地铁车站通风空调系统结露、滴水现象分析及防治措施

朱贻彤

摘 要：地铁车站通风空调系统是整个地铁工程的重要组成部分，由于其位于地面之下，会与地面上产生温度与湿度的差异，从而形成风口结露及滴水现象。通过对结露、滴水现象及原因的分析，探索出在施工过程中如何预防和解决这一问题的具体措施。主要从设备安装及运行模式进行调整，管道及风口材料的导热性改变，室外空气进入量的控制，增强管道排水能力等方面来防止和减少结露滴水现象的发生。

关键词：地铁车站；通风空调系统；结露；风口；保温

中图分类号：U231 文献标志码：A

0 引言

地铁车站通风空调系统，担负着对地铁车站的空气温度、湿度、空气流动、空气压力和空气品质进行调控的任务，其运行状况值得我们足够重视。除冬季以外地下车站因温差大、潮气重，易产生结露的现象，具体表现在风口边框滴水、风管本体及支吊架结露、甚至造成保温棉损坏、天花滴水、墙面渗水发霉、墙面涂料脱落等现象，处理起来难度较大，对观感和使用功能存在影响，严重影响工程质量，也给乘车人员和车站管理人员造成困扰，为整个车站带来一定的经济损失和负面的社会效应。该文通过对地铁车站形成结露的原因进行分析探讨，提出切实可行的解决地铁车站通风空调系统结露的防治办法。

1 结露现象概述

1.1 结露现象的产生

在空气含湿量不变的情况下，环境温度下降（等湿冷却过程），空气中的相对湿度会逐渐升高。当环境温度低到某一个值时，空气中的水蒸气含量达到饱和，即空气相对湿度为100 %。在此情况下环境温度再继续下降，将会出现“结露”的现象，即空气中过饱和的水蒸气凝结成液态的小水珠。

1.2 露点温度的分析

产生结露现象的温度称为露点温度，简称为“露点”。只要环境温度低于露点温度，就必然随着有凝结水的产生，可以通过分析潮湿空气的露点温度来判断是否会结露。对于空调系统，如果送风温度低于室内露点温度t1，容易产生结露的现象。风口结露是风口表面温度低于室内空气的露点温度所造成的。具体潮湿空气的露点温度需要通过计算公式进行计算。

露点温度在0 ℃～93 ℃时，露点温度t1的计算公式

t1=6.54+14.526×lnpq+0.7389×lnpq2+0.09486×lnpq3+0.4569×（pq）0.1984

露点温度在小于0 ℃时

tl=6.09+12.608×lnpq+0.4959×lnpq2

其中pq表示水蒸气的分压力；

通过露点温度的计算公式可知，露点温度主要与湿空气中水蒸气的分压力有关，随着水蒸气分压力的增大，露点温度相應的也会增加，如图1所示。

图1说明了相对湿度、水蒸气分压力、露点温度等数据的关系。可以发现在环境温度相同时，相对湿度与水蒸气的分压力成正相关，相对湿度越大，则露点温度也越高，现实中也就越容易结露。同样的由于相对湿度曲线是个对数函数曲线，在相对湿度相同时，环境温度越高，露点温度也相应提高。

2 结露的原因分析

结露现象的本质是环境温度或物体表面温度低于露点温度导致空气中的水蒸气凝结。地铁车站通风空调系统，可能引发结露现象的原因主要有以下几点。

（1）地铁车站出入口连通车站内外，由于车站内、外存在温差，内、外大气压力也会有区别，而地铁车站的空间是固定不变的，压差的存在将导致空气的加速流动，在冬、夏两季，地铁站内外温差越大，这种现象越明显。也有部分地铁车站空调系统气流组织不合理，在车站内部形成负压区，大量室外含湿量及温度较高的空气被吸入地铁车站内，这些室外空气与车站内的低温空气互相混合，得到的混合空气含湿量相对较高，温度较低，露点温度也随之提高，而顶板、中板、风口表面的温度低于混合空气露点温度，从而导致顶板、中板、风口等部位结露。

（2）一般来说热空气密度较低，湿热空气在流动过程中会向上积聚，空调风口、支架、管道和设备等金属物体及车站顶板、中板等主体结构的温度较低，湿热空气遇到低温物体温度降低，从而产生结露现象。

（3）在实际工程中各空调系统在日常运行过程中均采用低温送风技术，即“大温差送风模式”。通过降低送风温度来减少送风量，从而减小风机功率、风管尺寸达到节约造价和减少占用地铁车站的上部空间的目的，而在设备选型中空调柜是没有加热段的，通过某地铁车站空调系统运行参数焓湿图图2、图3进行分析。

在图2、图3焓湿图的设计参数下，其中O点作为送风点送风温度20 ℃，站厅状态点温度30 ℃，相对湿度64 %，由于铝合金风口的导热性能较好，可以认为风口边缘的温度与送风温度20 ℃一致，周围空气与之接触可以认为是等湿冷却的过程，通过图2可以看到冷却后的空气相对湿度接近饱和，加之气流组织及环境因素等影响，空气中的水蒸气很有可能在送风口附近因低温凝结，产生结露现象。

（4） 施工过程中施工工艺质量不合格，象保温层空鼓松动、支架处保温层受挤压破裂，保温层之间拼缝不严密、空调保温材料性能和厚度不符合要求，或者设备安装不满足要求等。发生以上情况保温层的保温效果达不到设计目标甚至产生“冷桥”效应，从而导致风管及支吊架产生结露现象。

（5）地铁空调冷冻水系统供、回水管温度一般为7 ℃、12 ℃，这个温度比室内环境温度要低很多。由于阀门手柄需要保证其正常的操作功能，不能简单地采用保温材料直接进行包裹处理，而阀门本体和手柄相关材质导热能力较强，手柄温度将接近管道内部冷冻水的温度。机房内高温空气直接与空调系统运行时的阀门调节手柄接触，将在手柄部位水蒸气凝结产生结露现象。

（6）在气温较高、空气湿度较大的情况下，可能有个别空调设备正常工作时产生凝结水的速度，超过了凝结水的排除速度；也可能部分设备运行时由于内部负压的存在使冷凝水积留在设备内部，在设备停机后内、外压力一致时，设备内积留冷凝水大量排出，导致部分风机盘管设备本体内部积留冷凝水溢出集水盘的现象。

3 结露现象的预防

空调系统出现滴水和结露现象，必然是系统设计、材料及设备的选择、现场施工和运营维护4个方面中的一个或多个出现了问题。要避免这种现象，我们同样需要从以上4个方面采取措施。

3.1 调整系统运行模式和设备组成

（1）在列车停运后，除了设备房冗余多联空调系统外的其他空调系统停止运行，站内温度和湿度都相应较高。次日空调系统刚开始启动时，送风温度不能直接设置为系统设计送风温度。此时应采用较高送风温度完成一次室内空气循环，再逐渐下降至系统的设计送风温度。防止出现在空调系统启动的初期房间露点温度高于送风温度，导致风口表面等迎风处出现结露的现象。

（2）通过空调系统运行除湿模式，降低车站内空气相对湿度。运行除湿模式时，送风温度降得很低，图4是送风处理焓湿图（图4），B点是室内空气状态点N对应的露点温度，W点是冷冻水的温度点。受限于冷冻水的温度，处理后的空气温度范围只能在B、W之间变动。但在室内含湿量比较高时，即使处理后的空气温度降低到最低温度W点，需要持续的时间相对较长，在此期间室内相对湿度高，如果送风温度低，同样可能产生结露现象。

在满足站内人员和卫生需求的情况下，降低室外新风所占比例。如图4所示，通过减小新回风比，混合空气状态点从C点→C '点，降低混合空气温湿度，使送风状态点达到了除湿要求。

（3）如果在设备选型中空调机组没有设置加热段，在此情况下最好能额外增加除湿机除湿，或是在空调机组中补充加热段提高送风温度降低空气的相对湿度，确保机组处理后空气的干球温度与室内空气的露点温度间有足够的温差。试验机构相关研究表明在不结露的情况下各类风口的温差要求如下：百叶风口需要温差 Δt≥4.5 ℃、喷射风口 Δt≥3.6 ℃、盘型散流器 Δt≥2.0 ℃。

3.2 减少室外空气的进入

在空调持续运行过程中，大量的热、湿负荷被室外空气带入系统中，可以通过尽量减少室外热湿空气进入来减少风口等处的结露。象通过减少排风量、加大送风量减小送风温差的办法，保证车站内有一定的正压值，减少因热湿空气渗透导致结露的现象。

3.3 预防风口结露

地铁车站普遍采用“大温差送风模式”工作，温差大易结露，情况不严重时可以通过调节百叶风口边缘的叶片角度， 达到增加出口处紊流和风口边缘部分诱导风来减少结露的目的。反之则必须通过更换风口的材质来减少风口处的结露现象。象选用低温送风诱导风口，或有着较小传热系数的ABS塑料风口或木制风口代替普通铝合金风口，除此之外也可以在风口上喷一层憎水材料改变材料性能或在风口内边框及风口边端贴一层薄PE保温板，防止风口边端接受过多来自空调机组的冷量，导致表面温度过低的方法来减少结露现象。

灰尘会加速水蒸氣的凝结，风口表面有灰尘时会导致结露的概率变大，所以在日常运营维护工作中加强风口的清理也是很重要的保障措施之一。

3.4 按照规范和使用要求进行保温材料的选择和施工

要解决风管、水管保温层表面出现结露的现象，需要具体情况具体分析。如果是材料选用方面的问题，要考虑环境相对湿度、介质与环境的温差、流量等设计工况，将不合格材料更换为密度、厚度、导热系数、耐火等级各方面参数满足需求的保温材料，并在到场材料检测合格后方可使用。具体保温材料厚度不得小于设计手册中公式的计算结果。由于施工工艺不合格导致的问题，需要找出问题并重新组织现场施工人员进行交底，确保返工后现场施工质量符合规范图集的要求。以下是相关质量通病的解决措施。

3.4.1 保温层在使用过程中脱落或空鼓松动

在采用玻璃棉作为保温材料时，保温钉种类及数量间距、黏结剂的种类应符合要求。保温钉黏结处应提前清洁干净，如果在空气比较潮湿时进行施工，需要特别注意将风管表面的水分擦干。安装保温层必须在黏结剂干透后方可施工，以防止保温钉脱落、保温层脱空。

3.4.2 管道保温不严密

下料场地要平整，且通过铺设木板等与地面隔开，以防保温材料污染。并且准备专用裁割刀具和直尺等测量工具，沿着直尺边裁割，严禁徒手下料。下料时应采用底托边、边包顶的下料方式进行材料剪裁，并留有5 mm～10 mm余量，确保对接处应对口压紧。施工时尽量采用先上后下、先里后外的方法，确保施工完的保温层不损坏。

3.5 冷冻水阀门手柄的处理

由于阀门手柄和空气的温差大，而且其使用功能要求和形状使其无法采用传统的保温方式，使空调冷冻水系统阀门手柄部位的结露现象普遍存在于各类空调系统中。目前一般在系统安装、维护好后，通过使用一些绝热材料黏贴或包扎在手柄上来减少手柄与空气的接触，减少手柄处的凝结水。

3.6 增加管道设备的排蓄水能力

在设备运行过程中或系统刚停机时，由于冷凝水比较多或设备内部负压比较大，积存冷凝水量大于排水速度。此时可以通过加大凝结水管管径以增强排水能力，或采用集水盘深度或者存水弯深度较大的设备来增强蓄水能力以减少冷凝水的泄露。

4 结语

通过分析我们可以发现，空调系统结露的原因主要有设计原因、施工原因和当地环境气候原因。针对这些原因，我们要做到提前考虑，避免结露现象影响到地铁车站的观感质量和使用功能，减少后期处理此类问题付出的经济成本。城市轨道交通系统是重要的公用交通设施，它的质量好坏和使用寿命就掌握在我们建设者手中，希望通过该文的分析为相关建设者提供一些观点意见，希望未来的工程质量会更好。

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