空调风管根据选用的材料可分为三大类:镀锌铁皮风管(镀锌铁板+保温层)、无机玻璃钢风管和近几年崛起的复合型轻质保温风管[1]。由于复合风管具有保温性能好、造价低、施工方便、外观整齐等优点,在空调工程中得到了迅速地推广。据笔者不完全统计,在长沙地区,复合风管的使用量已占到了新建空调工程的30%以上,而且该比例还在不断上升。
现阶段,普通复合风管还存在着一些缺点:通常是把铝箔复合到保温材料表面,强度不是很高,只能用在中低压系统;铝箔在施工或维护过程中容易被硬物碰破,导致使用寿命下降;内层保温材料多采用易燃的聚氨酯泡沫或聚苯乙烯泡沫,在外层仅覆盖一层铝箔的情况下,失火时容易着火燃烧。因此,普通复合风管在一些要求严格的重点工程中,如体育场馆、地铁、净化工程等,受到了较大的限制。
通过对镀锌铁皮风管和普通复合风管两者优缺点的比较,笔者所在单位开发了一种新型复合风管——彩钢酚醛泡沫复合风管,该风管内层采用有机保温材料中不燃性能最好的酚醛泡沫材料,外层通过自动化机组覆盖彩色钢板进行保护。这种新型风管综合了镀锌铁皮风管和普通复合风管的优点,不仅保温性能好、施工方便,而且强度高、防火性能强,大大拓宽了复合风管的应用范围,为复合风管全面替代镀锌铁皮风管创造了条件。
1、彩钢酚醛复合风管与镀锌铁皮风管的比较
镀锌铁皮风管的最内层为镀锌铁皮,外裹玻璃棉等保温材料(如采用橡塑保温材料,则防火性能大大下降),最外面再采用铝箔缠绕,这使得铁皮风管的自重大、施工安装费工费时、外观差、气密性低、输送过程冷/热量损失大。与镀锌铁皮风管相比,彩钢酚醛风管具有以下优势:
1)高效保温,节省能源消耗。彩钢酚醛风管内层为享有“保温之王”称号的酚醛泡沫[2],因此其导热系数仅为0.022~0.026 W/(m·K),而铁皮风管的导热系数为0.035~0.043 W/(m·K);彩钢酚醛风管在工厂一次成型,而铁皮风管需在现场进行保温,容易形成冷桥,导致其保温效果迅速下降;彩钢酚醛风管特有的连接方式保证了通风系统具有优良的气密性,减少了冷/热空气输送过程中的泄漏。据测算,在输送同样冷/热量时,铁皮风管的冷/热量损失为15%,而彩钢酚醛风管的冷/热量损失低于2%。
2)屏蔽粉尘,抑菌防水,保证健康环境。彩钢酚醛风管不需现场保温,内表面复合铝箔,使气流与保温材料隔绝开来,形成严密的防粉尘屏障;铁皮风管需要在现场进行保温,施工过程中岩棉、玻纤棉会对工作人员健康造成影响。彩钢酚醛风管的内壁涂有专用胶水,可抑制细菌在风管内孳生;铁皮风管由于冷桥的存在,容易形成冷凝水,使得风管内部容易起霉,从而对送风造成污染[3]。
3)吸声降噪,营造宁静空间。酚醛泡沫可充分吸收气流中的各种噪声能量,而彩钢板的密度大,具有良好的隔音效果,因此彩钢酚醛风管具有类似管式消声器的消声效果。铁皮风管由于需要在现场施工,其下料及咬口过程中可能会出现配合不匀的现象,因此在运行中将带来管道的震动及噪声。
4)自重轻,可降低建筑荷载。彩钢酚醛风管的容重为2.98 kg/m2,而铁皮风管(0.8 mm厚)的容重为7.08 kg/m2,因此采用彩钢酚醛泡沫就可以大大减轻建筑的结构荷载,增大建筑的安全系数,这对框架式钢结构建筑尤为有利。
5)节省净空,提高有效空间。彩钢酚醛风管不必预留保温施工空间,可贴梁、贴壁、贴顶安装,且不需安装消声器,因此能有效利用建筑物空间,提高室内净高。铁皮风管需在现场进行保温,因此需保留一定的安装空间,从而造成了建筑空间的浪费。
6)制作快捷,缩短施工周期。彩钢酚醛风管在工厂一次成型,现场的制作方便快捷,工作量小,且由于自重轻,对吊装的要求低,因此施工效率高,施工周期远小于铁皮风管。据现场测算,彩钢酚醛风管的安装效率比镀锌铁皮风管提高了3~4倍,可大大缩短施工周期,使业主物业早日投入使用,早日产生效益。
7)造价低,且寿命长久。彩钢酚醛风管的制作、安装过程简单,节省了大量的人工费,因此彩钢酚醛风管的造价低于铁皮风管,据测算,彩钢酚醛风管造价较铁皮风管低10%左右。另外,彩钢酚醛风管不易形成冷桥,无冷凝水产生,且钢板作了烤漆处理,因此不易锈蚀,使用寿命一般在20年以上;铁皮风管容易结露产生冷凝水,导致铁皮生锈,使用寿命只有5年左右。
8)色彩美观,适合明装工程。彩钢酚醛风管现场工作量少,外观整齐划一,可根据客户需求选择颜色,与工程装饰环境协调,特别适合于明装,如商场超市、体育场馆等;铁皮风管需要现场手工进行铝箔和保温层包裹,外观质量较差,不适合明装工程。
2、彩钢酚醛复合风管与普通复合风管的比较:
普通复合风管外层为铝箔,保温材料通常选用易燃的聚氨酯泡沫或聚苯乙烯泡沫,因此虽然其保温性能比铁皮风管要好,但强度和防火性能却低于铁皮风管。彩钢酚醛风管外层采用彩钢板,内层保温材料为有机材料中不燃性能最好的酚醛泡沫,因此可避免普通复合风管的缺陷,具有明显的优势:
1)安全,符合防火A级标准:彩钢酚醛风管的内层采用酚醛泡沫材料。试验表明,100 mm酚醛泡沫抗火焰能力可达1小时以上而不被穿透,且烟密度低于3%,因此能确保施工人员和使用人员的安全[2]。外表面采用0.2 mm厚的彩钢板后,可大大增强了抵御火灾的能力。据法国HAMON公司介绍,将酚醛泡沫彩钢风管的一侧加热升温到1030 ℃,另一侧不会超过65℃。因此,彩钢酚醛风管的燃烧性能达到了不燃A级的标准,可应用在对防火要求严格的工程中。
2)能适用于中高压系统:彩钢酚醛风管外层采用0.2 mm厚彩钢板,它通过自动成型机复合到酚醛泡沫材料表面,其强度远远大于单层钢板的强度,使得彩钢酚醛风管的承压能力大大加强,拓宽了其使用范围,可适用于中、高压系统。普通复合风管采用的铝箔只有0.08 mm,因此只能用于中低压系统,当管内压力过高时,普通复合风管经常出现“胀破”的问题。表1为彩钢酚醛风管在中压时的漏风量和变形量检测数据。从表1可以看出,彩钢酚醛风管的漏风量平均只有标准允许量的44.5%,平均变形量也只有标准允许量的6.5%,均大大低于标准允许值,因此可用于一些对风压有较高要求的工程,如净化工程。
3)环保,对人体无危害:酚醛泡沫采用无氟发泡,而聚氨脂在发泡过程会逸出大量的臭氧层破坏物质,对臭氧层造成极大的破坏。玻璃纤维在生产和安装过程中会对工人的健康造成极大的危害。酚醛泡沫燃烧时无有害气体产生,且烟密度低。聚氨脂燃烧时会产生氰化气体,而复合玻纤板风管燃烧时检出了2-甲基丙烯酰苯胺,这是一种有害物质[4]。复合玻纤板风管的内表面虽然涂有聚丙烯,但在加工工程中玻璃纤维不可避免地会对风管形成污染,如果散落的玻璃纤维随送风飘落到室内,则对人体健康必然造成危害[5]。
4)耐候性好,且不易受损,使用寿命长:有机塑料在自然条件和外界因素的长时间影响下,会老化或者风化,严重时甚至使发泡性能丧失。通常采用人工照射的办法来比较各种塑料的耐候性。表2为几种常用保温材料在人工照射下的外观对比,从表中可以看出,在同等条件下,酚醛的抗老化性能最好。另外,彩钢酚醛风管外层彩钢板采用烤漆处理,不锈蚀,不易受外力碰撞而发生破损,因此彩钢酚醛风管的使用寿命可长达20年,明显高于普通复合风管。
3、彩钢酚醛复合风管在重点工程中的应用
3.1 在钢结构工程中的应用
框架式钢结构建筑一般用于厂房、仓库、超市、体育场馆等高大空间。由于框架式钢结构建筑的跨度大、空间高,因此框架式钢结构建筑中安装的空调风管具有特殊的要求:
1)风管质量要求轻:框架式钢结构对负荷的限制比较严,因此要求风管系统的质量比较小,不能超过规定的设计值,否则会影响到框架式钢结构建筑的安全使用。另外风管质量较大的话,对施工也会造成很大的不利,甚至还可能带来安全事故。
2)安装方便,不需要维护或少维护,使用寿命长:框架式钢结构建筑的空间一般都比较高,大部分时候超过了20 m,有的甚至达到了30~40 m,因此风管系统的安装位置也比较高,这就要求风管的安装方便,在使用过程不需要维护或少维护,且使用寿命较长。
3)风管应能承受较高的静压,且消声性能好:框架式钢结构建筑中风管安装的位置高,因此风口送风的速度一般比较大[6],这就要求风管能承受较高的风压,另外,由于风速较高,风管中的气流噪声必然增大,因此要求风管具有较好的消声性能。
从以上分析可知,彩钢酚醛风管是钢结构建筑的最佳选择。图1是湖北某飞机修理厂采用彩钢酚醛风管的效果图。
3.2 在大型公用工程中的应用
与普通民用建筑或工业建筑不同,在地铁、车站、飞机场等大型公用工程中,对空调风管的要求也比较高,具体如下:
1)防火要求高。公用建筑中人流量大,人员复杂,设备多,出现火灾的可能性大,易造成重大人员伤亡或财产损失,因此对空调风管的防火要求高,普通复合风管由于不燃性能只能达到B1级,因此不适合在这些大型公用工程中使用。
2)不需维修或维修方便。地铁、车站、飞机场这些公用工程投入使用后,运行时间长,有的甚至需要全天运行,因此维修时间不够,这就要求风管使用过程中不易损坏,或损坏后维修方便。铁皮风管容易结露造成生锈穿孔,且维修非常麻烦,因此不适合大型公用工程。
彩钢酚醛风管的防火能力强,外层彩钢板采用烤漆处理,不腐蚀、不锈蚀,因此不容易损坏,因此非常适合于地铁、车站、飞机场等大型公用工程。
3.3 在医疗工程中的应用
风管系统根据工作压力可分为三个等级:低压系统(P≤500 Pa)、中压系统(500<P≤1500 Pa)和高压系统(P>1500 Pa)。在医疗工程中,很多地方需要对空气进行净化,一般安装了多级净化装置,工作压力比较高。对于1~5级净化空调系统,属高压系统,而对6~9级的净化空调系统,则属中压系统。普通复合风管的外表面采用铝箔复合,承压能力较低,因此不适合于净化空调系统。
医疗工程对空调风管的另一个要求是风管内无冷凝水,不容易滋生细菌,不生锈,不会对送风不造成污染。铁皮风管由于容易形成冷桥产生冷凝水,使铁皮生锈,并容易滋生细菌,从而使送风受到污染,因此也不能很好地应用在医疗工程中,所以很多净化工程采用了不锈钢风管,这使得工程造价大幅上升。
彩钢酚醛风管不会产生冷凝水,因此不易滋生细菌,且由于它的外表面复合了一层钢板,强度远远大于普通复合风管,可满足高压、中压系统的要求,因此在医疗工程中得到很好的使用。
4、结论
彩钢酚醛风管综合了镀锌铁皮风管和普通复合风管的优点,它不仅保温性能好,而且防火能力强,可使用于中、高压系统,因此特别适合于要求严格的重点工程中,如体育场馆、地铁工程、净化工程等,是传统风管升级换代的最佳选择。