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降温水帘浅论酚醛泡沫材料在中央空调风管中的应用风光JD-BP37-80
随着现代城市建筑中应用中央空调工程采暖降温越来越普遍，通风管道的风管材料用量也在逐年增加。根据 2003 年中国暖通协会最新调查，我国中央空调风管年需量在 8000 万平方米以上，且目前每年以 15%~20% 的速度增长，到 2004 年将突破 1 亿平方米。概括而言，风管材料的选材大约分为三大类：前两类一为传统的镀锌铁板 + 保温层，二是无机玻璃风管，第三大类为近几年崛起的复合型轻质保温风管，该类产品又分为酚醛、聚氨脂，聚苯乙稀、玻璃纤维等几类 [1~2] ，其中，尤以酚醛类产品最受市场青睐。
1 酚醛泡沫材料简介
酚醛树脂是世界上最早工业化的塑料产品，而酚醛泡沫塑料则是近几十年来刚刚开发成功的品种。酚醛泡沫塑料被称为“保温之王”，早期应用于导弹及火箭头的保温，它在美国、英国、日本等一些发达国家已成为塑料中发展最快的品种，消费量迅速增加，应用范围不断扩大。我国于 20 世纪 80 年代中期开始起步研发，北京化工大学、济南大学、中国船舶重工七二五所等科研单位在基础研究方面进行了卓有成效的工作，掌握了酚醛泡沫的配方和加工工艺，基本上具备了全面国产化的能力，为这一新材料的推广应用和大规模的产业化奠定了坚实的基础。
用于生产酚醛泡沫的树脂有两种：热塑性树脂及热固性树脂，由于热固性树脂工艺性能良好，可以连续生产酚醛泡沫，制品性能较佳，故酚醛泡沫材料大多采用热固性树脂。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树脂和固化剂、不燃填料组成。无需加入任何阻燃填加剂，阻燃等级为难燃 B1 级。添加无机填料的高密度酚醛泡沫氧指数可达 70 。 100 mm 酚醛泡沫抗火焰能力可达 1 小时以上而不被穿透。
（ 2 ）导热系数：泡沫塑料的传热方式有气相和聚合物相的热传导、气相中的对流、泡孔壁的热辐射三种。酚醛泡沫的导热系数小，具有优良的隔热性能，导热系数随制品密度的增加而变大。
（ 3 ）抗腐蚀抗老化：酚醛泡沫材料已固化成型，长期暴露在阳光下，无明显老化现象。使用寿命明显长于其它材料。除能被强碱腐蚀外，几乎能耐所有的无机酸、有机酸及盐类的腐蚀。
（ 4 ）吸声性能：酚醛泡沫具有优良的吸声性能，开孔型的泡沫结构更有利于吸声。表 1 为酚醛泡沫材料在各种频率下的吸声系数表。
表 1 酚醛泡沫材料在各种频率下的吸声系数
频率 f （ Hz ） 100 200 800 1600 3200
吸声系数 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优越的特性，因此其在国民经济的各个方面得到了广泛的应用，如中央空调风管、冷热输送管道、洁净厂房、商场、轻体快装房、冷库、冷藏车、墙体保温、防火门夹芯填充、飞机、船舶、宾馆及娱乐包厢等等需要使用防火、质轻、保温、隔音、洁净、防潮材料的地方。
2 酚醛复合风管技术参数
酚醛泡沫板与铝箔复合制成夹芯板，用于空调通风管还是近几年来的事。酚醛铝箔复合夹芯板其内外表面是涂层铝箔，中间层为酚醛泡沫材料。这种酚醛铝箔复合夹芯板的综合性能有较大的改观，特别是在力学性能方面，如抗弯曲性、抗压、脆性及加工性能等方面都有较大的改进，基本上满足了空调通风管的使用要求。而且酚醛泡沫塑料正进一步朝改性酚醛树脂，特别是改进酚醛泡沫的韧性，增加弹性，并向不燃 A 级方向发展。表 2 为酚醛铝箔复合夹芯板板材的各项技术参数。
表 2 酚醛铝箔复合夹芯板板材术参数
项目 检验值 备注
密度 45-70 ㎏ /m3
压缩强度 448 kPa GB8813-1988
吸水率 3.7% GB8810-1988
尺寸稳定性（ 70 ℃± 2 ℃） 0.66% GB8811-1988
导热系数 0.028 W/ （ m · K ） GB/T10294-1988
平均烟气温度 99 ℃（技术指标为 125 ℃） 检验方法（ GB/T8625-88 ）
烟气毒性（ LCo ） mg/l 符合要求 检验方法（ GA132-1996 ）
烟密度等级 2 （技术指标≤ 15 ） 检验方法（ GB/T8627-1999 ）
安全性能 燃烧性能达到不燃 A 级 GB 8624-1997
酚醛铝箔复合风管由酚醛复合夹芯板和专用法兰配件制成。表 3 为酚醛复合风管的各项性能技术参数。
表 3 酚醛复合风管性能技术参数
风管风速（ 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
沿程摩阻系数 λ 0.0238 0.0213 0.0203 0.0196 0.0188 0.0183 0.0183 0.0181
风管内静压 Ps （ Pa ） 500 800 1000 1200 1500
漏风量 Qa （ m3/h · m2 ） 标准值 1.00 1.36 1.57 1.77 2.04
检验值 0.68 1.05 1.26 1.42 1.62
耐压（ Pa ）（风管内静压） 标准值 500 800 1000 1200 1500
检验值 532 835 1034 1257 1535
风管壁变形量（ % ） 标准值 1.00 - - - -
检验值 0.37 0.47 0.53 0.6 0.7
从表 1 和表 2 可以看出，酚醛泡沫材料非常适宜于制作中央空调工程的风管材料。
3 与传统风管的比较
3.1 技术比较
中央空调传统送风管道通常内层采用铁皮或玻璃钢，外裹保温材料，最外面用铝箔进行缠绕，这使得送风管自重大、施工安装费工费时、外观差、气密性低、能耗大。与传统风管相比，酚醛复合风管具有以下优势：
（ 1 ）绝热性好，可大大减少空调的排热损失
酚醛复合风管的导热系数为 0.016~0.036W/m · K ，而镀锌钢板风管和玻璃钢风管的导热系数大得多。另外，酚醛复合风管特有的连接方式保证了通风工程优良的气密性，接近镀锌钢板风管的 8 倍。有资料表明，在输送同样热（冷）量时，镀锌钢板风管的排热损失为 15 ％，玻璃钢风管的排热损失为 8 ％，酚醛泡沫保温材料风管的排热损失低于 2 ％。
（ 2 ）消声性好。
酚醛铝箔复合风管壁的夹层为相互贯通的多孔酚醛泡沫材料板，具有良好的消声性能。在中央空调工程中，空调机组运行时产生的噪声在 50 ～ 79dB 范围，经过送风管道传递，形成室内噪声。酚醛铝箔复合风管本身就是一个很好的管式消声器，不必再设置消声罩和消声弯头之类的消声配件。
（ 3 ）重量轻，可减轻建筑负荷，且安装方便
酚醛铝箔复合风管的重量轻，大约为 1.4 kg/m2 ，而镀锌钢板风管（ 0.8mm 厚）和玻璃钢风管（ 3 mm 厚）的容重分别为 7.08 kg/m2 和 15~20 kg/m2 ，这就可以大大减轻建筑的负荷，且对风管的安装极为有利。安装时只需每 4 m 左右设一个支架，便可有足够的支撑力。这对支架、吊件等的承载力要求大大降低，使得运输和安装非常方便。
（ 4 ）经久耐用，使用寿命长
镀锌钢板在潮湿环境中较易生锈，玻璃钢则易老化，易损坏，因此传统风管的使用寿命都不长，大约为 5~10 年，传统风管外包的保温层，如玻璃棉的使用寿命只有 5 年，而酚醛铝箔复合风管的使用寿命至少 20 年以上。因此酚醛铝箔复合风管的使用寿命是传统风管使用寿命的 3 倍以上。另外，酚醛铝箔复合风管的再利用率可达 60%~80% ，而传统风管几乎不能重复利用。
（ 5 ）降低层高
传统的风管需要现场进行保温层施工，因此要求有一定的施工高度，这就对建筑的层高提出了额外的要求。酚醛铝箔复合风管不需要进行现场保温施工，因此不必预留施工空间，这就可以降低建筑的层高。
（ 6 ）可缩短施工周期
酚醛铝箔复合风管重量很轻，安装比传统风管方便快捷。风管吊装时，所需吊架简单，数量少，几乎不用机械。制作简捷，完全突破传统工艺，大大缩短施工周期，现场改动也很方便。据现场测算，酚醛铝箔复合风管安装时每个工人一天可以安装 20.0~30.0 m2 ，而传统风管只有 4.0~5.0 m2/ 天·人，与传统风管制造相比，酚醛铝箔复合风管的生产效率提高了 4 ～ 5 倍。
（ 7 ）卫生
酚醛铝箔复合风管表面采用铝箔密封，因而保证了输送介质卫生，避免了二次污染，且内层无凝结水，不生锈。在传统风管中，玻璃棉和石棉易吸潮，吸水后保温性能严重恶化，且石棉是致癌物质 [4] ，玻璃棉粉尘会刺激皮肤，使施工人员浑身发痒。另外，镀锌钢板风管易生锈，且容易产生冷桥现象。
（ 8 ）美观，适合明装。
酚醛铝箔复合风管可制成各种颜色，美观，特别适合于明装。传统风管的表面需要现场进行铝箔包裹的工作，因此明装效果不是很好。
（ 9 ）适用范围广
镀锌钢板风管应用广泛，但高湿度环境使用寿命低，玻璃钢风管在医院、食品加工厂、地下室等有防尘要求和高湿度场所的使用也受到限制，而酚醛铝箔复合风管可广泛适用于工民用建筑、酒店、医院、写字楼以及其他特殊要求场所。
3.2 经济比较
与传统风管相比，酚醛铝箔复合风管还具有巨大的经济优势：
（ 1
>我厂（莱芜钢铁股份有限公司炼钢厂）于2002年9月新上炼钢生产线, 其中除尘电机为800KW/6KV。我们选用了山东风光电子有限责任公司生产的JD-BP37-800F高压大功率变频器与其配套，该设备于2002年9月11日投入运行。现将变频器的运行情况及节能情况报告如下：
一、变频器运行情况
1、 变频器体积小，安装简单。
山东风光电子有限责任公司生产的JD-BP37-800F变频器所有部分装在盘柜内，不需要另外的变压器、电抗器、滤波器、补偿电容启动设备等一系列其它装置。体积小，结构紧凑，安装简单，现场配线少，调试周期短，投入生产快。
2、 电机及风机运行平稳，温升正常。
该线配套电机为南阳防爆电机集团有限公司生产的800KW/6KV、YB630S1-2型电动机，风机为吉林四平鼓风机厂生产的7000m3/h逆旋风机。整个机组在调速范围之内，电机和风机都平稳运行，没有出现异常震动和噪音，电机绕组和风机轴瓦的温升也处于正常范围，电机启动为软启动，无电流冲击，无机械冲击，噪音较小。
3、 变频器运行稳定，性能良好，对电网污染少。
JD-BP37-800F变频器投运以来运行稳定，转速调节平滑可靠，电压和电流稳定，在机组的整个调速范围之内变频器网侧功率因数都在0.95以上，效率均高于95%。满载时网侧电流谐波总容量小于3%，不逊于同类进口产品。
4、 变频器界面简单直观，易于掌握，易于维护。
变频器采用友好的中文WINDOWS界面，各种主要的运行参数在界面上直接显示，主要的操作按钮通过触摸屏做在界面上。变频器的起停、改变运行频率，操作简单易行，操作人员很容易掌握。另外，变频器的监测工程十分完善，各种信息提供准确及时，提高了设备操作的安全性，也便于设备的维护。
5、 自动、手动配置较好
该设备还加装了自动控制功能，平时可根据生产情况，变频器自动实现高低速运行，如因生产特殊需要可改为手动调节来达到生产目的。
二、能耗情况
该工程配置电机为800KW/6KV，其额定电流为90.6A，根据其它生产线的实际运行情况，预计该电机工频运行的平均电流应在70A以上。现变频运行大约20分钟为一周期，出钢时间为5分钟，出钢时变频器运行在45Hz，电流为85A，15分钟的间隔时间内变频器运行在18Hz，电流为22A，变频器的平均电流为37.8A，节能效果十分明显，达到38%以上，效益很可观。
从三个月的运行情况来看，山东风光电子有限责任公司生产JD-BP37-800F变频器，运行良好，性能稳定，没有发生过异常停机现象，给我厂带来了很大的经济效益。
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