解决风管冷凝水问题的工程实践
晏卫国
大亚湾核电运营管理有限责任公司
摘 要：简要介绍了送风管产生冷凝水的机理，结合工程实例提出了风管冷凝水问题的解决方案。
关键词：风管；冷凝水；热湿处理；保温
0 引言
对于一般工业厂房，在夏季，为满足室内设计温度和相对湿度的要求，需对送风管路中的高温高湿空气进行降温除湿处理。在空调系统中，肋片管式表面换热器是对 空气进行热湿处理的主要设备之一。冷却盘管与送风机的位置关系不外乎两种情况：一是送风机在冷却盘管上游，二是送风机在冷却盘管下游。暖通空调常规设计是 将冷却盘管安装在送风机上游，这样经过盘管冷却后的空气通过送风机时约有1℃的温升（空气沿等含湿量线变化），从而降低室内空气在风管外表面结露的可能 性。
当冷却盘管下游风管表面温度低于风管周围空气的露点温度时，风管表面将产生冷凝水，根据《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》[1]第5.2.5 条的规定，对于这种情况，在设计时就应考虑给风管加保温层。本文所涉及的工程——大亚湾核电站的所有通风系统的冷却盘管下游风管上都没有安装保温层，冷凝 水滴到地面和设备尤其是电缆和电气柜上，不仅影响清洁卫生，而且给设备安全运行带来了隐患。虽然用塑料布收集冷凝水也能避免冷凝水滴到地面和设备上，但不 是长久之计，且不美观，影响厂容，还存在安全隐患。本文介绍该工程通风系统的风管冷凝水问题的解决方案。
1 核辅助厂房通风系统风管冷凝水处理方案
大亚湾核电站核辅助厂房通风系统（以下简称DVN系统）为直流式全新风系统，新风量为210000 m3/h。外界新风经送风机增压、冷却盘管冷却后输送 到各房间，冷却盘管出口空气温度设定值为18℃。厂房夏季设计参数温度为35℃，相对湿度为70%。与民用及商用空调相比，该系统有如下特点：为最大程度 地减少放射性气溶胶的泄漏，核辅助厂房相对外界大气为负压，负压值约为100Pa，在高温高湿季节，外界大量高湿度空气通过各种缝隙进人厂房，导致厂房相 对湿度的实测值高达约80%，而民用及商用空调中，房间内设计为正压，正压值约为10Pa；系统冷却盘管下游送风管没有安装保温层，而民用及商用空调系统 送风管
上一般安装有一厚的玻璃棉保温层。因此，控制风管外表面结露的难度很大。忽略风机温升，在高温高湿季节，DVN系统的空气处理h-d图见图1。
图1 DVN系统的空气处理h-d图
室外空气（W点）经冷却盘管处理至L点，点空气与少量室外空气混合到O点，由于送风量高达210000 m3/h，室内湿负荷可忽略不计，故含湿量 ，热湿比
（
，
分别为室内余热量和余湿量），O点空气沿热湿比线到达室内状态点N。空气处理过程可写成：
风管产生冷凝水的根本原因有：1）送风温度18℃过低，低于室内空气的露点温度；2）核辅助厂房负压远超设计值（设计负压为5~30Pa），外界环境大量 相对湿度接近100%的空气渗透到厂房内线（LO线变长），使室内温度25℃左右时的相对湿度超过80%，导致送风温度低于室内空气的露点温度。
为解决核辅助厂房风管外表面的冷凝水问题，针对原因采取如下措施：首先改善负压控制系统，使其正常运行，并进行适当的风量调整，使室内负压值在设计范围内，以减少室外的渗透风量；其次，对仍有冷凝水的风管加保温层。实施上述措施后，风管外表面冷凝水问题得到解决。
同时，外界空气经冷却盘管处理后，产生大量的冷凝水，虽然设计时要求通过冷却盘管的迎面风速小于2.5m/s，但从实践来看，部分冷凝水并没有滴到冷却盘 管的托盘上，而是被空气带人下游风管内，由于风管不能做到完全密封，且风管已投运十多年，风管存在渗漏不可避免，因此，冷凝水就会通过连接法兰和咬口等密 封失效处渗透到风管外，即使加保温层也不能避免由风管内向风管外渗透冷凝水，已经实施的比较可行的解决方案是在渗漏的风管下面加装集水盘，在集水盘外表面 加保温层，并在集水盘底部引疏水管将冷凝水排到厂房地
漏管网。
2 辅助给水泵房通风系统风管冷凝水问题处理方案
大亚湾核电站辅助给水泵房通风系统（以下简称DVG系统）是部分空气再循环系统，新风量2100m3/h，循环风量9438m3/h。新风和一次回风混合 后，经预过滤器过滤、冷却盘管冷却后由风机送到各房间，冷却盘管出口空气温度约为15℃，通过风机后空气温度约为16℃。结露的风管所在房间的温度、相对 湿度实测值分别约为26.5℃和74%。该系统冷却盘管下游的送风管没有安装保温层，送风温度低于室内空气露点温度，因此，该DVG系统自投运以来，在高 温高湿季节，冷却盘管下游风管外表面产生了大量冷凝水。夏季DVG系统的空气处理h-d图见图2。
图2 DVG系统的空气处理h-d图
空气处理过程描述如下：通过测量室内的温度和相对湿度确定室内空气状态点N，通过测量室外干、湿球温度确定室外空气状态点，通过室内空气状态点N画一条热湿比（
） 的过程线，对工艺性空调，根据室温允许波动范围、气流组织方式及送风温差推荐值确定△t0，画一条tO=tN-△t0的等温线，等温线与热湿比线的交点O 就是高温高湿季节时的送风状态点[2]。自送风状态点O向下做等含湿量线与相对湿度（95%）线交于机器露点L点。已知新风量、一次回风量及室外新风和一 次回风的状态参数，根据热湿平衡原理（杠杆原理），可确定空气混合状态点C。L点与C点的连线代表混合空气经冷却盘管冷却减湿处理的过程线。整个空气处理 过程可写成：
风管外表面产生冷凝水的根本原因是：风管外表面温度低于周围环境空气露点温度，如图2所示，DVG系统送风温度tO低于室内空气露点温度tdN。因此，在没有安装保温层的情况下，风管外表面结露不可避免。
2001年，在工程改造时给风管加了保温层，但是，加保温层后，风管仍然有冷凝水，并且冷凝水透过保温层滴落到地面，拆掉部分保温层仔细检查发现风管内冷 凝水通过密封失效处渗透到风管外。一般情况下，送风机下游风管内不应有凝结水。通过现场调查和分析，找到了根本原因：由于冷却盘管出口空气温度设定值为 15℃，新风和一次回风混合后由冷却盘管进行热湿处理，在这个过程中，产生了大量冷凝水，部分冷凝水进人冷却盘管和风机之间的风箱内（冷却盘管、风箱、风 机之间的位置关系如图3所示，2台风机互为备用），随着风箱水位的升高，风机在输送空气的同时也将部分冷凝水送人其下游风管，导致风管内有冷凝水。
图3 冷却盘管、风箱和风机位里示意图
为了根除此问题，首先更换了风箱，风箱材料由镀锌钢板改为不锈钢；其次，在风箱底部引一疏水管，以便将风箱内的冷凝水排出，由于风箱内部为负压，若疏水管 直接与大气相通，则无法依靠重力实现疏水，因此，将疏水管与厂房排水管网相连接。尽管有疏水管不断地将风箱内凝结水排出，但随着运行时间的延长，冷凝水夹 带的泥土和灰尘等杂物会沉积在风箱底部，严重时会堵塞疏水管，从而可能使风机下游风管内部再次出现冷凝水。为了解决这个问题，在风箱侧面开了一个人孔，以 方便检修并制定了年度清理风箱和疏水管的预防性维修任务。
采取以上措施后，DVG系统风管冷凝水问题得到了彻底解决。
3 结论
在通风空调系统的设计阶段就应该考虑冷却盘管下游送风管的保温；加装保温层可以防止风管外表面产生冷凝水；加装集水盘和合理疏导冷凝水可以解决风管内的冷凝水问题。
参考文献
[1] 国家电力公司东北电力设计院. 火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程. 北京: 中国电力出版社, 2004
[2] 韩宝琦, 李树林. 制冷空调原理及应用. 北京: 机械工业出版社, 1995
