大型水工构筑物结露问题与消除方法

Word版本，下载可自由编辑大型水工构筑物结露问题与消除方法本文论述了北方地区大型水工构筑物在高温高湿时节结露问题的成因及其危害，结合建造物的特点，提出了冷冻升温除湿办法，并总结了采纳此办法在实际工程中的效果。

1问题提出

我国是一个贫水国，为了防止长久大规模超采地下水，引起地层压密产生地面下沉现象，城市在建设水厂时，主要挑选地面水(水库水)为水源。在处理地面水的工艺设计中多采纳：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，这些设施普通放置在加盖的建造物内。北京市一座日处理量150万吨超大型自来水水厂，为了削减占地面积，把囫囵处理工艺及其设施集中布置在一座建造面积为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1～10℃。

当该工程正式通水投入运行时，正当夏季高温高湿天气，室外的空气利用门、窗缝隙进入室内，碰到低温的水面和管道壁面马上结露并产生大量雾气迷蒙囫囵室内空间，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，这种现象持续了囫囵夏季。夏季过后，经检查发觉许多设施表面浮现霉变，有的管道及电力线桥架锈蚀等。降低了电气设备的牢靠性，给平安生产造成威逼。

2设计计划和设备的选定

在工艺水处理池举行处理的过程中，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，水面和管壁表面利用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，严峻时产生雾气。故在外界空气焓值高于大型综合池空气焓值时，必需削减室外空气的进入量，同时要考虑对室内空气举行除湿。

除湿办法主要有通风除湿、冷却除湿、液体除湿机、转轮除湿机和吸湿剂除湿等。

2.1设计计划的挑选

当外界空气焓值低于或等于厂房内空气焓值时，首先优选通风除湿，该办法容易易行，但当外界空气焓值高于厂房内空气焓值时，必需要削减室内外空气流通量，采纳除湿设备，使厂房内的相对湿度控制在50%左右。

2.2通风除湿

因为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旧较高，空气湿度也远远未达到饱和状态，假如能对管廊和池面举行置换送风，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升，同时使运行能耗降低。

2.3除湿设备的挑选

除湿设备的除湿办法从原理上可以概括为两类，第一类是冷冻除湿，其次类是化学除湿。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。详细比较见下表。

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

17.0

4.5

10.0

处理风量

5000

5500

5000

再生风量

1650

--

1700

进风工况

32℃、65%

处理空气出风参数

15℃、60%

45℃、25%

60℃、10%

再生空气出风参数

65℃、58g/kg干

--

70℃、35g/kg干

除湿量

80.0

28

42.0

输入功率

10.3+50

11

9+54

单位功率除湿量

1.33

2.5

0.67

冷冻水耗量

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，使用最便利，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。假如改用蒸汽加热再生空气，同规格除湿机需蒸汽90kg/h。

因为以上三种办法的除湿原理不同，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℃、65%处理到某一范围，三种办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服区，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聚成小水滴，从处理空气中分别出来，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举行等湿加热，直至温度也达到要求。处理过程分步完成，降温之后再升温。升温靠制冷系统的冷凝热，不再增强耗电。

转轮除湿机先汲取处理空气的水汽，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上升较多，需再加一个后冷却装置，对转轮处理后的空气举行降温。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

利用以上综合比较，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状况下，尽量不使用转轮除湿机，假如转轮除湿机改用蒸汽来加热再生空气，将节省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纳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，使得室内浮现低温高湿的环境，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，且厂房内部凹凸错落，池面大，走道板窄，又有大量管廊，布置设备和管道比较困难。我们挑选使用了价格廉价；体积小；除湿效率高；不需要另外配置冷源和热源，也不需要再生装置，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，一般型除湿机的进风温度在18～32℃左右，低温型除湿机的进风温度在5～32℃左右；对于低温型除湿机，当进风温度低于18℃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所有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15℃左右。空气处理过程为C→L→A。升温除湿适合于ε＜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，就是升温型除湿机原理图。

3室内设计湿负荷确实定

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16℃，现按来水温度取值10～12℃，设将设计室内露点控制在14℃。室内设计温度可参照一般空调设计参数，定为23℃，而相对湿度应按照对应的控制露点确定，约为50%。

初始状态的室内空气露点，可按照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

按照室内设计参数，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：一是房间利用通风换气和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。

通风量普通按夏季最大散湿量计算，其计算公式如下：

Q=1000W/ρ(dg-ds)⑴

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；

ρ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挑选：

W=Sω⑵

式中S为散湿表面积，m2；ω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，空气调整过程如下：该过程在i-d图上表示见图4

按照文献[4]，对应于风量7590m3/h的除湿机型号为CF32型，其制冷量为56.9kW，

kJ/kg干，

按照文献[1]推举，取蒸发器出口处相对湿度为95%，则L2点参数为：tL2=13.9℃，dL2=9.7g/kg干

按照文献[2]推举，取冷凝器负荷系数ψ=1.25，则冷凝负荷Q2=1.25-56.9=71.1kW，送风点O2的参数为：

kJ/kg干

tO2=39.8℃,dO2=9.8g/kg干

kJ/kg＜0，

计算表明升温型除湿机只能消退室内余湿量，另外不但不能消退余热，反而增强了室内的余热量，会使室内的温度上升，只能满足湿度的要求，不能达到温度的要求。

5结论

该水厂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，实践证实，这种