轻钢建筑的防冷凝设计

摘要：在我国工业建筑中，轻钢建筑使用的较多。由于轻钢建筑自身以及工艺的特点，轻钢建筑往往用于潮湿的环境之中。那么，当环境温度下降时（达到结冰点），轻钢表面就会发生冷凝结露的现象，严重影响着轻钢建筑的正常使用。本文就是针对这一问题，对轻钢建筑的防冷凝设计进行重点阐述。

关键词：轻钢建设；防冷凝；设计

引言

通常而言，人们对于轻钢的认识是停留于表面的，也就是说人们对其认识是十分感性的，即他们认为轻钢建筑自重轻，主要指的是常见的单层实腹式钢架轻型钢结构金属面板房屋。笔者认为，仅仅从表面上对轻钢进行定义是不正确的，综合轻钢的特点，将其定义为：轻钢建筑，也就是轻型钢结构建筑，指的是以轻型冷弯薄壁型钢，轻型焊接和高频焊接型钢，由薄钢板、薄壁钢管，轻型热轧型钢及上述各个构件进行拼接、焊接而成的组合构建等主要受力构件，大量采用轻质围护隔离材料的单层以及多层建筑。轻钢建筑为人们的生产带来了极大的方便，节约了空间，节省了成本，具有非常多的优点。然而，轻钢建筑业具有一定的缺陷性，其中在环境温度较低的情况下，轻钢建筑表面会发生冷凝及结露的现象，严重影响着轻钢建筑的正常使用。本文就是针对这一问题，对轻钢建筑的防冷凝设计进行重点阐述。

1 轻钢建筑发生冷凝的原因分析

要弄清楚轻钢建筑发生冷凝结露的原因，首先需要弄懂露点温度的含义。露点（或霜点）温度（dew temperature）指的是空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度虽是一个温度值，可是它却是用湿度来表示。轻钢建筑冷凝结露的主要原因在于物体表面的温度低于露点温度。当室内温度、相对湿度不一致时， 露点有较大的差别。例如相对湿度为100%直接对应的室内温度主要有-1，-4.4,10,15.6,21℃；相对湿度为80%时，相对应的室内温度主要有-3.8,1.3,6.7,12.2,17.6℃。发生冷凝时，结露露点随着相对湿度的增大而迅速提高。冷凝结露对保温棉的影响主要有如下几点：保温棉的保温性能降低；水汽可能导致贴面滴水，引起贴面生锈；水汽与钢构件的接触可导致锈蚀，缩短寿命。长期恶性循环可导致保温棉保温性能彻底丧失。

2 轻钢建筑的防冷凝结露设计

2.1 轻钢建筑结构防冷凝结露机理

常用轻钢结构屋面由吊顶材料、隔汽层、保温层和钢板构成。保温层置于封闭吊顶空间之上。紧贴屋面结构外侧钢板（如图1所示）。由于轻钢钢结构屋面各材料导热系数有较大差异，温度衰减主要集中在保温层内，钢板内侧温度与室外气温相接近，因此对应界面温度的饱和水蒸气分压力曲线相应地降落也较快。这是以上两种结构中热湿特性分布的相似之处，其差别在于水蒸气分压力变化特点不同，进而决定了结构内冷凝结露是否产生。

图1 轻钢结构屋面示意图

2.2 轻钢建筑的防冷凝结露设计

2.2.1 对轻钢建筑所在地的冬季温度以及建筑物使用时的湿度进行了解

当冬季室外的温度在0℃以下时，当室内的相对湿度大于30%时，需要特别注意轻钢结构发生冷凝结露这一现象。例如高湿度的纺织车间，其相对湿度就已经超过了30%，其内部的轻钢结构就非常容易发生冷凝结露的现象。在某些体育馆、办公室、银行、超市以及加工车间属中等湿度的使用环境等。这些环境之中的轻钢建筑十分容易发生冷凝结构。早某些制药厂、造纸车间、浴室以及化工车间等都是较高的相对湿度的环境，一般在50%左右，由上述关于轻钢结构发生冷凝结露的原因的介绍可以知道，相对湿度越大，那么轻钢建筑结构发生冷凝的

概率越大。因此，在上述这些场地的轻钢建筑，非常容易发生冷凝的现象。

2.2.2 具体设计的要点

笔者通过实际的经验，对于钢建筑的具体设计需要注意如下几个方面：（1）在保温材料面向较高温度的一面，一般而言，保温材料所面向的一面是向着室内的一面，此面主要的是优质的防潮湿贴面。在贴面的选择过程中，一般选择塑料加筋贴面，加筋铝箔当有水汽积存的时候十分容易生锈，这个方面应该注意避免；（2）对适当的R值以及厚度一定的保温棉，在设计之中要确保保温棉在铺设完之后需要能够自由伸展，避免冷凝现象的产生。还有，就是足够的保温棉能够减少采暖及中央空调的费用。

3 设计实例

我厂厂房生产所要求达到的相对湿度接近60%，这属于相对湿度较大的范围，而且在冬季时，温度一般都是在零度以下。发生冷凝的两个条件已经具备了，因此对于我厂而言，发生冷凝的概率十分大。我厂轻钢建筑一旦发生冷凝的现象，就会严重影响到建筑结构的质量，从而会影响到我厂的实际生产。因此，当务之急就是防止轻钢建筑发生冷凝的现象，具体而言，可以归纳为：选择通风层轻钢钢结构的屋面。这种轻钢结构的屋面可以有效地避免发生冷凝结露的现象。在保温层较冷的一侧设置一个空气通风层，这样对于水蒸气向温度更低的钢板内表面迁移具有十分重要的作用，而且还可以使得保温层一直处于具有低导热率性质的干燥状态。通过对我厂各个部位的结构材料物性参数的分析，对不同的保温层厚度进行计算机设计时，常规的钢结构与普通封层的钢结构层面内水蒸气分压力值以及所对应的界面温度下水蒸气饱和压力值分布一般保持不同的状况。由上述可知，当相对湿度保持一致时，室内的环境温度较高的外外乎结构之内则更容易发生结露的现象。在一般的轻钢结构屋面中，及时温度较低，有时低于事先设置好的温度，而各个界面水蒸气分压力却低于室内水蒸气的分压力，这就会使得使用5dm的保温层与0.5dm厚度的保温层的保温效果一样或是差别不大，水蒸气分压力线以及与之对应的水蒸气饱和压力线都产生了交汇额现象，也就是说此时就会发生轻钢建筑结构的冷凝现象，不同的只是前者的冷凝起始位置滞后于后者而已。