2~1.4 | 0.8~0.85 |
西向 | 丁字节点处的原外纵墙增强石膏聚苯板保温做法改为贴60厚聚苯板外抹粉刷石膏保温，内横墙原抹灰做法改为聚苯颗粒粉刷石膏保温 | 1.2~1.3 | 0.75～0.8 |
可以看出加强了可能出现冷桥部位的保温措施后，墙体的保温性能有所上升，住户反应结露情况也有所好转。
此外，对用户的采暖运行方式也提出建议，以模拟结果为依据，建议用户每天早晨出门前开窗通风，使室内换气次数达到1.5次，室外的干空气可以有效降低室内水分，从而避免结露情况出现。
6 结论及未来工作展望
6. 1主要结论
目前我国所有的建筑法规中所规定的墙体传热系数都是针对连续供暖系统而言的，对于间歇式供暖则没有明确规定，通过现场测试和模拟分析可以看出，不同的供暖方式和不同的运行方式对房间结露有很大影响。通过前面的分析，可以得出以下结论：
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