在建筑門窗的使用中,玻璃結(jié)露是一個(gè)常見問題。有客戶外窗最初安裝的是中空玻璃,早上起床時(shí)常發(fā)現(xiàn)玻璃表面布滿露水。但更換為真空玻璃后,結(jié)露現(xiàn)象便不再出現(xiàn)。這背后蘊(yùn)含著怎樣的科學(xué)原理呢?
一,結(jié)露的原理
要理解真空玻璃為何難結(jié)露,首先得了解結(jié)露的成因。當(dāng)環(huán)境內(nèi)的濕空氣已經(jīng)飽和時(shí),再繼續(xù)向其供給水蒸氣,則超量的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水霧或在溫度較低的表面結(jié)成水珠。當(dāng)濕空氣未飽和,但溫度下降到某一特定值時(shí),由于飽和蒸氣壓下降,使水蒸氣達(dá)到飽和,再往下降溫,空氣中容納不下的水蒸氣就凝結(jié)成露水(結(jié)露),這一特定溫度稱為“露點(diǎn)溫度”。
那么對于建筑玻璃來說,當(dāng)濕空氣遇到溫度低于其露點(diǎn)溫度的玻璃表面時(shí),濕空氣中的水蒸氣會(huì)凝聚于玻璃表面出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。
根據(jù)《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJ/T 151-2008,空氣的露點(diǎn)溫度可以按下式計(jì)算:
式中 ——空氣的露點(diǎn)溫度(℃)
——空氣的相對濕度(%)
——空氣溫度(℃)
a、b——參數(shù),a=7.5,b=237.3
通過該公式,我們可以計(jì)算出不同溫度及不同濕度對應(yīng)的露點(diǎn)溫度,具體數(shù)據(jù)如下表所示
從上表可知,環(huán)境溫度越高,相對濕度越高,對應(yīng)的露點(diǎn)溫度越高,也就越容易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象;通過對表格的分析,我們發(fā)現(xiàn)想要降低外窗玻璃的結(jié)露風(fēng)險(xiǎn),可以從以下三個(gè)方面入手:
1.降低室內(nèi)環(huán)境濕度;
2.降低室內(nèi)環(huán)境溫度;
3.提高外窗保溫能力,使室內(nèi)側(cè)的玻璃表面溫度高于露點(diǎn)溫度。
降低室內(nèi)環(huán)境濕度和室內(nèi)環(huán)境溫度均會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)舒適性下降,研究表明,人在溫度為20~25℃,濕度為40~60%的環(huán)境中時(shí)是舒服的。因此要完美的解決結(jié)露溫度,應(yīng)從玻璃本身下手,提高玻璃的保溫性能。
二,玻璃傳熱性能與結(jié)露的關(guān)系
玻璃的傳熱過程可以簡化如下:
圖2:玻璃熱傳導(dǎo)過程示意圖
上圖中:
——室內(nèi)環(huán)境溫度
——室內(nèi)側(cè)玻璃表面溫度
——室外側(cè)玻璃表面溫度
——室外環(huán)境溫度
——內(nèi)表面換熱阻,根據(jù)JGJ/T 151規(guī)定,可取0.115m2*k/W
——玻璃熱阻
——外表面換熱阻,根據(jù)JGJ/T 151規(guī)定,可取0.0435m2*k/W
在穩(wěn)態(tài)傳熱情況下,通過上圖各熱阻的熱流量相同,即:
式中=++,玻璃的傳熱系數(shù)U=1/。
由此可知玻璃U值與室內(nèi)外溫度的關(guān)系,即
以室外-30℃,室內(nèi)25℃,室內(nèi)相對濕度80%這種極端條件為例,通過查表1可知,該種環(huán)境下玻璃的露點(diǎn)溫度為21.3℃,將數(shù)據(jù)代入到上述公式,可知玻璃不結(jié)露時(shí)的臨界U值W/(㎡·k),也就是說,在上述極端條件下只有當(dāng)玻璃傳熱系數(shù)低于0.585W/(㎡·k)時(shí)玻璃表面才不會(huì)結(jié)露。
三,結(jié)論
眾所周知,真空玻璃傳熱系數(shù)極低,洛陽蘭迪玻璃生產(chǎn)的真空玻璃U值更是低至0.4W/(㎡·k),在那么極端的條件下用真空玻璃都不會(huì)結(jié)露,更別說在日常應(yīng)用的時(shí)候了。綜上所述,真空玻璃憑借其極低的傳熱系數(shù),能夠有效提高室內(nèi)側(cè)玻璃表面的溫度,使其高于露點(diǎn)溫度,從而很難出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,為人們提供了更加舒適、美觀的居住環(huán)境。
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