高湿度地区（共6篇）
高湿度地区 篇1
长久以来, 广播电视行业都是人们生活中的调节剂, 工作上的好帮手, 随着现代人生活水平的提高, 对广播的品质和不间断的要求也在日益增加, 尽管到2018年前, 国家要求在全国范围内实现广播的数字化, 但是在我国现阶段, 全固态调频发射机还是广播的主力军, 下面借由广东金意集团生产的3KW调频广播发射机来谈谈高湿度地区调频广播设备的分析思路。
本台即安庆市广播电视发射中心坐落于安徽省安庆市市郊的大龙山上, 海拔697米, 由于处于长江旁的云雾层中, 整体湿度很大, 对设备的维护产生了一定的影响, 和其他台站相比, 属于设备故障率相对较高的地区, 故需要经常分析调频设备的故障。
广东金意集团生产的3KW调频发射机是由控制器, 激励器, 1500瓦功放, 不平衡负载四部分组成的, 工作湿度要求5%到95%, 对湿度的要求具有一定的典型性, 故拿来作为案例。下面简单介绍一下发射机:
1 控制器
控制器的作用是控制整机运行情况, 具体功能有: (1) 监测和管理模块式发射机系统, (2) 监测发射、反射及不平衡功率, (3) 控制激励器的开关, (4) 显示屏上显示参数, 指示灯显示工作状态, (5) 给风机供电并监测风机运行状况。
2 激励器
激励器的作用是将音频信号转变为低功率的射频输出。其具体信号流程为音频信号→预加重→滤波→编码→选择单声道/立体声→限幅器→调制器 (加入本振及参考频率) →均衡器→前级驱动 (151G) →RF输出。激励器输出的功率在0到150W范围内可调。同时, 激励器还有监测自身工作状况的功能, 如发射报警、反射报警、温度报警、频率失锁等等。还可以在激励器里的电压读数表里查看一些重要的运行参数, 如Va12+和Va12-是固定12V左右, 而Vvco是随着输出功率变化的, 激励器输出功率越大, Vvco越大。
3 功放
功放的作用是将激励器送出的信号放大至3000W, 并送入天线发射。每个功放用6个300W模块, 3分贝定向合成, 最后得到1600W输出。就单个300W功放来说, 它由两个场效应管 (151G) 组成, 每个场效应管的静态电流是50m A, 工作电流应在12A以下。因为老化等原因, 1500W功放有时会出现控制板监测到的数据和实际测量不同的情况, 若控制板监测的数值不准且大于12V, 则可能出现控制板使功放管保护的情况, 从而影响工作。这种情况可以通过校准来达到调节目的, 当监测出的数据有误差并影响工作的时候, 可以对不准确的部分校准。校准分为静态工作点的校准, 电源电压及工作电流校准, 温度校准, 输出功率校准, 反射功率校准, 不平衡校准。下面来介绍校准的具体步骤:
3.1 静态部分。
首先, 断开所有模块的50V电源, 然后将电位器顺时针调节至最小, 将一个200m A的电流表接到模块1的电源上, 给模块1供电50V, 并检查它是否为短路电流, 如果完全正常, 缓慢调节电位器到50m A, 再断开模块电源。重复以上步骤调节各个模块, 确保正常工作后, 接上所以模块的电源。
3.2 电源电压及工作电流的校准。
测量第一个电源V1的输出电压, 确定其在48-50V, 接着调节校准负载 (10欧100W) 并且, 将它连接到电源和地之间, 调节电位器R1直到读到显示V1等于测量值, 接着调节R22直到读数I1=5.1A。重复以上步骤校准其它5个电源:测量V2、V3、V4、V5、V6, 并调节R3、R5、R7、R9、R11直到读到正确的电压。要校准电流读数, 必须接上校准负载 (10欧250W) 然后调节R27、R33、R39、R45、R51直到I2=I3=I4=I5=I6=5.1A。
3.3 温度校准。
用万用表测量温度传感器的输出电压, 装在发热元件上的, 然后测得电压, 用这个电压减去校正数字2.73, 得到温度参数, 例如这个数字是0.20, 则意味着温度为20摄氏度, 然后调节R102直到实际温度和输出电压指示温度相同。
3.4 输出功率校准。
连接并得到一个功率计接到天线上, 盖上功放盖推功率, 直到功率计读数为1500W, 然后调节R96直到指示的功率读数为1500W。
3.5 反射功率校准。
操作与调节输出功率指示相同, 调节的是R97电位器。
3.6 不平衡校准。
逆时针调节R98、R99、R100直到尽头, 接着把功率推到600W, 将晶体管1或2输出短接到地, 然后调节R98, 直到VNB1=30W。同理调节R99和R100。
4 不平衡负载
不平衡负载的作用是吸收两个功放模块中一个出现故障时的不平衡功率。它由4个250W的吸收负载串联而成, 最多可以吸收1000W的不平衡功率。
对于湿度经常在90%以上的本台来说如何防潮是重中之重, 机房选址在页岩层上, 地基由花岗岩铺成, 内部有很多的缝隙, 缝隙之间夹着颗粒较大的沙子, 有利于雨水和凝结水的排出, 机房的防静电地板下还铺有可以拆卸的海绵块, 约半年左右分批晒干。
高湿度地区最大的问题是电源和攻放尘土湿度高, 很容易导致漏电或短路, 工作人员曾经遇到的故障现象是功放里的管子功率比平时低一半, 电流只有4.5A, 一般这种情况首先考虑偏置或取样的问题, 但是经过排查, 偏置为2.8V, 取样电阻两段电压为0.025V均在正常范围, 调到精确数值后, 正常工作了5分钟再次出现掉功率情况, 后重新逐步测量查找出C5旁边的旁路电容两脚因为平时打扫的时候不大容易清理, 累积灰尘, 加上湿度大导致漏电, 更换电容后恢复正常工作。对于灰尘没有其他办法, 只能勤除尘, 且在不容易发现的死角, 如电容的两脚之间, 电感的螺纹之间, 热敏电阻的缝隙等也要格外关注, 否则容易导致故障。
高湿度的另外一个问题就是接口的老化程度, 安庆由于是重工业城市, 石化的排放导致雨雾中酸度比较大, 对设备的接口是相当不利的, 工作人员采取的办法是将一切不常用的接口用绝缘胶带包裹起来, 对常用的接口不包裹, 但是要多留备件, 定期检查, 一旦发现有生锈或者生铜绿的情况, 就要更换。
5 结束语
高湿度地区设备的维护是一件长期而又要细心的工作, 只有经常的对设备进行除尘, 仔细观察其运行状态, 合理地分析各种故障或老化原因, 才能让机器工作得更稳定。当然, 实际播出中的各种情况是很复杂的, 文章所说的各种措施各兄弟台站多少会有相关的措施, 文章仅为抛砖引玉, 作为交流, 更好完成发射台站的安全播出工作。
摘要：我国现阶段, 全固态调频发射机还是广播的主力军, 文章借由广东金意集团生产的3KW调频广播发射机来谈谈高湿度地区调频广播设备的分析思路。通过文章的分析, 希望相关工作提供参考。
关键词：高湿度地区,调频发射,校准,维护
高湿度地区 篇2
复合绝缘子是输电系统的关键设备,其运行性能与整个电力网络的安全密切相关。由于其材料特殊的憎水性能与憎水迁移性能[1,2],复合绝缘子无需打扫,日常维护工作量小于传统绝缘子,因此深受供电公司,尤其是污秽地区用户的喜爱。
红外检测方法是一种线路上常用的复合绝缘子在线无损检测手段。当复合绝缘子内部存在隐蔽性缺陷时,缺陷处电场出现畸变,严重时引发局部放电现象。放电的热量在绝缘子内部累积,最终导致表面局部区域出现温升[3]。通过红外仪观察绝缘子表面的温度分布情况,有助于复合绝缘子内部隐蔽性缺陷的早期检测。
本文就深圳地区某500 kV复合绝缘子线路大面积发热事故进行分析,通过加压试验、有限元分析等方法对其温升原因以及环境因素对表面温升幅值的影响进行建模分析。同时根据温升原因,讨论类似故障的防治措施,并使用有限元分析方法对500 kV复合绝缘子场强控制方法进行讨论。
1 事故现场与端部发热机理分析
2011年,深圳市供电局在巡线过程中,发现某交流500 kV输电线路出现大面积异常温升(图1),720支复合绝缘子中有368支出现不同程度的温升,占复合绝缘子总支数的51.11%,其中,温差高于5℃的绝缘子为67支。发热集中于绝缘子高压端,与悬挂方式无明显对应关系。故障出现后,所有温升绝缘子被立即取下,送往南方电网昆明特高压工程试验基地进行检测。
复合绝缘子端部温升是一种较为常见的故障类型,2013年南方电网对4 692条使用复合绝缘子线路的统计结果显示,有4条线路出现温度异常现象,占所有故障线路的2.5%。复合绝缘子端部发热的机理十分复杂,可能由多种原因造成。当复合绝缘子交界面存在缺陷时,其缺陷处电场会发生畸变,当畸变达到一定程度后,会出现局部放电现象[4,5,6]。由于硅橡胶为透气性材料,局部放电会与氧气作用产生强氧化物质——臭氧,进而与水分以及氮气共同作用产生硝酸,硝酸会进一步腐蚀芯棒扩大缺陷,加剧局部放电现象,从而引发缺陷区域明显温升。此外对于表面存在污秽的绝缘子,其污秽区域沿面电阻率下降,使该区域内泄漏电流增大,在一定情况下也会引发温升[7]。同时,污秽以及水分等极性分子的极化作用也将产生焦耳热[6],造成温升。如果端部场强控制不佳,在高湿度条件下出现电晕,也将导致温升。
2 复合绝缘子加热机理分析
为了厘清深圳地区绝缘子出现温升的原因,首先对其进行加压与解剖试验。在加压试验中,绝缘子在高、低湿度下温升表现出明显的差异,其中11支绝缘子在高湿度条件下(RH>70%)高压端发热大于0.5℃,在低湿度条件下(RH<40%)发热亦高于0.5℃,记为B型温升绝缘子。而其余绝缘子仅在高湿度下发热高于0.5℃,记为A型温升绝缘子。抽取9支绝缘子进行详细研究,其中8支为A型绝缘子,即高湿度下发热而低湿度下不发热的样品(5号,16号,24号,33号,51号,61号,70号,101号),1支为B型绝缘子,即高、低湿度下均发热的样品(99号)。
对样品绝缘子分别施加交直流电压,测量其在不同类型电压下的温升情况(图2)。在低湿度下,交流下不发热的A型温升绝缘子仍不发热,而交流下发热的B型温升绝缘子也发热。电压类型对绝缘子发热影响有限。但是在高湿度下,交流下发热明显的A型绝缘子在直流下无温升,而B型绝缘子在直流下仍有温升,但温升低于交流情况。且加压时,使用紫外摄像仪观察均无明显电晕放电痕迹(图3)。
显然,A型绝缘子的温升机理异于B型绝缘子,考虑到交直流之间结果的差异,引起A型绝缘子发热的主要原因应为极性物质的极化。而B型绝缘子发热的主要原因则应为内部局部放电作用。对B型绝缘子的解剖结果也证明了这一点。对103支绝缘子中1 1支B型绝缘子进行解剖,其发热区域内部、芯棒表面均存在明显的蚀损痕迹,护套与芯棒间存在孔隙(图4)。
为了对A型温升绝缘子的发热机理进行详细研究,选取1支A型温升绝缘子,从其高压端发热区域截取25 mm长的短样品,放置在高湿度(RH>90%)环境下,测量其介损角变化情况,测量样品及电极如图5所示。在测量前,使用酒精对样品表面进行仔细擦洗,并保留样品伞裙结构,以加大表面爬电距离,减少表面状况对试验结果的影响,并选取同一厂家全新样品进行对比。
试验结果表明,对于全新样品,随着吸入水分的增加,其tanδ值有小幅的升高,但最大不超过4.5%,这主要是由于吸入水分后,体积电阻率下降以及水分极化造成的。但是对于老化样品,随着吸水率的上升,介质介损角出现明显的升高,迅速达到并超过90°,即tanδ达到100%(图6)。在相同吸水率下,老化样品的介质损耗远远高于全新样品,这也与样品高压端出现明显发热相对应。造成这种现象的原因除了水分侵入引发的体积电阻率下降以及老化后绝缘子表面状况恶化之外,更多的是由于橡胶材料老化引发的内部极性基团的转向极化造成的。在实际运行中,高湿度条件下电晕放电作用破坏了硅橡胶内部的化学键,使材料内部的羟基、羰基等极性基团明显增加[8,9],而在交变电场下,极性基团随着电场方向的变化而随之转动,产生介质损耗,引起发热。同时,比较同一湿度下,老化样品在不同场强下的介损角可以发现,老化样品的介损角与场强存在明显的对应关系,场强越大,介质损耗越大,这与全新的绝缘样品材料相异。主要是由于转向极化的剧烈程度与场强存在密切的关系,场强越大,极性基团的转向也越整齐,因此造成的损耗也越大。不同场强下介损角的差异也有力证明了物质极化,特别是基团的转向极化是造成A型绝缘子出现温升的主要原因。这也解释了A型绝缘子在低湿度下不发热的原因。
3 异常发热事故应对措施分析
3.1 A型温升与B型温升机理讨论
从前述试验中可以发现,A型温升与B型温升存在较为明显的差异,尤其在高湿度、低湿度条件以及直流情况下两者间温升的差异更明显。从解剖试验可以看出,所有B型温升绝缘子,其发热区域芯棒表面均存在明显的蚀损通道,且有发黑变色痕迹,因此缺陷处存在电晕放电现像。在B型绝缘子通电后,内部缺陷处的电晕放电现象以及吸入水分的极化作用共同造成其发热。这一结果可由直流下加压温升试验的结果得出。而对于A型绝缘子,由于其内部不存在明显缺陷,因此水分以及材料老化后产生的极性基团极化是造成发热的主要原因。由于A型温升与B型温升存在差异,因此需对其采用不同的运行维护措施。
3.2 更换措施研究
为了对A型温升绝缘子的机械性能进行分析,抽取5支低湿度下不发热的绝缘子进行1 min额定载荷(SML)试验。参与试验的5支绝缘子均通过额定载荷试验,且破坏负荷均在1.4 SML以上,因此其机械性能良好。同时对其进行解剖发现,芯棒-护套交界面处不存在明显的缺陷。因此建议,对于低湿度下不发热、而高湿度下发热的复合绝缘子进行密切观察,无需立即更换。而对于芯棒上存在蚀损痕迹的B型温升绝缘子,虽然其也通过了1 min额定载荷试验,且破坏载荷为1.42 SML,但是由于其芯棒表面存在严重的局部放电,在电晕作用以及水分的作用下,芯棒加速水解,缺陷体积扩大,导致芯棒的机械性能快速下降。同时,由于现阶段缺陷处玻璃纤维已有部分被破坏,因此承担机械载荷的玻璃纤维数量较少,其寿命出现明显降低。故对于低湿度下发热的绝缘子应立即进行更换。
对于低湿度下不发热而高湿度下发热的绝缘子,应在日常巡线过程中对其保持高度关注。
3.3 环境因素与红外检测结果的关系
绝缘子表面温升不仅与其内部热源类型相关,还与绝缘子表面结构与环境风速以及湿度密切相关。因此在分析红外结果时,需要考虑风速以及湿度对绝缘子温升的影响。
当复合绝缘子内部芯棒与护套交界面处出现缺陷并导致局部放电时,会产生大量热量。热量首先在芯棒与硅橡胶中通过导热的方式向各个方向传播,在材料中建立梯度下降的温度场。该过程主要受硅橡胶材料以及玻璃纤维增强环氧树脂(FRP)的导热系数影响,忽略缺陷厚度,其传播过程满足均匀介质的热传导方程:
式中:u(t,r,θ,z)为温度场的分布,其随时间t以及极坐标下位置(r,θ,z)变化而变化;CV为单位体积热容量;κ为热传导系数。
热量到达护套表面后,与空气发生自然对流换热过程,即空气流过硅橡胶材料表面而引发的能量交换过程,该过程受对流换热系数影响。由于表面温升通常在几开到几十开之间,因此散热过程满足牛顿冷却定律。因此在硅橡胶表面,其散热方程满足边界条件：
式中:r2为绝缘子整体半径(芯棒半径加护套厚度);T0为外界温度;k为牛顿散热系数即对流换热系数。对流换热系数受对流运动形成原因以及流体的状态、流体物理性质的变化情况、传热表面的尺寸以及形貌特征、流体的相变情况影响。空气的自然对流系数大致在1～10(W×m-2×K-1)之间,同时在热平衡情况下,物体对外界的辐射散热与其它物体辐射入物体的热量相当,忽略辐射散热。对计算模型进行进一步简化,假设缺陷长度为无限长,且热量仅沿r方向传播。由式(1)、式(2)解得外表面最高温度的数值解为:
式中:A0、B0、C0、D均为待定系数。
其中,结合初始条件与稳态条件,求得待定系数,由于缺陷轴对称,因此D为0。
式中:T为温度;β为散热系数与热传导系数的比值。
同时,可求得待测方程的暂态解:
其中,A0与C0满足式(4),本征值λ满足式(6),说明了解满足存在性、唯一性以及稳定性。
由式(3)可以看出,表面温升与内部缺陷温度存在一定的线性关系,对于无限长、无厚度且轴对称的缺陷可以通过式(3)求得内外温差的关系。但是对于实际有限长度、有限厚度且轴不对称的缺陷,不平衡项D将不为0,且不平衡因素越多,D中求和项也越多。因此需要借助有限元仿真方法以及样品试验对绝缘子内部温升进行分析。
利用FEM有限元分析软件,建立护套内部与芯棒交界面存在发热缺陷的仿真模型(图7),护套厚度为6 mm,芯棒直径为24 mm,伞形结构为1大2小式,大伞之间的间距为81 mm,与现场发热绝缘子一致。发热缺陷的大小为30 mm(长)×5 mm(宽)×0.5mm (厚度),埋设在芯棒表面,位于2个大伞裙的正中心。选取3个伞裙单元的范围进行仿真,自然对流换热系数取2.414(W×m-2×K-1),橡胶护套材料的导热系数设为3 (W×m-2×K-1),芯棒材料导热系数设为1.46(W×m-2×K-1)。
仿真结果表明,当复合绝缘子内部存在发热缺陷时,其表面温度场呈中心高、周围逐渐降低的态势,且内部与外部有一定的温差(图8)。
外部温度与内部温度成线性关系(图9),这与简化计算模型的计算结果一致。因此,可以使用外部温升的最大值来描述复合绝缘子内部缺陷的严重程度。
同时,改变缺陷尺寸可以发现,同一发热温度下,小缺陷尺寸的外表面温升较低,即内外温差较大。在实际绝缘子中,内部缺陷尺寸往往远小于仿真中采用的尺寸。因此其内外温差也更大,对于直径0.4 mm的气孔类缺陷,内部缺陷处温度超过200℃时,外部温升仅表现为1.4℃。在200℃的高温下,硅橡胶材料的性能将加速下降。缺陷尺寸与外表面温升的关系也从一个方面说明了A型温升即转向极化型温升的危害要远小于B型内部发热型温升。对于A型温升,由于是由材料内部极性基团转向极化造成的,因此等效缺陷体积较大,内外发热差异较小。现场观察发现,A型温升与B型温升的发热温度差异不大,因此其内部材料的温度存在较大差异。A型温升的绝缘子材料温度较低,故对老化的影响较小。
为了对仿真结果以及外部因素对红外测量的影响进行进一步研究,本文设计并制造了一种可升温的测温探头,其升温功率由电阻发热提供,而测温功能则利用热电偶完成。探头尺寸为30 mm×5mm×0.5 mm。在绝缘子硫化前,将其埋设在芯棒表面(图10),然后进行护套的固化。
在实验室环境下,对埋设有可测温升温探头的绝缘子进行红外观测,红外结果与仿真结果近似一致,理论结果略高于试验结果(图1 1),这是由于红外检测精度造成的。
在实际检测中,受风速以及湿度的影响,表面对流换热过程将受到影响。为此对风速及湿度与红外测温结果的关系进行研究。将样品置于恒温、不同湿度、不同风速环境下进行测量,其中,发热缺陷位于迎风侧。研究结果表明,环境、风速对红外温升结果存在一定的影响(图12),在有风环境下,表面对流换热更加容易,式(4)中β变小,因此曲线斜率降低,并且随着风速的增大,斜率将逐渐降低。
试验结果显示,高湿度下红外测温的结果略低于低湿度下的测温结果。对于湿度相差过大的红外数据,可以根据实验结果(图13)进行换算,将所有温升值全部换算到同一湿度下进行比较。
但是,对于潮湿气候下,表面出现凝露的绝缘子,其表面散热过程将完全不同于自然对流换热,大部分热量通过水分蒸发逸走,因此,为了测温结果的准确性以及前后数据的连续性,应避免在清晨等易凝露时段对复合绝缘子进行红外测温。
3.4 场强控制措施分析
复合绝缘子的温升缺陷与场强存在明显的关系,高场强下,硅橡胶材料老化后的极性基团转向极化是引起A型温升的主要原因。而在高温高湿度条件下,绝缘子内部脆弱的交界面将加速损坏,并导致芯棒水解、蚀损通道出现以及局部放电等一系列后续老化现象出现,形成B型温升,并最终导致芯棒的机械性能下降,严重时甚至造成复合绝缘子芯棒的断裂。因此在加强绝缘子交界面质量控制的同时,也应进一步对其端部场强进行优化。
为了对运行复合绝缘子的沿面场强分布有一个较为准确的估计,考虑的建模范围包含复合绝缘子、均压环、连接金具、导线、铁塔以及附近的空气。在建模时忽略复合绝缘子表面积污对场强可能造成的影响。对于3相交流输电而言,其电压频率为50 Hz,波长远大于研究对象的实际尺寸,因此,利用静态场对带电运行的复合绝缘子进行仿真。对于输电铁塔,其通常由导电性能极佳的钢材制成,屏蔽性能良好,因此,忽略网格状结构对电场仿真结果的影响。同时为了简化需要,忽略其它相绝缘子以及导线对场强的影响,并根据对称性,仅取铁塔的1/2进行分析。仿真结果如图14所示,显示时去掉均压环。
对于高压端球头、导线及连接金具电位V以及铁塔与低压端球窝电位V0满足:V=449 kV;V0=0 kV。
在高湿度条件下,表面容易发生电晕放电,硅橡胶材料面临更大的考验。深圳地区绝缘子发热现象也表明,在高湿度条件下,端部场强4.6 kV/cm无法满足减缓硅橡胶老化的要求,因此需对场强进行进一步优化。结合实际情况,初步制定4种优化方法:1)改变屏蔽深度;2)改变管径;3)加挂大容量绝缘子片;4)大小均压环结构,进行电场仿真研究。
对4种场强控制措施进行仿真比较(表1),各种方法均有其优势与劣势,其中,对端部场强最大值抑制效果最佳的方法是增大均压环管径,抑制效果最差的是大小均压环结构,对于高压端整体场强控制效果最佳的是串接大电容玻璃绝缘子,而抑制效果最差的是大小均压环结构。在实际运行中可以结合线路的实际情况进行选用。
4 结论
(1)高压端端部硅橡胶材料在电老化以及湿热老化作用下,产生的极性基团在交变电场中转向极化,是深圳地区复合绝缘子出现发热的主要原因。对于交界面存在缺陷的绝缘子,发热的护套材料将加速其交界面的老化,并最终导致芯棒水解,缺陷扩大,缺陷处出现局部放电。
(2)对于低湿度下不发热、高湿度下发热的复合绝缘子,无需立即进行更换。而低湿度下发热的绝缘子则应立即进行更换。
(3)绝缘子缺陷温度正比于外表面最高温度,且与内部缺陷的发热功率成线性关系。在风速小于等于3 m/s的情况下,风速对温升的结果可忽略不计。如果检测时湿度差距较大,需根据实际绝缘子尺寸进行换算。
(4)在杆塔尺寸允许的情况下,加挂大容量绝缘子是最优的场强控制措施,如杆塔尺寸不允许,可小幅加深绝缘子均压环屏蔽距离。
参考文献
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水网地区路面弯沉湿度系数研究 篇3
我省水网地区主要集中在水网市、营口鲅鱼圈、大石桥西部等地。相对其他地区而言, 由于靠近沿海、地下水位较高、许多路段的路基两侧有较大断面的排水灌溉沟渠或边沟, 水网地区路面受地域特点影响较大, 主要表现在路基含水量较高。根据现场的路基土取样分析发现, 部分路段的路基土含水量达30%左右。路基处于潮湿和过湿的状态, 土基回弹模量普遍较小, 土基模量基本在16~30MPa之间, 且多数为20MPa左右, 不能满足现行沥青路面设计规范要求。同时水网地区筑路砂石材料匮乏, 砂砾级配偏细, 半刚性基层的强度相对较差, 特别是对于路基湿度较大、毛细水作用显著的地区, 半刚性基层在动水压力作用下, 水损坏更为严重, 进而造成强度和模量的不足。
2 水网地区沥青路面弯沉湿度系数
我国地域辽阔, 自然条件相差较大。不同地区具有相同质量、相同路面结构的道路在基本相同的荷载作用下, 损坏的程度却显著不同。在环境作用的诸要素中, 温度和湿度对路面性能的影响最为严重。路面体系的温度和湿度状况随环境的温度和湿度的变化而变化, 从而使路基路面材料的力学性质和结构强度发生变化。即使没有受到行车荷载的作用, 温度和湿度的条件对路基路面材料物理状态的改变, 也会逐渐使其损坏。若在车辆荷载的叠加作用下, 路基路面的损坏更为迅速。根据水网地区的自然地理条件, 以及调查的结果, 考虑湿度对路基路面的影响。对于湿度对路基路面的影响可以概括为:路基土刚度随湿度增大而急剧下降, 使得整个路面体系的结构承载力下降。
2.1 沥青路面实测弯沉计算方法
新建沥青路面竣工验收时, 验收弯沉值la是工程验收的重要指标, 它是以不利季节, BZZ-100标准轴载作用下, 轮隙中心处实测路表弯沉代表值l0进行评定的。
式中:l0—实测某路段的代表弯沉值 (0.01mm) ;
la—路表面弯沉检测标准值 (0.01mm) , 按最后确定的路面结构厚度和材料模量计算的路表弯沉值。
改建沥青路面的原有路面的各路段弯沉亦根据公路沥青路面设计规范 (JTG D50-2006) 确定各路段的弯沉值。各路段弯沉值为:
式中:l0—路段内实测路表弯沉代表值 (0.01mm) ;
S—路段内实测路表弯沉的标准差 (0.01mm) ;
Za—保证率系数, 高速公路、一级公路Za=1.645, 其他公路沥青路面Za=1.5;
K1—季节影响系数, 根据当地经验确定;
K2—湿度影响系数, 根据当地经验确定;
K3—温度修正系数。
上述的两种沥青路面实测弯沉值计算方法, 差异主要在湿度影响系数。
2.2 湿度影响系数研究
根据《公路土工试验规程》 (JTG E40-2007) 测定土基回弹模量和CBR值。通过对水网地区常用路基土的室内静载承载板试验测试和CBR试验, 分析含水量对回弹模量和CBR值的影响规律。路基土的回弹模量是应力状态和环境因素的函数。关于湿度对回弹模量的影响, 采用湿度影响系数K2指标表征:
式中:Eopt—路基土处于最佳含水量下的回弹模量;
Ea—路基土在任一含水量下的回弹模量。
由式可知, 路基土在最佳含水量下的回弹模量可通过标准试验测定, 因此若需确定路基在任一含水量下的回弹模量, 关键在于确定相应的模量湿度影响系数K2, 同时K2又是含水量的函数。
2.2.1 土的物理参数试验
水网地区具有代表性的黏性土 (大盘线) 和粉黏土 (大南线) 两种土样, 依据《公路土工试验规程》 (JTG E40-2007) , 对这两种土进行了土的塑限、液限、最大干密度、最佳含水量测试。两种土的物理参数见表1。由两种土的试验结果可知, 其均为高液限土。
2.2.2 土的回弹模量试验
通过对两种土样进行回弹模量测试得到不同含水量下路基土回弹模量值。其中不同含水量以最佳含水量为分界点, 增加及减小一定百分比, 并尽可能使增加值达到水网地区丰水期时路基土的含水量。
通过分析黏土不同含水量的单位压力与回弹变形关系曲线, 得到黏土的含水量与回弹模量的关系见表2。同理, 粉黏土的含水量与回弹模量的关系见表3。其中, 回弹模量按式 (4) 计算。
式中, E为试验回弹模量 (k Pa) ;p为承载板上的单位压力 (k Pa) ;D为承载板的直径 (cm) ;l为相应于单位压力的回弹变形 (cm) ;μ为细粒土的泊松比, 取0.35。
由试验数据可见, 土的含水量是其回弹模量的关键影响因素。不论土质类型, 在一定压实度下, 回弹模量随含水量的增大而减小, 且当含水量接近最佳含水量时, 回弹模量急剧下降, 这时的回弹模量值远低于设计规范规定值。对于黏土, 当含水量从7.3%增加至19.1%, 回弹模量降低到初始模量的5%, 当含水量继续增大, 试样已达到饱和状态, 回弹模量的变化幅度很小;当含水量从7.3%增加至14.5%, 回弹模量减小了29%, 且含水量接近最佳含水量时, 回弹模量迅速降低。对于粉黏土, 当含水量从7.4%增加至15.5%, 回弹模量减少了约94%;当含水量从7.4%增加至12.2%, 回弹模量减小了23%。由此可见, 与粉黏土相比, 黏土对含水量的变化更为敏感。
2.2.3 湿度系数计算
为了分析湿度影响系数与含水量的关系, 引用美国NCHRP (National Cooperative Highway Research Program) 中的公式
式中, a为log (Ea/Eopt) 的最小值;b为log (Ea/Eopt) 的最大值;k0为方程回归系数;s-sopt为饱和度的变化值;s为任一含水量对应的饱和度;sopt为最佳含水量对应的饱和度。
任一含水量对应的饱和度为:
式中, ρ为土的密度;ρs为土粒密度;ρw为水的密度;w为含水量。
根据试验结果, 采用式 (5) 和式 (6) 进行计算和回归分析得到黏土和粉黏土的参数值, 如表4所示。
将回归得到的参数代入式 (5) 可计算不同含水量下的湿度影响系数。基于水网地区实际情况, 计算了两种土样不同含水量下的湿度影响系数, 如表5所示, 其中含水量均为相对最佳含水量的增减值。
由表5可知, 随着含水量逐渐增大, 湿度影响系数逐渐减小, 据此计算的回弹模量亦减小, 由此说明湿度影响系数能够很好地反映湿度对回弹模量的影响。不同含水量下的回弹模量计算, 可首先确定最佳含水量, 然后在含水量范围内进行线性插值求得湿度影响系数。
此外, 应用式 (4) 可计算不同含水量下的路基土室内回弹模量。但工程中采用现场实测回弹模量进行路基承载能力评定。根据国内外已有的研究成果, 室内回弹模量与现场实测回弹模量之比在0.95~1.11之间。为此, 将室内回弹模量乘以相应的比例系数, 即可得到室外路基实际状态下的回弹模量。我国公路设计中, 普遍采用最佳含水量下的回弹模量作为土基的回弹模量设计值。但在公路运营使用过程中, 路基土的含水量是处于动态变化, 达到平衡时的含水量, 一般在最佳含水量左右浮动2~3个百分点, 特别是在水网地区其浮动可达4~10个百分点, 因此路基回弹模量设计值应该为最佳含水量下的模量修正为平衡含水量下的回弹模量, 即为最佳含水量下的模量乘以相应的湿度影响系数, 并应用其进行弯沉计算。
3 结论
分析了水网地区代表土样不同含水量下的回弹模量值, 通过分析回弹模量与含水量之间的关系, 得到了路基回弹模量湿度影响系数, 并以此作为水网地区沥青路面实测弯沉计算公式的湿度影响系数, 对于水网地区普通公路沥青路面的路基路面结构设计、施工检验具有现实指导意义。
摘要：通过研究水网地区路基回弹模量受湿度和土质情况的影响, 提出适合于水网地区普通公路沥青路面弯沉湿度系数, 对于水网地区普通公路沥青路面的路基路面结构设计、施工检验具有现实指导意义。
鲁南地区闪电与温湿度的关系分析 篇4
1 鲁南地区闪电与温湿度随季节的变化特征
从图1可以看出,当温湿度出现季节性变化时,鲁南闪电也出现了季节性的变化。具体而言,鲁南地区夏季温度最高,闪电活动也最频繁,当温度随季节下降时,闪电活动的次数也明显下降,闪电活动在秋季已经骤减至几乎为0时,温度还在继续降低,在冬季达到其最低值;当气温回升时,闪电活动从春季剧烈增加至夏天的峰值。总、正、负闪电活动变化趋势与温湿度很相近,闪电活动较温湿度变化曲线有所提前。
2 鲁南地区闪电强度与温湿度季节变化比较
从图2可以看出,总闪电强度在秋季时达到其低谷,夏季时达到其顶峰。负闪电强度变化与总闪电相反,而正闪电的强度最低却在春季,夏秋接近。在温湿度较高的夏季,闪电强度也是最大,随温湿度的降低,总闪电强度也有所下降,在秋季闪电达到了最低水平时,温度和湿度都在继续降低。至翌年春天温度、湿度和闪电都在一致的升高,另一方面,负闪电强度变化曲线与温湿度的变化是相反的。
3 鲁南地区闪电与温湿度月际变化比较
从图3可以看出,当鲁南地区闪电活动曲线与温湿度变化曲线大体一致,闪电也出现了季节性的变化。具体而言,在温度方面,鲁南地区温度最高的是8月,此时的闪电活动也最频繁,处于峰值,当温度随月份下降达到低谷1月时,闪电活动早在9月就骤减。
4 鲁南地区闪电强度与温湿度月际变化比较
从图4可以看出,总闪电强度的变化不太大,在温湿度较高的夏季(8月最高),闪电强度也没有大幅增加,随温湿度的降低,总闪电强度也没有一致的降低,而是出现了很明显的上下波动。
5 结论
(1)该地区闪电次数呈季节性的变化,与温湿度变化趋势基本一致,在温湿度最高的夏季,闪电活动也最频繁,8月到达峰值,当温度随季节下降时,闪电活动的次数有明显下降。9月后,闪电和温湿度响应程度较差。温度极小值出现在2月,而湿度持续至4月才出现极小值。
(2)该地区的闪电强度随时间变化较为剧烈。
(3)正闪电一般从4月开始增多,负闪电一般从6月开始增多。闪电次数与温湿度增加的趋势基本一致,然而湿度出现的峰值提前于闪电,温度出现的峰值则滞后于闪电。
(4)该区域负闪电强度变化与温湿度的变化呈负相关关系。
摘要：利用鲁南地区2006年6月至2007年10月的闪电资料和温湿观测资料,讨论了闪电与温湿度的相应关系,以期进一步加强对闪电活动的认识,为该地区的雷电研究、雷电灾害的监测和预警提供理论依据。
关键词：闪电,温度,湿度,相关分析,鲁南地区
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高湿度地区 篇5
1 温湿度独立控制空调系统特点
温湿度独立控制空调系统就是将控制室内温度和控制室内湿度分开,采用两套不同的系统分别实现温度控制和湿度控制(图1)。
温湿度独立控制空调系统的主要组成如图1所示,主要包括温度控制系统和湿度控制系统两部分。湿度控制系统中的空气处理机组一般是指对新风进行处理的设备,采用不同的除湿方式可得到不同形式的新风处理机组,目前应用到新风处理机组中的的除湿方式主要包括溶液除湿方式、转轮除湿方式及冷却除湿方式等。空气经过新风处理机组处理后达到送风需求,送风口可采用多种多样的形式,并尽可能设置在距离人员等产湿源较近的位置,以便更直接地实现对室内湿度的控制。
温度控制系统的主要设备一般是指高温冷源、输配系统及室内末端设备。高温冷源可以是自然冷源如地下水、江河湖水、蒸发冷却(直接或间接)方式获得的冷水等天然冷源或可再生冷源,也可以是冷水机组产生的高温冷水、直接膨胀式机组的制冷剂等人工冷源。输配系统将高温冷水等冷媒输送到室内,通过室内末端装置来实现温度控制。温度控制系统室内末端装置的主要任务是实现空气与冷媒(包括高温冷水和制冷剂等)的显热交换,达到控制温度的目的,主要的室内末端空调形式包括干式风机盘管、辐射末端、自然对流末端以及直接膨胀时空调机组的室内机(干工况运行)等。
湿度控制系统的主要设备及装置包括:制取干燥空气的空气处理机组、送风及排风系统以及室内送排风口。通过向房间送入干燥的空气并将潮湿的空气从房间排除而实现对房间余湿的控制。
采用两套不同的设备分别实现温度控制和湿度控制,不仅能克服常规空调系统中难以同时满足温、湿度要求的问题(解耦),实现较好的室内舒适性,而且避免了常规空调系统中温湿度联合处理带来的损失,可以提高能源效率。系统在过渡季节还能利用自然通风带走余湿,保证室内较为舒适的热湿环境,缩短人工空调制冷系统的运行时间。
2 华南地区温湿度独立控制空调系统设计方法
2.1 设计条件
2.1.1 典型地区室外气象参数见表1。
2.1.2 典型地区空调负荷指标见表2。
2.2 负荷计算
2.2.1 湿度控制系统的热、湿负荷
温湿度独立控制空调系统中强调湿度控制,因此湿度控制系统的计算方法与常规空调系统存在一定区别:更关注系统的除湿能力。因此一般来说,温湿度独立控制空调系统中的湿度控制系统以湿负荷为主要计算依据。除湿能力满足之后,也就同时消除了随之相关的潜热冷负荷。湿度控制系统的湿负荷是由新风机组来承担的,因此在这里也可称为新风机组负荷,其主要包括两部分:新风湿负荷和房间余湿。
新风机组的湿负荷按下式计算,新风机组湿负荷W等于新风湿负荷WX和风机空调湿负荷WN之和。
式中W——系统湿负荷(即新风机组湿处理负荷),g/h;
Wx——新风湿负荷,g/h;
WN——室内湿负荷,g/h;
ρ——空气密度,kg/m3;
Lx——设计新风量,m3/h;
dx、dN和ds——新风含湿量、室内含湿量和送风含湿量,g/kg;
Wr——室内人员散湿所形成的湿负荷;Wf——食物等散湿所形成的湿负荷;
Wq——其他散湿表面散湿所形成的湿负荷。
当室内余湿量WN、新风量Lx确定后,机组处理新风的含湿量差(dX-dS)即可确定,见图2,这也就是新风机组在进风状态为室外设计计算参数的条件下对新风湿处理的要求。
在进行湿处理的同时,如果新风送风温度tS与室外新风温度fX不相等,新风机组还需要承担新风的显热冷负荷QXX,按下式计算。
式中tX、tS为新风机组进口及出口温度,℃;
cp为空气的定压比热,可取1.01kJ/(kg·℃)。
当新风送风温度tS与室内空气温度tN不等时,新风送风还承担了一部分建筑(或房间)的显热负荷QHS,可以通过下式计算:
上式计算得到的新风送风所承担的部分建筑显热负荷(QHS,可为正数或者负数,由新风送风温度和室温的相对大小来决定,见图3。
(a)tS<tN,QHS>0;(b) tS=tN,QHS=0;(c) tS>tN,QHS<0
在温湿度独立控制空调系统中,通过向室内送入干燥的空气来承担建筑所有的潜热负荷,而送风温度对于室内气流场分布及人员热舒适性等具有重要影响,因此在进行温湿度独立控制空调系统的设计时,应选取合理的送风温度。由于不同的新风处理方式原理有所差异,新风除湿处理后的温度也会有所不同。因此,新风送风温度tS的确定应当考虑到所应用的新风机组形式及送风温度对人体舒适性的影响。不同形式的新风处理机组对新风的处理过程原理不同,实际工程中可根据选用的新风机组形式选取合适的送风温度。
根据新风送风温度tS和含湿量dS,可以确定新风送风状态点,则湿度控制系统承担的系统冷负荷QH计算如下:
式中:hX为新风室外设计状态焓值,kJ/kg;hS为新风送风状态焓值,kJ/kg。
也可以根据冷负荷的性质分类,计算新风机组负荷QH。新风机组负荷的物理意义:室内潜热负荷之和(Qrq+Qfq+Qqq)+新风负荷QS+新风送风所负担的部分室内显热负荷QHS(当新风送风温度tS低于室温tN时)。
上述两种计算结果完全相同。
2.2.2 温湿度独立控制空调系统中温度控制系统的冷负荷
温湿度独立控制空调系统中的温度控制系统的冷负荷QT等于建筑室内空调显热负荷之和(Qj+Qz+Qs+Qrx+Qfx+Qqx)减去新风送风可能承担的部分建筑室内显热负荷QHS。
根据新风送风温度与室内温度之间的关系:
当新风送风温度等于室内设计温度(tS=tN)时,(QHS=0。温度控制系统的冷负荷QT等于建筑室内空调显热负荷之和;如前所述:这是一种“理想”设计参数。
当新风送风温度低于室内设计温度(tS<tN)时,QHS>0。对于冷却除湿、溶液除湿新风处理方式而言,一般情况下tS<tN,新风还可承担部分室内建筑室内显热负荷。
当新风送风温度高于室内设计温度(tS>tN)时,QHS<0。
温度控制系统除承担房间空调所有显热负荷外,还要承担由于新风送风温度高于室温带来的显热负荷。
综合考虑新风送风温度与室内、外温度之间的关系,温湿度控制系统承担负荷的分配情况如表1所示。
2.3 温湿度独立控制空调系统选型方法
2.3.1 华南地区温湿度独立控制空调系统方案选择独立控制系统方案如图4所示。
2.3.2 除湿新风机组
除湿新风机组是温湿度独立控制空调系统的关键设备。目前溶液调湿技术应用较多,本文以该技术设备为例,进行设计方法的研究分析。溶液调湿技术,是利用低温浓溶液对新风进行降温除湿,同时吸收升温后的溶液需要循环再生,通过合理的设计该设备可以将空气直接处理到需要的送风状态。
(1)电驱动新风机组系列(见图5)
热泵式溶液调湿新风机组(a)需要一定量的回风(至少为新风量的70%)用于全热回收、溶液再生,适用于有足够回风可用的情况。
预冷式热泵式溶液调湿新风机组(b)应用在回风量不足70%,或者回风不可用场合。
(2)电驱动全空气机组系列(见图6)
热泵式溶液调湿全空气机组(c)适合用于回风量充足,密封性好的建筑。
预冷式溶液调湿全空气机组(d)适合回风量不足,或者回风不可用于再生场合。
2.3.3 末端设备形式
(1)干式风机盘管
干式风机盘管的冷媒为高温冷水(16℃左右),在一般情况下其处理过程不会产生凝结水,因此从理论上说可以去掉冷凝水盘而简化风机盘管的结构,同时使得在卫生健康方面更为有利。
干式风机盘管强调风机盘管的功能,是专门为适应温湿度独立控制空调系统而开发的设备。与现有的普通风机盘管相比,在盘管的结构参数、传热流程等方面都结合实际工程的需要、技术能力、经济性等进行了一系列的优化。除了与普通风机盘管外观结构形式类似的设备之外,也可以研发完全脱离现有结构形式的设备,例如采用线性设计外形、大风量、小压头、低电耗的贯流风机或轴流式风机等、吊灯型等一系列取消凝结水盘的特性风机盘管,以及落地安装的立柱式风机盘管等。
(2)辐射末端
辐射末端的冷媒一般为高温冷水。冷水将能量传递到其表面,再通过对流和辐射、并以辐射为主的方式直接与室内环境进行换热,带走室内显热负荷,从而极大地简化了能量从冷源到终端用户室内环境之间的传递过程,减少不可逆损失。
对于辐射末端而言,最重要的一点是:必须防止任何一处出现结露的情况。也就是说,辐射末端表面温度在任何时候都应该低于房间的露点温度。考虑到房间气流组织、辐射末端设置位置以及可能存在气流“死角”等因素,从安全性看,建议辐射末端表面温度与房间露点温度的差值不宜小于1℃。
由于辐射传热的特点、辐射末端所能布置的面积等因素的影响,总体来看,辐射末端的供冷量对房间的满足情况不如对流末端(例如干式风机盘管)灵活方便,当冷水的供回水温差过大时容易出现供冷量不足的情况。因此一般来说辐射末端的冷冻水供回水设计水温差会小于对流末端(这也可能导致其冷水的输送能耗加大)。同时,辐射末端冷水的供水温度及供回水温差,还要结合水系统来的情况来综合确定。
楼板辐射。楼板辐射对房间的供冷量大约只能在20～40W/m2(有效面积)之间。因此,这种方式,适合于围护结构热工性能非常好、设计显热冷负荷非常小的建筑或区域。采用楼板供冷时,冷水设计供回水温差可采用2～3℃。冷水最低的供水温度限值可根据辐射楼板表面温度的限制和塑料管中冷水与楼板表面之间的传热系数,通过计算确定。
毛细管辐射。毛细管辐射的单位面积供冷量大约在60～40W/m2之间。通常毛细管系统的冷水设计供回水温差宜在2～4℃之间,在北向、东向等房间是有可能承担全部冷负荷的(这也是它比楼板辐射的供冷性能相对更好的特点之一)。
冷梁。通过管道通入室内的新风进入冷梁后高速喷出,在冷梁内产生负压,从而诱导室内空气与冷梁内的热交换器充分换热后再送回室内,达到去除室内显热负荷、降低室内温度的目的。冷梁的工作原理与采用干式风机盘管系统、将处理后的新风接入风机盘管的送风管的处理过程是类似的,只是末端回风的动力来源不同——风机盘管依靠的是内部风机提供动力,冷梁依靠的是新风引射作用来提供回风的动力(与诱导器原理相同)。
2.3.4 高温制冷机组
在温湿度独立控制空调系统中,可以利用高温冷源来承担温度控制任务,高温冷源可以是高温冷水,也可以是高温制冷剂等冷媒。将温湿度独立控制空调系统中所采用的提供16～18℃冷水或高温制冷剂等冷媒的机组称为高温制冷机组。
(1)从理想卡诺循环分析高温制冷机组的性能
在相同蒸发温度和冷凝温度条件下,逆卡诺循环具有最高的制冷效率,是实际制冷设备的能效极限。在同样冷凝温度下,随着蒸发温度(冷水出水温度)的提高,逆卡诺循环COP显著升高。高温冷源只需要制备16～18℃的冷水即可满足温度控制系统的需求,与制备7℃冷水的常规制冷机组相比,制冷机组的蒸发温度明显升高。
(2)高温冷水机组的压缩比
与制取7℃左右冷冻水的制冷机组相比,用16～18℃冷水的高温制冷机组的最大特点在于机组处于小压缩比工况下运行。
3 温湿度独立控制空调系统优势与运行策略
3.1 系统优势
3.1.1 设备(系统)能效比大幅提高
常规空调系统综合COP (能效比)较低,夏季3.0左右,冬季2.0左右;过渡季需开启主机,低负荷运行,效率低,能耗高。温湿度独立调节空调系统综合COP (能效比)较高,夏季不小于5.0,冬季不小于4.5;过渡季节可开启溶液新风机组自带热泵系统,无需开启主机,效率高,节能效果显著。
3.1.2 系统卫生性高
温度控制系统的末端装置干工况运行,避免了室内盘管表面滋生霉菌,卫生条件好;且末端装置一般采用水作为冷媒,其单位冷量的输送能耗比采用空气作为冷媒时低。
3.1.3 热损失小
湿度控制系统的干燥新风承担所有的潜热负荷,比温湿度同时控制的常规空调系统能够更好地控制房间湿度和满足室内热湿比的变化,房间湿度控制标准严格时避免了再热损失。
3.1.4 温湿度控制精度
常规空调系统采用低温冷水同时负责室内降温、除湿,难以同时满足温、湿度参数要求,易出现过冷、过热或湿度失控的问题。温度精度±1.5℃,相对湿度精度±5.0%。
温湿度独立调节空调系统采用温度、湿度可实现独立控制调节,克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数要求的致命弱点,全年均不会出现过冷、过热、湿度失控的问题。温度精度±0.5℃,相对湿度精度±2.5%。
3.2 运行策略
温湿度独立控制空调系统季节运行模式简表见表4。
4 结论
本文从温湿度独立控制空调系统的特点;华南地区温湿度独立控制空调系统设计方法的设计条件、负荷计算、选型方法以及该系统的优势与运行策略三个主要方面进行了相关研究。华南地区空调季长,除湿负荷占总空调负荷的比重较大,上述空调系统的需求特征显著区别于夏热冬冷地区和寒冷地区,同时具有约20%～30%的节能潜力,基于温湿度独立控制空调技术在工程项目中的设计、应用及性能实测实践,以及广州地区的建筑功能特点、气象条件,研究了适合华南地区的温湿度独立控制空调系统的设计方法并结合典型项目,开展包括不同温湿度独立控制空调系统的技术方案对比研究、温湿度独立控制空调系统与常规空调系统技术性能的对比研究。为温湿度独立控制空调系统在华南地区的设计与运行提供参考和依据。
摘要：基于温湿度独立控制空调技术在工程项目中的设计、应用及性能实测实践,以及广州地区的建筑功能特点、气象条件,研究适合华南地区的温湿度独立控制空调系统的设计方法。结合典型项目,开展包括不同温湿度独立控制空调系统的技术方案对比研究、温湿度独立控制空调系统与常规空调系统技术性能的对比研究。
关键词：温湿度独立控制,选型方法,末端装置,运行策略
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高湿度地区 篇6
一、库房温湿度对档案的影响
温湿度是影响档案制成材料老化、变质速度的重要因素。档案处于空气之中, 档案库房的空气状况直接影响着档案的寿命。档案的温度主要决定于库房内的温度, 档案的含水量主要决定于库房内的相对湿度。不适宜的库房温湿度不仅可以单独地危害档案, 而且能够加快其他因素对档案的破坏, 是危害档案寿命的“头号杀手”。超干超冷容易使音像档案材料、磁性载体档案材料等脆化、硬化、易碎化, 从而使信息丢失, 特别是对磁盘等要求恒温恒湿保管的档案载体破坏更明显。高温高湿会使纸质档案的纸张纤维氧化或水解, 其强度不断降低, 脆化老化, 致使档案完全损坏。
档案保护的主要任务之一就是使档案库房空气温湿度保持在有利于档案益寿延年的范围之内, 并力求稳定。早在1985年, 国家档案局就制定了《档案馆温湿度管理暂行规定》, 要求档案库房的温度控制在14~24℃之间, 湿度控制在45~60%之间。1987年, 国家档案局又颁布了《档案库房技术管理暂行规定》, 对档案库房的温湿度控制范围做了规定, 具体见表1。
以上标准是以科学理论和长期的档案保护实践为基础, 依据以下四个条件提出来的:一是有利于档案制成材料的耐久性;二是不利于对档案有危害的生物的生长和繁殖;三是从我国的具体情况出发;四是考虑库房的工作条件。从我国多年来档案保护的整体水平来看是切合实际的, 也是符合我国国情的。下面以苏北沿海地区为例, 探讨如何根据不同地区的气候特征做好档案库房温湿度的调控工作。
二、苏北沿海地区的气候特征
苏北沿海地区具有明显的季风气候特征, 一年四季的温湿度变化较大。春、秋季时间相对较短, 此时的自然温湿度比较适宜;冬季低温持续时间较长, 但此时的空气相对湿度比较稳定, 一般在50~65%之间;夏季气温高、雨量足且持续时间较长, 超过25℃的天气长达4个月之久, 占全年的33%。年平均气温在11℃~14.9℃之间, 年极端最高气温达38℃以上, 多出现在7月;年极端最低气温达-15℃以下, 多出现在1月。年平均相对湿度在65~75%之间, 最高相对湿度达85%以上, 多出现在夏初的梅雨季节。一年中日降水量大于50mm的天数近一周, 多出现在6~9月间;日降水量大于25mm的天数近20天, 多出现在4~11月间。
三、调控档案库房温湿度的主要措施
笔者通过多年的实践和总结, 认为应采取以下措施:
1. 做好密闭, 控制库房温湿度。
密闭是防止或减少库外不适宜温湿度对库内的影响, 使库内较适宜的温湿度保持相对稳定的措施之一。苏北沿海地区高温高湿天气持续时间较长的气候特征, 决定了霉菌是影响档案寿命的最主要的因素, 夏季降温降湿是档案保护工作的最主要环节。夏季初的“梅雨季节”, 雨量充足且多连续阴雨, 日照时间相对较短, 空气相对湿度大, 特别适合霉菌生长。此时必须通过密闭控制档案库房的湿度, 禁止库外潮湿空气入内。“梅雨”结束以后, 雨量减小, 日光强烈, 温度直线上升, 35℃以上的高温要持续两周左右, 高温会促进霉菌的生长, 这时应以防止热空气涌入、控制库内温度为主, 做到每天检查记录一次, 必要时使用空调等降温设备强制降温。调控好档案库房的温湿度, 有效地抑制霉菌的生长繁殖, 是我们做好档案保护工作的首要任务。
密闭门窗是防止库房温湿度过高过低的手段之一, 而且能有效地防止灰尘, 但必须做到密而不死, 以便根据需要及时开关, 真正达到既控制库内温湿度又防尘的目的。
密闭只能控制库房温湿度, 但不能起到调节作用。单靠密闭这一措施无法使档案库房内温湿度达到标准。因此, 密闭必须和通风以及使用调节库房温湿度的现代化设备相结合, 才能真正调节和控制库房温湿度, 达到有效保护档案的目的。
2. 适时通风, 调节库房温湿度。
通风的形式有两种:一是机械通风, 二是自然通风。机械通风是在库房的通风口安装风扇, 靠风扇的机械力使库内外空气交换, 以达到通风的目的。自然通风就是打开库房门窗使库内外空气互相交换。其特点是不需要附加设备, 完全靠自然环境的作用实现库内外空气交换。通风调节库内温度, 只要了解库外的温度高于还是低于库内即可。通风调节库内湿度, 必须符合通风降湿的以下原则: (1) 库外的温度和湿度都比库内低时; (2) 库外的温度低于库内, 库内外的相对湿度一样时; (3) 库外的相对湿度低于库内, 库内外的温度一样时。
通风是调节库房内温湿度的有效方式, 我们的具体做法如下: (1) 坚持观测与调节库房的温湿度。坚持每天观察、记录库房内、外的温湿度, 做到日日有统计、对比, 年年有汇总、分析, 总结出本地区海洋气候条件下不同季节的温湿度变化规律, 对何时应采用何种调控温湿度的方法做到心中有数。本档案室在1998年~2007年十年间观测的库房内、外温湿度变化情况见表2。 (2) 根据天气情况和库房内外温湿度的具体情况, 天气适宜时尽可能地敞开库门、窗户、箱柜, 进行充分通风调节, 并随时检验通风效果。 (3) 在不适宜自然通风或自然通风效果较差时, 利用现有机械通风设备, 强迫通风。
3. 利用现有设备条件, 实行控温调湿。
通过密闭和通风调节来控制档案库房温湿度, 具有投入低、易操作、见效快、耗能少、自然、环保等优势, 是我们苏北沿海地区档案工作者最简单有效的保护档案的措施之一。但是密闭和通风不是任何库房、任何季节、任何天气都适用的, 必须充分利用库房自身设备的配置情况来控温调湿。对于干冷的冬季, 使用暖气、空调、自动喷淋设备等来增温增湿;而高温高湿的夏季则配合使用吸湿剂、除湿机、空调等来降温降湿。空调是控温最理想的方法, 可使库房内温度均匀, 且安全有效。还可以在库房内放木炭、生石灰、无水氯化钙等吸潮剂进行静态吸潮去湿, 也可以使用小型去湿机进行去湿, 且去湿效果十分理想。但是, 去湿机的应用必须科学合理, 要注意去湿机去湿功能与库房面积的关系, 确保去湿的效果。如春秋季多雨, 去湿机工作的时间应相应延长。与此同时, 要注意去湿与密封的关系, 确保去湿在密封的条件下进行, 否则难以达到去湿的效果。增湿措施主要是针对我国西北、东北地区常年气候干燥、湿度较低而采取的。苏北沿海地区气候湿润, 空气中湿度较大, 主要以采取去湿措施为主。
4. 采用现代技术和设备, 实现库房恒温恒湿。
有条件的单位可以配置库房自动恒温恒湿设备。近年来, 应档案库房温湿度监控调节的要求, 市场上还出现了具有智能化、自动化特点的“档案库房温湿度巡检和联动控制系统”。此类系统在库房安装了温湿度探头, 并和温湿度控制设备相连, 运用电脑系统实时监控库房温湿度变化状况, 在温湿度超过一定范围时启动或关闭温湿度控制设备, 实现了实时调节库房温湿度的功能, 节省人力资源。此外, 系统还可以自动检测和记录库房温湿度数据, 显示和打印固定时间段的数据表格和数据曲线。这类系统的开发和使用标志着库房温湿度监控水平又上了一个新的台阶。使用现代化的温湿度调控设备, 优势较明显, 时间短、见效快, 而且能真正控制库内温湿度达到恒温恒湿的目的。
总之, 档案库房的温湿度调控是一项长期的工作, 档案库房温湿度的控制标准是相对的, 不是绝对的。所采取的调控措施也会随着我国经济、科技的发展而发生变化, 档案工作者不仅要不断学习相关的理论知识, 吸收利用相关学科的最新成果, 还要有丰富的实践经验, 根据实际情况有针对性地加以调节控制, 积极探索出适合自身的库房温湿度调节控制方法。
摘要：本文分析了库房温湿度对档案的影响, 并以苏北沿海地区为例探讨了如何根据不同地区的气候特征, 采取具体措施来调节与控制档案库房温湿度。
关键词：库房,温湿度,档案,影响,调控
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