某地下泵房壁面結(jié)露與相對濕度研究

孫蘭

（河北省第六建筑工程有限公司 050000）

某地下泵房壁面結(jié)露與相對濕度研究

孫蘭

（河北省第六建筑工程有限公司 050000）

以某地下泵房中的濕空氣為研究對象，通過理論研究和現(xiàn)場實(shí)測的方法，對濕空氣的相對濕度與壁面結(jié)露之間的關(guān)系以及濕空氣的干球溫度與壁面溫差之間的關(guān)系進(jìn)行理論分析和現(xiàn)場實(shí)測驗(yàn)證。

相對濕度；空氣與壁面溫差；壁面結(jié)露；地下建筑

引言

地下建筑與地面建筑工程相比，潮濕結(jié)露是其一大特點(diǎn)，尤其是在濱海地區(qū)，如水電站、核電站的地下部分、江河湖海岸旁火電廠等工業(yè)建筑以及民用建筑的地下部分。部分內(nèi)陸地區(qū)的地下建筑如地下車庫[1]、地下泵房等位置也存在潮濕結(jié)露的現(xiàn)象，尤其是在南方和雨季。

1 理論分析

1.1 相對濕度與壁面結(jié)露之間關(guān)系

濕空氣干球溫度20～30℃，相對濕度分別是70%、75%、80%、85%、95%，干球溫度減去對應(yīng)的露點(diǎn)溫度做圖如圖1。

圖1 干球溫度與露點(diǎn)溫度之差

由圖1中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)相對濕度90%時(shí)空氣的干球溫度減去露點(diǎn)溫度約等于2℃，當(dāng)相對濕度85%時(shí)空氣的干球溫度減去露點(diǎn)溫度約等于3℃，當(dāng)相對濕度80%時(shí)空氣的干球溫度減去露點(diǎn)溫度約等于4℃，當(dāng)相對濕度75%時(shí)空氣的干球溫度減去露點(diǎn)溫度約等于5℃，當(dāng)相對濕度70%時(shí)空氣的干球溫度減去露點(diǎn)溫度約等于6℃。

干球溫度20～30℃，相對濕度70～90%時(shí)相對濕度RH與干球溫度t空氣和露點(diǎn)溫度t濕滿足：

若要不結(jié)露，則墻體內(nèi)壁面的溫度：

由公式（1）和（2）知：

這與發(fā)現(xiàn)當(dāng)相對濕度大于80%時(shí)建筑壁面多結(jié)露而當(dāng)相對濕度小于80%時(shí)建筑壁面很少結(jié)露的結(jié)論比較一致。

1.2 地下建筑壁面與房間平均溫度溫差

采用來自GB50038-2005中的經(jīng)驗(yàn)公式，來確定地下建筑壁面與房間平均溫度的差值。

1.2.1 土壤溫度計(jì)算

土壤原始溫度所用計(jì)算公式為[4]：

式中：tg-土壤年平均溫度，℃；Ag-土壤溫度波幅，℃；y-土壤深度，m；Z-溫度波的波動(dòng)周期，h；a-地層導(dǎo)溫系數(shù)，m2/h。由于該建筑位于青島。土壤表面年平均溫度tg=14.2℃，地面溫度波幅Ad=13.9℃。臨海域土質(zhì)屬中濕土壤土質(zhì)，其地層導(dǎo)溫系數(shù)a=0.00318m2/h[5]。圖2為計(jì)算的距離地面0～10m的土壤溫度分布。

圖2 土壤溫度分布

1.2.2 空氣與壁面溫差計(jì)算

參考《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50038-2005）中關(guān)于土中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量計(jì)算公式：

式中：Q為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量，W；K為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平均傳熱系數(shù)，W/（m2·℃），宜按下表確定；F 外墻及底板內(nèi)表面積，m2；t空氣為室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度，取值與地面建筑相同，℃；t土壤為土壤初始溫度，外墻取各層中心標(biāo)高處的土壤溫度，底板取內(nèi)表面標(biāo)高處的土壤溫度，℃。

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平均傳熱系數(shù)k值

其中土壤的導(dǎo)熱系數(shù)為1.16W/（m·℃），取k為0.8；內(nèi)壁面的換熱系數(shù)為h=3.6W/（m2·℃）（室內(nèi)對流換熱系數(shù)取8W/（m2·℃），其中3.6W/（m2·℃）為對流部分，4.4W/（m2·℃）為輻射部分）。Wong S.P.W.推薦垂直壁面的自然對流的換熱系數(shù)實(shí)測經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：Tsuf為壁面溫度，℃；T0為空氣溫度，℃；H為壁面高度，℃[7]。陶智等人建議墻壁自然對流換熱系數(shù)取3.0W/（m2·℃）。本論文中自然對流換熱系數(shù)取3.6W/（m2·℃）。

當(dāng)室內(nèi)溫度取26℃。由熱流密度相等得如下公式：

由公式（3）可得：

圖3為計(jì)算的距離地面0～10m的墻體壁面附近空氣與壁面的溫差。

由圖3可知空氣溫度與壁面溫度差值最大約為3℃，則相對濕度不應(yīng)大于85%。取5%的安全系數(shù)，相對濕度不應(yīng)大于80%。

1.2.3 理論分析小結(jié)

（1）壁面結(jié)露與否本質(zhì)上取決于壁面溫度與空氣露點(diǎn)的溫度之間的關(guān)系。但是由于地下建筑特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，潮濕季節(jié)壁面附近空氣溫度與壁面的溫差大多在3～5℃，由公式（3）可知，當(dāng)相對濕度大于80%時(shí)，建筑壁面多結(jié)露，當(dāng)相對濕度小于80%時(shí)，建筑壁面很少結(jié)露。因此相對濕度對于地下建筑壁面結(jié)露與否具有重要意義。

圖3 經(jīng)驗(yàn)公式簡化法空氣溫度與壁面溫度之差

（2）t空氣-t內(nèi)壁主要取決于空氣與壁面的對流換熱系數(shù)h和t空氣-t土壤。t空氣-t內(nèi)壁與 h成反比，與 t空氣-t土壤成正比。

2 地下泵房實(shí)測數(shù)據(jù)分析

2.1 測量儀器

測量數(shù)據(jù)采用如圖4中的儀器，其中紅外線熱像儀測量壁面溫度，高精度溫濕度黑匣子和多功能風(fēng)速儀測量房間的溫濕度。

圖4 測量儀器照片

儀器精度見表2。

表2 測量儀器精度

2.2 地下泵房建筑壁面溫度與空氣溫差實(shí)測數(shù)據(jù)

圖5為地下泵房7月份和8月份實(shí)測的壁面溫度與空氣溫度差值的表。

圖5 泵房空氣與壁面溫度之差

由圖5中數(shù)據(jù)可知壁面附近空氣溫度與壁面的溫差都不大于5℃，與理論分析很接近。

2.3 地下泵房相對濕度與壁面結(jié)露實(shí)測

由表3～4中數(shù)據(jù)當(dāng)相對濕度大于80%時(shí)，建筑壁面多結(jié)露，當(dāng)相對濕度小于80%時(shí)，建筑壁面很少結(jié)露。與理論分析很接近。

表3 地下泵房8月相對濕度與結(jié)露實(shí)測

表4 地下泵房7月相對濕度與結(jié)露實(shí)測

3 其他地下建筑實(shí)測數(shù)據(jù)分析

為了驗(yàn)證淺層地下建筑壁面與附近空氣的溫差不大于5℃。又對其他一些地下建筑進(jìn)行了溫度實(shí)測。

3.1 其他地下建筑壁面與房間空氣溫差

由表5中數(shù)據(jù)可知壁面附近空氣溫度與壁面的溫差都不大于5℃，與地下泵房的理論分析很接近。

表5 其他地下建筑壁面與空氣溫度之差

3.2 其他地下建筑相對濕度與壁面結(jié)露實(shí)測

表6 其他地下建筑相對濕度與結(jié)露實(shí)測

由表6中數(shù)據(jù)當(dāng)相對濕度小于80%時(shí)，建筑壁面很少結(jié)露。與地下泵房的理論分析很接近。

4 結(jié)論

通過對地下泵房中濕空氣的相對濕度與壁面結(jié)露之間的關(guān)系以及濕空氣的干球溫度與壁面溫差之間的關(guān)系進(jìn)行理論分析和現(xiàn)場實(shí)測驗(yàn)證，主要有如下結(jié)論：

（1）當(dāng)濕空氣干球溫度20～30℃，相對濕度70～90%時(shí)相對濕度RH與干球溫度 t空氣和露點(diǎn)溫度 t濕滿足 RH+（t空氣-t露）×5%=1。

（2）t空氣-t內(nèi)壁主要取決于空氣與壁面的對流換熱系數(shù)h和t空氣-t土壤。t空氣-t內(nèi)壁與h成反比，與t空氣-t土壤成正比。由于地下建筑特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，壁面附近空氣溫度與壁面的溫差t空氣-t內(nèi)壁大多處在2～5℃。

（3）壁面結(jié)露與否本質(zhì)上取決于壁面溫度與空氣露點(diǎn)的溫度之間的關(guān)系。RH+（t空氣-t露）×5%＜1。當(dāng)相對濕度大于 80%時(shí)，地下建筑壁面多結(jié)露，當(dāng)相對濕度小于80%時(shí)，地下建筑壁面很少結(jié)露。因此相對濕度對于研究地下建筑壁面結(jié)露具有重要意義。

[1]張慧旭．地下室結(jié)露現(xiàn)象分析及解決方案[J]．建筑節(jié)能，2010（2）：17～18.

[2]趙平歌．地下建筑的防潮除濕研究[J]．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2007（3）：987～989.

TU111.4

A

1004-7344（2016）35-0258-02

2016-11-24