利用組合通風改善沿海地區地下車庫結露狀況

陳 明

1 概述

隨著生產技術發展,工廠的潤滑站、泵房、電氣控制室和車庫等設施被大量安置在地下建筑空間中。在長江中下游和沿海高濕熱氣候地區的梅雨季節,嚴重的結露造成地面大范圍積水、墻面霉變、室內空氣污濁,直接影響建筑正常使用,大幅度增加維修費用。結露還可以造成設備故障率大幅度上升,由于長期累計腐蝕效應,設備使用壽命大大降低。傳統除結露方法有熱工保溫法、空氣加熱法、防結露材料法和自然通風法。其中,自然通風法是國內外認可的降濕途徑之一,由于缺乏深入理論研究和充分實證,尤其是高濕熱氣候下的不合理自然通風方式可能導致濕度升高和結露惡化,利用設備通風技術解決除結露問題仍然是空白。

2 案例分析

2.1 地下車庫概況

寶鋼某辦公大樓地下車庫,上部為13層框—剪結構辦公大樓、裙房和小區綠化,屬于附建和單建綜合式地下建筑,平時作為地下停車庫,戰時為二等人員掩蔽部,人防和非人防區域建筑面積為7 000 m2,可掩蔽人員3 600人或停車120輛。車庫投入使用不久發現地面有嚴重積水、墻面霉變,其后對地面進行自流坪和毛地面改造,墻面進行油性涂料粉刷,并利用已有換氣系統進行24 h不間斷通風,均沒有達到消除和減少結露的目的。

2.2 表面溫度測試

圖1是通過實測車庫地表面溫度和空氣濕度、溫度和風速后利用CFD模擬反映該車庫地面表面溫度變化的表溫分布圖。從圖1中可以看出,地面表溫分布很不均勻,在進口處和建筑內部深處最大溫度相差4.6℃。建筑內部大范圍溫度屬于偏低狀態,風速流動快的地方相對地面表溫較高。

2.3 結露分析

結露是當物體表面溫度低于露點溫度時空氣中水分在物體表面的積累,當物體表面溫度大于露點溫度時,物體表面呈現相對干燥。物體表面溫度測試是了解結露嚴重程度的一種方法。一般情況下,露點溫度在一定范圍時,物體表面溫度較低則結露程度比較嚴重,反之較輕。根據現場對結露狀態調查結果,印證地面表溫與實際結露程度呈現高度相關性,即大部分地面都有結露現象,在結露嚴重部位的表面溫度低于結露溫度,而且表溫越低,結露越嚴重。同時,在具有良好通風部位,結露現象相對少見,這可以用通風提高了地面表溫或者蒸發作用予以解釋。圖2是表面溫度遷移原理示意圖,其表明了隨著通風強化,表溫上升,當表面溫度大于露點溫度以后,由結露變為不結露的轉化過程。

2.4 提高表面溫度,降低結露

白天來臨時,通常空氣的溫度較高,相對濕度較低。濕熱的空氣從出入口進入車庫后,有助于迅速提高地面表面溫度。相反,夜晚的空氣溫度較低,相對濕度較高,濕熱氣流攜帶高濕度水分進入車庫后不能有效提高表溫,可以使結露情況更加嚴重。

實驗證明,當溫度大于32℃,相對濕度小于60%時,一定速度的空氣氣流可以明顯提高表面溫度并使其高于露點溫度2℃～4℃;當溫度小于32℃,相對濕度大于60%時,提高表面溫度有限且不能阻止結露的產生。

3 對策措施

3.1 誘導射流風機法

誘導射流風機法是指在現有自然和機械通風系統排風運行模式下,通過在建筑內部各處裝設射流風機,合理組織氣流通路,并以一定射流角度和速度吹向對象表面,使射流氣流與對象表面的對流換熱程度和次數增加,提高其表面溫度,促使對象表面水分蒸發而不結露。

3.2 空氣幕隔斷法

空氣幕隔斷法是指為了阻止室外高溫高濕空氣滲入室內,在相應的出入口增設空氣幕,形成空氣“幕布”,從而限制室外空氣深入結露易發的內部空間區域。一般采取上送上回,設備直接安裝在進出口上方;上送下回,設置系統回風管道,將地面處回風由空氣幕內風機抽回空氣幕。

3.3 低溫空氣幕法

低溫空氣幕法是指在空氣幕內設置表面冷卻器,對進出口滲入空氣進行預降溫去濕,使可能進入的少量空氣的溫度、濕度較低,與內部表面接觸時不發生表面結露。

3.4 強力風機法

強力風機法是指將大鼓風渦輪風機直接放置在表面結露嚴重區域,利用速度調節開關,風量控制在一定范圍,直接對結露表面進行強力吹掃,確保實現短時間內對象表面結露水分加速揮發,并經機械通風系統,適時將近飽和濕空氣排出室外。

3.5 組合通風法

圖3提供了根據結露形成特點采用誘導射流風機、空氣幕和機械通風系統組合形成的針對性防結露通風實施方案。從10:00～17:00是一天中空氣溫度較高,相對濕度較低的時間段,采取射流風機強化并運行機械通風系統進行室內外空氣交換,可以達到趨利避害,提高表溫減少結露的目的。

采用組合通風后,車庫地面表溫緩慢升高,其分布情況如圖4所示,從圖中可以看到,除個別點低于露點以外,其余表溫均高于露點溫度,即無結露現象出現。

4 結語

組合通風可以提高結構層表面溫度2.0℃以上,可保證室內90%以上區域無結露。結合地面吹干機技術,可將結構層表面溫度升高3.5℃左右,可快速將地面剩余結露較徹底驅除。

經測算,空氣幕隔斷技術(雙排上送下回空氣幕),空氣幕隔斷理想效率在60%以上,結露現象可以得到一定的遏制。附加冷卻去濕的表冷器空氣幕隔斷技術(雙排上送下回空氣幕),將經過空氣幕后吹出的露點溫度大致降低5℃,含濕量大致降低5 g/kg,可完全解決結露問題。與單純采用空調設備或除濕設備進行室內除結露方案比較,使用上述技術方法可節約運行費用(電費)30%以上,具有一定經濟性。

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