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降溫水簾淺論酚醛泡沫材料在中央空調風管中的應用風光JD-BP37-80
隨著現代城市建筑中應用中央空調工程采暖降溫越來越普遍，通風管道的風管材料用量也在逐年增加。根據 2003 年中國暖通協會最新調查，我國中央空調風管年需量在 8000 萬平方米以上，且目前每年以 15%~20% 的速度增長，到 2004 年將突破 1 億平方米。概括而言，風管材料的選材大約分為三大類：前兩類一為傳統的鍍鋅鐵板 + 保溫層，二是無機玻璃風管，第三大類為近幾年崛起的復合型輕質保溫風管，該類產品又分為酚醛、聚氨脂，聚苯乙稀、玻璃纖維等幾類 [1~2] ，其中，尤以酚醛類產品最受市場青睞。
1 酚醛泡沫材料簡介
酚醛樹脂是世界上最早工業化的塑料產品，而酚醛泡沫塑料則是近幾十年來剛剛開發成功的品種。酚醛泡沫塑料被稱為“保溫之王”，早期應用于導彈及火箭頭的保溫，它在美國、英國、日本等一些發達國家已成為塑料中發展最快的品種，消費量迅速增加，應用范圍不斷擴大。我國于 20 世紀 80 年代中期開始起步研發，北京化工大學、濟南大學、中國船舶重工七二五所等科研單位在基礎研究方面進行了卓有成效的工作，掌握了酚醛泡沫的配方和加工工藝，基本上具備了全面國產化的能力，為這一新材料的推廣應用和大規模的產業化奠定了堅實的基礎。
用于生產酚醛泡沫的樹脂有兩種：熱塑性樹脂及熱固性樹脂，由于熱固性樹脂工藝性能良好，可以連續生產酚醛泡沫，制品性能較佳，故酚醛泡沫材料大多采用熱固性樹脂。酚醛泡沫材料具有以下特性 [3] ：
�。� 1 ）不燃性：酚醛泡沫材料是由阻燃樹脂和固化劑、不燃填料組成。無需加入任何阻燃填加劑，阻燃等級為難燃 B1 級。添加無機填料的高密度酚醛泡沫氧指數可達 70 。 100 mm 酚醛泡沫抗火焰能力可達 1 小時以上而不被穿透。
�。� 2 ）導熱系數：泡沫塑料的傳熱方式有氣相和聚合物相的熱傳導、氣相中的對流、泡孔壁的熱輻射三種。酚醛泡沫的導熱系數小，具有優良的隔熱性能，導熱系數隨制品密度的增加而變大。
�。� 3 ）抗腐蝕抗老化：酚醛泡沫材料已固化成型，長期暴露在陽光下，無明顯老化現象。使用壽命明顯長于其它材料。除能被強堿腐蝕外，幾乎能耐所有的無機酸、有機酸及鹽類的腐蝕。
�。� 4 ）吸聲性能：酚醛泡沫具有優良的吸聲性能，開孔型的泡沫結構更有利于吸聲。表 1 為酚醛泡沫材料在各種頻率下的吸聲系數表。
表 1 酚醛泡沫材料在各種頻率下的吸聲系數
頻率 f （ Hz ） 100 200 800 1600 3200
吸聲系數 a （％） 11.5 31.9 50.9 50.4 88.9
正是由于酚醛泡沫材料具有以上優越的特性，因此其在國民經濟的各個方面得到了廣泛的應用，如中央空調風管、冷熱輸送管道、潔凈廠房、商場、輕體快裝房、冷庫、冷藏車、墻體保溫、防火門夾芯填充、飛機、船舶、賓館及娛樂包廂等等需要使用防火、質輕、保溫、隔音、潔凈、防潮材料的地方。
2 酚醛復合風管技術參數
酚醛泡沫板與鋁箔復合制成夾芯板，用于空調通風管還是近幾年來的事。酚醛鋁箔復合夾芯板其內外表面是涂層鋁箔，中間層為酚醛泡沫材料。這種酚醛鋁箔復合夾芯板的綜合性能有較大的改觀，特別是在力學性能方面，如抗彎曲性、抗壓、脆性及加工性能等方面都有較大的改進，基本上滿足了空調通風管的使用要求。而且酚醛泡沫塑料正進一步朝改性酚醛樹脂，特別是改進酚醛泡沫的韌性，增加彈性，并向不燃 A 級方向發展。表 2 為酚醛鋁箔復合夾芯板板材的各項技術參數。
表 2 酚醛鋁箔復合夾芯板板材術參數
項目 檢驗值 備注
密度 45-70 ㎏ /m3
壓縮強度 448 kPa GB8813-1988
吸水率 3.7% GB8810-1988
尺寸穩定性（ 70 ℃± 2 ℃） 0.66% GB8811-1988
導熱系數 0.028 W/ （ m · K ） GB/T10294-1988
平均煙氣溫度 99 ℃（技術指標為 125 ℃） 檢驗方法（ GB/T8625-88 ）
煙氣毒性（ LCo ） mg/l 符合要求 檢驗方法（ GA132-1996 ）
煙密度等級 2 （技術指標≤ 15 ） 檢驗方法（ GB/T8627-1999 ）
安全性能 燃燒性能達到不燃 A 級 GB 8624-1997
酚醛鋁箔復合風管由酚醛復合夾芯板和專用法蘭配件制成。表 3 為酚醛復合風管的各項性能技術參數。
表 3 酚醛復合風管性能技術參數
風管風速（ m/s ） 4 6 8 10 12 14 16 18
每米沿程摩阻 PR （ Pa/m ） 1.03 2.07 3.50 5.30 7.30 9.70 12.64 15.80
沿程摩阻系數 λ 0.0238 0.0213 0.0203 0.0196 0.0188 0.0183 0.0183 0.0181
風管內靜壓 Ps （ Pa ） 500 800 1000 1200 1500
漏風量 Qa （ m3/h · m2 ） 標準值 1.00 1.36 1.57 1.77 2.04
檢驗值 0.68 1.05 1.26 1.42 1.62
耐壓（ Pa ）（風管內靜壓） 標準值 500 800 1000 1200 1500
檢驗值 532 835 1034 1257 1535
風管壁變形量（ % ） 標準值 1.00 - - - -
檢驗值 0.37 0.47 0.53 0.6 0.7
從表 1 和表 2 可以看出，酚醛泡沫材料非常適宜于制作中央空調工程的風管材料。
3 與傳統風管的比較
3.1 技術比較
中央空調傳統送風管道通常內層采用鐵皮或玻璃鋼，外裹保溫材料，最外面用鋁箔進行纏繞，這使得送風管自重大、施工安裝費工費時、外觀差、氣密性低、能耗大。與傳統風管相比，酚醛復合風管具有以下優勢：
（ 1 ）絕熱性好，可大大減少空調的排熱損失
酚醛復合風管的導熱系數為 0.016~0.036W/m · K ，而鍍鋅鋼板風管和玻璃鋼風管的導熱系數大得多。另外，酚醛復合風管特有的連接方式保證了通風工程優良的氣密性，接近鍍鋅鋼板風管的 8 倍。有資料表明，在輸送同樣熱（冷）量時，鍍鋅鋼板風管的排熱損失為 15 ％，玻璃鋼風管的排熱損失為 8 ％，酚醛泡沫保溫材料風管的排熱損失低于 2 ％。
（ 2 ）消聲性好。
酚醛鋁箔復合風管壁的夾層為相互貫通的多孔酚醛泡沫材料板，具有良好的消聲性能。在中央空調工程中，空調機組運行時產生的噪聲在 50 ～ 79dB 范圍，經過送風管道傳遞，形成室內噪聲。酚醛鋁箔復合風管本身就是一個很好的管式消聲器，不必再設置消聲罩和消聲彎頭之類的消聲配件。
（ 3 ）重量輕，可減輕建筑負荷，且安裝方便
酚醛鋁箔復合風管的重量輕，大約為 1.4 kg/m2 ，而鍍鋅鋼板風管（ 0.8mm 厚）和玻璃鋼風管（ 3 mm 厚）的容重分別為 7.08 kg/m2 和 15~20 kg/m2 ，這就可以大大減輕建筑的負荷，且對風管的安裝極為有利。安裝時只需每 4 m 左右設一個支架，便可有足夠的支撐力。這對支架、吊件等的承載力要求大大降低，使得運輸和安裝非常方便。
（ 4 ）經久耐用，使用壽命長
鍍鋅鋼板在潮濕環境中較易生銹，玻璃鋼則易老化，易損壞，因此傳統風管的使用壽命都不長，大約為 5~10 年，傳統風管外包的保溫層，如玻璃棉的使用壽命只有 5 年，而酚醛鋁箔復合風管的使用壽命至少 20 年以上。因此酚醛鋁箔復合風管的使用壽命是傳統風管使用壽命的 3 倍以上。另外，酚醛鋁箔復合風管的再利用率可達 60%~80% ，而傳統風管幾乎不能重復利用。
（ 5 ）降低層高
傳統的風管需要現場進行保溫層施工，因此要求有一定的施工高度，這就對建筑的層高提出了額外的要求。酚醛鋁箔復合風管不需要進行現場保溫施工，因此不必預留施工空間，這就可以降低建筑的層高。
（ 6 ）可縮短施工周期
酚醛鋁箔復合風管重量很輕，安裝比傳統風管方便快捷。風管吊裝時，所需吊架簡單，數量少，幾乎不用機械。制作簡捷，完全突破傳統工藝，大大縮短施工周期，現場改動也很方便。據現場測算，酚醛鋁箔復合風管安裝時每個工人一天可以安裝 20.0~30.0 m2 ，而傳統風管只有 4.0~5.0 m2/ 天·人，與傳統風管制造相比，酚醛鋁箔復合風管的生產效率提高了 4 ～ 5 倍。
（ 7 ）衛生
酚醛鋁箔復合風管表面采用鋁箔密封，因而保證了輸送介質衛生，避免了二次污染，且內層無凝結水，不生銹。在傳統風管中，玻璃棉和石棉易吸潮，吸水后保溫性能嚴重惡化，且石棉是致癌物質 [4] ，玻璃棉粉塵會刺激皮膚，使施工人員渾身發癢。另外，鍍鋅鋼板風管易生銹，且容易產生冷橋現象。
（ 8 ）美觀，適合明裝。
酚醛鋁箔復合風管可制成各種顏色，美觀，特別適合于明裝。傳統風管的表面需要現場進行鋁箔包裹的工作，因此明裝效果不是很好。
（ 9 ）適用范圍廣
鍍鋅鋼板風管應用廣泛，但高濕度環境使用壽命低，玻璃鋼風管在醫院、食品加工廠、地下室等有防塵要求和高濕度場所的使用也受到限制，而酚醛鋁箔復合風管可廣泛適用于工民用建筑、酒店、醫院、寫字樓以及其他特殊要求場所。
3.2 經濟比較
與傳統風管相比，酚醛鋁箔復合風管還具有巨大的經濟優勢：
（ 1
>我廠（萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鋼廠）于2002年9月新上煉鋼生產線, 其中除塵電機為800KW/6KV。我們選用了山東風光電子有限責任公司生產的JD-BP37-800F高壓大功率變頻器與其配套，該設備于2002年9月11日投入運行�，F將變頻器的運行情況及節能情況報告如下：
一、變頻器運行情況
1、 變頻器體積小，安裝簡單。
山東風光電子有限責任公司生產的JD-BP37-800F變頻器所有部分裝在盤柜內，不需要另外的變壓器、電抗器、濾波器、補償電容啟動設備等一系列其它裝置。體積小，結構緊湊，安裝簡單，現場配線少，調試周期短，投入生產快。
2、 電機及風機運行平穩，溫升正常。
該線配套電機為南陽防爆電機集團有限公司生產的800KW/6KV、YB630S1-2型電動機，風機為吉林四平鼓風機廠生產的7000m3/h逆旋風機。整個機組在調速范圍之內，電機和風機都平穩運行，沒有出現異常震動和噪音，電機繞組和風機軸瓦的溫升也處于正常范圍，電機啟動為軟啟動，無電流沖擊，無機械沖擊，噪音較小。
3、 變頻器運行穩定，性能良好，對電網污染少。
JD-BP37-800F變頻器投運以來運行穩定，轉速調節平滑可靠，電壓和電流穩定，在機組的整個調速范圍之內變頻器網側功率因數都在0.95以上，效率均高于95%。滿載時網側電流諧波總容量小于3%，不遜于同類進口產品。
4、 變頻器界面簡單直觀，易于掌握，易于維護。
變頻器采用友好的中文WINDOWS界面，各種主要的運行參數在界面上直接顯示，主要的操作按鈕通過觸摸屏做在界面上。變頻器的起停、改變運行頻率，操作簡單易行，操作人員很容易掌握。另外，變頻器的監測工程十分完善，各種信息提供準確及時，提高了設備操作的安全性，也便于設備的維護。
5、 自動、手動配置較好
該設備還加裝了自動控制功能，平時可根據生產情況，變頻器自動實現高低速運行，如因生產特殊需要可改為手動調節來達到生產目的。
二、能耗情況
該工程配置電機為800KW/6KV，其額定電流為90.6A，根據其它生產線的實際運行情況，預計該電機工頻運行的平均電流應在70A以上�，F變頻運行大約20分鐘為一周期，出鋼時間為5分鐘，出鋼時變頻器運行在45Hz，電流為85A，15分鐘的間隔時間內變頻器運行在18Hz，電流為22A，變頻器的平均電流為37.8A，節能效果十分明顯，達到38%以上，效益很可觀。
從三個月的運行情況來看，山東風光電子有限責任公司生產JD-BP37-800F變頻器，運行良好，性能穩定，沒有發生過異常停機現象，給我廠帶來了很大的經濟效益。
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