孫超

1 城市軌道交通數(shù)字化建設與測評技術國家工程實驗室2 中國鐵路設計集團有限公司

1 研究背景

地鐵在公共交通系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色，人們對地下工程內(nèi)部的環(huán)境質(zhì)量要求也越來越高。目前在已通車的部分地鐵線路中存在地下車站出入口內(nèi)空氣潮濕與結露現(xiàn)象，潮濕環(huán)境對工作人員和乘客身體健康帶來一定的影響，結露可導致地面存水，存在運營安全隱患，也可對車站內(nèi)的金屬管道、管線造成嚴重腐蝕，減少使用壽命，影響使用效果[1]。

本地鐵車站所在地區(qū)空氣環(huán)境最顯著的特點是夏季、過渡季潮濕，特別是梅雨季節(jié)地鐵車站內(nèi)返潮現(xiàn)象更為明顯[2]。影響地鐵內(nèi)部熱濕環(huán)境的因素非常多，主要有人員散濕、設備散濕、潮濕表面散濕、結露及外界空氣帶入的水分、從圍護結構滲入的水分等，其熱濕負荷組成較為復雜[3-6]。

本文對某結露現(xiàn)象較為明顯的地下地鐵車站出入口環(huán)境進行測試分析，通過對出入口內(nèi)壁面溫度、地面溫度、空氣溫度以及室外空氣參數(shù)的測試，分析車站出入口產(chǎn)生結露現(xiàn)象的原因，并給出相關工程建議。

2 測試方案

本文于2021 年7 月對南方某地下地鐵車站（以下簡稱車站）的出入口熱濕環(huán)境開展了一系列相關測試工作。

1）測試儀器。采用Fluke-561 萬能型測溫儀與Fluke-TI450 紅外熱像儀進行壁面溫度、地面溫度測試，采用TSI-QTRAK-7575 室內(nèi)空氣檢測儀進行出入口內(nèi)與室外空氣溫、濕度測試。

2）測試方案。結合乘客動線及實測位置，將所有測點分為5 組，如圖1 所示，分別為L1、L2、L3、L4、L5，其中，L1～L4 均與室外相通，包含出入口及其相連通道處的測點數(shù)據(jù)，L1～L4 包含的出入口內(nèi)均設有風機盤管系統(tǒng)，L5 均為站廳公共區(qū)的測點數(shù)據(jù)。根據(jù)5組動線行進方向由小到大依次編號。

圖1 測點分組示意

3 測試結果

以L1 出入口為例，出地面處為測點1（室外），出入口樓梯第一踏步處為測點2，其余測點沿動線方向以10 m 為間距依次進行編號，如圖2 所示。

圖2 測點編號原則示意圖

3.1 L1 測點測試結果

L1 組主要包含車站D 出入口及相連走廊數(shù)據(jù)，由圖3 可知，出入口樓梯第一踏步處（測點2）地面和壁面溫度略低于此處空氣露點溫度，表面結露風險較高，主要是由于此處壁面溫度受出入口內(nèi)低溫空氣影響驟降所致。同時，在測點8 與9 處，壁面溫度有明顯降低，是由于此處設有風機盤管出風口所致。

圖3 L1 測點數(shù)據(jù)折線圖

由于出入口通道設有風機盤管，且溫度設定較低（出風口溫度21.9 ℃），導致通道內(nèi)溫度明顯降低，相對濕度相應升高，根據(jù)環(huán)境溫濕度測試數(shù)據(jù)，其相對濕度高于《地鐵設計規(guī)范》GB50157-2013 中70%的限值[3]。

3.2 L2 測點測試結果

L2 組主要包含車站E2 入口及相連走廊數(shù)據(jù)，由圖4 可知，出入口樓梯第一踏步處（測點2）地面和壁面結露風險較高，主要是由于此處壁面溫度受出入口內(nèi)低溫空氣影響驟降所致。同時根據(jù)現(xiàn)場踏勘結果，測點4～6 處存在吊頂結露現(xiàn)象，以測點6 為例，經(jīng)計算，測點6 空氣露點溫度為21.56 ℃，高于此處風口溫度21 ℃，因此在風口附近出現(xiàn)結露現(xiàn)象。

圖4 L2 測點數(shù)據(jù)折線圖

由于出入口通道設有風機盤管，且溫度設定較低（出風口溫度21 ℃），導致通道內(nèi)溫度明顯降低，相對濕度相應升高，根據(jù)環(huán)境溫濕度測試數(shù)據(jù)，其相對濕度高于《地鐵設計規(guī)范》GB50157-2013 中70%的限值。

3.3 L3 與L4 測點測試結果

L3 組主要包含車站E1 入口及相連走廊數(shù)據(jù)，L4組主要包含車站C 入口及站廳內(nèi)部數(shù)據(jù)。由圖5、6 可知，L3 與L4 的墻體表面溫度均高于露點溫度，結露風險相對較低。

圖5 L3 測點數(shù)據(jù)折線圖

圖6 L4 測點數(shù)據(jù)折線圖

由于出入口通道設有風機盤管，且溫度設定較低（出風口溫度19.8 ℃），導致通道內(nèi)溫度明顯降低，相對濕度相應升高，根據(jù)環(huán)境溫濕度測試數(shù)據(jù)，其相對濕度高于《地鐵設計規(guī)范》GB50157-2013 中70%限值。

3.4 L5 測點測試結果

L5 組均為車站站廳內(nèi)部數(shù)據(jù)，由圖7 中表面與露點溫度可知，站廳內(nèi)部墻體表面溫度明顯高于露點溫度，結露風險較低。各測試點溫度較為均衡，無溫度局部突變情況出現(xiàn)。

圖7 L5 測點數(shù)據(jù)折線圖

4 結論

經(jīng)測試分析，車站出入口內(nèi)結露現(xiàn)象明顯的主要原因有：

1）室外空氣濕度較大，當室外空氣進入出入口后，出入口環(huán)境溫度、壁面溫度與地面溫度均較低，溫度下降明顯，導致壁面、地面凝水結露。

2）出入口內(nèi)設置風機盤管，導致出入口內(nèi)環(huán)境溫度較低，最低可至22 ℃，明顯低于空氣露點溫度，導致結露現(xiàn)象明顯。

3）出入口內(nèi)風機盤管出風口的送風溫度低于空氣露點溫度，導致吊頂上方出風口結露滴水。

當?shù)叵驴臻g存在結露現(xiàn)象時，在相對封閉的空間內(nèi)，利用空調(diào)或除濕設備將空氣溫度大幅降低的做法較為可行[7]。但對于地鐵出入口通道，由于室外風向、熱壓、活塞風等因素的影響，室外的高溫、高濕空氣（特別是下雨天氣、梅雨季節(jié)等）會不可避免的流入出入口通道內(nèi)，若出入口通道內(nèi)的溫度設置過低，必然會產(chǎn)生結露現(xiàn)象。

對于地鐵長出入口通道，可適當提高出入口環(huán)境溫度，可降低空氣濕度，滿足《地鐵設計規(guī)范》GB50157-2013 中70%的限值要求，溫度值可設定在公共區(qū)溫度與室外空氣溫度之間，同時考慮乘客過渡舒適性特點與車站實際情況，研究局部通風、防水材料[8]等工程控制措施，優(yōu)化、緩解結露現(xiàn)象。

由于受測試工況少、時間短、測試數(shù)據(jù)不足等因素限制，本次測試分析結果尚不全面，局部通風、防水材料等具體優(yōu)化緩解結露現(xiàn)象的工程措施應通過測試、數(shù)值模擬、實驗等方法做進一步研究。