地铁车站出入口环境测试及防结露方案研究
2022-07-01孙超
孙超
1 城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室2 中国铁路设计集团有限公司
1 研究背景
地铁在公共交通系统中扮演越来越重要的角色，人们对地下工程内部的环境质量要求也越来越高。目前在已通车的部分地铁线路中存在地下车站出入口内空气潮湿与结露现象，潮湿环境对工作人员和乘客身体健康带来一定的影响，结露可导致地面存水，存在运营安全隐患，也可对车站内的金属管道、管线造成严重腐蚀，减少使用寿命，影响使用效果[1]。
本地铁车站所在地区空气环境最显著的特点是夏季、过渡季潮湿，特别是梅雨季节地铁车站内返潮现象更为明显[2]。影响地铁内部热湿环境的因素非常多，主要有人员散湿、设备散湿、潮湿表面散湿、结露及外界空气带入的水分、从围护结构渗入的水分等，其热湿负荷组成较为复杂[3-6]。
本文对某结露现象较为明显的地下地铁车站出入口环境进行测试分析，通过对出入口内壁面温度、地面温度、空气温度以及室外空气参数的测试，分析车站出入口产生结露现象的原因，并给出相关工程建议。
2 测试方案
本文于2021 年7 月对南方某地下地铁车站（以下简称车站）的出入口热湿环境开展了一系列相关测试工作。
1）测试仪器。采用Fluke-561 万能型测温仪与Fluke-TI450 红外热像仪进行壁面温度、地面温度测试，采用TSI-QTRAK-7575 室内空气检测仪进行出入口内与室外空气温、湿度测试。
2）测试方案。结合乘客动线及实测位置，将所有测点分为5 组，如图1 所示，分别为L1、L2、L3、L4、L5，其中，L1～L4 均与室外相通，包含出入口及其相连通道处的测点数据，L1～L4 包含的出入口内均设有风机盘管系统，L5 均为站厅公共区的测点数据。根据5组动线行进方向由小到大依次编号。
图1 测点分组示意
3 测试结果
以L1 出入口为例，出地面处为测点1（室外），出入口楼梯第一踏步处为测点2，其余测点沿动线方向以10 m 为间距依次进行编号，如图2 所示。
图2 测点编号原则示意图
3.1 L1 测点测试结果
L1 组主要包含车站D 出入口及相连走廊数据，由图3 可知，出入口楼梯第一踏步处（测点2）地面和壁面温度略低于此处空气露点温度，表面结露风险较高，主要是由于此处壁面温度受出入口内低温空气影响骤降所致。同时，在测点8 与9 处，壁面温度有明显降低，是由于此处设有风机盘管出风口所致。
图3 L1 测点数据折线图
由于出入口通道设有风机盘管，且温度设定较低（出风口温度21.9 ℃），导致通道内温度明显降低，相对湿度相应升高，根据环境温湿度测试数据，其相对湿度高于《地铁设计规范》GB50157-2013 中70%的限值[3]。
3.2 L2 测点测试结果
L2 组主要包含车站E2 入口及相连走廊数据，由图4 可知，出入口楼梯第一踏步处（测点2）地面和壁面结露风险较高，主要是由于此处壁面温度受出入口内低温空气影响骤降所致。同时根据现场踏勘结果，测点4～6 处存在吊顶结露现象，以测点6 为例，经计算，测点6 空气露点温度为21.56 ℃，高于此处风口温度21 ℃，因此在风口附近出现结露现象。
图4 L2 测点数据折线图
由于出入口通道设有风机盘管，且温度设定较低（出风口温度21 ℃），导致通道内温度明显降低，相对湿度相应升高，根据环境温湿度测试数据，其相对湿度高于《地铁设计规范》GB50157-2013 中70%的限值。
3.3 L3 与L4 测点测试结果
L3 组主要包含车站E1 入口及相连走廊数据，L4组主要包含车站C 入口及站厅内部数据。由图5、6 可知，L3 与L4 的墙体表面温度均高于露点温度，结露风险相对较低。
图5 L3 测点数据折线图
图6 L4 测点数据折线图
由于出入口通道设有风机盘管，且温度设定较低（出风口温度19.8 ℃），导致通道内温度明显降低，相对湿度相应升高，根据环境温湿度测试数据，其相对湿度高于《地铁设计规范》GB50157-2013 中70%限值。
3.4 L5 测点测试结果
L5 组均为车站站厅内部数据，由图7 中表面与露点温度可知，站厅内部墙体表面温度明显高于露点温度，结露风险较低。各测试点温度较为均衡，无温度局部突变情况出现。
图7 L5 测点数据折线图
4 结论
经测试分析，车站出入口内结露现象明显的主要原因有：
1）室外空气湿度较大，当室外空气进入出入口后，出入口环境温度、壁面温度与地面温度均较低，温度下降明显，导致壁面、地面凝水结露。
2）出入口内设置风机盘管，导致出入口内环境温度较低，最低可至22 ℃，明显低于空气露点温度，导致结露现象明显。
3）出入口内风机盘管出风口的送风温度低于空气露点温度，导致吊顶上方出风口结露滴水。
当地下空间存在结露现象时，在相对封闭的空间内，利用空调或除湿设备将空气温度大幅降低的做法较为可行[7]。但对于地铁出入口通道，由于室外风向、热压、活塞风等因素的影响，室外的高温、高湿空气（特别是下雨天气、梅雨季节等）会不可避免的流入出入口通道内，若出入口通道内的温度设置过低，必然会产生结露现象。
对于地铁长出入口通道，可适当提高出入口环境温度，可降低空气湿度，满足《地铁设计规范》GB50157-2013 中70%的限值要求，温度值可设定在公共区温度与室外空气温度之间，同时考虑乘客过渡舒适性特点与车站实际情况，研究局部通风、防水材料[8]等工程控制措施，优化、缓解结露现象。
由于受测试工况少、时间短、测试数据不足等因素限制，本次测试分析结果尚不全面，局部通风、防水材料等具体优化缓解结露现象的工程措施应通过测试、数值模拟、实验等方法做进一步研究。
