如何降低冷库外围护能耗及选材
摘要
关键词
冷库;冷桥;节能;保温板
正文
1 施工安装过程中避免冷桥的措施
在我国装配式冷库的建设中库体外围护采用金属面绝热夹芯板等轻质复合夹芯板作为保温材料隔热及维护结构,并且现场组装成冷库。[1]
传统冷库在使用过程中,冷桥现象使冷库内产生水汽导致金属面库板产生结冰等影响保温的现象。随着现象的加重,就会增加运营成本及各种能耗问题。因此在建造过程中,施工作业人员积极深化设计图纸,从管道、节点及交接部位等方面进行优化,以减少冷桥现象对建筑结构的影响。以下是容易产生冷桥的部位与处理措施:
1.板缝节点处理
板缝节点主要涉及墙板交接时进行的结合问题。
墙板与墙板进行结合时处理不当会形成密封不良的现象造成内外温差产生,形成冷桥现象。在此部位施工过程中可以将板缝设计成W槽型,板与板结合时将两侧W槽进行穿插,并进行密封处理。
由于冷库在施工过程中,不同类型的冷库板采用厚度不同,而板的厚度会影响密封效果,当板厚≤100mm时,密封采取3道密封措施:3道密封=2道中性硅酮密封胶+1道聚氨酯填缝剂;当板厚>100mm时,考虑到中间接缝处过长,因此在板内、外侧设置双耳式。密封采取5道密封措施:5道密封=4道中性硅酮密封胶+1道聚氨酯填缝剂。[2]
图1 板缝节点处理细部图
2.吊顶主龙骨处理
冷库吊顶主龙骨有螺母与丝杆进行固定,吊杆自库内穿透至库外,丝杆贯通处容易形成冷桥现象,必须做断冷处理。
在冷库外顶板处,通过填充聚氨酯发泡剂的PU套管连接,保证吊顶节点密封的同时增加跑冷路径起到保温效果。顶板上部PU套管有效防止冷桥现象的同时,能够阻止冷凝水回流,避免造成腐蚀吊杆等问题。同时,穿保温层的短距固定件应尽量采用尼龙螺栓断桥隔热。[3]顶板底部可采用吊顶龙骨外包装饰边进行断桥隔热或者采用铝吊架进行密封。外包装饰边处采用中性硅酮密封胶进行密封,保证冷库不跑冷,隔绝空气交流,起到断冷效果。
图2 吊顶主龙骨处理细部图
3.吊顶次龙骨处理
在顶板搭设过程中,由于冷库板尺寸过大,相邻主龙骨之间会增加相应数量的次龙骨,保证大跨度顶板受力均匀。次龙骨上部同样是由长螺母与丝杆进行受力固定,与冷库板固定位置采用蘑菇钉+镀锌龙骨吊顶节点,库内顶板由蘑菇钉进行固定,穿透顶板与次龙骨进行连接。蘑菇钉头部塑料结构在冷库板内可以阻止热交流,同时也能阻止水汽进入板内,起到保温隔热
图3 吊顶次龙骨细部图
4.墙板与顶板节点处理
墙板与顶板拼装时主要考虑阴阳角处理、竖向墙板与横向顶板内部接缝处理两个方面进行断冷处理。
4.1 阴阳角处理
(1) 阳角处理
阳角处断冷主要考虑板缝接触部位填充后有跑冷现象。在施工过程中采用L型包角板,采用铆钉或燕尾钉进行固定,外缝采用中性硅酮密封胶进行密封处理,接触部位采用发泡剂现场发泡进行填充,以达到断冷处理。
(2) 阴角处理
阴角在施工过程中重要考虑内侧冷气泄露,因此在接缝阴角部位处理时采用带基座圆弧铝进行包角处理,采用收边铆钉进行固定,内缝采用密封胶进行密封处理,冷气直接接触的密封好的圆弧铝,能够有效避免冷桥现象。
4.2 竖向墙板与横向顶板接缝处理
冷库墙板与顶板对接处采用发泡剂进行现场发泡填充。在考虑断冷处理时,应当考虑竖向墙板与横向顶板搭接的长度;首先保证两板填充缝应当小于等于20mm,若填充缝过宽会影响填充效果,造成跑冷现象。设:竖向板对接处断冷区尺寸为A,B为板厚:
当B=75时,A=35;
当B≥100时,A=1/3板厚。
图4 墙板与顶板节点细部图
5.墙板转角节点处理
整块板材进行切割时,应按照相应的转角进行处理,尽可能增加墙板转角处的接触面积,增大断冷行程,转角按照切角(45°—60°)处理,保证了断冷的同时,也增大了板材利用率。在处理细节部位时,切割处采用发泡剂或者灌装聚氨酯填缝剂进行密封,之后用阴角收边固定,收边两侧采用中性硅酮密封胶密封处理。
图5 墙板转角节点细部图
6.隔墙节点处理
在冷库内部进行分区时,会涉及到隔墙问题,相邻两冷库在不同时使用或者使用功能不一样时,接触缝会产生结冰、结露现象。在隔墙安装时,需对对接断冷区进行有效断冷桥20mm—50mm。将对接部位金属面板进行切割,形成卡槽进行固定。对接墙体两侧采用带基座圆弧铝进行固定,圆弧铝接缝处采用中性硅酮密封胶进行固定,冷库两侧角直接接触圆弧铝,有效断冷,防止两侧温差交流引起结霜现象,造成能耗的损失及冷库板的腐蚀。
图6 隔墙节点细部图
7.地面保温节点处理
在装配式冷库项目中,板材与地面保温接触处密封处理占据整个冷库项目密封系统的5%左右。地面保温在安装过程中首先将墙板底部铺设防水卷材及PE膜,用膨胀螺栓将墙板底部U型定位槽进行固定。地面保温层在施工过程中首先进行素土夯实,上层进行120mm垫层及20mm厚水泥砂浆保护层,再上层进行防水卷材的铺设,保温层采用挤塑板分层错缝挤实铺设,保温层上层做法为防水卷材及20mm厚水泥砂浆保护层,地面用混凝土找平。
地坪处理主要是墙板与地面保温层接触处进行有效断冷,防止因库内低温冷量传入地面,导致地面冻裂现象的发生,影响主体结构,而影响冷库的使用寿命。
图7 地面保温节点处理细部图
2 冷库保温板的选择
1.冷库保温板的选择因素
冷库保温材料又被称为“隔热材料”,冷库通过围护结构的跑冷量与围护结构单位热流量成正比。要降低围护结构单位热流量。一是选择热导率小的保温材料,二是增加保温层的厚度。而厚度又不宜太厚,否则会增加建造成本和减少使用空间等问题。因此,要在合适的厚度范围内选取保温材料。[4]
2.冷库保温板的发展
冷库保温材料的发展主要从1980年开始,1980年以前常见的保温隔热材料主要有软木、炉渣、膨胀珍珠岩。
1980年之后,随着科技水平突飞猛进,出现了很多新型材料:岩棉、聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯泡沫,同时也衍生出多种多样的施工工艺。
现今冷库市场应用比较广泛的材料主要有:聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料等。
3.保温板性能介绍
3.1 聚氨酯泡沫塑料
聚氨酯泡沫塑料在常温状态下成封闭气泡结构,主要的优点:吸水率低、导热性差、压缩轻度大,耐久性高;缺点:价格高。在冷库中主要聚氨酯可用于喷涂或保温板。
聚氨酯泡沫塑料物理学性能如下表:
聚氨酯泡沫塑料物理学性能 | |||||
指标名称 | 指标数值 | 执行指标 | |||
密度/(kg/m³) | 32±2 | 36±2 | 40±2 | GB/T 6343 | |
热导率/(w/(m.k)) | ≤0.024 | ≤0.022 | ≤0.024 | GB/T 10297 | |
尺寸稳定性(-30-70℃,48h)/% | ≤4 | ≤3 | GB/T 8811 | ||
抗压强度/kpa | ≥150 | ≥150 | ≥150 | GB/T 8813 | |
吸水率(体积分数)/% | ≤4 | GB/T 8810 | |||
燃烧性能(水平燃烧法) | 平均燃烧时间/s | ≤90 | GB/T 3332 | ||
平均燃烧范围/mm | ≤50 | ||||
3.2 聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)
聚苯乙烯泡沫塑料是一种轻型高分子聚合物,采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂,同时进行加热,产生气体,形成硬质闭孔结构的泡沫塑料。在形成过程中,气泡呈闭合型,有效降低吸水率。
泡沫塑料的特点是:质量轻盈、隔热性能好、耐低温性能好,能耐酸碱,有一定的弹性制品可以切割。
近几年的实际应用表明:聚苯乙烯泡沫塑料在冷库中使用,较容易吸水,影响隔热效果。因此使用时应该做好防潮和防水处理
聚苯乙烯泡沫塑料物理学性能如下表:
聚苯乙烯泡沫塑料物理学性能 | ||
指标名称 | 指标数值 | 执行指标 |
密度/(kg/m³) | 20±2 | GB/T 6343 |
热导率/(w/(m.k)) | ≤0.041 | GB/T 10297 |
尺寸稳定性(-30-70℃,48h)/% | ≤4 | GB/T 8811 |
抗压强度/kpa | ≥65 | GB/T 8813 |
吸水率(体积分数)/% | ≤4 | GB/T 8810 |
氧指数/% | ≥30 | GB/T 2406 |
3.3 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)
挤塑聚苯乙烯泡沫塑料有致密的表层及闭孔结构内层,在同等厚度的情况下:热导率低于同等的聚苯乙烯,保温性更胜一筹。而且还具有卓越的高强度抗压性,根据不同厚度其抗压强度可达到150~500kpa。XPS板内部形成完全封闭的硬质型结构,使其具有质地轻、易切割,便于运输,便于安装的优良性能。XPS板化学性能稳定,不挥发有害物质,对人体、环境无害,属于环保型建材。[5]
挤塑聚苯乙烯的物理学性能表如下:
挤塑聚苯乙烯泡沫塑料物理学性能 | ||||||||||
指标名称 | 指标数值 | |||||||||
带表皮 | 不带表皮 | |||||||||
X150 | X200 | X250 | X300 | X350 | X400 | X450 | X500 | W200 | W300 | |
压强/kpa≥ | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 200 | 300 |
吸水率(体积分数)/%≤ | 1.5 | 1 | 2 | 1.5 | ||||||
热导率/(w/(m.k))≤ | ≤0.041 | |||||||||
尺寸稳定性(-30-70℃,48h)/%≤ | 2 | 1.5 | 1 | 2 | 1.5 | |||||
燃烧性能 | 按GB/T 8626进行检验 按GB/T8624 分级达到B2 | |||||||||
4.总结
除了上述介绍,为了降低冷库运行成本,达到节能的举措。在冷库的运行过程中,我们也应当根据冷库的实际使用,合理调整制冷设备的各项技术参数和模式,采用智能化集成控制系统,定期对冷库设备进行维护保养,减少能源浪费。
随着建筑行业的发展,大型仓储冷链园区已成为解决农产品远销的重要举措。我国装配式冷库的发展时间较短,各种新型材料日渐更新,诸多方面也需要我们去创新与发现。
参考文献
[2] 姜全盛.大型钢结构冷库工程保温隔热处理技术[J].城市建筑,2019,16(35):129-130.DOI:10.19892/j.cnki.csjz.2019.35.046.
[3] 孙继峥.冷库建筑保温系统设计技术与发展[J].建筑,2017,(17):71-73.
[4] 戴美芹.冷库的节能设计[C]//山东省制冷学会.山东制冷空调——2009年山东省制冷空调学术年会“烟台冰轮杯”优秀论文集.烟台冰轮;2009:4.
[5] SBJ 17-2009,室外装配冷库设计规范[S].
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