卷烟工业厂房屋面防结露技术研究与应用

刘 邦 俊

(四川烟草工业有限责任公司什邡分厂,四川 什邡 618400)

·建筑节能·

卷烟工业厂房屋面防结露技术研究与应用

刘 邦 俊

(四川烟草工业有限责任公司什邡分厂,四川 什邡 618400)

针对建筑物室内结露，严重影响其使用功能这一现象，对拟应用硬质玻璃棉板柔性屋面系统防结露技术进行了研究，通过分析计算结露温度和最小热阻值以及保温层厚度，使其达到了防止屋面结露的目的。

表面结露，露点温度，柔性屋面，防止结露

工业建筑屋面是建筑围护结构的重要能耗部位，合理选择屋面系统及主要保温层材料，控制厂房屋面内表面温度避免结露，满足厂房使用功能，达到最佳节能效果、保护建筑结构的安全等尤为重要。因此，本文对卷烟工业厂房拟应用新型保温材料的柔性屋面系统防止结露技术问题进行了研究。

1 工业建筑厂房结露现象及其影响分析

在冬季或梅雨季节,当建筑物的室内侧表面(包括屋盖、天棚、外墙、内墙、其他结构面及地面等)的温度低于室内空气的露点温度时,则其表面产生水蒸气凝结成水珠，这种凝结现象即称为结露。而在结构表面产生的结露称为表面结露,在结构断面内部产生的结露称为内部结露。表面结露易于被发现，也易于早期采取补救措施。但结构内部结露则难以发现，因此其危害往往比较大，且影响广泛。甚至会导致结构结冻、胀裂，建筑保温功能被严重破坏等现象，直接影响建筑功能、建筑物的安全性及耐久年限[1]。特别是在卷烟工业厂房建筑设计中，对具有环境温、湿度要求的建筑物，都考虑了建筑节能和防止结露，但在实际使用中,部分生产厂的厂房仍有结露现象。

2 厂房屋面保温结构设计方案

影响屋面保温的因素，主要在于屋面基本构造设置，屋面基本构造设置中温度分布具有鲜明的特征，温度衰减主要集中在保温层内[2]。所以保温材料的设计计算与选择，施工工艺以及相关过程控制与验收，对避免结露尤为重要。根据我厂2008年对老厂房改造应用XPS挤塑板(防火等级B1)柔性屋面系统后所达到较好的节能效果和避免了结露，空调能耗节约20%～25%[3]，因此，本次改造拟新建厂房工程，对需用空调来满足温湿度环境的厂房(钢结构)屋面仍采用柔性屋面系统，屋面基本构造如图1所示。保温层改为绿色建材、防火等级为A级，当前国际上应用较广的新型保温材料——硬质玻璃棉板，选择合理其厚度要达到防止结露，满足厂房内生产环境和充分节能、经济、保护建筑结构安全性等效果。

3 屋面保温避免结露关键参数计算

卷烟厂由于其工艺的特点，制丝贮叶、贮丝房、卷接包车间生产环境温、湿度均要求较高，需中央空调来满足，具体要求见表1。根据屋面方案，车间厂房为钢结构，除了墙体、门窗要有保温措施外，如何控制屋面内表面温度，避免结露问题尤为重要。我们对几种不同厚度单层30 mm，40 mm，50 mm 的保温材料防止结露相关数据分别进行验算，其中40 mm厚的硬质玻璃棉板最为经济合理。其屋面相关数据计算理论依据及步骤如下。

3.1 确定屋面内表面露点温度

工程所在地气候属夏热冬冷，年平均气温在18 ℃左右。冬季气温在0 ℃～10 ℃，夏季气温在25 ℃～30 ℃[4]。

表1 卷烟厂生产环境温、湿度要求[5]

根据冬季和夏季气候不同，表1中空气温度在设计值范围内约有调整。

表2 结露露点表[4] ℃

根据结露原理，我们可以计算出本工程屋面内表面结露的露点温度。综合考虑最不利因素，取冬季极端最低温度：0 ℃，根据表1，室内温度取30 ℃，相对湿度取70%，通过表2可以查到屋面内表面露点为24.1 ℃。因厂房上部空间存在温度和湿度的衰减，其屋面内层板表面位置温度取25 ℃，最大湿度取60%，查表可得其屋面内表面露点温度为16.9 ℃；

因此，本工程实际上部空间屋面内表面温度必须大于16.9 ℃，才能避免结露，从而得到室内空气与内表面的温度差Δt=0.8×(25-16.9)=6.48 ℃。

3.2 确定屋面所需的最小热阻值

屋面围护结构保温层的设置目的，一是减少车间内热量的散失，节约能源；二是防止具有一定温湿度的车间内表面温度过低导致冷凝结露，影响车间内生产环境和建筑结构安全等等。因此，按规范[6]，对围护结构的最小传热阻进行了限定，计算公式如下：

多层围护结构热阻的计算公式如下：

其中，Δty为冬季室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差，℃，当不允许内表面结露时:

Δty=0.8(tn-td)。

由以上公式可得，屋面结构中保证内表面不结露的保温层最小厚度为:

其中，a为围护结构温差修正系数；tn，te，td分别为室内温度、冬季室外计算温度、室内露点温度，℃；aw，an分别为屋面外、内表面传热系数，W/(m2·℃)；λi，δi分别为保温层以外的各材料导热系数，W/(m2· ℃)和厚度(m)；Rk为除保温层以外的屋面传热阻，(m2· ℃)/W；δ，λ分别为保温材料厚度(m)和导热系数，W/(m2·℃) 。

根据以上公式，确定屋面所需的最小热阻值计算如下：

本工程计算条件：

tn=30 ℃；te=0 ℃；td=16.9 ℃；

an=8.7 W/(m2· ℃)；

Δty=0.8×(30-16.9)；

a=1.0；

R0min=1.0×(30-0)/[0.8×(30-16.9)×8.7]=

0.329 (m2· ℃)/W。

按屋面在整个厂房热阻的70%考虑，其屋面结露临界热阻为：

R0min=0.329/0.7=0.470 (m2· ℃)/W。

屋面构造只要能够满足最小热阻值的要求，就可以避免屋面结露。

3.3 确定硬质玻璃棉系统的热阻值

按照屋面构造各层材料及相关计算参数：

1)PVC卷材导热系数：δ1=1.5 mm，λ1=0.16 W/(m2· ℃)。

2)玻璃棉板面层增强板导热系数：δ2=10 mm，λ2=0.109 W/(m2· ℃)。

3)40 mm+40 mm厚硬质玻璃棉板导热系数：δ3=40 mm，λ3=0.038 W/(m2· ℃)。

4)隔汽膜导热系数：δ4=0.25 mm，λ4=0.16 W/(m2· ℃)。

5)外表面换热系数：0.11 (m2· ℃)/W[4]。

6)内表面换热系数：0.04 (m2· ℃)/W[4]。

将以上参数代入公式计算出热阻值：

R0=0.001 5/0.16+0.010/0.109×2+0.040/0.038×2+0.000 25/0.16+0.04+0.11=2.45 (m2· ℃)/W。

本屋面系统的传热系数为：1/2.45=0.408 W/(m2· ℃)。

防止结露验算：

tn=30 ℃；te=0 ℃；td=16.9 ℃。

R0>R0min。

根据R0=(tn-te)n×Ri/[Δty]推出:

Δty=(tn-te)n×Ri/R0=(30-0)×1×0.47/2.45=5.76 ℃。

屋面内表面温度为25 ℃-(5.76/0.8)℃=17.8 ℃>16.9 ℃(露点)。

因此按上述方案和数据得知，厂房屋面内表面温度为17.8 ℃，大于屋面内表面露点温度16.9 ℃，屋面完全可以避免结露现象。

4 保温层厚度优化

4.1 30 mm+30 mm厚硬质玻璃棉板

屋面内表面温度为25 ℃-(7.33/0.8)℃ =15.8 ℃<16.9 ℃(露点)。

计算结果是不能避免结露。

4.2 50 mm+50 mm厚硬质玻璃棉板

屋面内表面温度为25 ℃-(4.74/0.8)℃ =19.1 ℃>16.9 ℃(露点)。

计算结果是能避免结露，但材料厚度偏厚，过度保温不经济。

因此，根据以上3，4种不同保温层厚度计算数据得知，选用40 mm+40 mm厚硬质玻璃棉板最为合理。

5 结语

卷烟工业厂房结露的解决不仅仅是单纯的屋面保温问题，还需要同时从建材的选择、工艺布置、采暖、通风等各个方面进行综合考虑，才能从根本上杜绝结露，满足厂房使用功能、达到最佳节能效果、保护建筑结构的安全等等。

[1] 李庆富.工业建筑防结露设计[J].工业建筑,1990(5)：18-23.

[2] 马富芹,周义德,高 龙.轻钢结构屋面热湿特性分析[J].科学技术与工程,2008(11)：292-296.

[3] 刘邦俊，罗 航.柔性屋面系统在工业建筑节能中的应用[J].建筑节能，2013(4):49-51.

[4] GB 50176-1993，民用建筑热工设计规范[S].

[5] 国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京：中央文献出版社，2003：4.

[6] GB 50019-2003,采暖通风与空气调节设计规范[S].

The research and application of anti-condensation technology in cigarette industrial factory building roof

LIU Bang-jun

(ShifangBranch,SichuanTobaccoIndustryLimitedLiabilityCompany,Shifang618400,China)

According to the building interior condensation, serious impacted on its use function, this paper researched the anti-condensation technology of using rigid glass panel flexible level system, through the analysis and calculation on condensation temperature and minimum thermal resistance and insulation layer thickness, to prevent the layer condensation.

surface dew, dew point temperature, flexible roof, prevent condensation

1009-6825(2014)13-0210-02

2014-02-27

刘邦俊(1966- )，女，工程师

TU201.5

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