大型水工構(gòu)筑物結(jié)露和消除方法.

1、大型水工構(gòu)筑物結(jié)露和消除方法 摘要： 本文論述了北方地區(qū)大型水工構(gòu)筑物在高溫高濕季節(jié)結(jié)露問題 的成因及其危害，結(jié)合建筑物的特點，提出了冷凍升溫除濕方法，并總結(jié)了采 用此方法在實際工程中的效果。 關(guān)鍵詞： 水工構(gòu)筑物 結(jié)露 除濕 1 問題 提出 我國是一個貧水國，為了防止長期大規(guī)模超采地下水，引起地層壓密產(chǎn)生 地面下沉現(xiàn)象，城市在建設(shè)水廠時，主要選擇地面水 （ 水庫水） 為水源。在處理 地面水的工藝設(shè)計中多采用：原水混合絮凝沉淀過濾碳吸附消毒 配水流程。在我國南方，這些工藝水處理設(shè)施均敞露放置室外，而在北方地 區(qū)，為了冬季防凍，這些設(shè)施一般放置在加蓋的建筑物內(nèi)。北京市一座日處理 量 150 萬噸

2、超大型自來水水廠，為了減少占地面積，把整個處理工藝及其設(shè)施 集中布置在一座建筑面積為15000m3大型網(wǎng)架廠房彩板屋頂內(nèi)。該水廠為了控 制水中的總藻量，使用密云水庫潮白河庫區(qū)深層水，水庫的取水點設(shè)在深度 40 米處，原水水溫常年保持在110C。當該工程正式通水投入運行時，正值夏 季高溫高濕天氣，室外的空氣通過門、窗縫隙進入室內(nèi)，遇到低溫的水面和管 道壁面馬上結(jié)露并產(chǎn)生大量霧氣迷漫整個室內(nèi)空間，用“伸手不見五指”來形 容一點不過分，廠房內(nèi)能見度不超過 1m,這種現(xiàn)象持續(xù)了整個夏季。夏季過 后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)許多設(shè)施表面出現(xiàn)霉變，有些管道及電力線橋架銹蝕等。降低 了電氣設(shè)備的可靠性，給安全生產(chǎn)造成威脅

3、。 2 設(shè)計方案和設(shè)備的選定 在工 藝水處理池進行處理的過程中，房間內(nèi)的大面積低溫水面和管壁等像一個大型 的輻射供冷地板，水面和管壁表面通過輻射換熱和自然對流換熱的形式將室內(nèi) 空氣的熱量吸附。此時，室內(nèi)空氣溫度和含濕量較高，空氣露點也較高。水面 和管壁降溫較快而室內(nèi)空氣降溫較慢，且室內(nèi)空氣露點在無除濕設(shè)備時維持不 變。當水面、池面和管壁溫度降到室內(nèi)空氣露點以下時，其表面就會結(jié)露，嚴 重時產(chǎn)生霧氣。故在外界空氣焓值高于大型綜合池空氣焓值時，必須減少室外 空氣的進入量，同時要考慮對室內(nèi)空氣進行除濕。 除濕方法主要有通風(fēng)除濕、 冷卻除濕、液體除濕機、轉(zhuǎn)輪除濕機和吸濕劑除濕等。 2.1 設(shè)計方案的選擇

4、 當外界空氣焓值低于或等于廠房內(nèi)空氣焓值時，首先優(yōu)選通風(fēng)除濕，該方法簡 單易行，但當外界空氣焓值高于廠房內(nèi)空氣焓值時，必須要減少室內(nèi)外空氣流 通量，采用除濕設(shè)備，使廠房內(nèi)的相對濕度控制在 50左右。 2.2 通風(fēng)除濕 由于綜合池結(jié)露位置在水面、池面和管壁表面，而此時室內(nèi)空氣的溫度依然較 高，空氣濕度也遠遠未達到飽和狀態(tài)，如果能對管廊和池面進行置換送風(fēng)，不 斷輸送低露點空氣，使池面附近空氣露點低于池面溫度，則解決了結(jié)露問題。 因此，將置換通風(fēng)應(yīng)用于有大面積水面的綜合池的大型廠房中可以取得較好的 除濕效果，且置換通風(fēng)的高換氣效率也使室內(nèi)環(huán)境的空氣品質(zhì)提高，同時使運 行能耗降低。 2.3 除濕設(shè)備的

5、選擇 除濕設(shè)備的除濕方法從原理上可以概括為 兩類，第一類是冷凍除濕，第二類是化學(xué)除濕。常用有冷凍除濕機、液體除濕 機、轉(zhuǎn)輪除濕機，它們都可以用來除濕，但又有各自的特點，下面比較這三種 除濕機的性能、空氣處理過程、適用場合等。具體比較見下表。 除濕機綜合性 能比較表 三甘醇液體除濕機 冷凍除濕機 轉(zhuǎn)輪除濕機 除濕機型號 SC-0.5 CF20 HDC-5000 生產(chǎn)廠家 江西長林 南京五洲 廣州華工泰 機組估價 （萬元） 17.0 4.5 10.0 處理風(fēng)量 （ m3/h） 5000 5500 5000 再生風(fēng)量 （ m3/h） 1650 1700 進風(fēng)工況 32C、65%(19.4g/kg 干

6、) 處理空氣出風(fēng)參數(shù) 15C、60% (6.2g/kg 干) 45C、25% (15.2g/kg 干) 60C、10% (7 .0g/kg 干) 再生空氣出風(fēng)參數(shù) 65 C、58 g/kg 干 70C、35 g/kg 干 除 濕 量 ( kg/h ) 80.0 28 42.0 輸入功率 ( kW) 10.3+50 11 9+54 單位功率除濕量(kg/ kW h) 1.33 2.5 0.67 冷凍水耗量 ( t/h ) 17.0 - 從上表中比較可以看出，三甘醇液體除濕機的除濕量最大，但是單 位功率除濕量最小，價格最高，還需要另外配置冷源和熱源。冷凍除濕機的價 格最低，單位功率除濕量最大，使用

7、最方便，不需另外配置冷源和熱源。轉(zhuǎn)輪 除濕機的價格比較高，單位功率除濕量居中。如果改用蒸汽加熱再生空氣，同 規(guī)格除濕機需蒸汽（ 0.4Mpa）90 kg/h 。 由于以上三種方法的除濕原理不同， 對空氣的處理過程和適用場合也不一樣。現(xiàn)在假設(shè)把空氣從32C、65%處理到 某一范圍，三種方法的空氣處理過程如圖 1 所示。 液體除濕機直接把空氣處理 到所需要的人體舒適區(qū)，濕度處理、溫度處理在同一個過程由同一個設(shè)備同時 完成。液體除濕機以濕度處理為主，溫度處理為輔。 冷凍除濕機先把空氣溫度 降低到露點溫度以下，處理空氣中的水汽在蒸發(fā)器表面凝結(jié)成小水滴，從處理 空氣中分離出來，含濕量隨著露點溫度的降低而

8、減小，直至含濕量達到要求。 然后再對所處理的空氣進行等濕加熱，直至溫度也達到要求。處理過程分步完 成，降溫之后再升溫。升溫靠制冷系統(tǒng)的冷凝熱，不再增加耗電。 轉(zhuǎn)輪除濕機 先吸收處理空氣的水汽，降低處理空氣的含濕量，使其達到要求，但是經(jīng)過轉(zhuǎn) 輪處理后的空氣溫度升高較多，需再加一個后冷卻裝置，對轉(zhuǎn)輪處理后的空氣 進行降溫。處理過程也分步完成，除濕、降溫由不同的裝置來完成。 圖 1 空 氣處理過程比較 通過以上綜合比較，冷凍除濕機價格低、能耗低，適合處理出風(fēng)含濕 量大于 6.5g/kg 干的空氣。轉(zhuǎn)輪除濕機用電加熱再生空氣時能耗大，在能使用 冷凍除濕機的情況下，盡量不使用轉(zhuǎn)輪除濕機，如果轉(zhuǎn)輪除濕機改

9、用蒸汽來加 熱再生空氣，將節(jié)約 80%左右的電能；轉(zhuǎn)輪除濕機不但可以用于處理出風(fēng)含濕 量大于 6.5g/kg 干的空氣，而且也可以用來處理出風(fēng)含濕量小于 6.5g/kg 干的 低濕空氣，但是出風(fēng)溫度較高，適合于對出風(fēng)含濕量有要求而對出風(fēng)溫度沒有 要求的場合。對于有低溫低濕要求的空氣應(yīng)采用聯(lián)合式除濕機來處理。液體除 濕機使用在地下場所較為經(jīng)濟，對所處理的空氣有一定的潔凈度要求；除濕量 大，但液體除濕機價格較高。 大型綜合池的廠房雖然因來水溫度低，使得室內(nèi) 出現(xiàn)低溫高濕的環(huán)境，比較適合使用轉(zhuǎn)輪除濕機，但考慮其初投資較大，需要 再生熱源，且廠房內(nèi)部高低錯落，池面大，走道板窄，又有大量管廊，布置設(shè) 備

10、和管道比較困難。我們選擇使用了價格便宜；體積?。怀凉裥矢?；不需要 另外配置冷源和熱源，也不需要再生裝置，只要接上相應(yīng)的電源和處理風(fēng)管道 即可運行的冷凍除濕機，并且把它分布在需要降低濕度的不同地點。 在選型時 考慮到冷凍除濕機對進風(fēng)溫度有一定的要求，普通型除濕機的進風(fēng)溫度在 18 32C左右，低溫型除濕機的進風(fēng)溫度在 532 C左右；對于低溫型除濕機，當 進風(fēng)溫度低于18C時，還要間斷性地融霜，影響除濕效率的缺點，選用了升溫 型除濕機。 升溫型除濕機即讓制冷系統(tǒng)的冷凝熱全部經(jīng)過風(fēng)冷冷凝器傳給經(jīng)蒸 發(fā)器除濕后的空氣，處理空氣被加熱升溫，出風(fēng)溫度比進風(fēng)高15C左右?？諝?處理過程為CL-A。升溫除

11、濕適合于 0的場合。把圖3中的風(fēng)冷冷凝器 和蒸發(fā)器串聯(lián)在同一個風(fēng)系統(tǒng)中，就是升溫型除濕機原理圖。 圖 3 冷凍除濕機工作原理 3 室內(nèi)設(shè)計濕負荷的確定 房間內(nèi)的總濕負 荷包括：通風(fēng)換氣帶來濕量、池面散濕、池壁和管壁的產(chǎn)濕等。 3.1 室內(nèi)設(shè)計 參數(shù)為防止結(jié)露保證設(shè)備的使用壽命，夏季池面溫度最好高于16C，現(xiàn)按來 水溫度取值1012C，設(shè)將設(shè)計室內(nèi)露點控制在 14C。室內(nèi)設(shè)計溫度可參照普 通空調(diào)設(shè)計參數(shù)，定為23C，而相對濕度應(yīng)根據(jù)對應(yīng)的控制露點確定，約為 50。初始狀態(tài)的室內(nèi)空氣露點，可根據(jù)北京城市氣象資料推算的最熱月平均 露點取值。 3.2 廠房內(nèi)設(shè)計濕負荷的計算 根據(jù)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)，可以計算

12、出不 同條件下廠房內(nèi)的濕負荷。 廠房內(nèi)設(shè)計濕負荷由兩部分組成：一是房間通過通 風(fēng)換氣和門窗縫隙滲透得到的濕負荷，一是水面、池壁和管壁的散濕量。 通風(fēng) 量一般按夏季最大散濕量計算，其計算公式如下：Q = 1000W/ p (dg - ds) 式中Q為按散濕量計算的通風(fēng)量，m3/h； W為廠房內(nèi)空氣散濕量，可以計算或 查有關(guān)手冊求得， kg/h； dg 為廠房內(nèi)空氣含濕量， g/kg ； ds 為送風(fēng)的空氣含 濕量，g/kg ； p為空氣密度kg/m3。水面、池壁和管壁的散濕量是按散濕量 計算選擇：W = S 式中S為散濕表面積，m2為單位面積散濕量， g/(m2.h) 。 4 除濕機組處理過程的

13、核算 當選用升溫型除濕機時，空氣調(diào)節(jié)過 程如下：該過程在 i-d 圖上表示見圖 4 根據(jù)文獻4，對應(yīng)于風(fēng)量7590m3/h的除濕機型號為CF32型，其制冷 量為 56.9kW， kJ/kg干，根據(jù)文獻1推薦，取蒸發(fā)器出口處(即L點)相對濕度 為95%貝U L2點參數(shù)為：tL2=13.9 J dL2=9.7g/kg干 根據(jù)文獻2推薦，取 冷凝器負荷系數(shù) 書=1.25，則冷凝負荷 Q2=1.25X 56.9=71.1kW,送風(fēng)點02的 參數(shù)為： kJ/kg 干 tO2=39.8 J , dO2=9.8g/kg干kJ/kg v0，計算表明升溫型除濕機只 能消除室內(nèi)余濕量，另外不但不能消除余熱，反而增加了室內(nèi)的余熱量，會使 室內(nèi)的溫度升高，只能滿足濕度的要求，不能達到溫度的要求。5 結(jié)論該水 廠有大型綜合池的廠房在設(shè)備安裝好后，經(jīng)過一年的跟蹤調(diào)查，實踐證明，這 種綜合除濕方法在廠房內(nèi)低溫高濕的環(huán)境下應(yīng)用是完全成功的。5.1 在低溫高 濕的環(huán)境下選擇使用冷凍除濕機時，必須考慮該機組的特點，選用了升溫型冷 凍除濕機是一種最佳方案。具有其它機組所無以倫比的優(yōu)勢，既達到節(jié)能，又 降低了設(shè)備的一次性投資和運行管理費用。 5.2 置換通風(fēng)應(yīng)用于大型綜合