冷库建筑的隔热与防潮

第一节冷库的建筑材料

建筑材料是构成冷库建筑工程的基本因素，对普通的建筑来说，建筑材料占土建工程中费用的总价的60-70%，而冷库围护结构有保温防潮要求，费用比例就更高了。冷库常用的建筑材料有三种：1、“三材”：钢材、水泥和木材；2、地方材料：砂、石、砖、石灰以及竹材、陶瓷、塑料、杂木、玻璃、漆料等；3、冷库特殊材料：冷库围护结构用隔热隔汽材料。一、钢材类型：线材、型材、板材和管材要求：有较高的强度，较好的塑性、韧性和良好的焊接性能，易于加工。冷库建筑的隔热与防潮

1)钢筋:

用Φ来表示直径的大小和标示;一般Φ6——Φ12mm的钢筋称为小线材,可卷曲或盘条等;2）型钢：

具有一定断面形式和外形尺寸的钢材，如角钢，扁钢等；

3）钢板：

按厚度分薄板（厚度<4mm),中板(厚度4-20mm);厚板(厚度20-40mm)4)钢管:

分无缝钢管和有缝钢管。无缝钢管用Φ来表示其大小如Φ38×2.2表示无缝钢管外径（公称直径）38mm,管壁厚度为2.2mm，而有缝钢管有D为缝管代号,包括焊接管\镀锌管\黑铁管等。思考：空调冷冻水管是否可用PVC管？

普通碳素钢(分为甲类A,乙类B,特类C),

钢材的标号为1\2\3\4\5\6\7号,钢号越大,钢中的碳含量越多,钢材的强度和硬度就越大塑性越低；以3号钢用得最多，2号和5号次之；

优质碳素钢：

按其中含的锰来分类，与普通碳素钢的区别主要是其中含杂质较少，具有较好的综合性能；

普通低合金碳素钢

普通低合金结构钢的简称，它是在普通碳素钢的基础上添加少量的一种或多种合金元素（不超过5%），以提高强度，耐腐蚀性或低温中冲击韧性，并便于大量生产和应用。一般普通低合金碳素钢含碳量均较少，以便于加工或焊接要求，其强度以加入合金元素来达到。在使用中占最多的是普通碳素钢。在冷库建筑使用材料中应注意：

1）在冷间内钢筋混凝土结构的混凝土中不得使用对钢筋有腐蚀作用的外加剂。外加剂中含碱量应符合有关规定。

2）冷间内钢筋混凝土受力钢筋宜采用I、Ⅱ级热轧钢筋。

3）冷间钢结构构件应按现行国家标准《钢结构设计规范》GBJ-17中的规定选用钢材。

二、水泥水泥是水硬性无机胶结材料，将石类材料和粘土质材料或其它含二氧化硅、氧化铝及氧化铁的物质适当配合，制成“生料”经水泥窑高温（1350-1450℃）锻烧，并加入适量生石膏，用球磨机磨成细粉即成水泥。水泥和水拌成水泥桨后，随着时间的增长，会发生硬化，硬化时能在潮湿环境中或水中硬化；硬化的时间应不少于45min，终凝时间不得高于12小时，一般来说水泥越细，养护温度越高，水灰比越小，则凝结速度越快。

水泥的标号是按水泥在标准方法作成的试件在28天后的抗压强度被规定为水泥标号；水泥硬化时会发热，收缩变形，所以在高温下要特别注意水泥的养护。

常见水泥的特性和适用范围

在冷库结构设计中应注意：1）不同品种水泥不得混合使用，同一构件不得使用两种水泥；3）冻结间、冻结物冷藏间、冰库、负温穿堂等应优先使用高于

425号的普通硅酸盐水泥，亦可使用高于425号的矿渣水泥；冷却间、冷却物冷藏间应使用高于325号的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥；4）冷间用的混凝土强度等级不得低于C20，配制混凝土时。水灰比不得大于0.6，每立方米混凝土水泥用量不得少于275kg；冻结间用的混凝土强度等级不得低于C30，水灰比不得大于0.60，每立方米混凝土的水泥用量不得少于300kg。5）冷间用的混凝土抗冻标号应不低于D50。可掺入适量混凝土外加剂，以提高混凝土抗冻融破坏能力。注：抗冻标号D50即28d龄期的试件经冻融循环50次后，满足其强度损失率应不超过25％，重量损失率不超过5％。三、木材木材也是主要的建筑材料之一，它的优点是质轻，有较大的强度，容易加工，有些材料纹理美观，缺点是易变形，易腐蚀，质是不均匀，各向强度不一致，且常有天然的缺陷等。使用时要适当控制其含水率，结构用材常干燥至15%，所以此含水率定为木材的标准含水率。含水率=（含水木材重量-干木材的重量）/干木材的重量在使用中要保持通风，避免受潮，对于受潮的要用防腐涂剂或浸泡，最常用的护腐剂有煤焦油或3%的氟化钠水溶液。常用的建筑木材有红松、白松、黄花松，杉木，等针叶树和榨木、椴木等阔叶树。随着木材工业的发展，制成胶合板，木屑板，刨花板，企合板等人造板被广泛应用。冷库材料中用木材来防止冷桥，作为管道或连接处的防冷桥材料。四、隔热材料1、隔热材料：分为有机和无机两种。天然有机：由各种植物纤维、树皮等加工而成。容量小，隔热性能好，但吸湿性大。在高温下一般易燃烧或分解.1)炭化软木及制品:抗压强度高,无毒,容重小,导热系数小,富有弹性,难燃,不易腐烂等,缺点是可被虫鼠咬且产量小,供不应求,价格较高;2)稻壳:是国同最广泛的松散隔热材料,价廉易得,但易受潮,使3-5年要翻晒或更换;3)泡沫塑料(以树脂为基料,加入一定量的稳定剂\发泡剂\催化剂等发发泡制成;a、聚苯乙烯泡沫塑料,冷库采用自熄型可发性聚苯乙烯泡沫塑料,质轻,吸水性小,耐低温性能好,能耐酸碱,有一定弹性,可以切割.（板材、管材）b、聚胺脂泡沫塑料：用聚醚树脂与多元异氰酸酯为基料。常用作隔热材料的是硬质聚胺脂泡沫塑料，可在现场发泡直接喷涂或灌注成型使用，优点是容重和导热系数小，强度高，吸水率低，有自熄性，能用于较低的温度。

c、醛泡沫塑料（酚醛）：以甲醛树脂为基料，容重小，隔热性能好，高温时不燃烧，防蛀，能用于较低的工作温度，价格低，缺点是质地疏松，吸水性强，机械性能低，常用于充填式隔热结构。（板材）4）铝箔波形纸板：以三层或五层的波形纸板为基层，在纸板两表面贴上铝箔作成的一种轻型的隔热材料，重量轻，刚度好，有较好的隔热性能，并有反辐射和防潮的效果，已用于气调冷库；2、无机隔热材料

特点：不腐烂，不燃烧，也不阻燃，机械强度大，经久耐用，有一些有抵抗高温的性能，但它们的容重和导热系数一般较大。

1）矿渣棉及制品：以铁矿渣打为主要原料，经熔化，用高温高压蒸汽喷吹冷却而成的无机纤维材料。质轻，导热系数小，不燃，不蛀，不腐烂，不易受潮和冰冻，化学稳定性强，隔热性能好，缺点是在施工时纤维对人的皮肤及呼吸道有刺激。

2）玻璃棉及制品：是把熔化的玻璃液用压缩空气以极高的速度喷吹而成，导热系数小，不燃，不蛀，不腐烂，不易受潮和冰冻，化学稳定性强，隔热性能好；施工时要有劳动保护，制品对皮肤无刺激，但价格较高；

3）火山岩棉及制品：以火山玄武岩为主要原料，加入一定数量的辅料，经高温熔化，用蒸汽喷吹而成的。具有经济耐用，耐低温，容量小，导热系数小，吸水率低，不燃，不霉烂的优点，它也有刺激皮肤和呼吸道的缺点。

4）膨胀珍珠岩：是一种酸性岩桨喷出的玻璃熔岩，是一种白色或灰白色的中性无机多孔粒状材料。它有容量小，导热系数小，无毒，无刺激，不霉烂，不燃烧，抗冻性好，资源丰富，价格低，施工方便安全等，但吸水率很高可达本身重量的2-9倍，故用作低温隔热时，往往因而导致隔热层失效。可制成膨胀珍珠岩制品。可用作冷库阁楼层或外墙的松填隔热材料，但因吸水率高一定要在隔热层的高温侧作隔汽防潮，沥青膨胀珍珠岩制品可用于地坪和外墙，至于冷库屋面，地面，楼板，可用现场铺压沥青膨胀岩的方法；5）加气混凝土：它用水泥，生石灰，矿渣、砂、铝粉（加气剂，作为水泥重量的万分之八左右）等作为原料。容重小，隔热性能好，强度高，外形尺寸准确，加工性能，拼接安装方便，在建筑中可同时起承重和隔热的作用。耐久性差，耐蚀性差；6）炉渣：可用作高温库地坪的隔热材料。7）泡沫混凝土：用水泥加起泡剂的混合物制成。抗压强度大，抗冻性和耐火性好，其缺点是吸湿性大，易受潮而降低隔热效果。8）泡沫玻璃：它是用玻璃纤维下脚料磨成粉状。用于地坪和屋顶及构筑防火带。

冷库围护结构用隔热材料及选择冷库常用隔热材料：

传统冷库多用软木板、聚氨酯泡沫塑料及聚苯乙烯泡沫塑料等近年新型冷库已较广泛使用硬质聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯(PEF)发泡体，泡沫玻璃及挤压型聚苯乙烯泡沫塑料等选择冷库隔热材料的原则：

应考虑冷库建筑方案、隔热要求、隔热材料性能和来源，以及经济指标等因素要求隔热材料具热导率小、轻质价廉、抗湿抗冻、安全无毒、环保、坚固耐压、消防耐用等性能

在建筑中的许多热现象，都带有一定的周期波动性，如室外空气温度和太阳辐射热都有昼夜波动。当围护结构一侧受到周期波动热作用时，表面所接受或放出的热量就按同一周期波动，随之引起围护结构外表面温度，以至内部和内表面温度的波动，其波动的程度随着向围护结构内部的深入逐渐减弱。

表层温度波动的剧烈程度以及温度波动在围护结构内部的衰减程度，与构造材料的蓄热系数S有关，蓄热系数愈大，表面温度变化愈小。关于冷库建筑材料的热惰性指标热惰性指标D：

围护结构的热惰性是指对外界温度波动作用的抵抗能力。热惰性指标用“D”表示。热惰性指标的大小，是围护结构热稳定性的特征，D越大，温度波动在围护结构中的衰减就越大，其内表面温度（库温）波动就越小；单层材料：D=S·R,多层材料：围护结构材料的分类重型：D>6.1，保温材料为稻壳中型：D=3.1-6.0轻型：D<3.1，保温材料为聚氨酯保温材料思考：制冷系统停运后，哪种情况库温回升快？

传热的三种方式：导热、对流换热和辐射外表面的吸热、结构材料的导热、内表面的放热第二节围护结构的热工计算外表面吸热内表面放热围护结构材料的导热上述五式联合可得总热阻为：低限热阻Rmin（须满足外墙表面不结露）第三节隔热材料厚度的确定最小热阻：

单位时间的热流量小于规定值热流量范围：8-12W/m2稻壳：热流量值需小于38kJ/(m2·h)软木或聚氨酯：热流量值需小于46kJ/(m2·h)

隔热层厚度的确定一般方法

某冷库室外计算温度为32℃，库内温度-18℃，冷库外墙构造由外至内：30mm厚1：2水泥砂浆抹面、370mm砖墙、20mm厚1：2水泥砂浆抹面、10mm厚二毡三油、650mm厚稻壳、35mm厚预制钢筋混凝土插板。试计算总热阻和传热系数，并判断总热阻是否达要求。解：外墙各层的分热阻：外墙各层厚度/m热导率kJ/（m2·h·℃)热阻（m2·h·℃)/kJαw水泥砂浆抹面0.033.35砖墙0.372.93水泥砂浆找平0.023.35二毡三油0.010.67稻壳0.650.54预制插板0.0355.56αn外墙各层厚度/m热导率kJ/（m2·h·℃)热阻（m2·h·℃)/kJαw0.012水泥砂浆抹面0.033.350.009砖墙0.372.930.126水泥砂浆找平0.023.350.006二毡三油0.010.670.0016稻壳0.650.541.195预制插板0.0355.560.006αn0.034得总热阻：R0=1.404（m2·h·℃)/kJ总传热系数：

K=1/R0=0.712kJ/（m2·h·℃)室内外温差为50℃，则单位面积传入热量为：KΔT=0.712×50=35.6kJ/（m2·℃)（判断方式之一）稻壳要求的热流密度不得大于38kJ/（m2·℃)，符合要求。（判断方式之二）查表3-15，根据温差50℃、冷间外墙，对应热流密度为38kJ/（m2·℃)时热阻为1.33<1.404，符合要求。

最经济隔热层厚度确定方法厚度L大：隔热性能好，节省运行费用，投资大；厚度L小：隔热性能差，运行费用增加，投资少；初投资：隔热材料单价、隔热材料厚度、其它投资费用运行费用：压缩机耗电、水泵风机（氨泵）、其它设备常见隔汽材料：要求：冷库要求防潮隔汽材料蒸汽渗透系数小，并要有足够的粘结性，能牢固地结合在隔热在结构上。石油沥青及制品1）石油沥青：石油原油炼制油品后产生的残渣，再经过加工成一种胶结材料，具有黏结性、塑性、憎水性、不透水性、不导电性，但在阳光等外作用下，慢慢脆裂，即“老化”；2）冷底子油：用石油沥青与挥发性溶剂（汽油、煤油、苯等）配制而成，能很快地与砂浆、混凝土等快速结合，涂于防潮层与基层材料之间。3）其它隔汽材料：玛蹄脂（沥青胶）、石油沥青油毡、乳化沥青：聚乙烯薄膜：在冷库建筑的防潮层施工中，粘贴聚乙烯薄膜的可用常温施工法，用0.1-0.2mm厚的聚乙烯薄膜，宽度宜大，减少接缝。第三节冷库建筑的隔汽渗透空气是干空气和水蒸气的混合物，其含量可用相应的压力来表示。

在一定大气压力下，湿空气的温度越高，其一定容积中所能容纳的水蒸气越多，因而水蒸气所呈现的压力也大。水蒸气渗透的危害蒸汽渗透会使水蒸气进入隔热