地鐵車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)露、滴水現(xiàn)象分析及防治措施

朱貽彤

摘 要：地鐵車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是整個(gè)地鐵工程的重要組成部分，由于其位于地面之下，會(huì)與地面上產(chǎn)生溫度與濕度的差異，從而形成風(fēng)口結(jié)露及滴水現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)結(jié)露、滴水現(xiàn)象及原因的分析，探索出在施工過(guò)程中如何預(yù)防和解決這一問(wèn)題的具體措施。主要從設(shè)備安裝及運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)整，管道及風(fēng)口材料的導(dǎo)熱性改變，室外空氣進(jìn)入量的控制，增強(qiáng)管道排水能力等方面來(lái)防止和減少結(jié)露滴水現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)站；通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；結(jié)露；風(fēng)口；保溫

中圖分類(lèi)號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

地鐵車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著對(duì)地鐵車(chē)站的空氣溫度、濕度、空氣流動(dòng)、空氣壓力和空氣品質(zhì)進(jìn)行調(diào)控的任務(wù)，其運(yùn)行狀況值得我們足夠重視。除冬季以外地下車(chē)站因溫差大、潮氣重，易產(chǎn)生結(jié)露的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)在風(fēng)口邊框滴水、風(fēng)管本體及支吊架結(jié)露、甚至造成保溫棉損壞、天花滴水、墻面滲水發(fā)霉、墻面涂料脫落等現(xiàn)象，處理起來(lái)難度較大，對(duì)觀感和使用功能存在影響，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，也給乘車(chē)人員和車(chē)站管理人員造成困擾，為整個(gè)車(chē)站帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失和負(fù)面的社會(huì)效應(yīng)。該文通過(guò)對(duì)地鐵車(chē)站形成結(jié)露的原因進(jìn)行分析探討，提出切實(shí)可行的解決地鐵車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)結(jié)露的防治辦法。

1 結(jié)露現(xiàn)象概述

1.1 結(jié)露現(xiàn)象的產(chǎn)生

在空氣含濕量不變的情況下，環(huán)境溫度下降（等濕冷卻過(guò)程），空氣中的相對(duì)濕度會(huì)逐漸升高。當(dāng)環(huán)境溫度低到某一個(gè)值時(shí)，空氣中的水蒸氣含量達(dá)到飽和，即空氣相對(duì)濕度為100 %。在此情況下環(huán)境溫度再繼續(xù)下降，將會(huì)出現(xiàn)“結(jié)露”的現(xiàn)象，即空氣中過(guò)飽和的水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)的小水珠。

1.2 露點(diǎn)溫度的分析

產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象的溫度稱為露點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱為“露點(diǎn)”。只要環(huán)境溫度低于露點(diǎn)溫度，就必然隨著有凝結(jié)水的產(chǎn)生，可以通過(guò)分析潮濕空氣的露點(diǎn)溫度來(lái)判斷是否會(huì)結(jié)露。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，如果送風(fēng)溫度低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度t1，容易產(chǎn)生結(jié)露的現(xiàn)象。風(fēng)口結(jié)露是風(fēng)口表面溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度所造成的。具體潮濕空氣的露點(diǎn)溫度需要通過(guò)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

露點(diǎn)溫度在0 ℃～93 ℃時(shí)，露點(diǎn)溫度t1的計(jì)算公式

t1=6.54+14.526×lnpq+0.7389×lnpq2+0.09486×lnpq3+0.4569×（pq）0.1984

露點(diǎn)溫度在小于0 ℃時(shí)

tl=6.09+12.608×lnpq+0.4959×lnpq2

其中pq表示水蒸氣的分壓力；

通過(guò)露點(diǎn)溫度的計(jì)算公式可知，露點(diǎn)溫度主要與濕空氣中水蒸氣的分壓力有關(guān)，隨著水蒸氣分壓力的增大，露點(diǎn)溫度相應(yīng)的也會(huì)增加，如圖1所示。

圖1說(shuō)明了相對(duì)濕度、水蒸氣分壓力、露點(diǎn)溫度等數(shù)據(jù)的關(guān)系?？梢园l(fā)現(xiàn)在環(huán)境溫度相同時(shí)，相對(duì)濕度與水蒸氣的分壓力成正相關(guān)，相對(duì)濕度越大，則露點(diǎn)溫度也越高，現(xiàn)實(shí)中也就越容易結(jié)露。同樣的由于相對(duì)濕度曲線是個(gè)對(duì)數(shù)函數(shù)曲線，在相對(duì)濕度相同時(shí)，環(huán)境溫度越高，露點(diǎn)溫度也相應(yīng)提高。

2 結(jié)露的原因分析

結(jié)露現(xiàn)象的本質(zhì)是環(huán)境溫度或物體表面溫度低于露點(diǎn)溫度導(dǎo)致空氣中的水蒸氣凝結(jié)。地鐵車(chē)站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，可能引發(fā)結(jié)露現(xiàn)象的原因主要有以下幾點(diǎn)。

（1）地鐵車(chē)站出入口連通車(chē)站內(nèi)外，由于車(chē)站內(nèi)、外存在溫差，內(nèi)、外大氣壓力也會(huì)有區(qū)別，而地鐵車(chē)站的空間是固定不變的，壓差的存在將導(dǎo)致空氣的加速流動(dòng)，在冬、夏兩季，地鐵站內(nèi)外溫差越大，這種現(xiàn)象越明顯。也有部分地鐵車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)氣流組織不合理，在車(chē)站內(nèi)部形成負(fù)壓區(qū)，大量室外含濕量及溫度較高的空氣被吸入地鐵車(chē)站內(nèi)，這些室外空氣與車(chē)站內(nèi)的低溫空氣互相混合，得到的混合空氣含濕量相對(duì)較高，溫度較低，露點(diǎn)溫度也隨之提高，而頂板、中板、風(fēng)口表面的溫度低于混合空氣露點(diǎn)溫度，從而導(dǎo)致頂板、中板、風(fēng)口等部位結(jié)露。

（2）一般來(lái)說(shuō)熱空氣密度較低，濕熱空氣在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)向上積聚，空調(diào)風(fēng)口、支架、管道和設(shè)備等金屬物體及車(chē)站頂板、中板等主體結(jié)構(gòu)的溫度較低，濕熱空氣遇到低溫物體溫度降低，從而產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

（3）在實(shí)際工程中各空調(diào)系統(tǒng)在日常運(yùn)行過(guò)程中均采用低溫送風(fēng)技術(shù)，即“大溫差送風(fēng)模式”。通過(guò)降低送風(fēng)溫度來(lái)減少送風(fēng)量，從而減小風(fēng)機(jī)功率、風(fēng)管尺寸達(dá)到節(jié)約造價(jià)和減少占用地鐵車(chē)站的上部空間的目的，而在設(shè)備選型中空調(diào)柜是沒(méi)有加熱段的，通過(guò)某地鐵車(chē)站空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)焓濕圖圖2、圖3進(jìn)行分析。

在圖2、圖3焓濕圖的設(shè)計(jì)參數(shù)下，其中O點(diǎn)作為送風(fēng)點(diǎn)送風(fēng)溫度20 ℃，站廳狀態(tài)點(diǎn)溫度30 ℃，相對(duì)濕度64 %，由于鋁合金風(fēng)口的導(dǎo)熱性能較好，可以認(rèn)為風(fēng)口邊緣的溫度與送風(fēng)溫度20 ℃一致，周?chē)諝馀c之接觸可以認(rèn)為是等濕冷卻的過(guò)程，通過(guò)圖2可以看到冷卻后的空氣相對(duì)濕度接近飽和，加之氣流組織及環(huán)境因素等影響，空氣中的水蒸氣很有可能在送風(fēng)口附近因低溫凝結(jié)，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

（4） 施工過(guò)程中施工工藝質(zhì)量不合格，象保溫層空鼓松動(dòng)、支架處保溫層受擠壓破裂，保溫層之間拼縫不嚴(yán)密、空調(diào)保溫材料性能和厚度不符合要求，或者設(shè)備安裝不滿足要求等。發(fā)生以上情況保溫層的保溫效果達(dá)不到設(shè)計(jì)目標(biāo)甚至產(chǎn)生“冷橋”效應(yīng)，從而導(dǎo)致風(fēng)管及支吊架產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

（5）地鐵空調(diào)冷凍水系統(tǒng)供、回水管溫度一般為7 ℃、12 ℃，這個(gè)溫度比室內(nèi)環(huán)境溫度要低很多。由于閥門(mén)手柄需要保證其正常的操作功能，不能簡(jiǎn)單地采用保溫材料直接進(jìn)行包裹處理，而閥門(mén)本體和手柄相關(guān)材質(zhì)導(dǎo)熱能力較強(qiáng)，手柄溫度將接近管道內(nèi)部冷凍水的溫度。機(jī)房?jī)?nèi)高溫空氣直接與空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的閥門(mén)調(diào)節(jié)手柄接觸，將在手柄部位水蒸氣凝結(jié)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

（6）在氣溫較高、空氣濕度較大的情況下，可能有個(gè)別空調(diào)設(shè)備正常工作時(shí)產(chǎn)生凝結(jié)水的速度，超過(guò)了凝結(jié)水的排除速度；也可能部分設(shè)備運(yùn)行時(shí)由于內(nèi)部負(fù)壓的存在使冷凝水積留在設(shè)備內(nèi)部，在設(shè)備停機(jī)后內(nèi)、外壓力一致時(shí)，設(shè)備內(nèi)積留冷凝水大量排出，導(dǎo)致部分風(fēng)機(jī)盤(pán)管設(shè)備本體內(nèi)部積留冷凝水溢出集水盤(pán)的現(xiàn)象。

3 結(jié)露現(xiàn)象的預(yù)防

空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)滴水和結(jié)露現(xiàn)象，必然是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料及設(shè)備的選擇、現(xiàn)場(chǎng)施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)4個(gè)方面中的一個(gè)或多個(gè)出現(xiàn)了問(wèn)題。要避免這種現(xiàn)象，我們同樣需要從以上4個(gè)方面采取措施。

3.1 調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行模式和設(shè)備組成

（1）在列車(chē)停運(yùn)后，除了設(shè)備房冗余多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)外的其他空調(diào)系統(tǒng)停止運(yùn)行，站內(nèi)溫度和濕度都相應(yīng)較高。次日空調(diào)系統(tǒng)剛開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，送風(fēng)溫度不能直接設(shè)置為系統(tǒng)設(shè)計(jì)送風(fēng)溫度。此時(shí)應(yīng)采用較高送風(fēng)溫度完成一次室內(nèi)空氣循環(huán)，再逐漸下降至系統(tǒng)的設(shè)計(jì)送風(fēng)溫度。防止出現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)啟動(dòng)的初期房間露點(diǎn)溫度高于送風(fēng)溫度，導(dǎo)致風(fēng)口表面等迎風(fēng)處出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象。

（2）通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行除濕模式，降低車(chē)站內(nèi)空氣相對(duì)濕度。運(yùn)行除濕模式時(shí)，送風(fēng)溫度降得很低，圖4是送風(fēng)處理焓濕圖（圖4），B點(diǎn)是室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)N對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度，W點(diǎn)是冷凍水的溫度點(diǎn)。受限于冷凍水的溫度，處理后的空氣溫度范圍只能在B、W之間變動(dòng)。但在室內(nèi)含濕量比較高時(shí)，即使處理后的空氣溫度降低到最低溫度W點(diǎn)，需要持續(xù)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，在此期間室內(nèi)相對(duì)濕度高，如果送風(fēng)溫度低，同樣可能產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。

在滿足站內(nèi)人員和衛(wèi)生需求的情況下，降低室外新風(fēng)所占比例。如圖4所示，通過(guò)減小新回風(fēng)比，混合空氣狀態(tài)點(diǎn)從C點(diǎn)→C '點(diǎn)，降低混合空氣溫濕度，使送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)達(dá)到了除濕要求。

（3）如果在設(shè)備選型中空調(diào)機(jī)組沒(méi)有設(shè)置加熱段，在此情況下最好能額外增加除濕機(jī)除濕，或是在空調(diào)機(jī)組中補(bǔ)充加熱段提高送風(fēng)溫度降低空氣的相對(duì)濕度，確保機(jī)組處理后空氣的干球溫度與室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度間有足夠的溫差。試驗(yàn)機(jī)構(gòu)相關(guān)研究表明在不結(jié)露的情況下各類(lèi)風(fēng)口的溫差要求如下：百葉風(fēng)口需要溫差 Δt≥4.5 ℃、噴射風(fēng)口 Δt≥3.6 ℃、盤(pán)型散流器 Δt≥2.0 ℃。

3.2 減少室外空氣的進(jìn)入

在空調(diào)持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，大量的熱、濕負(fù)荷被室外空氣帶入系統(tǒng)中，可以通過(guò)盡量減少室外熱濕空氣進(jìn)入來(lái)減少風(fēng)口等處的結(jié)露。象通過(guò)減少排風(fēng)量、加大送風(fēng)量減小送風(fēng)溫差的辦法，保證車(chē)站內(nèi)有一定的正壓值，減少因熱濕空氣滲透導(dǎo)致結(jié)露的現(xiàn)象。

3.3 預(yù)防風(fēng)口結(jié)露

地鐵車(chē)站普遍采用“大溫差送風(fēng)模式”工作，溫差大易結(jié)露，情況不嚴(yán)重時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)百葉風(fēng)口邊緣的葉片角度， 達(dá)到增加出口處紊流和風(fēng)口邊緣部分誘導(dǎo)風(fēng)來(lái)減少結(jié)露的目的。反之則必須通過(guò)更換風(fēng)口的材質(zhì)來(lái)減少風(fēng)口處的結(jié)露現(xiàn)象。象選用低溫送風(fēng)誘導(dǎo)風(fēng)口，或有著較小傳熱系數(shù)的ABS塑料風(fēng)口或木制風(fēng)口代替普通鋁合金風(fēng)口，除此之外也可以在風(fēng)口上噴一層憎水材料改變材料性能或在風(fēng)口內(nèi)邊框及風(fēng)口邊端貼一層薄PE保溫板，防止風(fēng)口邊端接受過(guò)多來(lái)自空調(diào)機(jī)組的冷量，導(dǎo)致表面溫度過(guò)低的方法來(lái)減少結(jié)露現(xiàn)象。

灰塵會(huì)加速水蒸氣的凝結(jié)，風(fēng)口表面有灰塵時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)露的概率變大，所以在日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作中加強(qiáng)風(fēng)口的清理也是很重要的保障措施之一。

3.4 按照規(guī)范和使用要求進(jìn)行保溫材料的選擇和施工

要解決風(fēng)管、水管保溫層表面出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象，需要具體情況具體分析。如果是材料選用方面的問(wèn)題，要考慮環(huán)境相對(duì)濕度、介質(zhì)與環(huán)境的溫差、流量等設(shè)計(jì)工況，將不合格材料更換為密度、厚度、導(dǎo)熱系數(shù)、耐火等級(jí)各方面參數(shù)滿足需求的保溫材料，并在到場(chǎng)材料檢測(cè)合格后方可使用。具體保溫材料厚度不得小于設(shè)計(jì)手冊(cè)中公式的計(jì)算結(jié)果。由于施工工藝不合格導(dǎo)致的問(wèn)題，需要找出問(wèn)題并重新組織現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行交底，確保返工后現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量符合規(guī)范圖集的要求。以下是相關(guān)質(zhì)量通病的解決措施。

3.4.1 保溫層在使用過(guò)程中脫落或空鼓松動(dòng)

在采用玻璃棉作為保溫材料時(shí)，保溫釘種類(lèi)及數(shù)量間距、黏結(jié)劑的種類(lèi)應(yīng)符合要求。保溫釘黏結(jié)處應(yīng)提前清潔干凈，如果在空氣比較潮濕時(shí)進(jìn)行施工，需要特別注意將風(fēng)管表面的水分擦干。安裝保溫層必須在黏結(jié)劑干透后方可施工，以防止保溫釘脫落、保溫層脫空。

3.4.2 管道保溫不嚴(yán)密

下料場(chǎng)地要平整，且通過(guò)鋪設(shè)木板等與地面隔開(kāi)，以防保溫材料污染。并且準(zhǔn)備專(zhuān)用裁割刀具和直尺等測(cè)量工具，沿著直尺邊裁割，嚴(yán)禁徒手下料。下料時(shí)應(yīng)采用底托邊、邊包頂?shù)南铝戏绞竭M(jìn)行材料剪裁，并留有5 mm～10 mm余量，確保對(duì)接處應(yīng)對(duì)口壓緊。施工時(shí)盡量采用先上后下、先里后外的方法，確保施工完的保溫層不損壞。

3.5 冷凍水閥門(mén)手柄的處理

由于閥門(mén)手柄和空氣的溫差大，而且其使用功能要求和形狀使其無(wú)法采用傳統(tǒng)的保溫方式，使空調(diào)冷凍水系統(tǒng)閥門(mén)手柄部位的結(jié)露現(xiàn)象普遍存在于各類(lèi)空調(diào)系統(tǒng)中。目前一般在系統(tǒng)安裝、維護(hù)好后，通過(guò)使用一些絕熱材料黏貼或包扎在手柄上來(lái)減少手柄與空氣的接觸，減少手柄處的凝結(jié)水。

3.6 增加管道設(shè)備的排蓄水能力

在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中或系統(tǒng)剛停機(jī)時(shí)，由于冷凝水比較多或設(shè)備內(nèi)部負(fù)壓比較大，積存冷凝水量大于排水速度。此時(shí)可以通過(guò)加大凝結(jié)水管管徑以增強(qiáng)排水能力，或采用集水盤(pán)深度或者存水彎深度較大的設(shè)備來(lái)增強(qiáng)蓄水能力以減少冷凝水的泄露。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，空調(diào)系統(tǒng)結(jié)露的原因主要有設(shè)計(jì)原因、施工原因和當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候原因。針對(duì)這些原因，我們要做到提前考慮，避免結(jié)露現(xiàn)象影響到地鐵車(chē)站的觀感質(zhì)量和使用功能，減少后期處理此類(lèi)問(wèn)題付出的經(jīng)濟(jì)成本。城市軌道交通系統(tǒng)是重要的公用交通設(shè)施，它的質(zhì)量好壞和使用壽命就掌握在我們建設(shè)者手中，希望通過(guò)該文的分析為相關(guān)建設(shè)者提供一些觀點(diǎn)意見(jiàn)，希望未來(lái)的工程質(zhì)量會(huì)更好。

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