利用组合通风改善沿海地区地下车库结露状况

陈 明

1 概述

随着生产技术发展,工厂的润滑站、泵房、电气控制室和车库等设施被大量安置在地下建筑空间中。在长江中下游和沿海高湿热气候地区的梅雨季节,严重的结露造成地面大范围积水、墙面霉变、室内空气污浊,直接影响建筑正常使用,大幅度增加维修费用。结露还可以造成设备故障率大幅度上升,由于长期累计腐蚀效应,设备使用寿命大大降低。传统除结露方法有热工保温法、空气加热法、防结露材料法和自然通风法。其中,自然通风法是国内外认可的降湿途径之一,由于缺乏深入理论研究和充分实证,尤其是高湿热气候下的不合理自然通风方式可能导致湿度升高和结露恶化,利用设备通风技术解决除结露问题仍然是空白。

2 案例分析

2.1 地下车库概况

宝钢某办公大楼地下车库,上部为13层框—剪结构办公大楼、裙房和小区绿化,属于附建和单建综合式地下建筑,平时作为地下停车库,战时为二等人员掩蔽部,人防和非人防区域建筑面积为7 000 m2,可掩蔽人员3 600人或停车120辆。车库投入使用不久发现地面有严重积水、墙面霉变,其后对地面进行自流坪和毛地面改造,墙面进行油性涂料粉刷,并利用已有换气系统进行24 h不间断通风,均没有达到消除和减少结露的目的。

2.2 表面温度测试

图1是通过实测车库地表面温度和空气湿度、温度和风速后利用CFD模拟反映该车库地面表面温度变化的表温分布图。从图1中可以看出,地面表温分布很不均匀,在进口处和建筑内部深处最大温度相差4.6℃。建筑内部大范围温度属于偏低状态,风速流动快的地方相对地面表温较高。

2.3 结露分析

结露是当物体表面温度低于露点温度时空气中水分在物体表面的积累,当物体表面温度大于露点温度时,物体表面呈现相对干燥。物体表面温度测试是了解结露严重程度的一种方法。一般情况下,露点温度在一定范围时,物体表面温度较低则结露程度比较严重,反之较轻。根据现场对结露状态调查结果,印证地面表温与实际结露程度呈现高度相关性,即大部分地面都有结露现象,在结露严重部位的表面温度低于结露温度,而且表温越低,结露越严重。同时,在具有良好通风部位,结露现象相对少见,这可以用通风提高了地面表温或者蒸发作用予以解释。图2是表面温度迁移原理示意图,其表明了随着通风强化,表温上升,当表面温度大于露点温度以后,由结露变为不结露的转化过程。

2.4 提高表面温度,降低结露

白天来临时,通常空气的温度较高,相对湿度较低。湿热的空气从出入口进入车库后,有助于迅速提高地面表面温度。相反,夜晚的空气温度较低,相对湿度较高,湿热气流携带高湿度水分进入车库后不能有效提高表温,可以使结露情况更加严重。

实验证明,当温度大于32℃,相对湿度小于60%时,一定速度的空气气流可以明显提高表面温度并使其高于露点温度2℃～4℃;当温度小于32℃,相对湿度大于60%时,提高表面温度有限且不能阻止结露的产生。

3 对策措施

3.1 诱导射流风机法

诱导射流风机法是指在现有自然和机械通风系统排风运行模式下,通过在建筑内部各处装设射流风机,合理组织气流通路,并以一定射流角度和速度吹向对象表面,使射流气流与对象表面的对流换热程度和次数增加,提高其表面温度,促使对象表面水分蒸发而不结露。

3.2 空气幕隔断法

空气幕隔断法是指为了阻止室外高温高湿空气渗入室内,在相应的出入口增设空气幕,形成空气“幕布”,从而限制室外空气深入结露易发的内部空间区域。一般采取上送上回,设备直接安装在进出口上方;上送下回,设置系统回风管道,将地面处回风由空气幕内风机抽回空气幕。

3.3 低温空气幕法

低温空气幕法是指在空气幕内设置表面冷却器,对进出口渗入空气进行预降温去湿,使可能进入的少量空气的温度、湿度较低,与内部表面接触时不发生表面结露。

3.4 强力风机法

强力风机法是指将大鼓风涡轮风机直接放置在表面结露严重区域,利用速度调节开关,风量控制在一定范围,直接对结露表面进行强力吹扫,确保实现短时间内对象表面结露水分加速挥发,并经机械通风系统,适时将近饱和湿空气排出室外。

3.5 组合通风法

图3提供了根据结露形成特点采用诱导射流风机、空气幕和机械通风系统组合形成的针对性防结露通风实施方案。从10:00～17:00是一天中空气温度较高,相对湿度较低的时间段,采取射流风机强化并运行机械通风系统进行室内外空气交换,可以达到趋利避害,提高表温减少结露的目的。

采用组合通风后,车库地面表温缓慢升高,其分布情况如图4所示,从图中可以看到,除个别点低于露点以外,其余表温均高于露点温度,即无结露现象出现。

4 结语

组合通风可以提高结构层表面温度2.0℃以上,可保证室内90%以上区域无结露。结合地面吹干机技术,可将结构层表面温度升高3.5℃左右,可快速将地面剩余结露较彻底驱除。

经测算,空气幕隔断技术(双排上送下回空气幕),空气幕隔断理想效率在60%以上,结露现象可以得到一定的遏制。附加冷却去湿的表冷器空气幕隔断技术(双排上送下回空气幕),将经过空气幕后吹出的露点温度大致降低5℃,含湿量大致降低5 g/kg,可完全解决结露问题。与单纯采用空调设备或除湿设备进行室内除结露方案比较,使用上述技术方法可节约运行费用(电费)30%以上,具有一定经济性。

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