摘要: 湿热空气突然降低到露点温度,就会产生结露现象,此种现象在建筑内严重破坏建筑的美观性、安全性和实用性,甚至滋生霉菌,影响居住者的健康。文章系统总结了地下室常见的结露现象,通过分析地下室围护结构等部位结露的成因,并就新建建筑和既有建筑的地下室结露预防与治理分别提出了对应的解决方案,旨在为解决地下室结露问题提供科学依据和实践指导,相应措施亦可扩展应用于其它建筑场景。
关键词: 地下室;结露;成因分析;防治措施
地下室结露一般是在春夏季节,室外迅速升温,升湿时地下室极易出现结露现象,特别是在我国南方梅雨季节,地下车库潮湿结露尤为严重,这不仅损害建筑材料,还可能影响地下室的使用功能和居住舒适度,甚至危害居住者的健康,引发工程质量问题。因此,深入分析地下室结露的成因,采取有效的防治措施,对保障建筑安全和提高居住品质具有重要意义。
在当下“好房子”建设要求背景下,建筑业高质量发展要求下,本文深入分析地下室结露的成因,针对不同部位不同情况提出针对性的防治措施。
1 结露现象与危害
1.1 常见结露现象
室外温湿度骤升导致室外热空气中含湿量急剧上升,其对流到地下室低温环境后迅速降温,超过露点温度的水蒸气短时间大量析出小水滴悬浮于空气中,造成地下室起雾,如图1所示。通常情况下,结露现象由热湿空气遇冷壁面导热后,在冷壁面凝结析出结露,如图2~图4所示。其中,图2为亲水表面,结露现象通常发生于冷媒蓄水量达到极限后,与图2不同的是,图3、图4均为疏水表面,冷媒表面极易结露形成液珠或液膜,不发生吸水现象[1]。地下室的渗水部位,因其蓄冷量更大,升温相对慢,所以从目测情况看结露量更大。在实际工程中,一般住户认为积水仅仅是因为地下室防水质量有问题,而没有想到是结露与渗漏共同作用的结果,这也是一般用户在后期运维修缮过程中采取不精准治理措施的原因。
图1 室外温湿度骤升致地库起雾
图2 地库墙体结露
图3 地库设备管线结露
图4 地库地面结露
1.2 结露的危害
在民用建筑的地下空间中,持续存在的潮湿和结露可能引发多方面问题。墙体涂料或抹灰层经历水的浸润和干燥循环后易出现爆灰现象[2],影响美观度和使用功能。同样,管道表面的功能性涂层在此过程中可能会开裂或脱落,进一步降低其质量和可靠性。地下车库内的石膏板吊顶和外墙非防霉涂料等亲水性材料,长期暴露于潮湿和结露环境中,容易滋生霉菌,不仅影响建筑的外观美观,还对居住者的健康构成威胁。
此外,地下车库除了停车功能外,通常还设有重要的设备房、消防联动设备、监控摄像头和新能源汽车充电桩。这些设备和电气线路长期处于高湿度环境中,可能引发故障、减少使用寿命,甚至带来安全隐患。地面和墙面的结露也可能导致积水,对车辆和行人的安全造成威胁。因此,为提升地下车库的运行效率和安全性,必须采取有效措施解决潮湿和结露问题。
以民用建筑地下室车库为例,结露给人居生活带来的危害见表1。
表1 地下车库结露常见的危害类型
2 成因分析
地下室发生可见的结露问题是由多种因素共同作用的结果,但是最终达成一个必要条件,必须要达到露点析出冷凝水才会发生结露(温差、湿度、材料)。不同温度的空气,其水蒸气的承载力是不一样的,高温空气和低温空气相对湿度均为 100% 时,高温空气的含湿量一定大于低温空气。
室外温度高于室内时,空气的承载水蒸气的能力大于地下室的低温空气,当室外空气流通到地下室,被地面和墙体等低温物体冷却为低温空气,水蒸气超出空气的承载能力从空气中析出,并附着在物体表面,如图5所示。
图5 地下室外墙与空气换热原理示意图
例如:在梅雨季节,当室外空气干球温度为 28℃,相对湿度为 90% 时,空气的露点温度为26.1℃,此时室外空气被冷却至26.1℃就会有水析出。地下室由于其外侧土壤温度较低,以致地下室围护结构内表面的温度低于室外空气温度。假定室外空气按上述气象参数,地下室地面温度为18℃,外墙内表面温度为 19℃,利用焓湿图工具,地下室围护结构内表面的结露过程如图6所示。
图6 地下室围护结构内表面结露过程曲线
由图 6可见,地下室地面及外墙内表面周围的空气状态均为饱和湿空气,其含湿量远低于室外空气的含湿量。由图中数据计算可以得出,含有1kg干空气的室外空气在地下室地面处可析出8.7g的水,在地下室外墙内表面处能够析出7.9g的水。
以单层地下室为例,按照结露现象的严重程度及冷热源来源途径见表2。
表2 地下室各部位结露的过程特点
3 防治措施
地下室结露问题的防治措施需结合具体成因,采取针对性策略。以下针对新建建筑及既有建筑地下室,分别论述相应原理及防治措施。
3.1 新建建筑的预防措施
在建筑设计阶段应充分研判地下室的结露危害,通过合理设计减少水蒸气凝结和围护结构内部渗透的可能性。
3.1.1 外墙
原理:通过提高外墙的保冷性能提高其内侧表面温度,并通过提高内表面隔汽性能,减少水蒸气透过表面在围护结构内部凝结。
措施:采用增设内保温材料提高内表面温度,使其与室内空气温度趋同,避免内表面达到露点。同时注意提升内表面的防水隔汽性能提升,避免水蒸气透过表面往围护结构内部不断渗透后在墙体及保温材料内部凝结,致使构造层发霉、积水甚至脱落。
3.1.2 顶板
原理 1:通过提高顶板的保冷性能避免凝结。
措施1:同3.1.1措施。
原理2:若地下室顶板没有覆土层,直接作为人员活动或敞开通风空间,则会受到环境温度上升的传热影响,升温速率会显著提升,其结露时长会明显缩短。
措施2:在非沿海温暖高湿地区,采取亲水性面层的前提下,可以根据经验不采取额外防结露措施,但诸如防霉及粉刷层加网加强等常规措施需要采取防结露措施。冬季在人、车流量较大的地下室,采用可调节的通风采光井,利用“烟囱效应”带动室外干燥冷空气进入,降低室内热湿水平。
3.1.3 地面
原理1:因底板较厚,混凝土的蓄热系数高,外加底部接触深厚土壤,故地面升温较慢,结露迅速而持久,结露现象明显。
措施1:针对疏水性地面,最佳解决方案为板上增设保冷层。
措施2:针对亲水性地面(一般为混凝土素面),因其具有良好的吸湿储湿能力,一般不会出现大量积水,仅会出现湿润地面的现象,且该现象会在地下室温度上升相对湿度下降后得到恢复,故可不采取措施。
3.1.4 内墙/柱
原理:虽然混凝土墙/柱的蓄热系数高,但因其不接触土壤等持续冷源,可较快实现与室内空气温度的趋同。
措施:非亲水性表面可不采取措施。
3.1.5 管线
原理:地下室管线一般为金属材质,具有蓄热系数大、导热性好、接触热阻小等特点,是最先结露的部位。
措施1:非带电部位,可以采用保温材料包覆,并设置隔汽层。
措施2:带电部位,除采取本条第一项措施外,还需要采取必要的绝缘措施,特别是一些正负极接近且没有负载升温类位置,可以采取适宜隔断措施。
3.1.6 设备
原理:同3.1.5
措施:非长时间运转且对结露敏感的设备,可对设备本体或所在空间设置热源,对结露不敏感或长期运转设备可不采取措施。长期运转的设备系统,其能产生热量,而湿空气在被加热后相对湿度降低,结露风险即可消除,只要配置适当的通风系统即可。
3.2 既有建筑的治理措施
3.2.1 源头治理,系统改造
通过提高外墙、地面、顶板的保冷性能及隔汽性能,从源头上阻断冷源高速率吸热,即可解决结露问题。此处应优先选用导热系数小、容重低、吸水率低的保冷材料。
3.2.2 分清主次,局部改造
表 2可知,不同部位在同等空气条件情况下,结露速率差异较大,且造成的后果也不同。故在项目不具备全面改造条件时,可以采取局部改造的措施解决核心问题,比如正常使用的地下室车库,地面改造的可能性小,可将地面改造设为最次项,因为地面结露对工程质量影响较小,可以通过机械化的清扫设备及时清理。
3.2.3 优化运维,有效缓解
当项目不具备系统改造升级的条件时,可采取如下缓解措施:在易发结露的季节,应实时监测地下室内部的建筑围护结构温度,并结合天气预报进行结露预测,采取“启+停机械通风”的措施进行缓解。即在室外温湿度骤升之前,进行大量机械通风,初步提高地下室环境温度,在环境升温生湿后立刻停止机械通风,避免瞬间引入过量湿空气加剧结露。
3.2.4 重要场所,除湿加热
开敞空间:局部加热升温,提高露点温度;
密闭空间:安装除湿设备,此仅在密闭空间有效果,敞开空间受到室外流动空气的影响,使用除湿设备效果不明显。
4 结束语
地下室结露问题要科学分析成因,通过改善建筑设计、优化机电设备、优选合适材料、遴选运维策略等系列措施,有效避免或显著减少结露现象。条件受限区域可通过采取“一案一策”的措施,提升地下室安全性能、健康度、舒适度,改善地下室的整体环境水平。
参考文献
[1] 涂沛,程忠庆,马明丹.玻化微珠抹面砂浆防结露试验研究[J].混凝土与水泥制品,2018,(10):79-82.
[2] 陈石.东部沿海地区地下车库结露研究[J].城市道桥与防洪,2024,(05):298-301,30.