农宅返潮热过程分析及改善措施研究

谢勇 罗清海 龙正熠 李光辉

南华大学土木工程学院 湖南 衡阳 421001

1 室内返潮现象及其危害

1.1 室内返潮现象

室内潮湿对室内建筑、人员舒适性产生了严重影响，下表1是室内潮湿常见原因。

表1 室内潮湿的常见原因

从表中可以看出，室内返潮是一种常见冷凝结露现象，返潮会对建筑物和人居生活造成严重影响[2]。

1.2 室内返潮的危害

梅雨时期，由于降雨量大、温度高、湿度大，会使得农宅底层地面出现严重返潮结露情况。空气湿度达到一定程度，地板和墙壁会出现结露乃至淌水。室内相对湿度与住宅建筑环境的关系见表2所示。

表2 相对湿度对住宅建筑环境影响

从表中可以看出，空气相对湿度超过75%以后，住宅壁面会出现细菌滋生和返潮结露情况。

室内湿度与人体健康之间的关系见表3所示。

表3 相对湿度与人体健康的关系

从表中可以看出，房间内相对湿度超过80%以后，人会出现各种不舒适感。

综合以上两个表格，返潮对建筑环境的危害，主要体现在以下几方面：

1.2.1 建筑能耗。建筑围护结构中湿组分积累会导致围护结构材料的含水率和导热系数增加，从而会导致建筑的保温特性削弱。

1.2.2 建筑耐久性。室内常年相对湿度过高，建筑内表面会更容易出现返潮。会导致木制家具受潮和发霉，家装材料的变形翘曲，严重影响建筑材料的机械强度，大大降低建筑的使用寿命。

1.2.3 人体舒适度。在高温环境下，人体可以通过排汗来保持热平衡，室内湿度过高会影响皮肤水分。因此，当温度较高时，较高相对湿度会使人体感到闷热，引起人烦躁不适[3]。

2 荆州地区农宅返潮热过程分析

荆州地区地处湖北省南部，是典型的夏热冬冷地区，每当梅雨季节来临时，农宅内往往出现严重的返潮现象。比如墙面发霉、瓷砖返潮、地面淌水、壁面返碱、衣柜发霉等。

荆州广大农村地区建房主要依靠平时经验，这样一来很难保证室内热环境的舒适度，使得返潮现象给农宅卫生安全带来了严重影响。所以在这样背景下对于室内返潮热过程分析研究显得尤为重要[4]。

2.1 湿空气返潮现象原理及其影响因素

根据热力学原理，当湿空气中水蒸气的分压力pq达到一定温度下水蒸气的饱和分压pqb时，水蒸气通过放热凝结成水。结露条件可表示为：

当湿空气与冷固体表面接触时，如果表面温度θi，露点温度为td，则壁面结露也可表示为：

所以，返潮结露现象实际是高温高湿空气碰到冷壁面产生的一种自然现象。它介于珠状凝结和膜状凝结之间[5]。

珠状冷凝和膜状冷凝不是完全隔离的，从液滴与冷壁的接触角θ可以得出以下结论。如下图1所示：

图1 不同接触角θ的凝结液滴分布状态图

2.1.1 当θ=0时，为完全的膜状凝结，液滴半径R与接触半径r趋于无穷大。

2.1.2 当0°＜θ＜90°时，为膜状凝结到珠状凝结的过渡状态，R趋于有限值，且r＞R。

2.1.3 当θ=90°，仍然为膜状凝结到珠状凝结的过渡状态,R趋于有限值,但r=R。

2.1.4 当90°＜θ＜180°，为膜状凝结到珠状凝结的凝结状态，R趋于有限值，r＜R。

2.1.5 当θ=180°，为完全珠状冷凝，R趋于有限值，但r趋于0。

因此：实际珠状冷凝液滴的接触角在90°到180°之间。影响实际珠状凝结的因素：

2.1.5.1 冷凝表面的清洁度。冷凝表面的污染程度越大，珠状冷凝就越明显。

2.1.5.2 凝结表面的粗糙度，如果凝结表面出现凹陷或沟壑，会影响珠状凝结中心，而沟壑或凹陷地方是发生珠状凝结的主要区域，也是结露的主要区域。

2.1.5.3 露水的清洁。如果能及时清除凝结表面的露水，凝结的平均速度就会提高，结露量就会大大增加。

此外，冷凝表面壁温、蒸汽流速、冷凝蒸汽中不凝性气体的含量、湿空气的热物性参数等也会影响实际珠状凝结现象[6]。

研究实际返潮结露情况同时改善珠状凝结状态，对于改善室内返潮至关重要。

2.2 产生返潮的焓湿图分析

在房间壁面冷却过程中，湿空气降温而释放出能量，只要冷源的温度比湿空气的露点温度高，在冷却过程中没有凝结水的产生，因而含湿量不变，是一个等湿冷却过程，从下图2的焓湿图可以看出，冷却的结果是t2＜t1，h2＜h1，Φ2＞Φ1，热湿比Σ=-∞，湿空气在冷却过程中所放出的热量为q=h2-h1（kJ/kg）。

图2 湿空气焓湿图

若冷源温度低于房间湿空气露点温度td时，则直接与冷却壁面接触的部分湿空气中的水蒸气会出现凝结[7]。这种冷却过程叫去湿冷却，也是围护结构壁面出现凝结水的原因。在去湿冷却过程中，▽h＜0，▽d＜0，故热湿比Σ＞0，湿空气在去湿冷却过程中放出热量为析出的水分：

3 室内返潮解决措施

3.1 采用热惰性小的材料作地面面层

表4 生活中常见地面面层材料

从表中可以看出：水泥地、瓷砖易出现返潮，作为地面面层时需做防潮处理；三合土、木地板热惰性小，不易凝结，作为防潮材料较好[8]。

3.2 合理选择除湿方式

表5 常见除湿方式及其优缺点

由以上各种除湿方式结合荆州地区的农村住宅建筑的特点：其梅雨季节时期长期处于高湿状态，单独住户处理的湿空气量并不是特别大，维护管理必须简单易，综合比较各种除湿方式的优缺点，最终选择利用通风除湿（自然通风和机械通风）和利用可持续资源进行除湿的方式，对于维护环境友好型社会至关重要[9]。

3.3 合理组织间歇通风

当发生梅雨季节，室外空气处在湿度较高状态时，应及时关紧门窗来减少通风，尽量避免外部高温高湿空气与室内冷壁相互接触，保持室内干燥；当室外处在干燥环境时，此时应打开门窗进行通风，将有助于室内除湿、干燥和防止地面涨潮结露[10]。

4 结束语

室内返潮对于人们的生活和身心健康及建筑物的耐久性都带来了巨大困扰，我们应该从源头上减少室内返潮带来的影响，需要提高房间室内壁面的温度：研究出利用太阳能、地热能等可持续资源来提高室内壁温从而减少返潮产生：利用除湿机、空调、开窗方式改善室内的湿度。同时我们也要进一步研究返潮的形成机理，为生活中改善返潮提供理论指导。在生活中，我们也需要保持良好的开窗习惯和科学的防潮习惯。