某地下泵房壁面結露與相對濕度研究

2016-08-06 09:59:00孫蘭

大科技 2016年35期

孫蘭

（河北省第六建筑工程有限公司 050000）

某地下泵房壁面結露與相對濕度研究

孫蘭

（河北省第六建筑工程有限公司 050000）

以某地下泵房中的濕空氣為研究對象，通過理論研究和現場實測的方法，對濕空氣的相對濕度與壁面結露之間的關系以及濕空氣的干球溫度與壁面溫差之間的關系進行理論分析和現場實測驗證。

相對濕度；空氣與壁面溫差；壁面結露；地下建筑

引言

地下建筑與地面建筑工程相比，潮濕結露是其一大特點，尤其是在濱海地區，如水電站、核電站的地下部分、江河湖海岸旁火電廠等工業建筑以及民用建筑的地下部分。部分內陸地區的地下建筑如地下車庫[1]、地下泵房等位置也存在潮濕結露的現象，尤其是在南方和雨季。

1 理論分析

1.1 相對濕度與壁面結露之間關系

濕空氣干球溫度20～30℃，相對濕度分別是70%、75%、80%、85%、95%，干球溫度減去對應的露點溫度做圖如圖1。

圖1 干球溫度與露點溫度之差

由圖1中數據可知，當相對濕度90%時空氣的干球溫度減去露點溫度約等于2℃，當相對濕度85%時空氣的干球溫度減去露點溫度約等于3℃，當相對濕度80%時空氣的干球溫度減去露點溫度約等于4℃，當相對濕度75%時空氣的干球溫度減去露點溫度約等于5℃，當相對濕度70%時空氣的干球溫度減去露點溫度約等于6℃。

干球溫度20～30℃，相對濕度70～90%時相對濕度RH與干球溫度t空氣和露點溫度t濕滿足：

若要不結露，則墻體內壁面的溫度：

由公式（1）和（2）知：

這與發現當相對濕度大于80%時建筑壁面多結露而當相對濕度小于80%時建筑壁面很少結露的結論比較一致。

1.2 地下建筑壁面與房間平均溫度溫差

采用來自GB50038-2005中的經驗公式，來確定地下建筑壁面與房間平均溫度的差值。

1.2.1 土壤溫度計算

土壤原始溫度所用計算公式為[4]：

式中：tg-土壤年平均溫度，℃；Ag-土壤溫度波幅，℃；y-土壤深度，m；Z-溫度波的波動周期，h；a-地層導溫系數，m2/h。由于該建筑位于青島。土壤表面年平均溫度tg=14.2℃，地面溫度波幅Ad=13.9℃。臨海域土質屬中濕土壤土質，其地層導溫系數a=0.00318m2/h[5]。圖2為計算的距離地面0～10m的土壤溫度分布。

圖2 土壤溫度分布

1.2.2 空氣與壁面溫差計算

參考《人民防空地下室設計規范》（GB50038-2005）中關于土中圍護結構的散熱量計算公式：

式中：Q為圍護結構的散熱量，W；K為圍護結構的平均傳熱系數，W/（m2·℃），宜按下表確定；F 外墻及底板內表面積，m2；t空氣為室內設計計算溫度，取值與地面建筑相同，℃；t土壤為土壤初始溫度，外墻取各層中心標高處的土壤溫度，底板取內表面標高處的土壤溫度，℃。

表1 圍護結構的平均傳熱系數k值

其中土壤的導熱系數為1.16W/（m·℃），取k為0.8；內壁面的換熱系數為h=3.6W/（m2·℃）（室內對流換熱系數取8W/（m2·℃），其中3.6W/（m2·℃）為對流部分，4.4W/（m2·℃）為輻射部分）。Wong S.P.W.推薦垂直壁面的自然對流的換熱系數實測經驗公式：

式中：Tsuf為壁面溫度，℃；T0為空氣溫度，℃；H為壁面高度，℃[7]。陶智等人建議墻壁自然對流換熱系數取3.0W/（m2·℃）。本論文中自然對流換熱系數取3.6W/（m2·℃）。

當室內溫度取26℃。由熱流密度相等得如下公式：

由公式（3）可得：

圖3為計算的距離地面0～10m的墻體壁面附近空氣與壁面的溫差。

由圖3可知空氣溫度與壁面溫度差值最大約為3℃，則相對濕度不應大于85%。取5%的安全系數，相對濕度不應大于80%。

1.2.3 理論分析小結

（1）壁面結露與否本質上取決于壁面溫度與空氣露點的溫度之間的關系。但是由于地下建筑特殊的結構特點，潮濕季節壁面附近空氣溫度與壁面的溫差大多在3～5℃，由公式（3）可知，當相對濕度大于80%時，建筑壁面多結露，當相對濕度小于80%時，建筑壁面很少結露。因此相對濕度對于地下建筑壁面結露與否具有重要意義。