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通风与空调工程中绝热问题的探讨
[摘要] 阐明了绝热在空调工程中的重要性，强调了空调绝热工程的设计要点，总结了绝热施工中存在地一些问题并指出了解决方法。
[关键词] 绝热 露点温度 凝结水
1 空调工程绝热的重要性
随着我国国民经济和社会发展的需要，通风与空调工程在建筑工程中所占的比例越来越大。同时空调消耗的电力能源也不断增加。据统计一栋大厦的中央空调在运行时所耗的电量占整栋总耗电量的30%左右。
空调系统在运行时能量转换和输送过程的损耗也是很大的。必须采取各种措施来减少这种损耗以达到节省电能，提高经济效益的目的。
21世纪空调技术发展的总体构思是“节约能源，保护环境和趋向自然的舒适环境”。而节能将是保护环境，促进空调事业发展的核心。在许多措施中，加强空调设备和管道的绝热是减少能耗最经济、收益最快的一项切实可行的有效技术措施之一。据有关资料显示，管道及设备进行保温后，可以比不保温时减少90%左右的能量损失。可见绝热保温的节能效果是非常显著的。
空调工程中的绝热主要是为了防止或减少周围环境中的热量传入制冷设备管道、阀门及其附件内部并防止这些设备和管道及其附件外壁产生凝结水。主要目的是为了节能和提高经济效益与装置的功能，也避免凝结水到处滴落影响环境。所以说通风空调工程中绝热问题十分重要。
2 空调工程中绝热材料的问题
绝热材料是指不易传热，对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。
常温的绝热材料有：岩棉制品、石棉制品、矿渣棉制品、玻璃棉制品、膨胀珍珠岩制品、微孔硅酸钙制品、硬质泡沫塑料制品、发泡橡胶、复合硅酸盐等。还有的将绝热材料与风管和水管作成一体，象复合材料通风管和水管等。
空调工程绝热材料应根据因地制宜，就地取材的原则，选取来源广泛、价格低廉、绝热性能好，易于施工的耐用材料。具体有以下要求：
(1) 导热系数小、价格低。空调工程常用的绝热材料其导热系数应在以下范围内(λ=0.05～0.15W/m.℃) ，并尽量选用 λ值小的材料。同时考虑导热系数和价格时，一般说来二者的乘积最小的材料较经济，在二者的乘积相差不大时，导热系数小的更经济些。
(2) 尽量采用容重（密度）低、绝热能力大的多孔材料。这类材料不但导热系数小，而且绝热后的管通重量轻，便于施工。风管支架的荷重也小。
(3) 绝热材料耐化学侵蚀性要好，吸水率低且耐水性能好。若吸水率高则绝热材料极易受潮，导致导热系数增大，绝热性能大大恶化。此外，还要求绝热材料即使吸收水分后，其机械强度不能降低，也不应出现松散或腐烂现象。
(4) 绝热材料的防火性能要好，要采用不燃或难燃性的材料，不宜采用有机物和易燃物，以免发生虫蛀、腐烂、生菌、引鼠或发生火灾。
(5) 要求绝热材料弹性要好，不易变形并具有一定的抗压强度。最好采用板状或毡状等成型材料。采用散状材料时，要采取措施防止其由于压缩等原因变形。
(6) 对人体无毒，在燃烧试验时不产生或极少产生危害性气体并且烟密度要低。
3 空调工程绝热的设计问题
空调工程中绝热工程的质量与设计、安装和施工以及绝热材料的质量有密切的关系。设计是取得空调工程绝热最佳效果和效益的关键环节。工程设计人员应当严格按照国家规范和有关技术措施来指导绝热工程的设计，避免产生错误而造成不必要的损失。现在很多绝热材料制造商已根据不同的管径大小做成绝热材料制品，绝热厚度和容重都已根据不同需要生产出成品。如玻璃棉制品福乐斯、PE树脂酚泡沫塑料制品等绝热材料。但是设计人员在选用这些材料时还必须通过计算来确认一下采用那种规格的材料，绝热材料的选用还必须满足消防要求。
总之空调绝热设计的基本原则是在确保绝热外表面温度高于当地气象条件下的露点温度，防止外表面凝露以及满足使用要求的原则下，选取优质的绝热材料，通过计算来确定合理的绝热层厚度并设计可靠的科学的绝热结构。
我们知道管道和设备外表面产生结露是因为表面温度低于周围空气的露点温度周围的热空气接触到管道的冷表面就会表面上产生凝结水。管道或设备内的介质温度越低，周围空气的露点温度越高，则结露的可能性就越大。吊顶内管道表面结露使凝结水往下滴，造成房间和吊顶打湿受潮、产生污迹，影响环境卫生与美观。严重时凝结水端在摆放有计算机等电器设备上还会造成较大的经济损失。笔者在工作中就曾碰到有一栋大厦由于空调冷凝水从吊顶上滴落到用户的电脑机房设备上，造成设备损坏，从而引起了用户、物业管理、建设与施工单位四方的经济纠纷。由此可见，防止管道结露是多么的重要。为了防止结露，就需要对设备和管道及其附件进行绝热，使绝热层的外表面温度高于周围空气的露点温度。在绝热材料选定之后，绝热层的厚度为多少才能既防止结露又经济合理呢？在设计上通常先根据夏季室外温度和最热月平均相对温度查出相对应的空气露点温度，然后用露点温度加上1～2℃来确定绝热层的外表面温度，再以外表面温度为依据经过相关计算可以确定防止结露所需要的厚度。应该指出的是，在相对湿度高达90%以上的地方，空气的干球温度接近湿球温度，要保证绝热后外表面不结露，就必需增加绝热层的厚度。这样其实是不经济的，也没有必要。实际上防止结露主要是指要求绝大多数时间不结露，因而防止结露就存在一个最小厚度。另外由于绝热材料的年折旧费随绝热层厚度的增加而增加，其冷损失费随绝热层厚度的增加而减少，所以年折旧费与冷损失费之和就有一个最经济的最小值，这就是绝热层的经济厚度。设计时空调工程管道和设备的绝热层厚度应取防止外表面结露的最小厚度和经济厚度两者中的较大值。（具体计算可查有关手册）。这样确定的绝热厚度即能满足使用要求，又能做到经济合理。
绝热结构的设计直接影响到绝热效果、投资费用和使用年限以及外观规整等问题。国家标准中规定了绝热结构从内到外由防锈层、绝热层、防潮层、保护层及防腐蚀层所组成。绝热结构形式根据不同的绝热材料、管径大小和管道的外界环境条件以及不同的施工方法可分为：胶泥结构、包扎结构、预制品结构。
胶泥结构是比较原始的绝热结构，它是一种用胶泥状的绝热材料在管道上涂抹的绝热方法。
包扎结构是利用各种制品，如毡或布等绝热材料，一层或几层包扎在管道上。包扎结构所用的绝热材料有岩（矿）棉、玻璃棉毡、超细玻璃棉、牛毛毡以及石棉布等。
预制品结构是国内外使用最广泛的一种结构。绝热材料可以根据管径大小预制成半圆形管壳、弧形瓦或梯形瓦以及保温筒等定型产品。
4 空调工程中绝热的施工问题
通常在空调工程中，冷水主机和一些设备的绝热在出厂前就已由制造厂商根据用户的使用要求做好，施工单位主要是对管道和阀门及其附件进行绝热施工。施工中常出现的现象和存在的问题有：
(1) 在夏季空调运行季节，风管、水管绝热层的外表面出现结露返潮现象，严重者甚至有渗水、滴水现象。其主要原因是绝热材料的容重不符合要求，绝热层厚度不够或厚薄不均，部分隔热层填充不实、稀松产生“室鼓”，或者是由于防潮层被损坏造成潮气进入。这些都是引起绝热层渗露的原因。遇到这种情况，必须拆掉重新进行绝热施工。
(2) 水管绝热层外表面凸凹不平，接管处厚薄不匀，用手扭动表面可以转动。究其主要原因是选择管壳绝热材料时管径大小不一致，没有和被绝热的管道紧密结合而引起松动。对于风管常常会出现绝热板材表面不平，相互接触的间隙过大而不严密，保温钉单位面积分布不均或数量偏少，另外绝热层粘接不牢或压板脱落、绝热板拼接缝隙过大、保护层破坏或粘接带开胶，致使绝热材料吸水量增加都是造成绝热不好的原因。解决的办法是重新对不合要求的地方进行施工，严格执行《通风与空调工程施工及验收规范》（GB50243-97）有关条款。
(3) 空调系统中一些特殊的部位绝热不严实或漏项，造成局部阀门等附件未绝热。当空调系统运行后，凝结水就从这些未绝热的附件滴下，损坏建筑装饰吊顶。因此对于风管系统中的法兰角钢、风量调节阀及消声器、顶棚内的散流器或其它风口的收口部位，冷冻水管路系统的阀门与风机盘管、诱导器连接的风管和冷冻水管接口这些容易忽视和遗漏的部位一定要认真进行绝热施工，杜绝凝结水到处滴落。
(4) 风机盘管和柜机系统的冷凝排水管坡度不正确或者风机盘管的集水盘排水口被堵塞引起凝结水排不出去而造成冷凝水从集水盘中溢流流到吊顶上。解决这一问题的办法就是调整好冷凝水排水管的坡度并疏通堵塞口，让冷凝水能够顺畅地从集水盘沿着冷凝水管排到合适地点。 航天飞机绝热瓦
在航天飞机上共装有24000块绝热瓦，这种绝热瓦的作用是抵御再入大气层时的高温。因为航天飞机再入大气层时，由于与大气的摩擦而产生1650℃的高温。如果绝热瓦脱落，会导致绝热瓦保护层下部的航天飞机铝构架的变形，使更多的绝热瓦脱落。如果绝热瓦脱落到一定数量，就会使航天飞机再入大气层时被巨大的压力和高温撕裂成碎片。
2003年，“哥伦比亚”号发射升空时出现了小片的绝热瓦的脱落，宇航局当时通过监控录像已经发现这一异常情况。接下来，技术人员曾经花了几天的时间对这一事件进行分析，但他们最后得出的结论是“不碍事”。而且航空航天局的官员还告诉记者不用担心，他们保证“绝对没有问题”。2003年2月2日，“哥伦比亚”号返回地球，就在着陆前16分钟“哥伦比亚”号解体坠毁。
事故发生以后，宇航局承认自己判断错了，起飞时绝热瓦的脱落可能是事故发生的主要原因。根据数据分析结果，“哥伦比亚”号在解体前，机身左侧的温度在5分钟内升高了大约60℃。左翼下面着陆架附近的温度也异常升高。由于航天飞机左侧的阻力增大，机上的自动导航系统一直在努力调整航天飞机的姿态，但无济于事。
这次“发现”号发射又出现绝热瓦脱落的情况，不能不勾起人们的痛苦回忆。
（四川在线-华西都市报消息） 《绝热材料与绝热工程》图书
本书以绝热材料为主题。由三大部分组成，第一部分系统地介绍了绝热的基本原理，绝热材料的基本性能与性能分析、绝热结构形成及现行绝热材料的概况，并以新型复合高效节能绝热材料的形成展示高新技术在绝热领域中的生成与应用；第二部分介绍工业设备及管道的绝热设计原则及要求，包括绝热层、防潮层及保护层的结构，施工示范与施工质量中冷态验收、热态考核新采用的测试方法和常用测试仪器的简介；第三部分以建筑领域里隔热保温(保冷)与节能的辩证关系，阐述有机质材料与无机质材料的结合，温与保冷中的材料结构、应用设计原?、效果计算依据和方法等。
本书适用于从事绝热材料生产厂、绝热工程技术人员及专业设计人员阅读。也可供节能专管人员、大专院校相关专业师生参考。