酚醛泡沫在中央空调风管应用

摘要：本文首先简要介绍了酚醛泡沫材料的特性，然后详细说明了酚醛复合风管的各项性能技术参数，并将酚醛复合风管与其他几种常见空调风管的性能进行了全面比较。比较结果表明酚醛复合风管具有非常广阔的市场前途。

随着现代城市建筑中应用中央空调系统采暖降温越来越普遍，通风管道的风管材料用量也在逐年增加。根据2003年中国暖通协会最新调查，我国中央空调风管年需量在8000万平方米以上，且目前每年以15%-20%的速度增长，到2004年将突破1亿平方米。概括而言，风管材料的选材大约分为三大类：前两类一为传统的镀锌铁板+保温层，二是无机玻璃风管，第三大类为近几年崛起的复合型轻质保温风管，该类产品又分为酚醛、聚氨脂，聚苯乙稀、玻璃纤维等几类[1-2]，其中，尤以酚醛类产品最受市场青睐。

1 酚醛泡沫材料简介

酚醛树脂是世界上最早工业化的塑料产品，而酚醛泡沫塑料则是近几十年来刚刚开发成功的品种。酚醛泡沫塑料被称为“保温之王”，早期应用于导弹及火箭头的保温，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，北京化工大学、济南大学、中国船舶重工七二五所等科研单位在基础研究方面进行了卓有成效的工作，掌握了酚醛泡沫的配方和加工工艺，基本上具备了全面国产化的能力，为这一新材料的推广应用和大规模的产业化奠定了坚实的基础。

用于生产酚醛泡沫的树脂有两种：热塑性树脂及热固性树脂，由于热固性树脂工艺性能良好，可以连续生产酚醛泡沫，制品性能较佳，故酚醛泡沫材料大多采用热固性树脂。酚醛泡沫材料具有以下特性[3]：

(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。100 mm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

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 酚醛复合风管技术参数

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

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

从表1和表2可以看出，酚醛泡沫材料非常适宜于制作中央空调系统的风管材料。

3 与传统风管的比较

3.1 技术比较

中央空调传统送风管道通常内层采用铁皮或玻璃钢，外裹保温材料，最外面用铝箔进行缠绕，这使得送风管自重大、施工安装费工费时、外观差、气密性低、能耗大。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，而镀锌钢板风管和玻璃钢风管的导热系数大得多。另外，酚醛复合风管特有的连接方式保证了通风系统优良的气密性，接近镀锌钢板风管的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%，玻璃钢风管的散热损失为8%，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。在中央空调系统中，空调机组运行时产生的噪声在50～79dB范围，经过送风管道传递，形成室内噪声。酚醛铝箔复合风管本身就是一个很好的管式消声器，不必再设置消声罩和消声弯头之类的消声配件。

(3)重量轻，可减轻建筑负荷，且安装方便

酚醛铝箔复合风管的重量轻，大约为1.4 kg/m2，而镀锌钢板风管(0.8mm厚)和玻璃钢风管(3 mm厚)的容重分别为7.08 kg/m2和15~20 kg/m2，这就可以大大减轻建筑的负荷，且对风管的安装极为有利。安装时只需每4 m左右设一个支架，便可有足够的支撑力。这对支架、吊件等的承载力要求大大降低，使得运输和安装非常方便。

(4)经久耐用，使用寿命长

镀锌钢板在潮湿环境中较易生锈，玻璃钢则易老化，易损坏，因此传统风管的使用寿命都不长，大约为5~10年，传统风管外包的保温层，如玻璃棉的使用寿命只有5年，而酚醛铝箔复合风管的使用寿命至少20年以上。因此酚醛铝箔复合风管的使用寿命是传统风管使用寿命的3倍以上。另外，酚醛铝箔复合风管的再利用率可达60%~80%，而传统风管几乎不能重复利用。

(5)降低层高

传统的风管需要现场进行保温层施工，因此要求有一定的施工高度，这就对建筑的层高提出了额外的要求。酚醛铝箔复合风管不需要进行现场保温施工，因此不必预留施工空间，这就可以降低建筑的层高。

(6)可缩短施工周期

酚醛铝箔复合风管重量很轻，安装比传统风管方便快捷。风管吊装时，所需吊架简单，数量少，几 乎不用机械。制作简捷，完全突破传统工艺，大大缩短施工周期，现场改动也很方便。据现场测算，

酚醛铝箔复合风管安装时每个工人一天可以安装20.0~30.0 m2，而传统风管只有4.0~5.0 m2/天·人， 与传统风管制造相比，酚醛铝箔复合风管的生产效率提高了4～5倍。

(7)卫生

酚醛铝箔复合风管表面采用铝箔密封，因而保证了输送介质卫生，避免了二次污染，且内层无凝结水，不生锈。在传统风管中，玻璃棉和石棉易吸潮，吸水后保温性能严重恶化，且石棉是致癌物质[4]，玻璃棉粉尘会刺激皮肤，使施工人员浑身发痒。另外，镀锌钢板风管易生锈，且容易产生冷桥现象。

(8)美观，适合明装。

酚醛铝箔复合风管可制成各种颜色，美观，特别适合于明装。传统风管的表面需要现场进行铝箔包 裹的工作，因此明装效果不是很好。

(9)适用范围广

镀锌钢板风管应用广泛，但高湿度环境使用寿命低，玻璃钢风管在医院、食品加工厂、地下室等有 防尘要求和高湿度场所的使用也受到限制，而酚醛铝箔复合风管可广泛适用于工民用建筑、酒店、医院、写字楼以及其他特殊要求场所。

3.2 经济比较

与传统风管相比，酚醛铝箔复合风管还具有巨大的经济优势：

(1)酚醛复合风管的造价大约为180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，玻璃钢风管(加25mm玻璃棉保温层)大约为200元/m2左右。

(2)酚醛复合风管的绝热性能好，可以大幅减少空调的散热损失，这就减少了中央空调系统的设备容量，从而使得中央空调设备一次投资费用减少，并且使得空调系统的运行费用也相应减少。

(3)酚醛铝箔复合风管本身就是一个很好的管式消声器，与金属风管系统相比，不必再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。

(4)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，这就可以使得工程早日投入使用，早日获得收益。

(5)酚醛铝箔复合风管维修简单，清洗方便，且没有结露现象的产生，因此可以减少大笔维修费用。

(6)酚醛铝箔复合风管不需要预留施工空间，因此与传统风管相比，采用酚醛铝箔复合风 管可节约5～8cm的吊顶空间，这可以使得建筑的造价相应减少。

(7)酚醛复合风管的重量非常轻，这就减少了建筑的质量负荷，从而可以相应地减少建筑基础和结构的建造费用。

4 与其他新型复合风管的比较

新型复合型轻质保温风管在20世纪末期得到了大力发展，除酚醛复合风管外，常见的还有聚氨脂复合铝箔风管、复合玻纤板风管等。与这些复合型轻质保温风管，酚醛复合风管具有以下优势：

(1)环保

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ODS，对臭氧层造成极大的破坏。玻璃纤维虽然没有ODS逸出，但在生产过程中会对工人的健康造成极大的危害。

(2)健康

聚氨脂燃烧时产生氰化气体，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[5]。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[6]。

(3)不燃

酚醛是有机高分子材料中防火性能最好的材料，由其制成的酚醛泡沫夹芯板是国内唯一各项指标都达到消防A级的复合夹芯板，符合国家高层建筑防火标准。而一些复合型轻质保温风管，如聚氨脂复合铝箔风管的保温材料易燃，且燃烧时产生带火熔滴。

(4)温度适应性强。

酚醛复合风管适用的温度范围比较广，可在高、低温(-140℃至150℃)条件下使用，而不像其他一些复合风管，只能在50℃温度下使用。

(5)适用范围广

酚醛复合风管可广泛适用于各种工民用建筑以及其他特殊要求场所。聚氨脂由于难以达到消防要求，因此使用范围受到严格限制，而复合玻纤板风管在医院、食品加工厂、地下室等有防尘要求和高湿度场所的使用也受到很大限制。

5 使用中的注意事项

酚醛铝箔复合风管是一种新型风管，与传统风管相比，在使用时应注意以下事项：

(1)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。

(2)对于任何保温材料均不能粘水，否则会大大降低保温节能效果，因此酚醛泡沫保温材料制品进入施工现场后，不应在露天存放，严防雨水淋湿，室外保温结构也不应在雨天施工。

(3)酚醛铝箔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。

(4)管道支架以及风管吊架，应采用专业绝热管托和衬托，避免酚醛泡沫保温材料集中压力而压碎。

(5)立式设备或垂直管道的保温层应从支承件开始，自下而上拼砌、并用包扎网状带进行环向绑扎，当卧式设备有托架时，保温层应从托架开始拼砌、并用包扎网状带进行绑扎。

(6)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，还需安装中间固定支架。且各种支架与风管接触的表面一定要垫有弹性材料，以减少振动和噪音，并保护风管表面不被破坏。

(7)酚醛铝箔复合风管的绝对粗糙度为0.2-0.3左右，而风管设计时沿程阻力一般是根据镀锌钢板风管计算的，因此在所得计算值上应增加上一定的修正系数。

6 结论

随着现代科学技术的进步，国民经济的持续增长，人们对生活起居，工作环境更加追求完美，其中，中央空调的使用及与之配套的通管道需求量急剧增加。据估计，2004年全年中央空调风管的使用面积将突破1亿平方米。到目前为止，国内酚醛铝箔复合风管在市场的占有率还不到5%，而同类产品在同行发达国家市场占有率在80%以上。因此，随着酚醛铝箔复合风管的优越性能被越来越多的人所了解，酚醛铝箔复合风管必将得到广泛的应用。

参考文献

[1] 阎格. 铝箔贴面硬质聚氨酯板在空调风管上的应用. 聚氨酯工业，2004，18(1)：29-31

[2] 邢秀强，李晓南. 玻璃纤维风管特点及其使用中应注意的问题. 建筑热能通风空调，2004，23(3)：67-69

[3] 毛津淑，常津，陈贻瑞，等. 酚醛泡沫塑料综述. 化学工业与工程，1998，15(3)：38-43

[4] 叶汝求，蓝嗣国. 环境中有毒化学物质-石棉管理办法与对策研究. 环境管理研究论文选编. 北京：中国环境科学出版社，1990：117-134

[5] 蓝嗣国，狄一安，施钧惠，等.无铝箔复膜复合玻璃纤维风管安全性能的监测. 中国环境测，1998，14(2)：38-39

[6] 周鹏晨，严俊. 复合铝箔玻璃纤维风管性能剖析. 暖通空调，1999，29(4)：76-78