酚醛泡沫材料在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用20091015

1、酚醛復(fù)合風(fēng)管在北京地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用作 者： 于永波單位：北京地鐵運營公司機電公司二00九年九月酚醛復(fù)合風(fēng)管在北京地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用摘 要：本文首先簡要介紹了酚醛泡沫材料的特性，然后介紹了酚醛復(fù)合風(fēng)管的各項性能技術(shù)參數(shù)，并將酚醛復(fù)合風(fēng)管在地鐵車站中的應(yīng)用做以介紹，同時對應(yīng)用中的優(yōu)勢、問題、要點加以闡述，結(jié)果表明酚醛復(fù)合風(fēng)管在地鐵建設(shè)中具有應(yīng)用推廣價值。關(guān)鍵詞：酚醛泡沫材料 風(fēng)管 地鐵 酚醛復(fù)合風(fēng)管 大系統(tǒng) 小系統(tǒng)0緒論隨著城市軌道交通事業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的城市開始興建地鐵。新建地鐵線路中，車站設(shè)置集中式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)越來越普遍，通風(fēng)管道的風(fēng)管材料用量也在逐年增加。據(jù)測算一

2、個標準地下車站，通風(fēng)管道的面積就達到10000平方米，如果1條新建運營線路按23個地下車站計算，則1條新建線路的風(fēng)管面積就為23萬平方米，材料用量較大。近年來隨著北京地鐵線路的建設(shè)，通風(fēng)管道材料也開始使用酚醛泡沫材料，本文就北京地鐵線路中使用的酚醛復(fù)合風(fēng)管進行介紹、分析。1酚醛泡沫材料簡介     酚醛泡沫塑料被稱為"保溫之王"，它在美國、英國、日本等一些發(fā)達國家已成為塑料中發(fā)展最快的品種，消費量迅速增加，應(yīng)用范圍不斷擴大。我國于20世紀80年代中期開始起步研發(fā)，近年來已掌握了酚醛泡沫的配方和加工工藝，已具備了產(chǎn)品系列化生產(chǎn)的能力。酚

3、醛泡沫材料大多采用熱固性樹脂生產(chǎn)，材料具有以下特性：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(shù)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(dǎo)熱系數(shù)：泡沫塑料的傳熱方式有氣相和聚合物相的熱傳導(dǎo)、氣相中的對流、泡孔壁的熱輻射三種。酚醛泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)小，具有優(yōu)良的隔熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)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(xiàn)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

4、聲性能：酚醛泡沫具有優(yōu)良的吸聲性能，開孔型的泡沫結(jié)構(gòu)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(shù)表。表1 酚醛泡沫材料在各種頻率下的吸聲系數(shù)頻率f（hz）100200 80016003200吸聲系數(shù)a（）11.531.950.950.488.9正是由于酚醛泡沫材料具有以上優(yōu)越的特性，因此其在國民經(jīng)濟的各個方面得到了廣泛的應(yīng)用，如中央空調(diào)風(fēng)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(zhì)輕、保溫、隔音、潔凈、防潮材料的地方。2 酚醛復(fù)合風(fēng)管技術(shù)性能酚醛泡沫板與鋁箔復(fù)合制成夾芯板，用于空調(diào)通風(fēng)管還是近幾年

5、來的事。酚醛鋁箔復(fù)合夾芯板其內(nèi)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(fù)合夾芯板的綜合性能有較大的改觀，特別是在力學(xué)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(diào)通風(fēng)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(fā)展。表2為酚醛鋁箔復(fù)合夾芯板板材的各項技術(shù)參數(shù)。 表2 酚醛鋁箔復(fù)合夾芯板板材術(shù)參數(shù)項目檢驗值備注密度45-70 /m3壓縮強度448 kpagb8813-1988吸水率3.7%gb8810-1988尺寸穩(wěn)定性（70±2）0.66%gb8811-1988導(dǎo)熱系數(shù)0.02

6、8 w/（m·k）gb/t10294-1988平均煙氣溫度99（技術(shù)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(shù)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(fù)合風(fēng)管由酚醛復(fù)合夾芯板和專用法蘭配件制成。表3為酚醛復(fù)合風(fēng)管的各項性能技術(shù)參數(shù)。 表3 酚醛復(fù)合風(fēng)管性能技術(shù)參數(shù)風(fēng)管風(fēng)速（m/s）4681012141618每米沿程摩阻pr（pa/m）1.032.073.505.307.309.7012.6415.80沿程摩阻系數(shù) 0.023

7、8 0.02130.02030.01960.01880.01830.01830.0181風(fēng)管內(nèi)靜壓ps（pa）500800100012001500漏風(fēng)量qa（m3/h·m2）標準值1.001.361.571.772.04檢驗值0.681.051.261.421.62耐壓（pa）（風(fēng)管內(nèi)靜壓）標準值500800100012001500檢驗值532835103412571535風(fēng)管壁變形量（%）標準值1.00-檢驗值0.370.470.530.60.7從表1和表2可以看出，酚醛泡沫材料非常適宜于制作空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管材料。3 酚醛復(fù)合風(fēng)管在北京地鐵中的應(yīng)用2007年開通運營的北京地鐵5號線，

8、車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)首次使用酚醛復(fù)合風(fēng)管，車站通風(fēng)空調(diào)小系統(tǒng)、大系統(tǒng)全部使用了酚醛復(fù)合風(fēng)管，車站使用面積平均近8000 m²，另有部分專用排煙風(fēng)管使用了纖維增強硅酸鹽防火風(fēng)管（俗稱防火板）。2008年開通運營的北京地鐵10號線1期、8號線1期，車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)再次使用了酚醛復(fù)合風(fēng)管，車站通風(fēng)空調(diào)小系統(tǒng)（含通風(fēng)機房）、車站通風(fēng)空調(diào)大系統(tǒng)（含軌頂排風(fēng)管道）均使用了酚醛復(fù)合風(fēng)管。表4為酚醛復(fù)合風(fēng)管在北京地鐵既有運營線中的應(yīng)用情況統(tǒng)計。表4 酚醛復(fù)合風(fēng)管在北京地鐵既有運營線中的應(yīng)用線別應(yīng)用范圍單位車站應(yīng)用面積地下車站數(shù)量合計應(yīng)用面積5號線通風(fēng)空調(diào)大、小系統(tǒng)8000m²16座128000

9、m²10號線1期通風(fēng)空調(diào)大、小系統(tǒng)8000m²23座184000m²8號線1期通風(fēng)空調(diào)大、小系統(tǒng)7000m²4座32000m²車站站臺、站廳公共區(qū)域的空調(diào)送風(fēng)管、回風(fēng)管全部使用了酚醛復(fù)合風(fēng)管，站臺軌行區(qū)域上方的排風(fēng)兼排煙風(fēng)管也使用了酚醛復(fù)合風(fēng)管，房間區(qū)域的空調(diào)送風(fēng)管、回風(fēng)管均以及房間區(qū)域的排煙管也都使用了酚醛復(fù)合風(fēng)管，只有土建風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)管使用了纖維增強硅酸鹽防火風(fēng)管。 4 酚醛復(fù)合風(fēng)管在地鐵中應(yīng)用的優(yōu)勢    北京地鐵傳統(tǒng)通風(fēng)管道一般采用鍍鋅鋼板，外裹保溫材料，最外面用鋁箔進行纏繞。與傳統(tǒng)風(fēng)管相比，酚醛復(fù)

10、合風(fēng)管具有以下優(yōu)勢：1) 絕熱性好，可大大減少空調(diào)的散熱損失。酚醛復(fù)合風(fēng)管的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0160.036w/m·k，而鍍鋅鋼板風(fēng)管的導(dǎo)熱系數(shù)大得多。酚醛復(fù)合風(fēng)管連接時具有優(yōu)良的氣密性，約為鍍鋅鋼板風(fēng)管的8倍。有資料表明，在輸送同樣熱（冷）量時，鍍鋅鋼板風(fēng)管的散熱損失為15，酚醛泡沫保溫材料風(fēng)管的散熱損失低于2。2) 消聲性好。酚醛鋁箔復(fù)合風(fēng)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。酚醛復(fù)合風(fēng)管本身就是一個很好的管式消聲器，可以減少設(shè)置消聲罩和消聲彎頭之類的消聲配件。3) 重量輕，安裝方便，吊裝要求低。酚醛復(fù)合風(fēng)管的容重約為1.4 kg/ m²，相比鍍鋅

11、鋼板風(fēng)管（0.8mm厚的容重為7.08 kg/ m²）重量輕的多。風(fēng)管安裝時對支吊架強度的要求較低，安裝容易操作。 4) 經(jīng)久耐用，使用壽命長。鍍鋅鋼板在潮濕環(huán)境中較易生銹，使用壽命大約為10年，風(fēng)管外包的保溫層，如玻璃棉的使用壽命一般只有5年，而酚醛鋁箔復(fù)合風(fēng)管的使用壽命至少20年以上。酚醛鋁箔復(fù)合風(fēng)管的使用壽命是鐵皮風(fēng)管使用壽命的2倍以上。5) 可縮短施工周期，維修便利。酚醛復(fù)合風(fēng)管制作簡單，現(xiàn)場改動、安裝方便，生產(chǎn)效率是鐵皮風(fēng)管的45倍。一般來說，每個工人一天可以制做、安裝酚醛復(fù)合風(fēng)管20.030.0 m²，而鐵皮風(fēng)管一天只能制做、安裝4.05.0 m²。6

12、) 衛(wèi)生、美觀，適合明裝。與鐵皮風(fēng)管相比，酚醛復(fù)合風(fēng)管表面采用鋁箔密封，無凝結(jié)水，不生銹，不產(chǎn)生冷橋現(xiàn)象，風(fēng)管衛(wèi)生條件良好。酚醛復(fù)合風(fēng)管成形規(guī)整，外形美觀，特別適合于明裝。7) 單位面積造價低。酚醛復(fù)合風(fēng)管的造價大約為200元/ m²，而鍍鋅鋼板風(fēng)管（加25mm玻璃棉保溫層）的造價大約為220260元/ m²左右，單位面積造價相對較低。8) 系統(tǒng)造價低。酚醛復(fù)合風(fēng)管熱損失小，減少了空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備容量，運行費用也相應(yīng)減少。使用酚醛復(fù)合風(fēng)管，可減少設(shè)置消聲罩和消聲彎頭之類的消聲配件，這又減少了一筆設(shè)備費用。酚醛復(fù)合風(fēng)管的安裝工期短，大約只有傳統(tǒng)風(fēng)管的1/5左右，這又節(jié)省了大量的

13、安裝費用。5 酚醛復(fù)合風(fēng)管在地鐵中應(yīng)用的問題酚醛復(fù)合風(fēng)管在北京地鐵5號線、10號線1期、8號線1期應(yīng)用至今，發(fā)現(xiàn)其中還存在一定問題，分類總結(jié)如下：1) 軌行區(qū)酚醛復(fù)合風(fēng)管經(jīng)常開裂。軌行區(qū)風(fēng)管斷面尺寸較大（一般為2000X1000），列車進出站時的活塞風(fēng)對其影響較大，甚至被活塞風(fēng)帶動而產(chǎn)生周期性凹凸震顫，長時間后容易產(chǎn)生開裂，甚至折斷。以10號線為例，從2008年開通運營至今，此類風(fēng)管出現(xiàn)開裂故障的車站有17個車站，平均每個站開裂故障發(fā)生3次，個別車站發(fā)生過6次以上。2) 通風(fēng)機房內(nèi)酚醛復(fù)合風(fēng)管經(jīng)常開裂、破損。通風(fēng)機、靜壓箱、空調(diào)機組前后端連接的酚醛復(fù)合風(fēng)管在調(diào)試、運行這程中，當風(fēng)管路系統(tǒng)中的阻

14、力突然增大時會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，有時甚至?xí)娘L(fēng)機連接處直接吹開。檢修風(fēng)機時，由于通風(fēng)機房內(nèi)設(shè)備、風(fēng)管較多，檢修空間狹小，梯子、工具、人會碰到風(fēng)管，往往會使風(fēng)管破損。3) 閥部件處酚醛復(fù)合風(fēng)管經(jīng)常開裂。風(fēng)閥、彎頭均為鋼制，施工安裝時按傳統(tǒng)方式考慮對其不夠重視，經(jīng)常缺少必要的支吊架，導(dǎo)致連接處風(fēng)管開裂、破損。閥部件與風(fēng)管之間通過法蘭連接，中間沒有軟連接進行這渡，如果閥部件固定不牢，連接處非常容易發(fā)生開裂、破損現(xiàn)象。 6 酚醛復(fù)合風(fēng)管在地鐵中應(yīng)用要點     酚醛復(fù)合風(fēng)管是一種新型風(fēng)管，在地鐵車站應(yīng)用時出的問題絕大部分是因為施工工藝不完善而產(chǎn)生的，因此酚

15、醛復(fù)合風(fēng)管在安裝使用時應(yīng)注意以下要點：1) 軌行區(qū)風(fēng)管一般斷面積較大，受活塞風(fēng)影響較大，對運營安全危害大，檢修、維修受限多，應(yīng)避免采用酚醛復(fù)合風(fēng)管而盡量采用傳統(tǒng)鐵皮風(fēng)管或土建風(fēng)道形式。2) 通風(fēng)機房內(nèi)風(fēng)管一般數(shù)量眾多，設(shè)備檢修空間狹小，為避免人為碰壞，應(yīng)避免使用酚醛復(fù)合風(fēng)管而采用鐵皮風(fēng)管。3) 每個閥部件都應(yīng)單獨設(shè)置支吊架，要做到閥部件安裝牢固不晃動，必要時應(yīng)設(shè)置防晃支架或加裝軟連接進行過渡。4) 酚醛復(fù)合風(fēng)管接頭時，每段風(fēng)管口處一定要設(shè)置內(nèi)置式法蘭或內(nèi)置式支承架，然后再以“L”形法蘭連接。風(fēng)管與閥部件連接時，可以適當使用部分鐵皮風(fēng)管過渡。5) 酚醛復(fù)合風(fēng)管在施工時出現(xiàn)接縫或邊緣破損，必須嚴格用膠泥勾縫和填充，然后表面用溶劑性阻燃鋁箔做外保護層以及用鋁箔膠帶壓實密封，做好防潮層，以防止雨水的進入。6) 酚醛泡沫保溫材料在運輸移動過程中，應(yīng)避免碰撞、擠壓以及野蠻裝卸和傳遞，也不能在施工現(xiàn)場散亂堆放。材料制品進入施工現(xiàn)場后，不應(yīng)在露天存放，嚴防雨水淋濕。 7) 當風(fēng)管的截面寬邊邊長大于0.4m時，吊裝間距為3m；風(fēng)管的截面寬邊邊長大于0.8m時，吊裝間距為1.52m。當風(fēng)管垂直高度大于4m時，除地面安裝支撐架外，