酚醛泡沫:中央空调冷水管道保温隔热的新选择

酚醛泡沫：中央空调冷水管道保温隔热的新选择
戢超; 黄海源; 池佩富
【期刊名称】《《能源与环境》》
【年(卷),期】2019(000)005
【总页数】2页(P37-38)
【关键词】中央空调; 冷水管道; 保温隔热; 酚醛泡沫
【作者】戢超; 黄海源; 池佩富
【作者单位】福建天利高新材料有限公司福建龙岩366211
【正文语种】中文
【中图分类】TU831.31
我们现在入住酒店，做的第一件事经常就是调整房间的空调设置。

无论是在快捷酒店，还是在“五星级”度假胜地享受豪华住宿，大多数人都认为房间温度控制对于舒适的住宿和睡眠是十分必要的。

现在酒店的这种温度控制一般是由水冷式中央空调系统实现的。

中央空调的冷冻水管道常出现问题是冷凝水。

这对管道保温隔热材料的综合性能要求要比较高。

一个好的冷冻水管保温隔热材料必须具有好的节能效果、防冷凝水和防火安全性能。

考虑到这些因素，酚醛泡沫保温隔热材料是空调系统冷冻水管道保温的一个不错的选择。

1 冷水系统：基础
商业和住宅冷冻水系统原则上与传统空调相似，但有几个关键区别。

冷水被循环到空调主机，使水温降低到7℃或更低。

冷却后的水被抽送到一个空气处理单元，在那里它将吸取周围的热量并将冷空气分散到整个房间。

这与传统的空调系统不同，在传统空调系统中，空调主机组内的蒸发器直接冷却空气，而不是冷却水。

冷水系统的大小和复杂性变化很大。

大型系统通常与精确的泵、阀门和执行器控制系统。

住宅系统一般由单个小型冷水机组和极小的管道组成。

相比之下，大型的商业和工业系统可能有几百吨重的冷却系统和庞大的管道网络。

例如，在迪拜的哈利法塔（Burj Khalifa）安装的空调系统，是世界上最高的建筑，包含30km的冷却水管道，每天产生相当于1万t融化的冰。

冷水系统是每个房间都需要单独冷却的建筑物的理想选择，其中包括学校、旅馆、医院，甚至是多户住宅。

通过为每个房间配备单独的空气处理单元，大型建筑的每个区域都可以使用单一的冷水系统精确制冷。

此外，如果有比较好的保温隔热设计，管道输送过程热量损失较小，冷水管道距离可以设计的比较长，因此在机场和大学等大型建筑中经常使用冷水系统。

2 冷冻水管道保温
保温层是冷水系统中的关键部件。

在低环境温度下输送冷冻水的管道会产生强烈的蒸汽驱动并向管道移动。

换句话说，周围的空气在较高的蒸汽压下试图将潮湿的空气推向蒸汽压较低的绝缘管道表面，这种压力会不断造成水分入侵的危险。

在潮湿环境下的保温隔热材料性能也会显著下降。

各种研究表明，每增加1%的水分，保温隔热性能就下降7%～10%。

而且，潮湿环境下，管道更容易腐蚀，以及产生霉菌。

因此，冷冻水管保温隔热材料必须有较低的透气性，以隔离水分。

即使在不太潮湿的环境中，我们也必须考虑到，在系统老化时保温层表面会发生凝结。

一旦一个单一的冷凝点发生，它就会吸收更多的水分，很快就会使糟糕的情况变得更加恶劣。

以前，常用玻璃棉外面包覆防潮隔汽层来做冷冻水管的保温隔热，但许多防潮隔汽层逐渐发霉，吸收水分，最终完全失效。

3 酚醛泡沫是冷水管道保湿隔热的新选择
3.1 酚醛泡沫
酚醛泡沫是一种闭孔泡沫材料，它里面有数以百万计的微观的、不相连的气泡组成。

这些气泡中含有发泡剂，可以使泡沫成型并长期保持其刚性。

相反，在开孔材料中或者纤维状材料中，里面气体是互通的，而且容易散出与外部空气产生交换。

这种与外部的空气交换会严重降低保温隔热材料的保温隔热性能和防潮性能。

如果一个开孔材料吸收水分，它就会完全湿透，而只有闭孔材料的表面会因为其闭孔结构仅仅变得微微湿润。

另外，如果闭孔的泡沫被破坏，水分只会渗透到受损的区域，而不是扩散到整个材料。

将闭孔的酚醛泡沫与良好的防潮隔汽层结合在一起，可以使渗透系数接近0。

这是管道保温隔热应用的理想目标。

酚醛泡沫材料由酚醛树脂和表面活性剂、发泡剂、固化剂等经过混合、发泡、固化而成。

用于管道保温的酚醛泡沫材料是由酚醛泡沫大泡体切割加工而成。

通常情况下，酚醛泡沫保温隔热部分会和防潮隔汽层粘在一起，如图1，然后运到工地，然后安装。

保温隔热层的纵向接缝通常用接缝胶泥密封，各部分之间的接头是用与防潮隔汽层相同的材料制成的胶带密封的。

图1 酚醛泡沫保温管壳
3.2 酚醛泡沫材料特性
酚醛泡沫具有优异的保温隔热性能，因为它的导热系数很低。

它的高热阻值和低导热系数意味着用户可以购买更少的保温隔热材料，并保持与其他普通保温隔热材料相同的性能。

酚醛泡沫具有优良的防火安全性能，火焰蔓延程度和烟气排放量极低。

酚醛泡沫在火焰的燃烧下结碳、无滴落物、无卷曲、无熔化现象，火焰燃烧后表面形成一层“石墨泡沫”层，有效地保护层内的泡沫结构，抗火焰穿透时间可达1h。

高温分解时，除了产生少量CO气体外，不会再产生其他有毒气体。

4 其他保温隔热材料的选择
在选择保温隔热材料时，应该综合考虑其它相似的材料。

其他一些常见的管道保温隔热材料包括：橡塑、泡沫玻璃、玻璃棉等，见表1。

表1 常见的管道保温隔热材料保温隔热材料导热系数（W/m·K）最高使用温度/℃ 最低使用温度/℃ 可燃性（氧指数）透湿系数/（ng/（m·s·Pa ））泡沫玻璃
0.045 300 －250 不燃（＞45）0.05橡塑 0.035 60 －40 离火自熄（25～27）
0.1玻璃棉 0.04 300 －60 不燃 7酚醛泡沫 0.025 150 －250 不燃1.5
总的来说，这4种隔热材料具有相似的性能，但也有细微的区别。

例如，玻璃棉
材料透湿系数大，因此，为了避免水分问题，必须有一个良好的防潮隔汽层。

但是，防潮隔汽层与保温隔热材料一样仅仅只能阻止潮湿，如果它被刺穿并渗透到保温隔热材料中，那么腐蚀就会迅速发展并威胁到管道系统。

相反，泡沫玻璃和橡塑具有较低的透湿系数，通常不需要防潮隔汽层，但它们的导热系数相对较高，因此需要更多的材料来给管道保温隔热。

图2 各种材料的热阻与透湿系数
所有这些材料都适用于中央空调的水系统保温隔热，具体选择哪一种，取决于系统的设计，保温隔热需要和周围环境。

图2显示了各种材料的热阻值与透湿系数。

酚醛泡沫良好的保温隔热性能和低透
湿系数使它成为有力的冷水管保温隔热竞争者。

参考文献
【相关文献】
1 王静伟.泡沫玻璃保温材料在地铁集中供冷中的应用［J］.制冷与空调，2008（10）.
2 方炽盛.空调系统冷热水管道的保温设计［J］.安徽建筑，1998（2）.
3 关义.华南地区中央空调冷水系统保温问题的探讨［J］.林业科技情报，2005（10）.
4 殷宜初.防火绝热兼优是建筑节能保温的必备性能——论酚醛泡沫发展趋势［J］.建设科技，2018（6）.。