冷庫建筑的隔熱與防潮

第一節(jié)冷庫的建筑材料

建筑材料是構成冷庫建筑工程的基本因素，對普通的建筑來說，建筑材料占土建工程中費用的總價的60-70%，而冷庫圍護結構有保溫防潮要求，費用比例就更高了。冷庫常用的建筑材料有三種：1、“三材”：鋼材、水泥和木材；2、地方材料：砂、石、磚、石灰以及竹材、陶瓷、塑料、雜木、玻璃、漆料等；3、冷庫特殊材料：冷庫圍護結構用隔熱隔汽材料。一、鋼材類型：線材、型材、板材和管材要求：有較高的強度，較好的塑性、韌性和良好的焊接性能，易于加工。冷庫建筑的隔熱與防潮

1)鋼筋:

用Φ來表示直徑的大小和標示;一般Φ6——Φ12mm的鋼筋稱為小線材,可卷曲或盤條等;2）型鋼：

具有一定斷面形式和外形尺寸的鋼材，如角鋼，扁鋼等；

3）鋼板：

按厚度分薄板（厚度<4mm),中板(厚度4-20mm);厚板(厚度20-40mm)4)鋼管:

分無縫鋼管和有縫鋼管。無縫鋼管用Φ來表示其大小如Φ38×2.2表示無縫鋼管外徑（公稱直徑）38mm,管壁厚度為2.2mm，而有縫鋼管有D為縫管代號,包括焊接管\鍍鋅管\黑鐵管等。思考：空調冷凍水管是否可用PVC管？

普通碳素鋼(分為甲類A,乙類B,特類C),

鋼材的標號為1\2\3\4\5\6\7號,鋼號越大,鋼中的碳含量越多,鋼材的強度和硬度就越大塑性越低；以3號鋼用得最多，2號和5號次之；

優(yōu)質碳素鋼：

按其中含的錳來分類，與普通碳素鋼的區(qū)別主要是其中含雜質較少，具有較好的綜合性能；

普通低合金碳素鋼

普通低合金結構鋼的簡稱，它是在普通碳素鋼的基礎上添加少量的一種或多種合金元素（不超過5%），以提高強度，耐腐蝕性或低溫中沖擊韌性，并便于大量生產(chǎn)和應用。一般普通低合金碳素鋼含碳量均較少，以便于加工或焊接要求，其強度以加入合金元素來達到。在使用中占最多的是普通碳素鋼。在冷庫建筑使用材料中應注意：

1）在冷間內鋼筋混凝土結構的混凝土中不得使用對鋼筋有腐蝕作用的外加劑。外加劑中含堿量應符合有關規(guī)定。

2）冷間內鋼筋混凝土受力鋼筋宜采用I、Ⅱ級熱軋鋼筋。

3）冷間鋼結構構件應按現(xiàn)行國家標準《鋼結構設計規(guī)范》GBJ-17中的規(guī)定選用鋼材。

二、水泥水泥是水硬性無機膠結材料，將石類材料和粘土質材料或其它含二氧化硅、氧化鋁及氧化鐵的物質適當配合，制成“生料”經(jīng)水泥窯高溫（1350-1450℃）鍛燒，并加入適量生石膏，用球磨機磨成細粉即成水泥。水泥和水拌成水泥槳后，隨著時間的增長，會發(fā)生硬化，硬化時能在潮濕環(huán)境中或水中硬化；硬化的時間應不少于45min，終凝時間不得高于12小時，一般來說水泥越細，養(yǎng)護溫度越高，水灰比越小，則凝結速度越快。

水泥的標號是按水泥在標準方法作成的試件在28天后的抗壓強度被規(guī)定為水泥標號；水泥硬化時會發(fā)熱，收縮變形，所以在高溫下要特別注意水泥的養(yǎng)護。

常見水泥的特性和適用范圍

在冷庫結構設計中應注意：1）不同品種水泥不得混合使用，同一構件不得使用兩種水泥；3）凍結間、凍結物冷藏間、冰庫、負溫穿堂等應優(yōu)先使用高于

425號的普通硅酸鹽水泥，亦可使用高于425號的礦渣水泥；冷卻間、冷卻物冷藏間應使用高于325號的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥；4）冷間用的混凝土強度等級不得低于C20，配制混凝土時。水灰比不得大于0.6，每立方米混凝土水泥用量不得少于275kg；凍結間用的混凝土強度等級不得低于C30，水灰比不得大于0.60，每立方米混凝土的水泥用量不得少于300kg。5）冷間用的混凝土抗凍標號應不低于D50?？蓳饺脒m量混凝土外加劑，以提高混凝土抗凍融破壞能力。注：抗凍標號D50即28d齡期的試件經(jīng)凍融循環(huán)50次后，滿足其強度損失率應不超過25％，重量損失率不超過5％。三、木材木材也是主要的建筑材料之一，它的優(yōu)點是質輕，有較大的強度，容易加工，有些材料紋理美觀，缺點是易變形，易腐蝕，質是不均勻，各向強度不一致，且常有天然的缺陷等。使用時要適當控制其含水率，結構用材常干燥至15%，所以此含水率定為木材的標準含水率。含水率=（含水木材重量-干木材的重量）/干木材的重量在使用中要保持通風，避免受潮，對于受潮的要用防腐涂劑或浸泡，最常用的護腐劑有煤焦油或3%的氟化鈉水溶液。常用的建筑木材有紅松、白松、黃花松，杉木，等針葉樹和榨木、椴木等闊葉樹。隨著木材工業(yè)的發(fā)展，制成膠合板，木屑板，刨花板，企合板等人造板被廣泛應用。冷庫材料中用木材來防止冷橋，作為管道或連接處的防冷橋材料。四、隔熱材料1、隔熱材料：分為有機和無機兩種。天然有機：由各種植物纖維、樹皮等加工而成。容量小，隔熱性能好，但吸濕性大。在高溫下一般易燃燒或分解.1)炭化軟木及制品:抗壓強度高,無毒,容重小,導熱系數(shù)小,富有彈性,難燃,不易腐爛等,缺點是可被蟲鼠咬且產(chǎn)量小,供不應求,價格較高;2)稻殼:是國同最廣泛的松散隔熱材料,價廉易得,但易受潮,使3-5年要翻曬或更換;3)泡沫塑料(以樹脂為基料,加入一定量的穩(wěn)定劑\發(fā)泡劑\催化劑等發(fā)發(fā)泡制成;a、聚苯乙烯泡沫塑料,冷庫采用自熄型可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料,質輕,吸水性小,耐低溫性能好,能耐酸堿,有一定彈性,可以切割.（板材、管材）b、聚胺脂泡沫塑料：用聚醚樹脂與多元異氰酸酯為基料。常用作隔熱材料的是硬質聚胺脂泡沫塑料，可在現(xiàn)場發(fā)泡直接噴涂或灌注成型使用，優(yōu)點是容重和導熱系數(shù)小，強度高，吸水率低，有自熄性，能用于較低的溫度。

c、醛泡沫塑料（酚醛）：以甲醛樹脂為基料，容重小，隔熱性能好，高溫時不燃燒，防蛀，能用于較低的工作溫度，價格低，缺點是質地疏松，吸水性強，機械性能低，常用于充填式隔熱結構。（板材）4）鋁箔波形紙板：以三層或五層的波形紙板為基層，在紙板兩表面貼上鋁箔作成的一種輕型的隔熱材料，重量輕，剛度好，有較好的隔熱性能，并有反輻射和防潮的效果，已用于氣調冷庫；2、無機隔熱材料

特點：不腐爛，不燃燒，也不阻燃，機械強度大，經(jīng)久耐用，有一些有抵抗高溫的性能，但它們的容重和導熱系數(shù)一般較大。

1）礦渣棉及制品：以鐵礦渣打為主要原料，經(jīng)熔化，用高溫高壓蒸汽噴吹冷卻而成的無機纖維材料。質輕，導熱系數(shù)小，不燃，不蛀，不腐爛，不易受潮和冰凍，化學穩(wěn)定性強，隔熱性能好，缺點是在施工時纖維對人的皮膚及呼吸道有刺激。

2）玻璃棉及制品：是把熔化的玻璃液用壓縮空氣以極高的速度噴吹而成，導熱系數(shù)小，不燃，不蛀，不腐爛，不易受潮和冰凍，化學穩(wěn)定性強，隔熱性能好；施工時要有勞動保護，制品對皮膚無刺激，但價格較高；

3）火山巖棉及制品：以火山玄武巖為主要原料，加入一定數(shù)量的輔料，經(jīng)高溫熔化，用蒸汽噴吹而成的。具有經(jīng)濟耐用，耐低溫，容量小，導熱系數(shù)小，吸水率低，不燃，不霉爛的優(yōu)點，它也有刺激皮膚和呼吸道的缺點。

4）膨脹珍珠巖：是一種酸性巖槳噴出的玻璃熔巖，是一種白色或灰白色的中性無機多孔粒狀材料。它有容量小，導熱系數(shù)小，無毒，無刺激，不霉爛，不燃燒，抗凍性好，資源豐富，價格低，施工方便安全等，但吸水率很高可達本身重量的2-9倍，故用作低溫隔熱時，往往因而導致隔熱層失效?？芍瞥膳蛎浾渲閹r制品?？捎米骼鋷扉w樓層或外墻的松填隔熱材料，但因吸水率高一定要在隔熱層的高溫側作隔汽防潮，瀝青膨脹珍珠巖制品可用于地坪和外墻，至于冷庫屋面，地面，樓板，可用現(xiàn)場鋪壓瀝青膨脹巖的方法；5）加氣混凝土：它用水泥，生石灰，礦渣、砂、鋁粉（加氣劑，作為水泥重量的萬分之八左右）等作為原料。容重小，隔熱性能好，強度高，外形尺寸準確，加工性能，拼接安裝方便，在建筑中可同時起承重和隔熱的作用。耐久性差，耐蝕性差；6）爐渣：可用作高溫庫地坪的隔熱材料。7）泡沫混凝土：用水泥加起泡劑的混合物制成?？箟簭姸却螅箖鲂院湍突鹦院?，其缺點是吸濕性大，易受潮而降低隔熱效果。8）泡沫玻璃：它是用玻璃纖維下腳料磨成粉狀。用于地坪和屋頂及構筑防火帶。

冷庫圍護結構用隔熱材料及選擇冷庫常用隔熱材料：

傳統(tǒng)冷庫多用軟木板、聚氨酯泡沫塑料及聚苯乙烯泡沫塑料等近年新型冷庫已較廣泛使用硬質聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯(PEF)發(fā)泡體，泡沫玻璃及擠壓型聚苯乙烯泡沫塑料等選擇冷庫隔熱材料的原則：

應考慮冷庫建筑方案、隔熱要求、隔熱材料性能和來源，以及經(jīng)濟指標等因素要求隔熱材料具熱導率小、輕質價廉、抗?jié)窨箖?、安全無毒、環(huán)保、堅固耐壓、消防耐用等性能

在建筑中的許多熱現(xiàn)象，都帶有一定的周期波動性，如室外空氣溫度和太陽輻射熱都有晝夜波動。當圍護結構一側受到周期波動熱作用時，表面所接受或放出的熱量就按同一周期波動，隨之引起圍護結構外表面溫度，以至內部和內表面溫度的波動，其波動的程度隨著向圍護結構內部的深入逐漸減弱。

表層溫度波動的劇烈程度以及溫度波動在圍護結構內部的衰減程度，與構造材料的蓄熱系數(shù)S有關，蓄熱系數(shù)愈大，表面溫度變化愈小。關于冷庫建筑材料的熱惰性指標熱惰性指標D：

圍護結構的熱惰性是指對外界溫度波動作用的抵抗能力。熱惰性指標用“D”表示。熱惰性指標的大小，是圍護結構熱穩(wěn)定性的特征，D越大，溫度波動在圍護結構中的衰減就越大，其內表面溫度（庫溫）波動就越??；單層材料：D=S·R,多層材料：圍護結構材料的分類重型：D>6.1，保溫材料為稻殼中型：D=3.1-6.0輕型：D<3.1，保溫材料為聚氨酯保溫材料思考：制冷系統(tǒng)停運后，哪種情況庫溫回升快？

傳熱的三種方式：導熱、對流換熱和輻射外表面的吸熱、結構材料的導熱、內表面的放熱第二節(jié)圍護結構的熱工計算外表面吸熱內表面放熱圍護結構材料的導熱上述五式聯(lián)合可得總熱阻為：低限熱阻Rmin（須滿足外墻表面不結露）第三節(jié)隔熱材料厚度的確定最小熱阻：

單位時間的熱流量小于規(guī)定值熱流量范圍：8-12W/m2稻殼：熱流量值需小于38kJ/(m2·h)軟木或聚氨酯：熱流量值需小于46kJ/(m2·h)

隔熱層厚度的確定一般方法

某冷庫室外計算溫度為32℃，庫內溫度-18℃，冷庫外墻構造由外至內：30mm厚1：2水泥砂漿抹面、370mm磚墻、20mm厚1：2水泥砂漿抹面、10mm厚二氈三油、650mm厚稻殼、35mm厚預制鋼筋混凝土插板。試計算總熱阻和傳熱系數(shù)，并判斷總熱阻是否達要求。解：外墻各層的分熱阻：外墻各層厚度/m熱導率kJ/（m2·h·℃)熱阻（m2·h·℃)/kJαw水泥砂漿抹面0.033.35磚墻0.372.93水泥砂漿找平0.023.35二氈三油0.010.67稻殼0.650.54預制插板0.0355.56αn外墻各層厚度/m熱導率kJ/（m2·h·℃)熱阻（m2·h·℃)/kJαw0.012水泥砂漿抹面0.033.350.009磚墻0.372.930.126水泥砂漿找平0.023.350.006二氈三油0.010.670.0016稻殼0.650.541.195預制插板0.0355.560.006αn0.034得總熱阻：R0=1.404（m2·h·℃)/kJ總傳熱系數(shù)：

K=1/R0=0.712kJ/（m2·h·℃)室內外溫差為50℃，則單位面積傳入熱量為：KΔT=0.712×50=35.6kJ/（m2·℃)（判斷方式之一）稻殼要求的熱流密度不得大于38kJ/（m2·℃)，符合要求。（判斷方式之二）查表3-15，根據(jù)溫差50℃、冷間外墻，對應熱流密度為38kJ/（m2·℃)時熱阻為1.33<1.404，符合要求。

最經(jīng)濟隔熱層厚度確定方法厚度L大：隔熱性能好，節(jié)省運行費用，投資大；厚度L?。焊魺嵝阅懿睿\行費用增加，投資少；初投資：隔熱材料單價、隔熱材料厚度、其它投資費用運行費用：壓縮機耗電、水泵風機（氨泵）、其它設備常見隔汽材料：要求：冷庫要求防潮隔汽材料蒸汽滲透系數(shù)小，并要有足夠的粘結性，能牢固地結合在隔熱在結構上。石油瀝青及制品1）石油瀝青：石油原油煉制油品后產(chǎn)生的殘渣，再經(jīng)過加工成一種膠結材料，具有黏結性、塑性、憎水性、不透水性、不導電性，但在陽光等外作用下，慢慢脆裂，即“老化”；2）冷底子油：用石油瀝青與揮發(fā)性溶劑（汽油、煤油、苯等）配制而成，能很快地與砂漿、混凝土等快速結合，涂于防潮層與基層材料之間。3）其它隔汽材料：瑪蹄脂（瀝青膠）、石油瀝青油氈、乳化瀝青：聚乙烯薄膜：在冷庫建筑的防潮層施工中，粘貼聚乙烯薄膜的可用常溫施工法，用0.1-0.2mm厚的聚乙烯薄膜，寬度宜大，減少接縫。第三節(jié)冷庫建筑的隔汽滲透空氣是干空氣和水蒸氣的混合物，其含量可用相應的壓力來表示。

在一定大氣壓力下，濕空氣的溫度越高，其一定容積中所能容納的水蒸氣越多，因而水蒸氣所呈現(xiàn)的壓力也大。水蒸氣滲透的危害蒸汽滲透會使水蒸氣進入隔熱