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1、大型水工构筑物结露和消除方法 摘要：本文论述了北方地区大型水工构筑物在高温高湿季节结露问题 的成因及其危害，结合建筑物的特点，提出了冷冻升温除湿方法，并总结了采 用此方法在实际工程中的效果。关键词：水工构筑物 结露 除湿 1 问题 提出 我国是一个贫水国，为了防止长期大规模超采地下水，引起地层压密产生 地面下沉现象，城市在建设水厂时，主要选择地面水（水库水）为水源。在处理 地面水的工艺设计中多采用：原水混合絮凝沉淀过滤碳吸附消毒 配水流程。在我国南方，这些工艺水处理设施均敞露放置室外，而在北方地 区，为了冬季防冻，这些设施一般放置在加盖的建筑物内。北京市一座日处理 量 150 万吨超大型自来水
2、水厂，为了减少占地面积，把整个处理工艺及其设施 集中布置在一座建筑面积为 15000m3大型网架厂房彩板屋顶内。该水厂为了控 制水中的总藻量，使用密云水库潮白河库区深层水，水库的取水点设在深度 40 米处，原水水温常年保持在 110C。当该工程正式通水投入运行时，正值夏 季高温高湿天气，室外的空气通过门、窗缝隙进入室内，遇到低温的水面和管 道壁面马上结露并产生大量雾气迷漫整个室内空间，用“伸手不见五指”来形 容一点不过分，厂房内能见度不超过 1m,这种现象持续了整个夏季。夏季过 后，经检查发现许多设施表面出现霉变，有些管道及电力线桥架锈蚀等。降低 了电气设备的可靠性，给安全生产造成威胁。2 设
3、计方案和设备的选定 在工 艺水处理池进行处理的过程中，房间内的大面积低温水面和管壁等像一个大型 的辐射供冷地板，水面和管壁表面通过辐射换热和自然对流换热的形式将室内 空气的热量吸附。此时，室内空气温度和含湿量较高，空气露点也较高。水面 和管壁降温较快而室内空气降温较慢，且室内空气露点在无除湿设备时维持不 变。当水面、池面和管壁温度降到室内空气露点以下时，其表面就会结露，严 重时产生雾气。故在外界空气焓值高于大型综合池空气焓值时，必须减少室外 空气的进入量，同时要考虑对室内空气进行除湿。除湿方法主要有通风除湿、冷却除湿、液体除湿机、转轮除湿机和吸湿剂除湿等。2.1 设计方案的选择 当外界空气焓值
4、低于或等于厂房内空气焓值时，首先优选通风除湿，该方法简 单易行，但当外界空气焓值高于厂房内空气焓值时，必须要减少室内外空气流 通量，采用除湿设备，使厂房内的相对湿度控制在 50左右。2.2 通风除湿 由于综合池结露位置在水面、池面和管壁表面，而此时室内空气的温度依然较 高，空气湿度也远远未达到饱和状态，如果能对管廊和池面进行置换送风，不 断输送低露点空气，使池面附近空气露点低于池面温度，则解决了结露问题。因此，将置换通风应用于有大面积水面的综合池的大型厂房中可以取得较好的 除湿效果，且置换通风的高换气效率也使室内环境的空气品质提高，同时使运 行能耗降低。2.3 除湿设备的选择 除湿设备的除湿方
5、法从原理上可以概括为 两类，第一类是冷冻除湿，第二类是化学除湿。常用有冷冻除湿机、液体除湿 机、转轮除湿机，它们都可以用来除湿，但又有各自的特点，下面比较这三种 除湿机的性能、空气处理过程、适用场合等。具体比较见下表。除湿机综合性 能比较表 三甘醇液体除湿机 冷冻除湿机 转轮除湿机 除湿机型号 SC-0.5 CF20 HDC-5000 生产厂家 江西长林 南京五洲 广州华工泰 机组估价（万元）17.0 4.5 10.0 处理风量（m3/h）5000 5500 5000 再生风量（m3/h）1650 1700 进风工况 32C、65%(19.4g/kg 干)处理空气出风参数 15C、60%(6.
6、2g/kg 干)45C、25%(15.2g/kg 干)60C、10%(7.0g/kg 干)再生空气出风参数 65 C、58 g/kg 干 70 C、35 g/kg 干 除 湿 量(kg/h)80.0 28 42.0 输入功率(kW)10.3+50 11 9+54 单位功率除湿量(kg/kW h)1.33 2.5 0.67 冷冻水耗量(t/h)17.0-从上表中比较可以看出，三甘醇液体除湿机的除湿量最大，但是单 位功率除湿量最小，价格最高，还需要另外配置冷源和热源。冷冻除湿机的价 格最低，单位功率除湿量最大，使用最方便，不需另外配置冷源和热源。转轮 除湿机的价格比较高，单位功率除湿量居中。如果改
7、用蒸汽加热再生空气，同 规格除湿机需蒸汽（0.4Mpa）90 kg/h。由于以上三种方法的除湿原理不同，对空气的处理过程和适用场合也不一样。现在假设把空气从 32 C、65%处理到 某一范围，三种方法的空气处理过程如图 1 所示。液体除湿机直接把空气处理 到所需要的人体舒适区，湿度处理、温度处理在同一个过程由同一个设备同时 完成。液体除湿机以湿度处理为主，温度处理为辅。冷冻除湿机先把空气温度 降低到露点温度以下，处理空气中的水汽在蒸发器表面凝结成小水滴，从处理 空气中分离出来，含湿量随着露点温度的降低而减小，直至含湿量达到要求。然后再对所处理的空气进行等湿加热，直至温度也达到要求。处理过程分步
8、完 成，降温之后再升温。升温靠制冷系统的冷凝热，不再增加耗电。转轮除湿机 先吸收处理空气的水汽，降低处理空气的含湿量，使其达到要求，但是经过转 轮处理后的空气温度升高较多，害结合建筑物的特点提出了冷冻升温除湿方法并总结了采用此方法在实际工程中的效果关键词水工构筑物结露除湿问题提出我国是一个贫水国为了防止长期大规模超采地下水引起地层压密产生地面下沉现象城市在建设水厂时主要选这些工艺水处理设施均露放置室外而在北方地区为了冬季防冻这些设施一般放置在加盖的建筑物内北京市一座日处理量万吨超大型自来水水厂为了减少占地面积把整个处理工艺及其设施集中布置在一座建筑面积为大型网架厂房彩板持在当该工程正式通水投入
9、运行时正值夏季高温高湿天气室外的空气通过门窗缝隙进入室内遇到低温的水面和管道壁面马上结露并产生大量雾气迷漫整个室内空间用伸手不见五指来形生产厂家江西长林南京五洲广州华工泰机组估价需再加一个后冷却装置，对转轮处理后的空气 进行降温。处理过程也分步完成，除湿、降温由不同的装置来完成。图 1 空 气处理过程比较 通过以上综合比较，冷冻除湿机价格低、能耗低，适合处理出风含湿 量大于 6.5g/kg 干的空气。转轮除湿机用电加热再生空气时能耗大，在能使用 冷冻除湿机的情况下，尽量不使用转轮除湿机，如果转轮除湿机改用蒸汽来加 热再生空气，将节约 80%左右的电能；转轮除湿机不但可以用于处理出风含湿 量大于
10、 6.5g/kg 干的空气，而且也可以用来处理出风含湿量小于 6.5g/kg 干的 低湿空气，但是出风温度较高，适合于对出风含湿量有要求而对出风温度没有 要求的场合。对于有低温低湿要求的空气应采用联合式除湿机来处理。液体除 湿机使用在地下场所较为经济，对所处理的空气有一定的洁净度要求；除湿量 大，但液体除湿机价格较高。大型综合池的厂房虽然因来水温度低，使得室内 出现低温高湿的环境，比较适合使用转轮除湿机，但考虑其初投资较大，需要 再生热源，且厂房内部高低错落，池面大，走道板窄，又有大量管廊，布置设 备和管道比较困难。我们选择使用了价格便宜；体积小；除湿效率高；不需要 另外配置冷源和热源，也不需
11、要再生装置，只要接上相应的电源和处理风管道 即可运行的冷冻除湿机，并且把它分布在需要降低湿度的不同地点。在选型时 考虑到冷冻除湿机对进风温度有一定的要求，普通型除湿机的进风温度在 18 32C左右，低温型除湿机的进风温度在 532 C左右；对于低温型除湿机，当 进风温度低于 18C时，还要间断性地融霜，影响除湿效率的缺点，选用了升温 型除湿机。升温型除湿机即让制冷系统的冷凝热全部经过风冷冷凝器传给经蒸 发器除湿后的空气，处理空气被加热升温，出风温度比进风高 15C左右。空气 处理过程为 C L-A。升温除湿适合于 0 的场合。把图 3 中的风冷冷凝器 和蒸发器串联在同一个风系统中，就是升温型除
12、湿机原理图。图 3 冷冻除湿机工作原理 3 室内设计湿负荷的确定 房间内的总湿负 荷包括：通风换气带来湿量、池面散湿、池壁和管壁的产湿等。3.1 室内设计 参数为防止结露保证设备的使用寿命，夏季池面温度最好高于 16C，现按来 水温度取值 1012C，设将设计室内露点控制在 14C。室内设计温度可参照普 通空调设计参数，定为 23C，而相对湿度应根据对应的控制露点确定，约为 50。初始状态的室内空气露点，可根据北京城市气象资料推算的最热月平均 露点取值。3.2 厂房内设计湿负荷的计算 根据室内设计参数，可以计算出不 同条件下厂房内的湿负荷。厂房内设计湿负荷由两部分组成：一是房间通过通 风换气和
13、门窗缝隙渗透得到的湿负荷，一是水面、池壁和管壁的散湿量。通风 量一般按夏季最大散湿量计算，其计算公式如下：Q=1000W/p(dg-ds)式中 Q 为按散湿量计算的通风量，m3/h；W 为厂房内空气散湿量，可以计算或 查有关手册求得，kg/h；dg 为厂房内空气含湿量，g/kg；ds 为送风的空气含 湿量，g/kg；p为空气密度 kg/m3。水面、池壁和管壁的散湿量是按散湿量 计算选择：W=S 式中S 为散湿表面积，m2为单位面积散湿量，g/(m2.h)。4 除湿机组处理过程的核算 当选用升温型除湿机时，空气调节过 程如下：该过程在 i-d 图上表示见图 4 根据文献4，对应于风量 7590m
14、3/h 的除湿机型号为 CF32 型，其制冷 量为 56.9kW，kJ/kg 干，根据文献1推荐，取蒸发器出口处(即 L 点)相对湿度 为 95%贝U L2 点参数为：tL2=13.9 J dL2=9.7g/kg干 根据文献2推荐，取 冷凝器负荷系数 书=1.25，则冷凝负荷 Q2=1.25X 56.9=71.1kW,送风点 02 的 参数为：kJ/kg 干 害结合建筑物的特点提出了冷冻升温除湿方法并总结了采用此方法在实际工程中的效果关键词水工构筑物结露除湿问题提出我国是一个贫水国为了防止长期大规模超采地下水引起地层压密产生地面下沉现象城市在建设水厂时主要选这些工艺水处理设施均露放置室外而在北
15、方地区为了冬季防冻这些设施一般放置在加盖的建筑物内北京市一座日处理量万吨超大型自来水水厂为了减少占地面积把整个处理工艺及其设施集中布置在一座建筑面积为大型网架厂房彩板持在当该工程正式通水投入运行时正值夏季高温高湿天气室外的空气通过门窗缝隙进入室内遇到低温的水面和管道壁面马上结露并产生大量雾气迷漫整个室内空间用伸手不见五指来形生产厂家江西长林南京五洲广州华工泰机组估价tO2=39.8 J,dO2=9.8g/kg干 kJ/kg v0，计算表明升温型除湿机只 能消除室内余湿量，另外不但不能消除余热，反而增加了室内的余热量，会使 室内的温度升高，只能满足湿度的要求，不能达到温度的要求。5 结论该水 厂
16、有大型综合池的厂房在设备安装好后，经过一年的跟踪调查，实践证明，这 种综合除湿方法在厂房内低温高湿的环境下应用是完全成功的。5.1 在低温高 湿的环境下选择使用冷冻除湿机时，必须考虑该机组的特点，选用了升温型冷 冻除湿机是一种最佳方案。具有其它机组所无以伦比的优势，既达到节能，又 降低了设备的一次性投资和运行管理费用。5.2 置换通风应用于大型综合池的 厂房除湿在原理上是可行的，而且能够减少除湿负荷，改善室内空气环境，同 时可以与除湿技术结合，成为一套完整的系统体系，值得进行深入探 讨。参考文献 1 电子工业部第十设计研究院.空气调节设计手册.中 国建筑工业出版社.1995.11 2 彦启森,
17、主编.空气调节用制冷技术(第 2 版).北京:中国建筑工业出版社.1985.3 朱志平.国内除湿机现状与思考 4 南 京五州制冷集团公司.常规除湿机样本.2001.3 害结合建筑物的特点提出了冷冻升温除湿方法并总结了采用此方法在实际工程中的效果关键词水工构筑物结露除湿问题提出我国是一个贫水国为了防止长期大规模超采地下水引起地层压密产生地面下沉现象城市在建设水厂时主要选这些工艺水处理设施均露放置室外而在北方地区为了冬季防冻这些设施一般放置在加盖的建筑物内北京市一座日处理量万吨超大型自来水水厂为了减少占地面积把整个处理工艺及其设施集中布置在一座建筑面积为大型网架厂房彩板持在当该工程正式通水投入运行时正值夏季高温高湿天气室外的空气通过门窗缝隙进入室内遇到低温的水面和管道壁面马上结露并产生大量雾气迷漫整个室内空间用伸手不见五指来形生产厂家江西长林南京五洲广州华工泰机组估价