楊倩苗藍(lán)亦睿鄒苒王曉臨

(1.山東建筑大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，山東 濟(jì)南250101；2.山東省綠色建筑協(xié)同創(chuàng)新中心，山東 濟(jì)南250101；3.山東建筑大學(xué) 管理工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250101)

0 引言

隨著德國被動(dòng)式低能耗建筑的推廣，具有高保溫性能、無熱橋、高氣密性的外墻節(jié)能技術(shù)在國內(nèi)的示范建筑中已得到應(yīng)用。 為保證超低能耗外墻的節(jié)能效果，外墻構(gòu)造需要滿足兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo):(1) 有效阻斷外墻熱傳遞途徑，要求無熱橋且平均傳熱系數(shù)≤0.15 W/(m2·K)，這一目標(biāo)一直是國內(nèi)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的研究重點(diǎn)；(2) 保證墻體內(nèi)部不受濕氣影響，需合理設(shè)計(jì)墻體內(nèi)、外飾面層的水密性和透氣性[1-2]，但該目標(biāo)在學(xué)術(shù)研究和工程實(shí)踐中關(guān)注較少。

國內(nèi)外低能耗保溫墻體的構(gòu)造研究主要有:(1) 使用能耗計(jì)算軟件和熱橋模擬軟件研究低能耗圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)，并頒布了權(quán)威的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)和圖集，如德國被動(dòng)房研究所(Passive House Institute，PHI)頒布了《被動(dòng)式節(jié)能改造標(biāo)準(zhǔn)以及被動(dòng)房研究所節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)》[3]，中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心頒布了中國標(biāo)準(zhǔn)圖集《被動(dòng)式低能耗建筑——嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑》[4]。(2) 采用實(shí)驗(yàn)室測試的方法研究建筑材料的保溫絕熱和防水隔汽性能。 歐美高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量材料熱濕物性測試，德國弗勞恩霍夫建筑物理研究所根據(jù)長期測試數(shù)據(jù)積累，建立了建筑材料物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫[5]。 孫立新等[6]研究測試了混凝土、巖棉、聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene，EPS)、膠粘劑、抹面膠漿等外保溫系統(tǒng)核心組成材料的熱濕物性參數(shù)。 于水[7]針對(duì)溫度和濕度對(duì)墻體建材熱工性能開展深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究。 (3) 采用數(shù)值模擬的方法研究墻體構(gòu)造做法或新型建筑材料對(duì)墻體濕熱性能的影響。 賈子樂[8]模擬分析了復(fù)合保溫墻體的聚苯板、板間縫隙對(duì)墻體濕熱狀態(tài)的影響。CHANG 等[9]模擬了交叉層壓木材的濕熱性能，并分析了其用于韓國20 個(gè)城市的受潮風(fēng)險(xiǎn)。 PARK等[10]模擬了使用功能性石膏板(板內(nèi)添加多孔材料和相變材料)墻體的濕熱性能。 HAVINGA 等[11]通過模擬分析了采用內(nèi)保溫對(duì)預(yù)制建筑進(jìn)行節(jié)能改造，影響墻體內(nèi)部發(fā)霉和冷凝的設(shè)計(jì)因素。 (4) 實(shí)測墻體內(nèi)部的溫濕度變化，定量研究墻體某構(gòu)件或某構(gòu)造層次的熱工性能。 薛紀(jì)輝[12]實(shí)測對(duì)比了哈爾濱地區(qū)EPS 外保溫墻體的混凝土基層在竣工之后不同時(shí)間的相對(duì)濕度變化，提出室內(nèi)外環(huán)境是影響混凝土層濕度狀態(tài)的主要因素。 夏赟等[13-14]實(shí)測了哈爾濱兩種保溫墻體竣工后基墻及保溫層內(nèi)相對(duì)濕度的變化，指出濕度的增加不會(huì)影響擠塑聚苯板的保溫效果。 MCCLUNG 等[15]實(shí)測了16 種由交叉層壓板材組成的墻體內(nèi)部的濕度和霉菌，分析交叉層壓板材的干燥過程。 LATIF 等[16]對(duì)比了有無隔汽層對(duì)輕型木結(jié)構(gòu)保溫層內(nèi)側(cè)產(chǎn)生霉菌和冷凝的影響。

綜上所述，建筑墻體的濕熱研究是保溫墻體構(gòu)造研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，多采用數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室測試、定期采樣實(shí)測等方法研究外墻系統(tǒng)某構(gòu)造層的溫濕度變化及影響因素。 國內(nèi)建筑領(lǐng)域?qū)ㄖ牧纤魵鉂B透系數(shù)的認(rèn)知和重視程度不夠[17]，缺少對(duì)高保溫、低能耗墻體濕熱參數(shù)的長期實(shí)測和跟蹤，無法確定建成的低能耗外墻是否能夠有效地實(shí)現(xiàn)室內(nèi)防水隔汽和室外防水透汽的功能。 文章以山東建筑大學(xué)被動(dòng)式低能耗建筑示范項(xiàng)目為例，通過預(yù)埋在墻體內(nèi)部的溫濕度傳感器，長期實(shí)測外墻內(nèi)部的不同位置的溫濕度數(shù)據(jù)，分析墻體內(nèi)部溫濕度變化規(guī)律和墻體構(gòu)造的合理性，為相關(guān)領(lǐng)域研究提供數(shù)據(jù)支持。

1 外墻熱工性能實(shí)驗(yàn)測試

1.1 測試墻體

國內(nèi)被動(dòng)式低能耗建筑在設(shè)計(jì)、施工過程中應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)原則是:內(nèi)飾面層的水蒸氣滲透阻力大，阻斷室內(nèi)冬季濕熱空氣向墻體內(nèi)部滲透；外飾面層的水密性高，水蒸氣滲透阻力小，防止室外雨水進(jìn)入墻體的同時(shí)允許墻內(nèi)濕氣排出，如圖1 所示。

圖1 低能耗外墻飾面層水密性和透氣性設(shè)計(jì)原則示意圖

山東建筑大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓位于濟(jì)南市，建成于2017 年3 月，是住建部中德合作被動(dòng)式低能耗建筑示范項(xiàng)目、首批山東省低能耗建筑示范項(xiàng)目。 建筑主體共6 層，總高度和面積分別為23.96 m、9 696.3 m2。 項(xiàng)目外墻按圖1 所示原則設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)傳熱系數(shù)為0.14 W/(m2·K)，構(gòu)造層次如圖2 所示，由內(nèi)到外分別為:內(nèi)墻涂料、15 mm 厚的水泥砂漿氣密層、200 mm 的蒸汽加壓混凝土條板、10 mm厚的水泥砂漿找平層、100 mm 厚的石墨聚苯板、5 mm 厚的粘結(jié)砂漿、100 mm 厚的石墨聚苯板、5 mm厚的抗裂水泥砂漿和真石漆涂料。 測試外墻建筑材料的相關(guān)物理性能參數(shù)見表1。 外墻涂料的抗堿封閉底漆透水性檢測按照J(rèn)G/T 210—2007《建筑內(nèi)外墻用底漆》[18]的測試方法進(jìn)行，其檢測結(jié)果為0.1 mL，而耐水性檢測結(jié)果是96 h 無異常。

圖2 測試墻體的構(gòu)造做法及墻體內(nèi)溫濕度測點(diǎn)位置圖

表1 測試外墻的建筑材料的相關(guān)物理性能參數(shù)表

1.2 測點(diǎn)位置

根據(jù)墻體構(gòu)造層次和建材物理性能，將溫濕度傳感器設(shè)置在3 類位置:(1) 墻體與室內(nèi)外環(huán)境相接觸的位置，如圖2 所示的測試位置1、5；(2) 兩相鄰主要構(gòu)造層次之間的位置，如圖2 所示的測試位置3、4；(3) 水蒸氣滲透系數(shù)大的建材內(nèi)部，如圖2所示的測試位置2。 因此，分別在建筑東、南、西、北方向的外墻上如圖2 所示的位置，各設(shè)置了4 組溫濕度一體傳感器。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

測試設(shè)備采用維薩拉HMP100 溫濕度一體傳感器和塑料保護(hù)管19266HM，其外形和尺寸如圖3 所示。 參考《維薩拉結(jié)構(gòu)濕度測試工具包》，使用測試建筑構(gòu)件內(nèi)部密閉空間內(nèi)空氣溫濕度的方法，獲得墻體內(nèi)部某測試位置的溫濕度數(shù)據(jù)。 HMP100 有兩個(gè)傳感器元件:PT100 的溫度傳感器和薄膜電容型濕度傳感器元件，其上罩塑料過濾器(包括過濾塑料格柵和孔隙0.2 μm 的過濾膜兩部分，如圖3(a)所示)，保護(hù)傳感器元件、過濾掉塵埃等，形成有效的測試空腔，保證傳感器正常工作。 傳感器溫度測量范圍為-40 ～80 ℃，其準(zhǔn)確度分別為±0.2 ℃(溫度在0～40 ℃)和±0.4 ℃(溫度在-40 ～0 ℃)；而相對(duì)濕度測量范圍為0 ～100%，其準(zhǔn)確度分別為±1.5%(溫度在0～40 ℃，濕度在0 ～90%)和±3.0%(溫度在-40 ～0 ℃，濕度在0 ～90%)。 為了測試固體材料內(nèi)部溫濕度，維薩拉研發(fā)了與傳感器配套的塑料管，保護(hù)HMP100 傳感器，密封塑料過濾器內(nèi)的空氣，保證傳感器測試的是墻體內(nèi)部測試位置的溫濕度，如圖3(b)所示。

圖3 墻體內(nèi)溫濕度測試設(shè)備的外形和尺寸圖

1.4 測試設(shè)備安裝方法

測試設(shè)備組裝后尺寸較大(直徑為17 mm、長度為120 mm)，在建筑施工過程中結(jié)合墻體構(gòu)造層次的厚度和施工工藝，使用兩種安裝方式:(1) 應(yīng)用于外墻基層(測試位置2)；(2) 應(yīng)用于外墻砂漿層(測試位置1、3、4、5)。

蒸壓加氣混凝土條板內(nèi)傳感器(測試位置2)安裝方法如下(如圖4 所示):

①待蒸壓加氣混凝土條板安裝就位后，從內(nèi)向外垂直墻體方向在條板內(nèi)鉆孔，孔洞直徑為17 mm、深為120 mm；②使用高壓吹塵槍清潔孔洞內(nèi)部；③用橡膠錘將塑料管敲擊、塞入孔洞內(nèi)；④將HMP100 傳感器套入塑料管內(nèi)，隨后進(jìn)行室內(nèi)側(cè)水泥砂漿氣密層的施工。

外墻砂漿層傳感器(測試位置4)安裝方法如下(如圖5 所示):

①待測試位置4 左側(cè)的第一道石墨聚苯板施工完畢后，從外向內(nèi)垂直于墻體方向鉆孔，孔洞直徑17 mm，深度貫穿第一道石墨聚苯板和蒸壓加氣混凝土條板；

②將長橡膠栓塞入塑料管，用橡膠錘將塑料管敲擊、塞入孔洞內(nèi)；塑料套管底部處于粘結(jié)砂漿層厚度范圍內(nèi)偏室內(nèi)側(cè)的位置；

③采用滿粘的方式施工第二層石墨聚苯板，長橡膠栓可以阻擋砂漿進(jìn)入塑料管內(nèi)；待砂漿凝固后，將長橡膠栓從塑料管內(nèi)拔出，使用高壓吹塵槍清潔塑料管內(nèi)部；

④將HMP100 傳感器套入塑料管內(nèi)，孔洞用同材質(zhì)材料密封。

測試位置1、3、5 的傳感器的安裝方法與測試位置4 的相同。

圖4 蒸壓加氣混凝土條板內(nèi)的傳感器施工示意圖/mm

圖5 外墻砂漿層內(nèi)的傳感器施工示意圖

1.5 測試過程

建筑施工過程中按照1.4 中的施工要求，在東、南、西和北4 個(gè)方向的外墻內(nèi)預(yù)埋了20 個(gè)溫濕度傳感器，同時(shí)在被測試墻體的室內(nèi)外側(cè)分別安裝了溫濕度傳感器，實(shí)測被測試墻體室內(nèi)外側(cè)空氣和墻體內(nèi)部空腔內(nèi)濕空氣的溫度和相對(duì)濕度。 實(shí)測數(shù)據(jù)每30 min 記錄一次，并通過網(wǎng)線傳輸?shù)浇ㄖ臄?shù)據(jù)平臺(tái)保存。 整套測試系統(tǒng)從2018 年2 月運(yùn)行，東、南、北向墻體內(nèi)預(yù)埋的傳感器正常工作，西向墻體內(nèi)預(yù)埋的傳感器故障，未能正常工作。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算方法

濕空氣的狀態(tài)參數(shù)主要有:總壓力B、比焓h、含濕量d、溫度t、相對(duì)濕度φ及水蒸氣分壓力Pv。濕空氣的狀態(tài)可由B、t、φ等3 個(gè)獨(dú)立參數(shù)確定。 測試得到的空腔內(nèi)濕空氣的溫度，可以認(rèn)為是空腔位置墻體的固體溫度。 墻體材料是多孔材料，墻體內(nèi)空腔通過建筑內(nèi)外表面材料的孔隙與大氣聯(lián)通，近似地認(rèn)為空腔內(nèi)的B不變(即101.325 kPa)。

測試系統(tǒng)自動(dòng)記錄測試位置i空腔內(nèi)空氣某時(shí)刻j的溫度tij和相對(duì)濕度φij，根據(jù)濕空氣主要參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算測試位置i空腔內(nèi)空氣某時(shí)刻j的含濕量dij，由式(1)和(2)表示為

式中dij為某時(shí)刻j測試位置i的含濕量，g/kg；Pvij為某時(shí)刻j測試位置i的水蒸氣分壓力，Pa；Pv.b為某時(shí)刻j測試位置i在tij溫度下的飽和水蒸氣壓力，Pa；φij是某時(shí)刻j測試位置i的相對(duì)濕度。

需要說明的是，φij、dij是測試位置i空腔內(nèi)空氣的相對(duì)濕度和重量含濕量，不是測試位置i固體的相對(duì)濕度和重量含濕量。 由于目前缺少現(xiàn)場測試固體含濕量的方法，而空腔內(nèi)濕空氣的濕度能夠反映墻體固體材料的濕度，因此采用測試得到的空腔內(nèi)空氣的相對(duì)濕度和重量含濕量，表征空腔位置墻體固體的濕度狀況。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法

應(yīng)用實(shí)測數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)，從墻體保溫隔熱、內(nèi)部濕氣排出、防止?jié)駸峥諝鉂B透和外壁面防水等4個(gè)方面，分析外墻構(gòu)造的合理性。 為了避免直射陽光的干擾，選取測試期間最冷日、最熱日北向墻體內(nèi)部的溫度實(shí)測數(shù)據(jù)分析墻體的保溫和絕熱性能。 冬季室內(nèi)濕熱空氣向墻體內(nèi)滲透，選取東、南、北向外墻采暖期間墻體內(nèi)部濕度實(shí)測數(shù)據(jù)，分析內(nèi)壁面防潮性能。 濟(jì)南地區(qū)風(fēng)向多變，雨季東風(fēng)、東南風(fēng)居多，東墻外壁面防水最不利，選取降水日前后東向墻體內(nèi)部濕度實(shí)測數(shù)據(jù)，分析墻體外壁面防水性能。墻體夏季向室外排濕、冬季從室內(nèi)吸濕，夏季內(nèi)部濕氣在太陽光照射下汽化、排出，選取南向墻體內(nèi)部的全年濕度實(shí)測數(shù)據(jù)，分析墻體外壁面的排濕性能。

文章主要選取了2018 年3 月26 日至2019 年3月26 日一年的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，但2019 年4 月7日到4 月13 日期間兩次降水中間間隔一天的工況能更清晰地反映墻體外壁面防水性能，因此外壁面防水分析選取了2019 年4 月份實(shí)測數(shù)據(jù)。

2.2.1 墻體保溫隔熱分析

外墻構(gòu)造層的保溫絕熱效果可以近似地通過構(gòu)造層兩側(cè)的測試位置的溫度差表征，溫度差越小說明其保溫絕熱效果越好。 測試位置i和i＋1 在某時(shí)刻j的溫差計(jì)算由式(3)表示為

式中Δt(i＋1)ij是某時(shí)刻j測試位置i和測試位置i＋1的溫度差的絕對(duì)值，℃；tij、t(i＋1)j分別為某時(shí)刻j測試位置i和測試位置i＋1 的溫度值，℃；i為墻體內(nèi)部測試位置，取值1、3、4、5；j為一天中的整點(diǎn)時(shí)刻。200 mm 厚加氣混凝土條板、100 mm 厚內(nèi)側(cè)石墨聚苯板和100 mm 厚外側(cè)石墨聚苯板的保溫絕熱效果可以分別用Δt31j、Δt43j和Δt54j表征。

墻體保溫隔熱分析步驟如下:

(1) 以時(shí)間為橫坐標(biāo)，墻體內(nèi)部溫度為縱坐標(biāo)，繪制測試期間最冷日測試位置1、3、4、5 的24 個(gè)整點(diǎn)時(shí)刻的溫度曲線。

(2) 選擇內(nèi)外壁面(測試位置1、5)的溫差大、趨近一維穩(wěn)態(tài)傳熱的時(shí)刻，分別計(jì)算其溫差Δt31j、Δt43j和Δt54j，并計(jì)算其平均值和作為冬季保溫效果的判斷依據(jù)。

2.2.2 墻體排濕分析

通過建筑構(gòu)造層次的厚度、溫濕度傳感器的位置和建筑材料的水蒸氣滲透系數(shù)μ，計(jì)算測試位置室內(nèi)側(cè)和室外側(cè)的水蒸氣滲透阻，結(jié)果見表2。 外墻中施工過程中殘存的濕氣在向室內(nèi)外排出的過程中，測試位置2、3、4 的排濕難度大。 因此分析測試位置2、3、4 長時(shí)間(以年為時(shí)間單位)的日含濕量平均值，確定墻體內(nèi)施工殘存濕氣排除情況。含濕量平均值的計(jì)算由式(4)表示為

表2 外墻測試位置的水蒸氣滲透阻表

2.2.3 外壁面防水分析

在降水天氣情況下，外墻外壁面受雨水的影響最大，因此繪制降水過程及前后時(shí)間段內(nèi)的日降水量和外墻測試位置5、4、3 的含濕量日平均值，量化降水量和外墻外壁面、靠近外墻含濕量的影響程度，分析外墻外壁面的防水性能。

2.2.4 內(nèi)壁面防止?jié)駸峥諝鉂B透分析

采暖期建筑室內(nèi)溫濕度高于室外環(huán)境，水蒸氣經(jīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)流向室外，墻體內(nèi)部可能出現(xiàn)濕積累的問題。 為了保證材料的耐久性和保溫性，GB 50176—2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，經(jīng)過一個(gè)采暖期，保溫材料重量濕度的增量[Δω]不得超過一定限度，以便采暖期過后，保溫材料中的水分逐漸向內(nèi)側(cè)和外側(cè)散發(fā)，而不致在內(nèi)部逐年積聚[19]。 [Δω]的限值見表3。

表3 采暖期圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫材料重量濕度允許增量表

外墻測試位置2、4 采暖季前后含濕量的增量就是墻體內(nèi)加氣混凝土條板、石墨聚苯板經(jīng)過一個(gè)采暖季的重量濕度增量，計(jì)算公式由式(5)表示為

式中Δωi是采暖期后測試位置i的材料重量濕度增量；分別是采暖期開始和結(jié)束日期測試位置i的日含濕量平均值，g/kg。 濟(jì)南實(shí)際采暖期由每年的11 月15 日開始，次年的3 月15 日結(jié)束。分別是測試位置i在11 月15 日、次年3 月15 日的日含濕量平均值。Δωi≤[Δω] 是判斷外墻內(nèi)壁面防止?jié)駸峥諝鉂B透的充要條件。

3 結(jié)果與分析

3.1 墻體保溫隔熱

2018 年1 月13 日和7 月11 日是測試期間的全年最冷日和最熱日，其北向外墻墻體內(nèi)部整點(diǎn)時(shí)刻的溫度曲線分別如圖6 和7 所示。 1 月13 日和7 月11日內(nèi)壁面的溫度在13.3～15.0 ℃和26.7～28.1 ℃范圍內(nèi)波動(dòng)，明顯小于外壁面的-2.8～9.3℃和25.5～39.5℃，表明外墻的保溫絕熱效果良好。

圖6 1 月13 日北向墻體內(nèi)部時(shí)刻—溫度曲線圖

圖7 7 月11 日北向墻體內(nèi)部時(shí)刻—溫度曲線圖

1 月13 日0 時(shí)至8 時(shí)和7 月11 日13 時(shí)至16時(shí)，墻體內(nèi)部熱傳遞趨近一維穩(wěn)態(tài)傳熱，其主要構(gòu)造層次溫差平均值見表4。 可以看出，外墻石墨聚苯板兩側(cè)的冬季降溫幅度和夏季升溫幅度明顯小于加氣混凝土條板兩側(cè)，表明石墨聚苯板的保溫效果優(yōu)于加氣混凝土條板。 由于實(shí)際傳熱過程復(fù)雜，相同厚度的石墨聚苯板位于外墻外側(cè)的保溫、絕熱效果優(yōu)于外墻內(nèi)側(cè)的，實(shí)際工程中成倍增加保溫層厚度能夠提高其保溫絕熱效果，但其提升程度＜2 倍。

表4 外墻主要構(gòu)造層次的保溫絕熱性能表

3.2 墻體內(nèi)部排濕

根據(jù)式(4)計(jì)算東向墻體2018 年3 月26 日至2019 年3 月26 日測試位置2、3、4 含濕量日平均值，結(jié)果如圖8 所示。 全年東墻內(nèi)部蒸汽加壓混凝土條板的含濕量(測試位置2)最大，內(nèi)側(cè)聚苯板(測試位置3)次之，外側(cè)聚苯板(測試位置4)最小，室外側(cè)的水蒸氣滲透阻測試位置2 大于測試位置3、4(見表2)。 綜上可知，墻體內(nèi)部濕氣主要向外墻外側(cè)排出。

東向墻體內(nèi)部含濕量在夏、秋季節(jié)下降，8 ～10月份高溫天氣下降尤為明顯；含濕量在春、冬季節(jié)上升。 經(jīng)過1 年時(shí)間，墻體內(nèi)部測試位置2、3、4 的含濕量下降不大，降幅分別為18.4%、15.6%和18.4%。圖8 中A 至F 處測試時(shí)間的含濕量突增，經(jīng)調(diào)研，這期間均為降水天氣，雨水滲透引起的墻體內(nèi)部含濕量變化。

圖8 東向墻體內(nèi)部含濕量日平均值曲線圖

3.3 外壁面防水

2019 年4 月9 日和4 月11 日有明顯的降水，因此選取2019 年4 月7 ～13 日期間東向外墻測試位置3、4、5 的含濕量和降水量進(jìn)行外壁面防水分析，實(shí)測數(shù)據(jù)如圖9 所示。 由圖9 中可以看出，4 月9 日和4 月11 日的降水引起外墻外壁面(測試位置5)含濕量在4 月10 日和4 月12 日會(huì)大幅增加，滲透進(jìn)外壁面的雨水隨后迅速排出，外壁面含濕量在4月11 日和4 月13 日開始下降。 石墨聚苯板(測試位置4、3)含濕量的波動(dòng)與外壁面一致，但波動(dòng)幅度減小。 實(shí)測數(shù)據(jù)表明:外墻外壁面無法完全阻止雨水的滲透，但雨水影響外墻內(nèi)部含濕量的時(shí)間有限，滲透進(jìn)墻體的雨水會(huì)迅速地排出。

圖9 東向墻體內(nèi)部含濕量日平均值和日降水量圖

3.4 內(nèi)壁面防止?jié)駸峥諝鉂B透

根據(jù)式(5)計(jì)算2018 年采暖季過后，東、南、北向外墻測試位置2、4 的材料重量濕度增量，結(jié)果見表5。 2018 年采暖期過后，東墻、南墻加氣混凝土條板和南墻石墨聚苯板的重量濕度增量超標(biāo)。 冬季室內(nèi)濕熱空氣滲透不是墻體內(nèi)部含濕量增加的唯一原因，分析1 個(gè)采暖季數(shù)據(jù)，僅能確定外墻15 mm 厚水泥砂漿內(nèi)壁面可能無法有效阻止室內(nèi)濕熱空氣滲透，確切結(jié)論需要多個(gè)采暖季數(shù)據(jù)的綜合對(duì)比分析。

表5 采暖期后外墻保溫材料重量濕度增量表 單位:%

4 結(jié)論

通過對(duì)山東建筑大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓外墻熱工性能實(shí)測和構(gòu)造合理性研究，得出主要結(jié)論如下:

(1) 使用溫濕度傳感器連續(xù)實(shí)測墻體內(nèi)部空腔空氣溫濕度，能夠用于表征空腔位置墻體固體溫濕度狀況；為保證空腔數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確地反映墻體溫濕度，傳感器安裝設(shè)計(jì)和施工過程，必須滿足墻體內(nèi)空腔空氣密閉、傳感器安裝位置準(zhǔn)確，并充分考慮墻體構(gòu)造層次的施工順序。

(2) 200 mm 厚的聚苯板外保溫薄抹灰外墻構(gòu)造，在保溫隔熱、內(nèi)部濕氣排出、外壁面防水3 個(gè)方面實(shí)際運(yùn)行效果良好，基本滿足德國被動(dòng)房外墻的設(shè)計(jì)要求；在內(nèi)壁面防潮方面，15 mm 厚水泥砂漿內(nèi)壁面可能無法有效阻止室內(nèi)濕熱空氣的滲透，應(yīng)增加墻體隔氣層。

(3) 墻體內(nèi)部濕氣受季節(jié)影響明顯，含濕量春冬季上升，夏秋季下降；墻體內(nèi)部濕氣的排出主要發(fā)生在室外高溫月份，濕氣向室外側(cè)排出；投入使用第一年墻體內(nèi)部含濕量降低平均值為17.5%。 外保溫構(gòu)造中2 層100 mm 厚的石墨聚苯板保溫層，靠近室外側(cè)的聚苯板的保溫絕熱效果優(yōu)于靠近室內(nèi)側(cè)的。 5 mm 厚抗裂砂漿和真石漆涂料組合的外墻外壁面不能完全阻止雨水的滲入，但滲入墻體內(nèi)雨水在短時(shí)間內(nèi)會(huì)迅速排出。