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冷库防潮隔气层的涂刷与冷库使用寿命及节能
招远市金涛合成材料有限公司 杨立增


一、概述
改革开放以来,我国冷库的建设规模由小到大,由少到多,迅猛发展遍及全国各地,尤其是沿海地区和果品蔬菜产区的发展更为迅速,它在国民经济中已占有相当重要的地位,然而目前在冷库设计与施工中仍存着一些相当严重的问题,导致冷库使用年限缩短和严重的浪费能源现象,极大的提高了冷库的运营成本,弱化了企业的竞争能力。这些问题已经发展到非解决不可的地步。
冷库(包括:冷冻库、冷风库、气调库),主要冷藏品肉类、水产品、果蔬类及其它食品、冷库的使用寿命,节能效果无论是低温库,还是高温库都与设计是否合理,建筑是否规范至关重要。据我了解按照规范设计建造的冷库,其隔热层都比较好,库温比较稳定,使用寿命在40~50年,没有发生库温波动太大的现象,而近几年来建造的一些冷库,使用不足十年基本报废,即便继续使用其耗能状况是触目惊心的。以下有详细的论述:

二、对出现问题的分析
(一)冷库设计 有些设计单位及个别的设计人员,由于对冷库防潮隔气保温层的认识存在一些误区,从设计开始就对冷库的工作原理以及外部环境对冷库运行的影响存在糊涂认识,认为防水隔气层做与不做,对冷库保温效果影响不大,更有甚者认为做与不做,选用什么材料做没有太大差别,因此设计这一关,把关不到位。
(二)、建设单位的偏见。 建设单位的偏见是产生问题的主要原因。例如某冷库建设单位采用现场喷涂聚氨酯泡沫隔热材料,却不设置隔气防潮层,甚至某些冷库砌体后连水泥砂浆都不抹,直接喷涂聚氨酯发泡层,他们错误的认为硬泡会自结皮,岂不知每层喷涂都会把上一层的结皮破坏,冷热水蒸汽基本在没有阻隔的情况下,长驱直入使保温层受到严重破坏,库温相当不稳定,给冷库的运转带来极大困难。
( 三)、施工把关不严 在施工过程中,一些职能部门把关不严也是一方面主要原因,国家对冷库建设的相关规范要求,操作规程还没有引起相关部门的重视,国家技术监督总局发布的《冷库设计规范》已单列了“库房的隔气防潮”一节。“围护结构两侧设计温差等于或大于5℃时,应在温度较高的一侧设置隔气层。”但这一条没有列为强制性的条文,因此在执行中不够严格,加之冷库从设计到施工各个环节的防水隔气认识不到位,给我国冷藏企业的运营带来的损失是相当严重的。

三、解决问题的方法
为了使冷库建设能够符合国家产业政策,节能降耗,延长使用寿命,除了合理选配制冷设备外,必须把冷库建设这一环节认真抓好。据我所知,冷库建设中单讲隔热层的造价往往要超过制冷设备的造价。一旦隔热层损坏,再好的制冷设备也无济于事,在这里我简要说明克服上述问题的办法。
(一)、首先应该充分认识冷库必须设置隔气层的必要性。 由于冷库围护结构两侧(或者说库内、外两侧)的温度不同,伴随着热量的传递,还发生湿气流移动。这种湿气的移动叫做水蒸气的渗透。要阻断水蒸气渗透是有一定难度的。甚至比阻断热流还困难。
围护结构的两侧的温度差,就会造成水蒸气的分压差,从而形成了水蒸气渗透的动力。
比如冷库的外侧(即高温侧)为30℃,相对湿度为60%时的水蒸气分压为19.09mm汞柱,低温侧位0℃,即使相对湿度为100%时,水蒸气分压也只有4.58mm泵柱。这样,围护结构两侧的水蒸气分压为(19.09mm汞柱-4.58mm汞柱)。14.51mm汞柱,这比一台压头为30-60mm水柱的普通风机是一个相当大的推动力——就因为这一推动力。能把水蒸气压过围护结构的微小气孔的裂隙进入库内,这一点对低温库来说,就是把湿气压进了围护结构和保温层。对库体保温带来极为不利的影响。尤其对气调库来说就格外重要,因为除水蒸汽进入围护结构不利于保温外,还会造成库内气体的变化,不利于果蔬的储存。在水蒸气分压差的推动下,库外的水蒸气就会向库内渗透。当水蒸气渗透到围护结构的隔气层内部时,遇冷气到露点或冰点温度(尤其在低温冷库中容易出现),水蒸气就会在隔热材料的空隙和缝隙中,凝结成水珠或冰晶,使隔热材料受潮而降低隔热性能,因为冰的导热系数是2.0W/(M•K),比聚氨酯的导热系数0.02W/( M•K)大了约100倍,严重时还会破坏隔热层。因此,为了确保隔热材料保持良好的隔热性能,延长使用寿命,维持冷库的正常使用,在隔热层的表面设置防潮隔气层就非常重要了。
(二)防潮隔气材料怎样选择? 目前,市场上新型的防潮隔气材料有几百种,如防水剂、防水粉、防水涂料及特性各不相同的复合型材料等等。总之,这种材料用到冷库上时,应着重注意其透水、透气(汽)性,抗压(拉)强度、抗老化性、耐低温性以及有无毒性等,并选择施工方便,防潮隔气性好,耐用,机械强度好和粘连性强的材料。
这里介绍几种常用的防潮隔热材料的物理,热工性能:(见附表)

材料名称

密度
(kg/m3)

厚度
(mm)

热导率
W/(M·K)

蒸汽渗透率

蒸汽渗透阻
(㎡·h·pa)/g

石油沥青油毡(350)

1139

1.5

0.27

1.35*10-6

1106.57

石油沥青或马蹄酯一道

980

2.0

0.20

7.5*10-6

266.64

一毡二油

 

5.5

 

 

1639.86

二毡三油

 

9.0

 

 

3013.08

聚乙烯薄膜

1200

0.07

0.16

2.03*10-8

3466.37

S52-1聚氨酯氰凝

1100

0.20

0.10

 

4008.18

综上所述材料性能和选用时的注意事项中,最重要的有三条:一是隔气材料与隔热材料的相容性怎么样?二是蒸气渗透阻值高低如何?三是材料与强基层的粘连强度是否好?因为这三条恰恰是影响工程质量的关键因素。在选用以上六种防潮隔气材料时,如果隔热层是聚氨酯的话,最好选用聚氨酯防潮漆(即氰凝),因为这种材料喷刷在基层上不仅与基层有大于0.2Mpa的粘结强度,而且与聚氨酯硬泡有很好的相容性,根本不会脱落下来。但沥青质料就不能与聚氨酯粘结。
(三)防潮隔气层怎样设置。
因蒸汽的渗透过程总是从维护结构的水蒸气分压高的一侧向分压低的一侧渗透,所以应把水蒸汽渗透很小的防潮隔气材料设置在高温一侧,这样水蒸汽就不会进入隔热层,也就不会在隔热层中结露、结冰而破坏隔热性能。如果设置防潮隔气层在低温一侧,则容易使维护结构隔热层渗入水蒸气而使保温层降效、损坏。
之前,我们提到了应在隔热层的表面设置防潮隔气层,但究竟应设在隔热层的那一侧表面或者两侧表面都要设置呢?根据我国地域宽广南北温差较大的特点,主要看冷库的库内温度以及冷库建在严寒地区还是寒冷地区或温热区,如果冷库围护结构两侧的热、冷状态会发生反向转化时,则在隔热层的热侧设置单面的隔潮隔气层即可。如果有时内侧比外侧热(如气调库在北方的很多地方,低温库在东北地区),则应考虑在隔热层的两侧均设防潮隔气层。
如果冷库是采用彩镀钢夹芯班或彩铝合金夹芯板作库体材料时,因其板材的水蒸气渗透率为0,故其抵抗蒸汽渗透的能力,即蒸汽渗透阻(㎡•h•ps/g)为无穷大,已经能消除水蒸气的渗透,不管隔热层厚、薄,其内部不会出现凝水现象。这种情况自然没有必要再做隔气层。但板缝的密封还是需选用材质较好密封膏进行密封处理。
(四)认真吸取教训,走出认识的误区。
根据近四十年冷库的使用、施工、维修的经验证明,凡是受破坏严重而返修的冷库都是因为隔热层受潮严重所致,其受潮严重的主要原因就与隔气层受损或未作隔气层有关。我们在本文开始时就说过一座冷库用了不到10年就不能再用了。就是因未做隔气层而隔热层遭到严重破坏。冷库外墙外面不仅仅是大面积结露,而且是大面积结了厚厚的冰层,且越结越厚;另外还有一座冷库由贮冰库改作地温库之后,外墙外侧因同样原因,发生了同样的结冰越结越厚的现象。由于不能立即停产维修,只能使压缩机每天24小时不停地运行,才能勉强维持库温,增加运行成本6•8倍,教训非常惨重。本来可以用50年以上的冷库,却10年不到就要大修一次,真是因小失大。其实隔气层的造价也不过25元/㎡左右,只相当与隔热层(聚氨酯泡沫造价250元/㎡左右)的十分之一。也就是说花10%的钱(也可以说只是相当于冷库总造价的1.1%)就可挽回90%的损失。而那些误认为不做隔气层能“省钱”的说法不就是一个认识上的误区吗?综上所述,冷库不设置防潮隔气层,使用不到十年严重损坏需返修,勉强运行需二十四小时不停的开动制冷机组,如果做了防潮隔气层使用寿命可达五十年,制冷机组每天只需运行四小时左右。也就是说做了防潮隔气层,服役年限可提高五倍,节能最高可达百分之六百。

四、我的建议
综上所述,冷库一旦不设置隔潮隔气层,对冷库的使用寿命的大为缩短和运行成本的大幅度上升,已成为严重影响企业经济效益的关键因素。因此,建议将《冷库设计规范》中4.5.1条“维护结构两侧设计温差等于或大于5℃时,应在温度较高的一侧设置隔气层。”改为强制性条文,这样才能有效遏制问题的发生,达到节能减排、降低企业生产成本,提高经济效益和社会效益。

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