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湖南大学学报（自然科学版）

护结构结露机理进行了研究，并提出了预防结露的

措施；李云等人口３对夏热冬冷地区节能建筑围护结

构结露进行了研究；李昂［９１探讨了纺织项目轻钢结

构厂房的防结露措施．

国内外学者对一般工业厂房、体育建筑和会场

等的围护结构结露与通风已进行了许多研究，但对

于高温高湿大空问造纸厂房围护结构结露特性与厂

房通风的研究还很少。而此类建筑的围护结构结露

与通风问题尤为突出．本文对某造纸厂房围护结构

热工特征、厂房通风、厂内热源湿源及温湿分布等进

行了测量．对实测结果进行了分析，并利用Ｆｌｕｅｎｔ

软件对该厂房通风方式以及对围护结构结露的影响

进行了模拟，寻求出最优厂房排热排湿通风方式及

厂房围护结构保温防结露措施．

１

高温高湿造纸厂房特点

造纸厂房具有空间大、造纸机械散热散湿量大、

厂内空气温度高、湿度大等特点．厂房一般为大框架

结构，为了减轻荷载，通常采用轻型结构材料，使得

围护结构的保温效果差，厂内气流和温湿分布受外

界环境影响大．本文所进行实测与模拟的某造纸厂

房长２００ ｍ，宽２８

ｍ，高１６．９ ｍ，是典型的高温高湿

大空间造纸厂房．根据造纸工艺流程，将造纸厂房分

为湿部、烘干部（前干部与后干部）、施胶部和卷纸

部．在造纸机械运行过程中，经过备料、制浆、打浆与

抄纸等一系列前处理工序后，纸浆含有水分约９９％

＂－９９．５％和纤维约０．５％～ｌ％，纸浆上网后经过压

榨部（湿部＞、烘干部去除水分，最后纸幅含水５％～

８％时离开后干部被卷成纸卷，经过压光、卷取、裁切

等后处理工艺包装入库．造纸厂房工艺流程决定了

造纸过程中会向厂房内散发大量的水分与热量，造

成厂房高温高湿的特点．散热量非常大，使厂房内温

度高于外界，散湿量大很容易使墙体和内屋面达到

露点温度导致结露．高大空间使得厂房气流组织比

较复杂、难以获得较好的排热排湿通风措施，以降低

厂房内温湿度和防止围护结构结露。

２

围护结构结露原因分析

造纸厂房围护结构结露一般分为表面结露和内

部冷凝．表面结露是指当厂内的湿空气碰到低于露

点温度的围护结构内表面时，水蒸气就凝结成水珠

附着于其上．内部冷凝就是指当水蒸气在蒸气压差

作用下渗透通过墙体和屋面时，被阻挡在低温部位，

产生凝结水．造纸厂房墙体与屋面一般为彩钢岩棉

夹芯板，材料的水蒸气渗透系数较小，内部冷凝现象

不明显．而在高温高湿厂房环境下，当室外温度较低

特别是冬季时，围护结构内表面结露严重，水滴使墙

壁受潮发霉，甚至从屋面内表面滴落到纸幅上，造成

产品不合格．本文将重点对围护结构内表面结露进

行分析．

根据热力学原理，当一定温度的湿空气中水蒸气

分压Ｐ。达到该温度下水蒸气的饱和分压力Ｐｆ。。时，水

蒸气就会放出热量凝结成水．结露条件可表示为：

Ｐ。≥Ｐ。ｈ．

（１）

结露过程为一阶相变过程，空气中水蒸气的饱

和分压力仅与饱和温度有关系，一定饱和温度下饱

和水蒸气的分压力Ｐ曲为固定值，所以在一定温度

下结露是否发生取决于湿空气中水蒸气分压Ｐ。，湿

空气中水蒸气含量越高，越容易结露．同样，当空气

中水蒸气含量不变，即水蒸气的分压力不变，湿空气

的温度逐渐降低达到该压力水蒸气的饱和温度时，

也会产生结露．该饱和温度为该压力下空气的露点

温度ｔ。．特别是当湿空气与某一冷固体表面接触时，

若表面温度为０；，则壁面结露的条件亦可以表示为：

０ｉ≤￡ｄ。

（２）

式中：０ｉ为围护结构内表面温度，Ｋ；ｔ。为围护结构附

近空气露点温度；Ｋ．影响０ｉ和ｔ。的因素均会造成结

露的产生．围护结构内表面温度为：

０１＝ｔｊ一［（ｆ，一ｔ。）／Ｒ。］Ｒｉ，

（３）

Ｒｏ—Ｒｉ＋占Ａ＋Ｒ。．

（４）

式中：ｔ；为厂房内计算温度，Ｋ；ｔ。为厂房外空气温度，

Ｋ；Ｒ０为围护结构总热阻，ｍ２・Ｋ／Ｗ，Ｒｉ为内表面换

热阻，ｍｚ・Ｋ／Ｗ，Ｒ，为外表面换热阻，ｍ２・Ｋ／ｗ；艿为

围护结构厚度，ｍ；Ａ为材料导热系数，ｗ／（ｍ・Ｋ）．

３造纸厂房ＣＦＤ数值模拟

３．１厂房建模与网格划分

本文根据造纸厂房实际尺寸及空间造型对厂房

进行适当简化，建立几何模型如图１所示．造纸厂房

操作侧共有２２个送风口，风口长３．５

ｍ。宽０．４

ｍ；

传动侧共有８个送风口，风口长０．８

ｍ，宽０．４ ｍ；屋

顶共有１６个直径为１ ｒｎ的圆形排风机；屋顶自然通

风器长３０ ｍ，宽３ ｍ；传动侧前干部侧墙、湿部侧

墙、操作侧湿部侧墙分别有６个直径为１ ｍ的圆形

局部排风机．本文采用四面体网格，对局部区域进行

万方数据