謝勇 羅清海 龍正熠 李光輝

南華大學(xué)土木工程學(xué)院 湖南 衡陽(yáng) 421001

1 室內(nèi)返潮現(xiàn)象及其危害

1.1 室內(nèi)返潮現(xiàn)象

室內(nèi)潮濕對(duì)室內(nèi)建筑、人員舒適性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，下表1是室內(nèi)潮濕常見(jiàn)原因。

表1 室內(nèi)潮濕的常見(jiàn)原因

從表中可以看出，室內(nèi)返潮是一種常見(jiàn)冷凝結(jié)露現(xiàn)象，返潮會(huì)對(duì)建筑物和人居生活造成嚴(yán)重影響[2]。

1.2 室內(nèi)返潮的危害

梅雨時(shí)期，由于降雨量大、溫度高、濕度大，會(huì)使得農(nóng)宅底層地面出現(xiàn)嚴(yán)重返潮結(jié)露情況?？諝鉂穸冗_(dá)到一定程度，地板和墻壁會(huì)出現(xiàn)結(jié)露乃至淌水。室內(nèi)相對(duì)濕度與住宅建筑環(huán)境的關(guān)系見(jiàn)表2所示。

表2 相對(duì)濕度對(duì)住宅建筑環(huán)境影響

從表中可以看出，空氣相對(duì)濕度超過(guò)75%以后，住宅壁面會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌滋生和返潮結(jié)露情況。

室內(nèi)濕度與人體健康之間的關(guān)系見(jiàn)表3所示。

表3 相對(duì)濕度與人體健康的關(guān)系

從表中可以看出，房間內(nèi)相對(duì)濕度超過(guò)80%以后，人會(huì)出現(xiàn)各種不舒適感。

綜合以上兩個(gè)表格，返潮對(duì)建筑環(huán)境的危害，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.2.1 建筑能耗。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中濕組分積累會(huì)導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的含水率和導(dǎo)熱系數(shù)增加，從而會(huì)導(dǎo)致建筑的保溫特性削弱。

1.2.2 建筑耐久性。室內(nèi)常年相對(duì)濕度過(guò)高，建筑內(nèi)表面會(huì)更容易出現(xiàn)返潮。會(huì)導(dǎo)致木制家具受潮和發(fā)霉，家裝材料的變形翹曲，嚴(yán)重影響建筑材料的機(jī)械強(qiáng)度，大大降低建筑的使用壽命。

1.2.3 人體舒適度。在高溫環(huán)境下，人體可以通過(guò)排汗來(lái)保持熱平衡，室內(nèi)濕度過(guò)高會(huì)影響皮膚水分。因此，當(dāng)溫度較高時(shí)，較高相對(duì)濕度會(huì)使人體感到悶熱，引起人煩躁不適[3]。

2 荊州地區(qū)農(nóng)宅返潮熱過(guò)程分析

荊州地區(qū)地處湖北省南部，是典型的夏熱冬冷地區(qū)，每當(dāng)梅雨季節(jié)來(lái)臨時(shí)，農(nóng)宅內(nèi)往往出現(xiàn)嚴(yán)重的返潮現(xiàn)象。比如墻面發(fā)霉、瓷磚返潮、地面淌水、壁面返堿、衣柜發(fā)霉等。

荊州廣大農(nóng)村地區(qū)建房主要依靠平時(shí)經(jīng)驗(yàn)，這樣一來(lái)很難保證室內(nèi)熱環(huán)境的舒適度，使得返潮現(xiàn)象給農(nóng)宅衛(wèi)生安全帶來(lái)了嚴(yán)重影響。所以在這樣背景下對(duì)于室內(nèi)返潮熱過(guò)程分析研究顯得尤為重要[4]。

2.1 濕空氣返潮現(xiàn)象原理及其影響因素

根據(jù)熱力學(xué)原理，當(dāng)濕空氣中水蒸氣的分壓力pq達(dá)到一定溫度下水蒸氣的飽和分壓pqb時(shí)，水蒸氣通過(guò)放熱凝結(jié)成水。結(jié)露條件可表示為：

當(dāng)濕空氣與冷固體表面接觸時(shí)，如果表面溫度θi，露點(diǎn)溫度為td，則壁面結(jié)露也可表示為：

所以，返潮結(jié)露現(xiàn)象實(shí)際是高溫高濕空氣碰到冷壁面產(chǎn)生的一種自然現(xiàn)象。它介于珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)之間[5]。

珠狀冷凝和膜狀冷凝不是完全隔離的，從液滴與冷壁的接觸角θ可以得出以下結(jié)論。如下圖1所示：

圖1 不同接觸角θ的凝結(jié)液滴分布狀態(tài)圖

2.1.1 當(dāng)θ=0時(shí)，為完全的膜狀凝結(jié)，液滴半徑R與接觸半徑r趨于無(wú)窮大。

2.1.2 當(dāng)0°＜θ＜90°時(shí)，為膜狀凝結(jié)到珠狀凝結(jié)的過(guò)渡狀態(tài)，R趨于有限值，且r＞R。

2.1.3 當(dāng)θ=90°，仍然為膜狀凝結(jié)到珠狀凝結(jié)的過(guò)渡狀態(tài),R趨于有限值,但r=R。

2.1.4 當(dāng)90°＜θ＜180°，為膜狀凝結(jié)到珠狀凝結(jié)的凝結(jié)狀態(tài)，R趨于有限值，r＜R。

2.1.5 當(dāng)θ=180°，為完全珠狀冷凝，R趨于有限值，但r趨于0。

因此：實(shí)際珠狀冷凝液滴的接觸角在90°到180°之間。影響實(shí)際珠狀凝結(jié)的因素：

2.1.5.1 冷凝表面的清潔度。冷凝表面的污染程度越大，珠狀冷凝就越明顯。

2.1.5.2 凝結(jié)表面的粗糙度，如果凝結(jié)表面出現(xiàn)凹陷或溝壑，會(huì)影響珠狀凝結(jié)中心，而溝壑或凹陷地方是發(fā)生珠狀凝結(jié)的主要區(qū)域，也是結(jié)露的主要區(qū)域。

2.1.5.3 露水的清潔。如果能及時(shí)清除凝結(jié)表面的露水，凝結(jié)的平均速度就會(huì)提高，結(jié)露量就會(huì)大大增加。

此外，冷凝表面壁溫、蒸汽流速、冷凝蒸汽中不凝性氣體的含量、濕空氣的熱物性參數(shù)等也會(huì)影響實(shí)際珠狀凝結(jié)現(xiàn)象[6]。

研究實(shí)際返潮結(jié)露情況同時(shí)改善珠狀凝結(jié)狀態(tài)，對(duì)于改善室內(nèi)返潮至關(guān)重要。

2.2 產(chǎn)生返潮的焓濕圖分析

在房間壁面冷卻過(guò)程中，濕空氣降溫而釋放出能量，只要冷源的溫度比濕空氣的露點(diǎn)溫度高，在冷卻過(guò)程中沒(méi)有凝結(jié)水的產(chǎn)生，因而含濕量不變，是一個(gè)等濕冷卻過(guò)程，從下圖2的焓濕圖可以看出，冷卻的結(jié)果是t2＜t1，h2＜h1，Φ2＞Φ1，熱濕比Σ=-∞，濕空氣在冷卻過(guò)程中所放出的熱量為q=h2-h1（kJ/kg）。

圖2 濕空氣焓濕圖

若冷源溫度低于房間濕空氣露點(diǎn)溫度td時(shí)，則直接與冷卻壁面接觸的部分濕空氣中的水蒸氣會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)[7]。這種冷卻過(guò)程叫去濕冷卻，也是圍護(hù)結(jié)構(gòu)壁面出現(xiàn)凝結(jié)水的原因。在去濕冷卻過(guò)程中，▽h＜0，▽d＜0，故熱濕比Σ＞0，濕空氣在去濕冷卻過(guò)程中放出熱量為析出的水分：

3 室內(nèi)返潮解決措施

3.1 采用熱惰性小的材料作地面面層

表4 生活中常見(jiàn)地面面層材料

從表中可以看出：水泥地、瓷磚易出現(xiàn)返潮，作為地面面層時(shí)需做防潮處理；三合土、木地板熱惰性小，不易凝結(jié)，作為防潮材料較好[8]。

3.2 合理選擇除濕方式

表5 常見(jiàn)除濕方式及其優(yōu)缺點(diǎn)

由以上各種除濕方式結(jié)合荊州地區(qū)的農(nóng)村住宅建筑的特點(diǎn)：其梅雨季節(jié)時(shí)期長(zhǎng)期處于高濕狀態(tài)，單獨(dú)住戶(hù)處理的濕空氣量并不是特別大，維護(hù)管理必須簡(jiǎn)單易，綜合比較各種除濕方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇利用通風(fēng)除濕（自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)）和利用可持續(xù)資源進(jìn)行除濕的方式，對(duì)于維護(hù)環(huán)境友好型社會(huì)至關(guān)重要[9]。

3.3 合理組織間歇通風(fēng)

當(dāng)發(fā)生梅雨季節(jié)，室外空氣處在濕度較高狀態(tài)時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)緊門(mén)窗來(lái)減少通風(fēng)，盡量避免外部高溫高濕空氣與室內(nèi)冷壁相互接觸，保持室內(nèi)干燥；當(dāng)室外處在干燥環(huán)境時(shí)，此時(shí)應(yīng)打開(kāi)門(mén)窗進(jìn)行通風(fēng)，將有助于室內(nèi)除濕、干燥和防止地面漲潮結(jié)露[10]。

4 結(jié)束語(yǔ)

室內(nèi)返潮對(duì)于人們的生活和身心健康及建筑物的耐久性都帶來(lái)了巨大困擾，我們應(yīng)該從源頭上減少室內(nèi)返潮帶來(lái)的影響，需要提高房間室內(nèi)壁面的溫度：研究出利用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤沙掷m(xù)資源來(lái)提高室內(nèi)壁溫從而減少返潮產(chǎn)生：利用除濕機(jī)、空調(diào)、開(kāi)窗方式改善室內(nèi)的濕度。同時(shí)我們也要進(jìn)一步研究返潮的形成機(jī)理，為生活中改善返潮提供理論指導(dǎo)。在生活中，我們也需要保持良好的開(kāi)窗習(xí)慣和科學(xué)的防潮習(xí)慣。