戶式中央空調系統環保型功能高分子發泡材料性能優勢與應用分析

黨 杰

（西安醫學院 陜西西安710000 ）

隨著可持續發展戰略的提出，我國社會生產、群眾生活等各環節對環保工作的重視程度越來越高。同時隨著我國經濟水平的提高，空調行業在我國得到了飛速發展，環保型功能高分子發泡材料因其獨有的性能優勢（隔熱性能強、化學穩定性好、阻燃性、無煙性、無毒性和無刺激性等），被廣泛應用于空調工程中，并迅速成為空調風管的主要制作材料。環保型功能高分子發泡材料在戶式中央空調系統中的應用提高了其使用壽命，降低了成本，同時也為保護環境作出貢獻[1]。本文以戶式中央空調為例，對空調系統應用環保型功能高分子發泡材料的優勢進行解讀。

1 環保型功能高分子發泡材料的分類和 性能優勢

1.1 分類

環保型功能高分子發泡材料體系內材料種類較多（圖1），最具典型特征的主要為以制備方法進行分類的熱塑性塑料和熱固性塑料等；其余高分子發泡材料按硬度分類可分為軟質、硬質、半硬質等；按照材料密度不同，可分為低、中、高發泡材料，其中低發泡泡沫材料密度最高并以此類推；按照泡孔結構分類可分為開孔、閉孔兩種。其余具體高分子發泡材料有PU、PS、PO、PC、NBR以及TPE等。

圖1 高分子發泡材料分類Fig. 1 Classification of polymer foaming materials

1.2 環保型功能高分子發泡材料及技術特點

1.2.1 環保發泡材料及技術

氟利昂發泡劑是導致全球變暖的主要元兇之一。隨著高分子發泡材料的出現，氟利昂等材料在空調領域的應用逐漸減少。近年來，環戊烷發泡（C5H10）、二氧化碳發泡、聚氨酯的HCFC-141b發泡和HFC-245fa發泡等技術，用于聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（EPS）的丁烷發泡技術等，都在空調領域取得了不錯的成效。這些環保發泡材料的出現為改善發泡效果提供了更多的選擇[2]。

1.2.2 高性能發泡材料及技術

發泡材料具有特殊特性，如輕質、隔熱、隔音等，想要在特殊環境下使用泡發材料，則需要進一步研究其物理性能。如聚乙烯泡沫材料，該材料屬于阻燃泡沫材料，具有安全防火的性能。除此之外，還有阻燃聚苯乙烯泡沫材料（EPS）、阻燃聚氨酯泡沫材料、阻燃聚氯乙烯泡沫材料等。泡沫材料的耐高溫性可以增大其使用范圍，應用到更多特殊領域如航天、軍事等。

1.2.3 發泡材料的降解與回收

PP等不可降解材料是導致空氣、海洋污染的根源之一。據有關部門統計，自塑料被發明以來，全球已累積生產超過80億噸各類型塑料制品，其中能夠被充分降解回收利用的占比不超過10%，多數PP類塑料均采用填埋、焚燒或拋入大海等方式進行處理。中國塑料制品生產總量約占全球總量的25%，是全球最大的塑料生產國和消費國[3]。新型可降解的聚乳酸(PLA)復合發泡材料，具有100%完全生物可降解性和優良的生物相容性等特性。環保型高分子發泡材料的大量使用，能夠充分提高傳統塑料制品可回收利用效率，同時還能夠利用材料內部含量較高的可降解物質實現自然條件下的分解、循環。

2 高分子發泡板材風管在戶式中央空調 系統中的應用

2.1 案例分析

某市內小區工程，面積42萬m2，工程采用抗震剪力墻結構，具有很好的抗震性。本工程風管機空調1150 戶，風管面積約54500m2。在方案設計和材料選型的過程中，本著以人為本的原則、從降低成本、減少室內污染，以環保節能為前提的理念出發，通過對現行的各種風管材料進行比較，最后選用性價比最好的高分子發泡材料制成的風管空調[4]。

2.2 高分子發泡板材風管

2.2.1 主要技術指標

高分子發泡板材風管主要技術指標見表1。

表1 風管的主要技術指標Table 1 Main technical indexes of air ducts

2.2.2 風管主要性能

戶式中央空調系統的風道屬于輕型無機質發泡板，是由高分子發泡材料和金屬加固件粘接而成的。其屬于環保材料，具有許多功能和優點，如隔熱性能強、化學穩定性好、具有阻燃性、無煙性等。與傳統材料相比，無論是在安裝還是使用壽命上，都具有非常大的優勢[6]。

2.3 高分子發泡板材風管制作與安裝

2.3.1 制作

風管的制作步驟主要分為以下幾步：繪制、切割、粘接、安裝、封帶、固定卡。采用環保型功能高分子發泡材料作空調風管更加方便，只需按尺寸要求在板材上用雙45°角切刀割成V形槽，在V形槽上涂上膠水，折疊后即可組合成各種規格尺寸的風管，在外層鋁箔接口處再貼上鋁箔封條，內層鋁箔接口處涂上密封膠，成型后的風管兩端涂上玻璃膠，裝上專用法蘭，即可現場安裝。使用壓彎機可使夾心板彎曲成弧形，以方便制作彎頭等零件。環保型功能高分子發泡材料制作的風管與傳統制作相比，生產效率提高了大約5倍，同時還提高了空調的使用壽命，降低了生產成本[7]。

2.3.2 安裝

(1)風管間的連接

風管間的連接通常有兩種方式：直接粘接；用法蘭連接。直接粘接的條件是，風管各邊寬＜500mm，且在粘接前需要將各邊角做成45°，再進行粘接[8]。當風管各邊寬＞500毫米時，可以利用專用法蘭等進行連接。

(2)風管的吊裝

用環保型功能高分子材料制作的風管重量輕，使用更加便捷。高分子發泡材料制作的風管，不但可以使用專用吊裝掛鉤加吊桿進行吊裝之外，還可以使用傳統的吊裝法[9]。當風管的截面寬邊邊長＞0.4m時，吊架間距為3m左右；風管的寬邊邊長大于0.8m時，吊裝間距約為1.57m。當風管垂直高度＞4m 時，地面支架已經無法滿足，還需安裝中間固定支架。在安裝支架時需要注意各種支架與風管接觸的表面一定要墊有彈性材料，迎來減少振動和噪音，并保護風管表面不被破壞。

2.4 高分子發泡板材在戶式中央空調中應用的性能優勢

（1）隔熱性能強。高分子發泡材料屬于獨立閉泡結構材料，具有隔熱性能好、吸水率低等性能，其隔熱性能好主要是由于材料內獨立的閉泡結構，體內的氣泡是不互通的獨立個體，氣體在氣泡內導熱系數很低，從而起到了很好的隔熱效果；又因氣泡獨立水汽無法在材料內部流通，即使材料外表受損，隔熱性能依然良好。

（2）穩定性好。高分子發泡材料屬于無機質材料，因此其化學性質很穩定，在溫度驟變的情況下，仍然可以保持原有的特性。

（3）阻燃性、無煙性。空調系統中使用的高分子板材主要為無機質材料，在燃燒時可以炭化，而且基本不變形，雖然會產生少量的煙味和氣體，但都在合理范圍內，均不超過國際標準。

（4）綠色環保。高分子板材是無毒和無刺激性的，經過多方面檢測發現，其對人體沒有腐蝕和危害[9]。

（5）良好的粘接性能及加工性。高分子板材可與多種材料進行任意粘接（鋼板、木板等），還可與混凝土直接粘接。它施工簡單，可根據具體的工作環境進行任意切割，其結構變化方便，可以根據實際需求進行變形，同時還能提高物品的美觀程度。

4 結語

在全國提倡節能減排的大環境下，由于環保型功能高分子發泡材料具有諸多優勢，因此受到了專家學者、企業的廣泛的青睞。綜上，在戶式中央空調系統中采用環保型功能高分子發泡材料[10]，不但提高了空調的環保、節能效果，而且降低了工程成本，增長了使用壽命。