户式中央空调系统环保型功能高分子发泡材料性能优势与应用分析

党 杰

（西安医学院 陕西西安710000 ）

随着可持续发展战略的提出，我国社会生产、群众生活等各环节对环保工作的重视程度越来越高。同时随着我国经济水平的提高，空调行业在我国得到了飞速发展，环保型功能高分子发泡材料因其独有的性能优势（隔热性能强、化学稳定性好、阻燃性、无烟性、无毒性和无刺激性等），被广泛应用于空调工程中，并迅速成为空调风管的主要制作材料。环保型功能高分子发泡材料在户式中央空调系统中的应用提高了其使用寿命，降低了成本，同时也为保护环境作出贡献[1]。本文以户式中央空调为例，对空调系统应用环保型功能高分子发泡材料的优势进行解读。

1 环保型功能高分子发泡材料的分类和 性能优势

1.1 分类

环保型功能高分子发泡材料体系内材料种类较多（图1），最具典型特征的主要为以制备方法进行分类的热塑性塑料和热固性塑料等；其余高分子发泡材料按硬度分类可分为软质、硬质、半硬质等；按照材料密度不同，可分为低、中、高发泡材料，其中低发泡泡沫材料密度最高并以此类推；按照泡孔结构分类可分为开孔、闭孔两种。其余具体高分子发泡材料有PU、PS、PO、PC、NBR以及TPE等。

图1 高分子发泡材料分类Fig. 1 Classification of polymer foaming materials

1.2 环保型功能高分子发泡材料及技术特点

1.2.1 环保发泡材料及技术

氟利昂发泡剂是导致全球变暖的主要元凶之一。随着高分子发泡材料的出现，氟利昂等材料在空调领域的应用逐渐减少。近年来，环戊烷发泡（C5H10）、二氧化碳发泡、聚氨酯的HCFC-141b发泡和HFC-245fa发泡等技术，用于聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（EPS）的丁烷发泡技术等，都在空调领域取得了不错的成效。这些环保发泡材料的出现为改善发泡效果提供了更多的选择[2]。

1.2.2 高性能发泡材料及技术

发泡材料具有特殊特性，如轻质、隔热、隔音等，想要在特殊环境下使用泡发材料，则需要进一步研究其物理性能。如聚乙烯泡沫材料，该材料属于阻燃泡沫材料，具有安全防火的性能。除此之外，还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。泡沫材料的耐高温性可以增大其使用范围，应用到更多特殊领域如航天、军事等。

1.2.3 发泡材料的降解与回收

PP等不可降解材料是导致空气、海洋污染的根源之一。据有关部门统计，自塑料被发明以来，全球已累积生产超过80亿吨各类型塑料制品，其中能够被充分降解回收利用的占比不超过10%，多数PP类塑料均采用填埋、焚烧或抛入大海等方式进行处理。中国塑料制品生产总量约占全球总量的25%，是全球最大的塑料生产国和消费国[3]。新型可降解的聚乳酸(PLA)复合发泡材料，具有100%完全生物可降解性和优良的生物相容性等特性。环保型高分子发泡材料的大量使用，能够充分提高传统塑料制品可回收利用效率，同时还能够利用材料内部含量较高的可降解物质实现自然条件下的分解、循环。

2 高分子发泡板材风管在户式中央空调 系统中的应用

2.1 案例分析

某市内小区工程，面积42万m2，工程采用抗震剪力墙结构，具有很好的抗震性。本工程风管机空调1150 户，风管面积约54500m2。在方案设计和材料选型的过程中，本着以人为本的原则、从降低成本、减少室内污染，以环保节能为前提的理念出发，通过对现行的各种风管材料进行比较，最后选用性价比最好的高分子发泡材料制成的风管空调[4]。

2.2 高分子发泡板材风管

2.2.1 主要技术指标

高分子发泡板材风管主要技术指标见表1。

表1 风管的主要技术指标Table 1 Main technical indexes of air ducts

2.2.2 风管主要性能

户式中央空调系统的风道属于轻型无机质发泡板，是由高分子发泡材料和金属加固件粘接而成的。其属于环保材料，具有许多功能和优点，如隔热性能强、化学稳定性好、具有阻燃性、无烟性等。与传统材料相比，无论是在安装还是使用寿命上，都具有非常大的优势[6]。

2.3 高分子发泡板材风管制作与安装

2.3.1 制作

风管的制作步骤主要分为以下几步：绘制、切割、粘接、安装、封带、固定卡。采用环保型功能高分子发泡材料作空调风管更加方便，只需按尺寸要求在板材上用双45°角切刀割成V形槽，在V形槽上涂上胶水，折叠后即可组合成各种规格尺寸的风管，在外层铝箔接口处再贴上铝箔封条，内层铝箔接口处涂上密封胶，成型后的风管两端涂上玻璃胶，装上专用法兰，即可现场安装。使用压弯机可使夹心板弯曲成弧形，以方便制作弯头等零件。环保型功能高分子发泡材料制作的风管与传统制作相比，生产效率提高了大约5倍，同时还提高了空调的使用寿命，降低了生产成本[7]。

2.3.2 安装

(1)风管间的连接

风管间的连接通常有两种方式：直接粘接；用法兰连接。直接粘接的条件是，风管各边宽＜500mm，且在粘接前需要将各边角做成45°，再进行粘接[8]。当风管各边宽＞500毫米时，可以利用专用法兰等进行连接。

(2)风管的吊装

用环保型功能高分子材料制作的风管重量轻，使用更加便捷。高分子发泡材料制作的风管，不但可以使用专用吊装挂钩加吊杆进行吊装之外，还可以使用传统的吊装法[9]。当风管的截面宽边边长＞0.4m时，吊架间距为3m左右；风管的宽边边长大于0.8m时，吊装间距约为1.57m。当风管垂直高度＞4m 时，地面支架已经无法满足，还需安装中间固定支架。在安装支架时需要注意各种支架与风管接触的表面一定要垫有弹性材料，迎来减少振动和噪音，并保护风管表面不被破坏。

2.4 高分子发泡板材在户式中央空调中应用的性能优势

（1）隔热性能强。高分子发泡材料属于独立闭泡结构材料，具有隔热性能好、吸水率低等性能，其隔热性能好主要是由于材料内独立的闭泡结构，体内的气泡是不互通的独立个体，气体在气泡内导热系数很低，从而起到了很好的隔热效果；又因气泡独立水汽无法在材料内部流通，即使材料外表受损，隔热性能依然良好。

（2）稳定性好。高分子发泡材料属于无机质材料，因此其化学性质很稳定，在温度骤变的情况下，仍然可以保持原有的特性。

（3）阻燃性、无烟性。空调系统中使用的高分子板材主要为无机质材料，在燃烧时可以炭化，而且基本不变形，虽然会产生少量的烟味和气体，但都在合理范围内，均不超过国际标准。

（4）绿色环保。高分子板材是无毒和无刺激性的，经过多方面检测发现，其对人体没有腐蚀和危害[9]。

（5）良好的粘接性能及加工性。高分子板材可与多种材料进行任意粘接（钢板、木板等），还可与混凝土直接粘接。它施工简单，可根据具体的工作环境进行任意切割，其结构变化方便，可以根据实际需求进行变形，同时还能提高物品的美观程度。

4 结语

在全国提倡节能减排的大环境下，由于环保型功能高分子发泡材料具有诸多优势，因此受到了专家学者、企业的广泛的青睐。综上，在户式中央空调系统中采用环保型功能高分子发泡材料[10]，不但提高了空调的环保、节能效果，而且降低了工程成本，增长了使用寿命。