酚醛泡沫材料在地铁通风空调系统中的应用2009-10-15.doc

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酚醛复合风管在北京地铁

车站通风空调系统中的应用

作者：

于永波

单位：

北京地铁运营公司机电公司

二00九年九月

酚醛复合风管在北京地铁车站通风空调系统中的应用

摘要：

本文首先简要介绍了酚醛泡沫材料的特性，然后介绍了酚醛复合风管的各项性能技术参数，并将酚醛复合风管在地铁车站中的应用做以介绍，同时对应用中的优势、问题、要点加以阐述，结果表明酚醛复合风管在地铁建设中具有应用推广价值。

关键词：

酚醛泡沫材料风管地铁酚醛复合风管大系统小系统

0．绪论

随着城市轨道交通事业的不断发展，越来越多的城市开始兴建地铁。

新建地铁线路中，车站设置集中式通风空调系统越来越普遍，通风管道的风管材料用量也在逐年增加。

据测算一个标准地下车站，通风管道的面积就达到10000平方米，如果1条新建运营线路按23个地下车站计算，则1条新建线路的风管面积就为23万平方米，材料用量较大。

近年来随着北京地铁线路的建设，通风管道材料也开始使用酚醛泡沫材料，本文就北京地铁线路中使用的酚醛复合风管进行介绍、分析。

1．酚醛泡沫材料简介

    酚醛泡沫塑料被称为"保温之王"，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，近年来已掌握了酚醛泡沫的配方和加工工艺，已具备了产品系列化生产的能力。

酚醛泡沫材料大多采用热固性树脂生产，材料具有以下特性：

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。

100mm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．酚醛复合风管技术性能

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

448kpa

gb8813-1988

吸水率

3.7%

gb8810-1988

尺寸稳定性（70℃±2℃）

0.66%

gb8811-1988

导热系数

0.028w/（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

gb8624-1997

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空调系统的风管材料。

3．酚醛复合风管在北京地铁中的应用

2007年开通运营的北京地铁5号线，车站通风空调系统首次使用酚醛复合风管，车站通风空调小系统、大系统全部使用了酚醛复合风管，车站使用面积平均近8000m²，另有部分专用排烟风管使用了纤维增强硅酸盐防火风管（俗称防火板）。

2008年开通运营的北京地铁10号线1期、8号线1期，车站通风空调系统再次使用了酚醛复合风管，车站通风空调小系统（含通风机房）、车站通风空调大系统（含轨顶排风管道）均使用了酚醛复合风管。

表4为酚醛复合风管在北京地铁既有运营线中的应用情况统计。

表4酚醛复合风管在北京地铁既有运营线中的应用

线别

应用范围

单位车站应用面积

地下车站数量

合计应用面积

5号线

通风空调大、小系统

8000m²

16座

128000m²

10号线1期

通风空调大、小系统

8000m²

23座

184000m²

8号线1期

通风空调大、小系统

7000m²

4座

32000m²

车站站台、站厅公共区域的空调送风管、回风管全部使用了酚醛复合风管，站台轨行区域上方的排风兼排烟风管也使用了酚醛复合风管，房间区域的空调送风管、回风管均以及房间区域的排烟管也都使用了酚醛复合风管，只有土建风道内的风管使用了纤维增强硅酸盐防火风管。

 4．酚醛复合风管在地铁中应用的优势

   北京地铁传统通风管道一般采用镀锌钢板，外裹保温材料，最外面用铝箔进行缠绕。

与传统风管相比，酚醛复合风管具有以下优势：

1）绝热性好，可大大减少空调的散热损失。

酚醛复合风管的导热系数为0.016~0.036w/m·k，而镀锌钢板风管的导热系数大得多。

酚醛复合风管连接时具有优良的气密性，约为镀锌钢板风管的8倍。

有资料表明，在输送同样热（冷）量时，镀锌钢板风管的散热损失为15％，酚醛泡沫保温材料风管的散热损失低于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。

酚醛复合风管本身就是一个很好的管式消声器，可以减少设置消声罩和消声弯头之类的消声配件。

3）重量轻，安装方便，吊装要求低。

酚醛复合风管的容重约为1.4kg/m²，相比镀锌钢板风管（0.8mm厚的容重为7.08kg/m²）重量轻的多。

风管安装时对支吊架强度的要求较低，安装容易操作。

4）经久耐用，使用寿命长。

镀锌钢板在潮湿环境中较易生锈，使用寿命大约为10年，风管外包的保温层，如玻璃棉的使用寿命一般只有5年，而酚醛铝箔复合风管的使用寿命至少20年以上。

酚醛铝箔复合风管的使用寿命是铁皮风管使用寿命的2倍以上。

5）可缩短施工周期，维修便利。

酚醛复合风管制作简单，现场改动、安装方便，生产效率是铁皮风管的4～5倍。

一般来说，每个工人一天可以制做、安装酚醛复合风管20.0~30.0m²，而铁皮风管一天只能制做、安装4.0~5.0m²。

6）卫生、美观，适合明装。

与铁皮风管相比，酚醛复合风管表面采用铝箔密封，无凝结水，不生锈，不产生冷桥现象，风管卫生条件良好。

酚醛复合风管成形规整，外形美观，特别适合于明装。

7）单位面积造价低。

酚醛复合风管的造价大约为200元/m²，而镀锌钢板风管（加25mm玻璃棉保温层）的造价大约为220～260元/m²左右，单位面积造价相对较低。

8）系统造价低。

酚醛复合风管热损失小，减少了空调系统的设备容量，运行费用也相应减少。

使用酚醛复合风管，可减少设置消声罩和消声弯头之类的消声配件，这又减少了一笔设备费用。

酚醛复合风管的安装工期短，大约只有传统风管的1/5左右，这又节省了大量的安装费用。

5．酚醛复合风管在地铁中应用的问题

酚醛复合风管在北京地铁5号线、10号线1期、8号线1期应用至今，发现其中还存在一定问题，分类总结如下：

1）轨行区酚醛复合风管经常开裂。

轨行区风管断面尺寸较大（一般为2000X1000），列车进出站时的活塞风对其影响较大，甚至被活塞风带动而产生周期性‘凹凸’震颤，长时间后容易产生开裂，甚至折断。

以10号线为例，从2008年开通运营至今，此类风管出现开裂故障的车站有17个车站，平均每个站开裂故障发生3次，个别车站发生过6次以上。

2）通风机房内酚醛复合风管经常开裂、破损。

通风机、静压箱、空调机组前后端连接的酚醛复合风管在调试、运行这程中，当风管路系统中的阻力突然增大时会产生开裂现象，有时甚至会从风机连接处直接吹开。

检修风机时，由于通风机房内设备、风管较多，检修空间狭小，梯子、工具、人会碰到风管，往往会使风管破损。

3）阀部件处酚醛复合风管经常开裂。

风阀、弯头均为钢制，施工安装时按传统方式考虑对其不够重视，经常缺少必要的支吊架，导致连接处风管开裂、破损。

阀部件与风管之间通过法兰连接，中间没有软连接进行这渡，如果阀部件固定不牢，连接处非常容易发生开裂、破损现象。

 6．酚醛复合风管在地铁中应用要点

    酚醛复合风管是一种新型风管，在地铁车站应用时出的问题绝大部分是因为施工工艺不完善而产生的，因此酚醛复合风管在安装使用时应注意以下要点：

1）轨行区风管一般断面积较大，受活塞风影响较大，对运营安全危害大，检修、维修受限多，应避免采用酚醛复合风管而尽量采用传统铁皮风管或土建风道形式。

2）通风机房内风管一般数量众多，设备检修空间狭小，为避免人为碰坏，应避免使用酚醛复合风管而采用铁皮风管。

3）每个阀部件都应单独设置支吊架，要做到阀部件安装牢固不晃动，必要时应设置防晃支架或加装软连接进行过渡。

4）酚醛复合风管接头时，每段风管口处一定要设置内置式法兰或内置式支承架，然后再以“L”形法兰连接。

风管与阀部件连接时，可以适当使用部分铁皮风管过渡。

5）酚醛复合风管在施工时出现接缝或边缘破损，必须严格用胶泥勾缝和填充，然后表面用溶剂性阻燃铝箔做外保护层以及用铝箔胶带压实密封，做好防潮层，以防止雨水的进入。

6）酚醛泡沫保温材料在运输移动过程中，应避免碰撞、挤压以及野蛮装卸和传递，也不能在施工现场散乱堆放。

材料制品进入施工现场后，不应在露天存放，严防雨水淋湿。

7）当风管的截面宽边边长大于0.4m时，吊装间距为3m；风管的截面宽边边长大于0.8m时，吊装间距为1.5~2m。

当风管垂直高度大于4m时，除地面安装支撑架外，还需安装中间