寶泰隔熱條小課堂—門窗“結(jié)露”那些事兒！

隨著天氣漸冷，近期又接到了多個(gè)關(guān)于門窗“結(jié)露”的咨詢電話。門窗結(jié)露是如何產(chǎn)生的，如何通過(guò)理論進(jìn)行分析，門窗結(jié)露是質(zhì)量問(wèn)題嗎？本期來(lái)聊聊門窗“結(jié)露”那些事兒！

1、什么是結(jié)露？

隨著天氣漸冷，又有很多朋友發(fā)現(xiàn)家里窗戶經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，見下圖。

事實(shí)上，除了窗戶結(jié)露外，生活中我們也經(jīng)常遇到結(jié)露現(xiàn)象，典型的有：

• 冬季密封的汽車車窗玻璃出現(xiàn)結(jié)露；
• 夏季室內(nèi)空調(diào)出風(fēng)口出現(xiàn)結(jié)露；
• 夏季從冰箱取出的瓶裝飲料表面出現(xiàn)小水珠；
• 南方夏天公共洗手間使用冷水時(shí)金屬水龍頭上面也會(huì)“出汗”。

那么結(jié)露是如何產(chǎn)生的呢？

2、結(jié)露是如何產(chǎn)生的？

結(jié)露是指空氣中水汽達(dá)到飽和狀態(tài)后，環(huán)境溫度繼續(xù)下降時(shí)，空氣中過(guò)飽和水汽凝結(jié)成水珠的現(xiàn)象。

空氣中存在一定量的水蒸汽，在一定的氣壓和溫度條件下，空氣所能容納的水蒸汽是有限的，水蒸汽量達(dá)到最高限度的空氣稱飽和空氣。

這時(shí)的水蒸汽分壓力稱飽和水蒸汽分壓力，常壓下飽和水蒸汽分壓力值隨空氣溫度是變化的，即不同溫度下飽和水蒸氣分壓力是不同的。

實(shí)際空氣中水蒸汽分壓力與該溫度下對(duì)應(yīng)的飽和水蒸汽分壓力之比，稱為相對(duì)濕度。

當(dāng)空氣遇到表面溫度低于一定值的物體表面時(shí)，空氣中水蒸汽分壓力達(dá)到飽和水蒸氣分壓力，空氣就會(huì)在物體表面凝結(jié)，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。空氣中水蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度稱為“露點(diǎn)溫度”。

因此，判斷物體表面是否結(jié)露的主要依據(jù)是其表面溫度是否低于露點(diǎn)溫度。

那么露點(diǎn)溫度怎么計(jì)算呢？

3、露點(diǎn)溫度怎么計(jì)算？

露點(diǎn)溫度通過(guò)可通過(guò)公式計(jì)算法或查表法來(lái)得到。

3.1公式計(jì)算法

露點(diǎn)溫度可以按JGJ/T 151-2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》中的公式計(jì)算：

式中：

Td——空氣的露點(diǎn)溫度，℃；

f——空氣的相對(duì)濕度，%；

t——空氣溫度，℃；

a、b——參數(shù)，a=7.5，b=237.3。

典型空氣溫度及相對(duì)濕度下露點(diǎn)溫度見下表。

可以看到，室內(nèi)空氣溫度20℃，相對(duì)濕度30%、50%和60%時(shí)的露點(diǎn)溫度分別是1.9℃、9.3℃和12.0℃，這也是門窗結(jié)露計(jì)算時(shí)常見條件。

3.2查表法

露點(diǎn)溫度也可以按照下表(表中單位為Pa)通過(guò)查詢和計(jì)算方式得到。

首先通過(guò)查表得到設(shè)計(jì)溫度條件下的飽和水蒸氣壓，再通過(guò)相對(duì)濕度與飽和水蒸氣壓的乘積得到設(shè)計(jì)溫度條件下的實(shí)際水蒸汽分壓，再找到該水蒸汽分壓力對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣壓，對(duì)應(yīng)的溫度即為露點(diǎn)溫度。

求：環(huán)境溫度為20℃、相對(duì)濕度為60%時(shí)的露點(diǎn)溫度？

解：首先查表得到20℃時(shí)飽和水蒸汽壓為2337.1Pa，再計(jì)算得到相對(duì)濕度60%時(shí)水蒸汽分壓，即2337.1× 60%=1402.3Pa，查表可知飽和水蒸氣壓為1402.3Pa時(shí)對(duì)應(yīng)溫度大約為12℃，因此露點(diǎn)溫度約為12℃。

綜上，知道了空氣溫度和相對(duì)濕度，我們就可以得到該條件下的露點(diǎn)溫度。那么，我們?cè)趺磥?lái)計(jì)算門窗內(nèi)表面溫度呢？

4、門窗內(nèi)表面溫度怎么測(cè)算？

冬季外窗內(nèi)表面溫度可以通過(guò)軟件模擬計(jì)算，也可以通過(guò)下面的公式測(cè)算。

式中：

Ti——室內(nèi)環(huán)境溫度，℃；

Te——室外環(huán)境溫度，℃；

hi——內(nèi)表面換熱系數(shù)，W/(m2·K)；

U——玻璃傳熱系數(shù)，W/(m2·K)。

典型玻璃構(gòu)造傳熱系數(shù)取值如下：

(1) 5+12A+5：2.8W/(m2·K)

(2) 5Low-E+12A+5：1.8W/(m2·K)

(3) 5Low-E+12(A+5+12A+5：1.4W/(m2·K)

(4) 5Low-E+12Ar+5+12Ar+5Low-E：0.8W/(m2·K)

(5) 5+12A+5+V+5 Low-E：0.5W/(m2·K)

典型室內(nèi)外環(huán)境溫度下玻璃內(nèi)表面溫度計(jì)算結(jié)果見下表。

冬季窗框內(nèi)表面溫度也可以參考上述公式估算，但是窗框材料差異較大、構(gòu)造較為復(fù)雜，建議采用專業(yè)軟件進(jìn)行模擬。

綜上，知道了外窗玻璃和窗框類型、室外環(huán)境溫度，即可估算出外窗內(nèi)表面溫度。顯然，在環(huán)境溫度一定時(shí)，保溫性能越好的外窗室內(nèi)表面溫度越高，越有可能高于露點(diǎn)溫度，從而降低結(jié)露的可能性。

5、結(jié)露狀態(tài)是固定不變的嗎？

外窗室內(nèi)側(cè)結(jié)露一般發(fā)生在嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)的秋冬季，產(chǎn)生結(jié)露說(shuō)明外窗內(nèi)表面溫度低于環(huán)境空氣露點(diǎn)溫度。

實(shí)際上，冬季采暖的室內(nèi)環(huán)境溫度較為穩(wěn)定，一般在18-22℃范圍內(nèi)。而相對(duì)濕度卻會(huì)因?yàn)楣δ芸臻g不同(臥室、廚房、客廳、衛(wèi)生間、晾衣服的陽(yáng)臺(tái)等)或人員活動(dòng)情況(拖地、澆花、做飯、洗衣服等)而呈現(xiàn)較大的變化，因而室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度不是固定不變的。

同時(shí)，一天之內(nèi)室外的環(huán)境溫度也是動(dòng)態(tài)變化的(按小時(shí)更新的天氣預(yù)報(bào)見下圖)，因此外窗內(nèi)表面溫度也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的值。

所以，不同功能區(qū)外窗在什么時(shí)候會(huì)結(jié)露并不確定。

以某普通中空玻璃塑料窗為例，假定：

(1) 玻璃和窗框傳熱系數(shù)為2.8W/(m2·K)；

(2) 冬季某天室內(nèi)采暖環(huán)境溫度為18℃；

(3)室外環(huán)境空氣溫度隨時(shí)間而變化見上圖。

則在室內(nèi)相對(duì)濕度隨時(shí)間和功能區(qū)變化時(shí)，不同時(shí)刻外窗內(nèi)表面溫度、不同功能房間結(jié)露情況見下表。

其中，黃色區(qū)域?yàn)榻Y(jié)露區(qū)域。

可見，該案例中，同樣的外窗，客廳、臥室、廚房和晾衣陽(yáng)臺(tái)不同功能區(qū)內(nèi)結(jié)露的時(shí)間不同。

臥室以外區(qū)域結(jié)露時(shí)間相對(duì)較短，而且和該區(qū)域活動(dòng)狀態(tài)有直接關(guān)系，比如廚房的做飯時(shí)間、陽(yáng)臺(tái)晾衣服的時(shí)間；而臥室是在后半夜均處于結(jié)露狀態(tài)。

這個(gè)案例比較直觀的說(shuō)明了相同外窗在不同的功能區(qū)(室內(nèi)活動(dòng)狀態(tài)不同)、不同時(shí)間段結(jié)露狀態(tài)不一樣。

廚房和晾衣陽(yáng)臺(tái)因?yàn)榕紶栕鲲埾匆聦?dǎo)致的短時(shí)結(jié)露，在這些行為結(jié)束后不久就會(huì)消失；臥室則可能在后半夜長(zhǎng)時(shí)間結(jié)露，導(dǎo)致窗臺(tái)出現(xiàn)一定積水現(xiàn)象。

6、門窗結(jié)露是質(zhì)量問(wèn)題嗎？

很多人發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)門窗結(jié)露現(xiàn)象越來(lái)越多了，是因?yàn)殚T窗質(zhì)量變差了嗎？為什么之前門窗結(jié)露現(xiàn)象很少呢？

答案可能恰恰相反，結(jié)露不能說(shuō)明門窗質(zhì)量變差了，而是門窗性能更好了。為什么這么說(shuō)呢？

之所以過(guò)去的門窗不結(jié)露，是因?yàn)槟菚r(shí)門窗密封性較差，比如北方曾普遍流行的推拉窗，氣密性級(jí)別較低，門窗室內(nèi)表面附近的水汽會(huì)“跑出”室外，降低了內(nèi)表面的相對(duì)濕度，從而不易出現(xiàn)結(jié)露。

而在過(guò)去的二三十年中，我國(guó)建筑門窗的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)快速提升，門窗的保溫性能、密封性能總體有較大改善，尤其是近些年主要以密封性能更好的平開窗為主，水蒸氣容易聚集在外窗表面而產(chǎn)生結(jié)露。

所以，結(jié)露與否并不是判斷門窗質(zhì)量好壞的依據(jù)，偶爾的結(jié)露狀況是門窗適應(yīng)環(huán)境的自然表現(xiàn)，只要多通風(fēng)、降低門窗表面附近的相對(duì)濕度就可以了。

7、門窗室外側(cè)也會(huì)結(jié)露嗎？

提到外窗結(jié)露，一般比較關(guān)注的都是室內(nèi)側(cè)結(jié)露。實(shí)際上，在一定條件下，外窗室外側(cè)也會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

比如：在濕熱的夏季，室外溫度較高濕度較大、室內(nèi)空調(diào)溫度較低時(shí)，玻璃室外表面的溫度降低至露點(diǎn)溫度之下而發(fā)生結(jié)露。

又或者：早晨太陽(yáng)升起時(shí)，室外溫度上升較快，濕度較大，室外空氣的露點(diǎn)溫度快速上升，而玻璃外表面溫度升高較慢，低于露點(diǎn)溫度時(shí)就會(huì)發(fā)生外表面結(jié)露現(xiàn)象。

一個(gè)真實(shí)案例如下：

某戶人家采用真空玻璃窗，某天清晨發(fā)現(xiàn)窗戶結(jié)露了，而且結(jié)露在室外側(cè)，見下圖。

經(jīng)分析，該住戶室內(nèi)溫度一直保持在25℃，早晨隨著太陽(yáng)升起，室外空氣溫度從0℃快速升高到7℃左右，由于真空玻璃傳熱較慢，外表面溫度仍維持在0.5℃左右，示意見下圖。

經(jīng)測(cè)試，當(dāng)時(shí)室外空氣溫度為7℃、相對(duì)濕度為80%，計(jì)算可得空氣露點(diǎn)溫度為3.8℃，此時(shí)室外側(cè)玻璃表面溫度為0.5℃，低于露點(diǎn)溫度而出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

隨太陽(yáng)升起，空氣溫度逐漸上升，玻璃外側(cè)表面溫度逐漸上升，結(jié)露現(xiàn)象就消失了。

這種結(jié)露現(xiàn)象出現(xiàn)，并不是玻璃性能不好的原因，恰恰是玻璃性能優(yōu)異的表現(xiàn)，而且持續(xù)時(shí)間較短，不會(huì)給室內(nèi)生活造成太大影響，屬于正常現(xiàn)象。

8、結(jié)論

結(jié)露是指空氣中水汽達(dá)到飽和狀態(tài)后，環(huán)境溫度繼續(xù)下降時(shí)，空氣中過(guò)飽和水汽凝結(jié)成水珠的現(xiàn)象。因此，判斷物體表面是否會(huì)結(jié)露主要依據(jù)其表面溫度是否低于露點(diǎn)溫度。

露點(diǎn)溫度可以通過(guò)公式計(jì)算或查表方式確定，外窗內(nèi)表面溫度可以通過(guò)公式測(cè)算；知道了門窗玻璃和窗框類型、室外的環(huán)境溫度，即可估算出外窗內(nèi)表面的溫度。

在環(huán)境溫度一定時(shí)，保溫性能越好的外窗室內(nèi)表面溫度越高，越有可能高于露點(diǎn)溫度，從而降低結(jié)露可能性。

同樣的外窗，在不同的功能區(qū)(室內(nèi)活動(dòng)狀態(tài)不同)、不同時(shí)間段結(jié)露狀態(tài)是不一樣的。

結(jié)露與否并不是判斷門窗質(zhì)量好壞的依據(jù)，偶爾的結(jié)露狀況是門窗適應(yīng)環(huán)境的自然表現(xiàn)，只要多通風(fēng)、降低門窗表面附近的相對(duì)濕度就可以了。

在一定條件下，外窗室外側(cè)也會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，這并不是玻璃質(zhì)量問(wèn)題，恰恰是玻璃保溫性能優(yōu)良的表現(xiàn)。