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建筑科学

建筑也能放假吗?

长期关闭一所房子的科学

这栋20世纪30年代的建筑是一对退休夫妇的家,他们每年冬天都会把它空置三个月。
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这栋20世纪30年代的建筑是一对退休夫妇的家,他们每年冬天都会把它空置三个月。 主屋的地基是完整的;左边有一个小的阳光房,是在一个爬行空间的基础上。 当我在10月中旬进行建筑评估时,这张照片显示了地下室的温度和湿度分布。 混凝土基础墙上的风化表明水分正在进入地下室,至少是间歇性的。 尽管梁梁直接支承在砖基墙上(无毛细断裂),但梁梁相当干燥。 即使是在砖和梁上开花的窗台梁测量,湿度读数也是完全可以接受的。 有几根柱子直接承载在地下室混凝土板上(无毛细断裂),其中这根柱子含水率最低,为16.3%。 这个基底桩是最潮湿的,以重量计含水率为27.2%。 HOBO数据记录仪安装在一楼餐厅靠内墙的地方。 HOBO数据记录仪安装在二楼的内墙上。

在过去的几年里,这个问题出现了好几次:如果一个建筑被“关闭”一段时间,我们需要关注什么样的水分问题?首先,让我们确保我们对“关闭”一个家庭意味着什么达成了共识。有人问过我这三种情况:

  1. 完全的,有意的关闭:在这种情况下,没有人住在家里很长一段时间。关闭电源和水,并将所有的水管排干,关闭锅炉/炉,在任何管道陷阱中放置防冻剂等。参见Fine Homebuilding的“在冬天关闭一所房子举个例子,或者《芝加哥论坛报》的文章:一份第二套房的结帐清单.”
  2. 温度挫折:同样,房主将离开房子一段时间,但他们没有关闭所有设备,而是选择将温度调高到足以防止管道结冰的程度,并保持电力供应到关键负荷。
  3. 停电:住户呆在家里没有电——不是自愿的。

本文主要讨论对第一种情况的关注,但让我们快速解决其他两种情况:

温度下降是有风险的

这是一个非常棘手的问题,除非你定期去家里检查,以确保你确实没有把恒温器调得太远。我经常听说在50°F的寒冷气候中会遇到挫折,但请记住,恒温器的温度可能与储存在橱柜和追赶中的管道的温度有很大的不同。

停电是你无法控制的

我们只能希望没有自来水、电力或天然气/丙烷是一个短期的建议,坦率地说,水分问题——特别是居住者产生的水分——真的不是你最担心的问题。

当你空着你的家时,要考虑到它可能会被弄湿

一栋房子在冬天被完全搁置了三个月?让我们根据建筑物变湿的四种方式来分析这种情况:液态水(体积和毛细管)和蒸汽(空气泄漏和扩散)。

体积水和毛细作用:驱动液态水的力能够并且确实作用于建筑物,而不管它是何种结构。体积水由重力和风驱动,而毛细水由相互直接接触的多孔材料驱动(其中一种材料通常在地基或板上看到液态水)。如果你用连续的控制层管理大量水和毛细水,它们在建筑物关闭时和在建筑物被占用时工作得一样好。确实,如果你没有很好地管理这些水分来源,一个没有空调的建筑物肯定会比有空调的建筑物干得慢得多,但真正的问题延伸到并超出关机期间。

通过空气泄漏的蒸汽:导致漏风的力主要有叠加效应、机械系统压力和风。堆叠效应是由室内外温差(δ T)驱动的,如果室内外温差为零或很小,这不是一个很大的驱动力。如果家里没有电,就没有风扇在运转。留下了风;对于这种驱动力,我们无能为力;它不会因为建筑的模式而改变。

蒸汽通过扩散:空间之间的蒸汽压差——最重要的是建筑内外之间的蒸汽压差——是扩散的驱动力。温度和相对湿度的差异(从暖到冷,从高到低)结合在一起,通过扩散来移动蒸汽。但是由于建筑物没有主动加热或冷却,建筑物将在很大程度上与室外蒸汽压平衡。只要在建筑物上或内部没有新的或持续的湿气来源,从内部到外部或从外部到内部的蒸汽驱动就很少。

对于漏气和扩散,我们最担心的是当蒸汽冷却到露点或接近露点时。由于建筑既不加热也不冷却,它接近外部空气的热量和水分含量,因此驱动力最小,冷凝的机会也最小。

密封件呢:液体密封剂,PSA胶带,垫圈?

我们连续的水和空气控制层依赖于这些密封。如果这些都已正确安装,它们能够承受的温度范围等于或大于您关闭的建筑物将经历的。事实上,在建筑物关闭期间,它们的循环频率可能比建筑物启动和运行时要低,也不那么剧烈。

窗帘和百叶窗:打开还是关闭?

这是一个有趣的问题。在阳光明媚的日子里,通过窗户获得的热量可以为关闭的建筑物供暖,但在阴天和晚上可能会增加热量损失。总的来说,在建筑物关闭期间,遮阳和百叶窗的位置可能更多地是为了安全,而不是它们对建筑物的湿热定位的贡献。

在建筑物关闭期间,相对湿度和温度有很大不同的膨胀和收缩怎么办?与温度变化相比,大多数建筑材料更容易随着含水率的变化而膨胀和收缩。好消息是,当建筑物处于关闭模式时,建筑物内部的温度变化可能偶尔会发生相对较快的变化,但湿度变化会缓慢变化。你可能有对湿热要求很高的建筑内容——艺术品、乐器、珍本书籍和照片——但建筑材料更有可能安全地适应这些变化。

案例研究:美国佛蒙特南部退休夫妇每年冬天出国

主屋的地基是完整的;左边有一个小的阳光房,是在一个爬行空间的基础上。

大约一年前,我接到一个关于这栋20世纪30年代的房子的电话,因为地下室的水分问题。地下室确实很潮湿,但并不潮湿——湿度很高,但没有积水。

我在2018年10月中旬进行了建筑评估;这张照片显示了地下室的温度和湿度分布。

与板坯直接接触的木材含水率较高。

有几根柱子直接承载在地下室混凝土板上(无毛细断裂),其中这根柱子含水率最低,为16.3%。
该基底桩在基础处最潮湿,含水率为重量的27.2%。

外面的混凝土墙上有花。

混凝土基础墙上的风化表明水分正在进入地下室,至少是间歇性的。

但与基础墙顶部直接接触的窗台梁的重量含水率均远低于15%。

尽管窗台梁直接承载在砖基础墙上,没有毛细断裂,但相当干燥。
即使是在砖和梁上开花的窗台梁测量,湿度读数也是完全可以接受的。

地下室有一台除湿机,但它运行得很断断续续——就像大多数除湿机一样,不排水,而是由浮子阀关闭。

虽然我没有在家里做鼓风机门测试,但我确信它是相当漏水的,并充分预料到阁楼与地下室的湿气源相连,并受到冬季堆叠效应的影响。的确,阁楼的地板是用透气腔绝缘的,没有空气屏障,但没有任何潮湿问题的迹象:没有霉菌,没有湿气渍,没有霉味。

当我向房主解释持续管理地下室水分的重要性时,因为在冬天,它可能会进入他们的阁楼,并对阁楼没有水分问题的迹象表示惊讶,他们阻止了我。“我们每年冬天出去4个月会有什么不同吗?”他们问。

在过去10年左右的时间里,这对退休夫妇一直在国外工作和旅行,小心翼翼地关闭了他们的家,只有清理积雪的人进入房子来处理他们的老鼠问题。他们不会扔掉家里的电器断路器——因为他们有屋顶的pv——但他们会断开或关闭所有设备,包括锅炉和家用热水器。

我问他们每年3月底或4月初回来时是否有水分问题:表面发霉、凝结渍、霉味。“不。回来后,我们唯一要做的事情就是把所有的床单、毯子和毛巾从密闭的储藏室里拿出来,然后为这对夫妇打个寒颤,因为房子需要大约几个小时才能暖和起来。”

请注意,房子的南侧有很多窗户,特别是在二楼。当房主在冬天不在的时候,所有的窗帘都是亮着的,所以南侧白天有大量的太阳能,但晚上所有的窗户都有大量的热量损失。

在度假时监视一个家庭

我问房主,今年我能不能监测他们家里的温度和相对湿度,看看他们不在的时候冬天会发生什么?他们非常乐意帮忙。

HOBO数据记录仪安装在二楼的内墙上。

10月18日,我在他们家里安装了4台HOBO温度和相对湿度数据记录器:分别在地下室、一楼、二楼和他们后门廊的遮蔽处。伐木工人推迟到12月3日开工;这对夫妇在12月4日离开去过冬。我将在2020年4月的某个时候检索数据记录器,届时它们将返回,并报告我认为将是关于湿热度假家庭的温度和相对湿度剖面的第一个公布数据。

-Peter Yost是GBA的技术总监。他还是一家咨询公司的创始人,该公司位于佛蒙特州的伯瑞特波罗Building-Wright.他经常为新住宅和改造项目的设计和建造提供咨询。二十多年来,他一直在建造、研究、教学、写作和咨询高性能住宅,他被公认为NAHB年度教育家。你有建筑科学的难题吗?在这里联系皮特图片由作者提供。

2的评论

  1. 兰迪·威廉姆斯||# 1

    当我全职建造新房子的时候,我主要是建造度假屋和第二套房(气候区7)。我总是试图说服房主把恒温器调慢,关掉井泵和热水器断路器,并安装一个通信恒温器,以便在温度出现问题时通知房主。我所有的家庭都有一个HRV,我建议将其设置为间歇性设置。在冬天的几个月里,我更担心的是膨胀的土壤,而不是家里的水分。今年就是一个很好的例子,季末雨水多,积水多,现在气温极低。

  2. 斯科特吉林||#2

    记得清空水槽下面的滤水罐。那年春天,在我们的沙克尔托,冰窖在寒冷的天气里冻裂了,这真是个惊喜。把花园软管也解开并排水。

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