關于適用于軌道交通裝備水性漆噴涂恒溫恒濕系統的分析

張博秋

摘 要 本論文主要基于雙組分水性漆的工藝特性研究如何選配噴涂工藝裝備，并論述相應設計原理。介紹了水性漆噴漆房設備在工藝方面的特殊要求，對恒溫恒濕系統的設計原理、工作原理及配置進行論述，并介紹了根據本論文新建的水性漆恒溫恒濕噴漆房在鋁合金客車上的實際應用狀況，為鋁合金車身軌道交通裝備水性漆的應用推廣提供相關參考信息。

關鍵詞 設備;水性漆;噴涂;恒溫恒濕;軌道交通

VOC是指特定條件下具有揮發性有機化合物的統稱，主要包含非甲烷總烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴）、含氧有機化合物（醛、酮、醇、醚等）、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。由于水性漆稀釋劑的主要成分是水，與溶劑型相比最大的優勢是VOC排量低。如水性中涂漆的有機溶劑含量為10%～15%，而溶劑性中涂漆的有機溶劑含量為30%～60%。但由于水性漆以去離子水作為稀釋劑，而水的揮發速率同環境的溫度及濕度有直接關系，因此為噴漆房配置恒溫恒濕系統成為水性漆推廣應用的前提。

1水性漆的特點

1.1 水性漆同溶劑型油漆的異同

在實際的應用中水性漆和溶劑漆在噴涂工序工藝流程上基本相同。調漆環節水性漆是添加去離子水進行稀釋，因此水性漆與溶劑漆相比具有低揮發速率、高表面張力、高導電性、腐蝕性以及易產生氣泡的特點，導致為滿足水性漆施工所需的設備配置更高[1]。

1.2 水性漆噴涂對溫度濕度的要求

水性漆中稀釋劑的主體是水，水的揮發與噴漆室的溫濕度由直接關系。當濕度一定時，隨著溫度的升高，水的揮發度增加;當溫度一定時，則濕度增加，水的揮發受阻;當相對濕度過大時，水分揮發很慢，施工過程中易產生流掛等漆膜缺陷。即水性漆施工噴漆室的最佳溫度為20℃～32℃，最佳相對濕度為60%～75%。允許溫度為20℃～32℃，允許相對濕度為50%～80%。因此噴漆房內必須配置有溫濕度可調的裝置，即恒溫恒濕系統。

2恒溫恒濕系統技術特性

為保障噴漆質量，根據水性漆的特點及其施工窗口，噴漆房需配置恒溫恒濕系統以控制噴漆室內的溫度和相對濕度，使其達到最佳的噴漆狀態。溫度控制一般采用天然氣間接加熱升溫，空氣中攜帶的水分則通過冰水機降溫至露點以下，析出水分。

2.1 相對濕度

相對濕度（RH）表示空氣中所含水蒸氣的質量（）與同溫度和氣壓下飽和空氣中所含水蒸氣的質量之比，即。相同氣壓下飽和空氣中所含的水蒸氣質量隨著溫度的升高而升高。

因此可通過調整空氣中的所含水蒸氣的質量（）或環境溫度（）來實現對相對濕度的調整。如其他條件不變，降低空氣中的水蒸氣質量或提高環境溫度，空氣的相對濕度隨之降低，反之亦然。相對濕度的調整理論為整套恒溫恒濕系統的設計理論基礎。

2.2 恒溫恒濕系統配置

（1）系統布置

為達到水性漆噴涂工藝窗口要求，恒溫恒濕系統主要包含初加熱單元、過濾單元、降溫除濕單元、加濕單元、加熱單元、送風單元等。

預加熱段主對新風進行初步加熱，使空氣溫度不低于4℃，避免溫度過低結冰損壞降溫除濕冰水管路，在我國南方全年溫度高于4℃的地方可不裝預加熱段;降溫除濕段通過降低高濕度的空氣的溫度，使空氣達到露點析出水分來達到除濕目的;加濕段主要對干燥的空氣進行加濕;加熱升溫段對空氣進行加熱同時減低空氣相對濕度使之達到水性漆噴涂工藝窗口需求。以上各段系統根據環境溫濕度選擇性開啟。

（2）設備及控制系統選型

恒溫恒濕系統采用全閉環控制，系統在輸入、輸出口安裝溫濕度傳感器，以檢測新風的溫濕度和經過恒溫恒濕系統處理后的空氣的溫濕度，通過專用的算法程序以及變頻技術控制恒溫恒濕系統工作，使噴漆房內的環境達最佳水性漆施工狀態。由于軌道交通裝備噴漆房室體普遍偏大，為避免能耗過大，降溫除濕機組宜采用水冷冰水機組;噴淋段管路避免噴頭因銹雜堵塞，循環管路及水槽采用SUS304不銹鋼材質，為便于定期清理，噴頭采用專用霧化卡扣式噴嘴;燃燒機組采用具有多段火焰式機組[2]。

2.3 恒溫恒濕系統工作原理

本文通過分析兩種典型外部環境（冬季和夏季）進行論述，其他環境可類推。

設定水性漆施工最佳環境溫度為，最佳相對濕度為，其中、均為范圍值，在溫度下，空氣中飽和含水蒸氣的質量為;在、下，空氣中含水蒸氣的質量。

（1）? 冬季工作原理

設定冬季新風（環境）溫度<，相對濕度<，在溫度下，飽和空氣含水蒸氣的質量為<。

系統根據恒溫恒濕系統入風口溫濕度傳感器檢測出環境溫濕度，啟動預加熱段對新風進行加熱，加熱后的新風溫度為，在的溫度下，飽和空氣含水蒸氣的質量為，預加熱溫升使≈;此時降溫除濕單元不工作;加濕段通過噴淋經霧化的水，使新風含水蒸氣的質量達≈≈，但此時空氣的相對濕度/≈100%;被加濕至飽和狀態的空氣進入加熱段加熱制至≈，溫度下，飽和空氣的含水蒸氣質量為≈，此時空氣的相對濕度：

，至此送入噴漆室的空氣溫濕度達到水性漆施工環境要求。由于在溫濕度低的冬季降溫除濕段基本不工作，因此在冬季可將冷卻管路內的水放空，避免結冰凍裂水管。

（2）夏季工作原理

設定夏季新風（環境）溫度>，相對濕度>，在溫度下，空氣含水蒸氣的質量為>。

系統根據恒溫恒濕系統入風口溫濕度傳感器檢測出環境溫濕度，檢測獲得、，預加熱段不啟動;系統啟動降溫除濕單元，將新風溫度降至，使（下飽和空氣的含水蒸氣質量）≈<，水蒸氣達到露點析出，空氣接近飽和狀態相對濕度≈100%;系統控制加濕單元不啟動，飽和的空氣進入加熱單元進行加熱升溫至≈，此時空氣的含水蒸氣質量，在溫度下飽和空氣的含水蒸氣質量為，此時空氣的相對濕度：。至此送入噴漆室的空氣溫濕度達到水性漆施工環境要求。可見在濕熱的夏季噴淋段可不啟用[3]。

3結束語

同樣為鋁合金車身軌道交通裝備可以通過配置適應的恒溫恒濕系統來實現從溶劑型噴涂到水性漆噴涂的轉變，筆者也正式基于以往的實踐經驗總結出的本論文。

參考文獻

[1] 郝博.軌道客車防腐涂裝降低VOC排放的探討[J].涂料工業，2013， （9）：71-72.

[2] 馬俊，楊雨.水性漆噴涂：開啟綠色維修新模式[J].汽車維修與保養，2014，（06）：54-56.

[3] 鄭偉，梁日輝，陳錦滔.鋁材水性漆噴涂工藝研究[J].廣州化工，2018，（15）：88-89.