中央空调冷冻水管保冷层最小厚度的确定-1.1

1、PAGE PAGE 7中央空调冷冻水管保冷层最小厚度的确定 梁斯麒（广州市机电安装有限公司，广州 510000）摘要：中央空调冷冻水系统均要进行保冷施工，保冷层厚度不够会造成不必要的冷量损失，厚度太厚则浪费材料、管线空间。在工程实际中，关于保冷层厚度的选取常常根据工程技术人员的经验选取，缺乏充分的依据，出现问题找不到解决办法。针对南方潮湿地区工程实际当中遇到的关于冷冻水管保冷层厚度的问题，通过对比分析几个典型大型工程，查阅相关文献资料和规范，结合具体工程实例，为工程实际中保冷层厚度的确定提供参考。关键词：广东地区，保冷层厚度；发泡橡塑制品；防结露；焓湿图 0.引言本人在工程实际中发现很多广东地

2、区的中央空调冷冻水系统的保冷层设计不够规范（查阅文献【1】【13】），引用出处较多，施工单位出于各种原因的考虑，经常出现保冷层厚度没有完全符合设计要求，在中央空调在调试阶段经常出现结露现象，因此产生了纠纷。笔者在广州某工程中，就遇到中央空调在调试阶段发现冷冻水管保冷层外表面大面积结露的问题。经过查阅相关文献，参考文献113均有相关说明，但是没有一本文献系统说明了中央空调冷冻水系统保冷层厚度的最小厚度计算原理以及选用方法；把计算原理结合工程实际进行说明，则更少。本文的计算依据主要根据通风与空调工程设计规范GB 50738-2011【13】的相关条文；工程实例来源于笔者参加的工程建设项目。如果业主

3、、设计人员和施工方没有对保冷层厚度的选择从原理上理解，给问题的解决带来不利因数。希望通过本文的重新梳理，为日后工程实践中解决中央空调冷冻水系统最小保冷层厚度的相关问题提供参考。1.工程常见做法关于保冷层的厚度，工程中常见的做法是，根据以往经验取值，鲜少有人通过计算确定。本文以笔者工作中遇到的三个大型工程进行对比分析：1.1广州市越秀区某工程关于冷冻水管的保温设计说明如下：*水管的保温1、水管必须在水压试验后方可保温。冷冻水管，冷凝水管保温等做法等详见国标98T902【11】，采用难燃B级发泡闭孔橡胶保温材料保温。2、橡胶保温材料具体技术规格、参数如下：（1）导热系数K0.033w/m2 （0）

4、（2）湿阻因子7000（3）、真空吸水率5%（4）、具有NFTC产品质量跟踪认证（5）、难燃B级的检测符合国标GB8624/GB8627【14】【16】的要求3、冷冻水管、热水管、冷凝水管保温材料，厚度见下表：名称场合DN15-DN32DN40-DN65DN80-DN100DN125DN150冷冻水管空调房间2535404245非空调房间324550冷冻水泵等设备-50冷凝水管-191.2广州市南沙区某工程关于冷冻水管的保温设计说明如下：*管道绝热: 在上述工作完成后,冷冻水管.冷凝水管需作绝热处理。本工程选用：闭孔发泡橡塑保温管壳或板材1、导保温热系数0.033W/m.K(0C时),0.03

5、5W/(m.K) ；2、真空吸水率6%, 压缩回弹率80% ；3、氧指数39%,燃烧性能为难燃B1级(需有国家防火建筑材料质量监督检验中心NFTC认证)。其它参数还应符合 GB/T17794-1999【15】的要求，管壳与管壁之间用胶水粘贴，在管壳的接缝处必须密实，并用同样材料薄板材加胶水粘贴,不得有泄漏空气的隐患。绝热层厚度要求见下表：冷冻水管冷凝水管管径DN15至DN25DN32至DN80DN100至DN150DN150至DN500大于DN500全部厚度mm空调空间252532383823非空调空间3540455057261.3 广州市白云区某大型工程关于冷冻水管的保冷层设计说明：*管道绝

6、热：在上述工作完成后，冷冻水管，冷凝水管需做绝热处理。本工程选用：（1）、闭孔发泡橡塑导热系数：0.0345W/m.K(20C时),湿阻因子：1.5x103（国标GB/T 17794）氧指数37真空吸水率10%(重量百分率,需有国家玻璃纤维产品质量监督检验中心出具的综合性能检验报告),燃烧性能达到GB8624【15】难燃B1级中的B级（需有国家防火建筑材料质量监督检验中心出具的安全性能型式检验报告），烟密度小于等于50，其它参数还应符合柔性泡沫橡塑制品GB/T17794【14】的要求。管壳（或板材）与管壁之间用胶水粘贴，在管壳的接缝处必须密实，并用3mm厚同样材料薄板材加难燃胶水粘贴，不得有泄

7、漏空气的隐患。（2）绝热层厚度：（冷冻水供水温度为7C时）冷冻水管冷凝水管、膨胀管管径DN15-DN25DN32-DN100DN125-DN350DN400全部室内厚度mm3240445025室外厚度mm4050646428管沟厚度mm6480881001.4对比结果：1、通过对比可知，上述三个工程实例采用的冷冻水管保温材料一致，材料的性能要求基本一样，但是表述有所不同，对比结果如下表所示：工程实例选用材料导热系数湿阻因子真空吸水率压缩回弹率燃烧性能等级氧指数1柔性泡沫橡塑绝热制品K0.033w/m2 （0）70005%-符合国标GB8624/GB8627-2柔性泡沫橡塑绝热制品0.033W/

8、m.K(0C时),0.035W/(m.K) ；-6%80%有NFTC认证,符合 【15】要求39%3柔性泡沫橡塑绝热制品0.0345W/m.K(20C时)1.5x103（【14】）10%-满足GB8624【15】难燃B1级中的B级，有NFTC认证,符合 【14】要求372、对应同一尺寸的冷冻水管，保温层厚度的要求均有所不同，没有统一标准。3、相反，对应同一保冷层厚度，管径分级的范围均有所不同；例如：工程实例1是DN15-DN32，工程实例2则是DN15至DN25，没有统一标准。4、冷冻水管的使用场合，工程实例3使用“室内”、“室外”和“管沟”的表述，符合现行规范要求；但是实际工程中，工程实例1

9、和工程实例2是工程实际当中采用较多的表述。5、工程实例1要求冷冻水管，冷凝水管保温等做法详见国标98T902【11】，经查阅国标98T902【11】，该标准是管道和设备保冷【11】，98T902【11】是图册，但是98T902【11】中并没有找到有关于“发泡橡塑”材料的相关数据。2.保冷层厚度考虑因数根据实用供热空调设计手册（第二版）【17】，在管道与设备的表面进行保冷主要为了满足以下三个方面的需要：首先是为了满足用户使用的需要，防止管道或设备内介质温度的过度升高；其次是为了节约能源，减少冷量损失，降低产品成本，提高经济效益；再次是为了改善工作环境，保护操作人员的安全，避免冻伤等。2.1设置保

10、冷的基本原则（1）低于常温的设备与管道，需要减少介质或载冷介质在生产过程中冷损失者；（2）位防止冷介质或载冷介质在生产和输送过程气化者；（3）为防止0以上，常温以下的设备或管道的外表面凝露者；（4）与低温设备或低温管道相连的，表面易凝露或冻结的附件及管道。2.2保冷材料的选择原则（1）保冷材料应是闭孔、憎水、不燃、难燃或阻燃材料，其氧指数小于30，室内使用时应不低于32；（2）吸水率及含水率低，其质量分数分别不大于3.3%和1%；（3）材料应是无毒、无味、不腐烂，在低温下能长期使用；（4）应具有良好的化学稳定性，对设备与管道无腐蚀使用；当遭受火灾时，不至于大量逸散有毒气体，应符合GB/T 86

11、27 烟密度等级（SDR）不大于75；（5）保冷材料的允许使用温度应低于在正常操作情况下管道介质的最低温度；（6）材料的导热系数要小，常温下，泡沫塑料及其制品的导热系数应不大于0.0442W/(mK)（7）材料密度要低，泡沫塑料及其制品不应大于60kg/m3 ,但应具有一定的机械强度，有机硬质成型制品的抗压强度不应小于0.15MPa，无机硬质成型制品的抗压强度不应小于0.3MPa；（8）在不稳定导热的情况下，仍能保持热物理与机械性能。2.3主要辅助材料的选择原则（1）防潮层材料的抗蒸汽渗透性要好，防潮、防水能力强，其吸水率不大于1%，具有不燃、难燃或阻燃性能，室内使用时的氧指数不小于32,；安

12、全使用温度范围大，软化温度不低于65，夏季不起泡，不流淌；冬季不开裂，不脱落。（2）保护层材料应是防水、防潮、抗大气腐蚀性好，强度高，寿命长，具有不燃、难燃或阻燃性能，室内使用时应为不燃或难燃材料。（3）胶粘剂、密封剂应在使用的低温范围内保持粘结性能，粘结强度在常温下应大于0.15MPa，易固化，对保冷层材料不溶解，对金属壁无腐蚀，密封性能好。（4）需要保冷的碳钢和铁素体合金管道、设备及其附件的外表面，在清净后应刷防锈涂料。有色金属及非金属材料的保冷管道、设备及其附件的外表面，在清洁后不需防锈涂料。2.4保冷厚度计算原则（1）为减少冷量损失，并防止外表面冷凝的保冷工程，应按“经济厚度”的方法计

13、算保冷厚度，并以热平衡法校核其外表面温度，该温度应高于环境空气的露点温度，否则须加厚重新计算，直至满足要求。（2）为防止外表面凝露以及防冻伤需计算最外层的表面温度时，应采用表面温度法计算保冷层厚度。该温度应高于环境空气的露点温度，否则须加厚重新计算。（3）工艺上要求控制冷损失量时，按满足冷损失要求进行计算，并以热平衡法校核其外表面温度，该温度应高于环境露点温度，否则须加厚重新计算，直至满足要求。（4）以满足介质输送时允许温升的条件，按热平衡方法计算。2.5保冷材料选择常用的保冷材料有：聚苯乙烯泡塑制品、硬质聚氨酯泡塑制品、发泡橡塑制品、酚醛泡沫制品等，本文在1.1、1.2、1.3所举的工程实例

14、中，均选用了发泡橡塑制品，没有特殊说明，后面所有公式以及图表均适用于发泡橡塑制品.3.保冷层厚度计算方法根据民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012【13】：1、 设备和管道的保温层厚度应按现行国家标准设备及管道绝热设计导则GB/T 8175【12】中经济厚度方法计算确定，亦可按本规范附录K选用。必要时也可按允许表面热损失法或允许温降法计算确定。2、设备与管道的保冷层厚度应按下列原则计算确定：（1）供冷或冷热共用时，应按现行国家标准设备及管道绝热设计导则GB/T 8175【12】中经济厚度和防止表面结露的保冷层厚度方法计算，并取厚值和防止表面结露的保冷厚度方法计算，并取厚值，

15、或按规范【13】附录K选用；（2）冷凝水管应按设备及管道绝热设计导则GB/T 8175【12】中防止表面结露保冷厚度方法计算确定，或按规范【13】附录K选用。4.工程实例分析4.1根据规范，重新选择最小厚度限于篇幅，本文不采用公式一一进行计算对比，而是按规范附录K【13】选用，公式计算对比留待后续文章继续讨论。本文以工程实例1.1为例，按照规范要求重新选用保温层厚度：名称场合DN25DN32-DN50DN70-DN150-DN200冷冻水管空调房间252832-40非空调房间3245-50冷冻水泵等设备-冷凝水管-19-保温层厚度的选择已经考虑最不利因数。通过对比原来的保温层厚度要求，按照规范

16、选择的保温层厚度明显要小于设计要求，也就是说1.1工程实例中的保冷层厚度，完全满足要求。但是，该工程在中央空调系统联机试运行阶段，冷冻水管表面出现多处，大面积结露。制冷工班班长以为保温层厚度不够，对部分管道加倍加厚保温，问题仍然没有解决。有施工人员提出有可能是相对湿度过大，但是没有实际证据。4.2温湿度测量：为了进一步查找工程大面积结露的原因，笔者对几个典型位置的冷冻水管道进行温湿度的测量，测量结果如下表所示：位置冷冻机房-2层地下室-1层空调机房14层空调机房14层空调机房2室外空气参数环境干球温度24.826.126.826.226.626保冷层表面温度23.423.42525.525.2

17、相对湿度82%97.50%96.80%97%85%79%在上述5个位置中，冷冻机房和4层空调机房2冷冻水管保冷层表面没有结露，其余三个地方结露，通过表格数据可以明显看到，结露的三个地方相对湿度明显过大。4.3查焓湿图：通过查焓湿图，各个地方的露点温度如下表所示：位置冷冻机房-2层地下室-1层空调机房14层空调机房14层空调机房2室外空气参数露点温度21.525.626.525.62422.6通过对比很明显知道，冷冻机房和4层空调机房2冷冻水管的保冷层表面温度露点温度(23.421.5, 25.224)，所以，不结露。4.4原因分析得到以上数据，最小厚度满足要求，结露原因肯定与相对湿度过大有关。

18、通过现场观察，得到以下结论1、冷冻水管保冷层结露的地下室或机房均有积水，没有及时排出。2、冷冻水管保冷层结露的地下室或机房均是封闭空间，由于通风设备已经移交建设方，但是由于工程还没有投入使用，通风设备在试运行前一个星期没有运行。3、工程试运行时间是5月份，正值广州多雨，潮湿天气。5解决措施运行通风设备，重新测量典型地点温湿度；所有地方冷冻水管保冷层表面温度环境露点温度。经过观察，没有出现大面积结露，结露问题解决，顺利通过验收。6结语本文选取的三个大型工程，一个是广州市最繁华地段的商业建筑工程，一个是某区政府行政中心办公建筑，一个是机场航站楼工程，具有代表性。此外，广东地区潮湿气候对冷冻水管的保温层厚度的确定及其性能有直接影响；通过上述分析，我们知道：中央空调冷冻水管保温层最小厚度的确定在工程实际中是一个简单而普遍的问题，但是具体实施起来仍然会出现各种问题。本文的出发点是通过分析具体问题，为解决工程常见问题提供参考方法。7、参考文献1 GB 8175 87 设备及管道保温设计导则2 GBJ 126 89 工业设备及管道绝热工程施工及验收规范3 GB 4272 92 设备及管道保温技术通则4 GB 50185 93 工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准5 GB/ T 15586 1995 设备及管道保冷设计导则6 GB/ T 16617 1995 设备及管道保冷效果的测试