酚醛泡沫风管全寿命能耗解析

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1、酚醛5泡沫风管全寿命能耗解析字体大小：大|中|小2010-09-26 17:22阅读(329)评论(0)分类：酚醛复合风管0引言随着我国的经济的高速发展，我国资源、环境与经济增长之间的矛盾日益扩大，“煤荒”、 “电荒”、“油荒”等接踵而至。据统计资料表明：按照目前的能源使用情况，我国石油的开采 仅仅只能够维持20年；我国煤炭的储藏总量虽然比较大，但人均量却只有世界平均水平的 1/6,而且煤炭在燃烧过程会对地球环境造成极大的破坏。因此，在新能源短期内还无法起 到替代作用的今天，节能已成为我国可持续发展的关键主题！1国内节能政策导向及市场要求11我国的节能政策现阶段，我国能源进口已占到了我国总耗能

2、的40%,但是，我国的能源平均利用率却非 常低，只有30%左右，而发达国家的能源平均利用率均在40%以上，这说明我国具有很大 的节能潜力。因此，我国政府和各行业管理部门在过去的十年中制定了大量的节能政策，以 指导我国节能事业的发展。1997年11月，中华人民共和国节约能法颁布，该法第四十条明确规定：“各行业应 当制定行业节能技术政策，发展、推广节能新技术、新工艺、新设备和新材料，限制或者淘 汰能耗高的老旧技术、工艺、设备和材料。”2003年，国务院办公厅关于开展资源节约活动的通知30号文件决定：在2004年至 2006年用三年时间在全国范围内组织开展资源节约活动，全面推进能源、原材料等资源节

3、约和综合利用工作，政策鼓励生产、销售和使用节能、节水、环保产品的生产与开发。2004年11月，国家发改委制定的节能中长期专项规划中，更是明确提出了十一五 期间住宅建筑和公共建筑严格执行节能50%的标准，加快供热体制改革，加大建筑节能技 术和产品的推广力度等，可分别节能5000万吨标准煤”这一具体的节能目标。2005年6月下旬开始，国家领导人在不同的会议上多次重复强调要节约能源，发展循环 经济。中央政府采取包括启动七项重点节能工程、政府机构带头加强资源节约等在内的四大 措施全面推进能源节约。建设部和国家质量技术监督检验检疫总局联合发布的公共建筑节能设计标准于2005 年7月1日起正式实施，更是首

4、次明确了公共建筑节能设计的综合性国家标准，适用于新 建、扩建和改建的公共建筑的节能设计。2006年3月，国务院温家宝总理在政府工作报告中首次提出降低能耗的具体目标：“十一 五”期间单位国内生产总值能耗将降低20%。这也是历次政府工作报告中首次将能耗指标与 GDP并提，表明了节能已成为了到我国的一项国策。以上政策和法规表明，实行节能是一项利国利民的措施，是我国可持续发展的根本要求, 因此，一定要在各行各业中大力开发和采用节能技术和产品。12中央空调风管市场要求随着人们生活水平的提高，人们对居住环境的要求也越来越高，中央空调在建筑中的使 用也越来越普遍。据中国建筑学会暖通空调专业委员会统计：200

5、5年我国中央空调风管的 年需求量在1亿川以上，预计到2010年全国需求量将达到2亿川。因此，在中央空调风管 市场开发和推广节能产品大有可为。中央空调风管可以分为两大类，一类是传统风管，如镀锌铁皮风管，它采用镀锌铁皮加 保温层的结构，另一类是复合风管，如酚醛泡沫风管，这种风管本身就具有很好的保温效果， 因此它们不需要在风管的外部再增加一层保温层。现阶段，虽然镀锌铁皮风管在我国的中央 空调风管市场依然占据着绝对的地位，但以酚醛泡沫风管为代表的复合风管具有绝热性能 好、安装维修方便、使用寿命长、外观美观等优势，已成为了中央空调风管的升级换代产品， 被广泛应用于各类工业和民用建筑中。与其它复合风管相比

6、，酚醛泡沫风管还具有防火性能好的特点。现行的建筑设计防火 规范1第9.3.12条和高层民用建筑防火规范2第8.5.6条规定：“通风、空气调节系 统的管道等，应采用不燃材料制作”。由于酚醛泡沫材料是有机保温材料中唯一可以达到不 燃A级的产品，再加上其质量轻、保温性能好、易于安装和外观精美等其他复合风管所具 有的优点，因此它必将成为中央空调风管市场的主导产品。2全寿命周期能耗分析方法衡量一种产品是否节能，不能只仅仅考虑该产品在生产过程中的能耗，而且还要考虑这 种产品在使用过程中的能耗，即采用全寿命周期分析（LifeCycleAnalyse,简称LCA）的方 法对研究对象的整个生命周期（从产品诞生到

7、报废的整个生命周期）进行分析3。LCA是 一种国际流行的研究方法，它已成功地应用于多项研究45，因此，本文采用LCA方法对 酚醛泡沫复合风管和镀锌铁皮风管的节能特性进行分析和比较。根据产生顺序的不同，任何产品的全寿命周期能耗可以分为四部分：生产能耗（产品生 产过程所消耗的能量，一般称为含能，Embodiedenergy）、安装能耗、使用能耗和拆除能 耗。相对于其他两部分能耗，风管的安装能耗和拆除能耗在风管的全寿命周期中所占的比例 较小，不可预见性较大，且现阶段的研究资料也比较少，因此，在本文的研究中没有考虑风 管的安装能耗和拆除能耗，而是简单地认为风管的全寿命周期能耗由风管的含能和风管的使 用

8、能耗两部分组成。表1是几种常用材料的含能表5。从表中可以看出，不同材料的含能不同，有的差别还 很大，因此在酚醛泡沫复合风管和镀锌铁皮风管节能特性比较时必须对这两种风管所耗用的 材料进行详细计算，然后才能准确计算出这两种不同风管的含能。表1几种常用材料的含能（MJ/kg）材料名称含能材料名称含能水泥5.6钢材38.0玻璃12.7铝材180.0粘土砖2.5硬木材2.0混凝土1.7一般塑料60.0石膏板4.4PVC40.0中央空调风管的作用是将冷风或热风从空调机组输送到用户需要的位置，由于风管输送 的冷风或热风与环境存在着一定的温差，因此在输送过程中必然会产生热量的传递，使得输 送的冷量或热量减少，

9、从而造成了能量的损耗。冷风或热风与环境之间热量的传递不仅与风 管的导热系数相关，而且还与送风与环境的温差、空调的使用时间等具体情况相关，因此在 计算风管使用过程的能耗中必须根据风管使用的具体情况进行分析。3风管全寿命能耗比较31含能比较镀锌铁皮风管采用镀锌钢板加保温层的方式构成。风管尺寸不一样，镀锌钢板的厚度也 不一样，一般为0.5mm至1.5mm,而保温层厚度一般为20mm至50mm。由此可以计算 出: 1 镀锌铁皮风管需要钢材8.58kg，橡塑泡沫保温材料2.145kg （计算中镀锌铁皮厚度 取1mm；保温层采用橡塑泡沫材料,密度为65kg/m3,厚度取30mm；材料损耗系数取1.1）。酚

10、醛泡沫风管采用在酚醛泡沫材料表面覆盖铝箔的方式构成。一般地，酚醛泡沫材料的 厚度为20mm至30mm，密度为50kg/m3；铝箔采用双面覆盖的方式，铝箔厚度一般为 40pm60pm。由此可以计算出：1 酚醛泡沫风管需要铝材0.297kg，酚醛泡沫保温材料 1.375kg （计算中铝箔厚度取50pm；酚醛泡沫材料厚度取25mm；材料损耗系数取1.1 ）。根据表1中数据，可以计算出：镀锌铁皮风管的含能为454.74MJ/tf，酚醛泡沫风管的 含能为135.96MJ/tf （橡塑泡沫材料和酚醛泡沫材料的含能均按一般塑料的含能计算）。即 酚醛泡沫风管的含能只有镀锌铁皮风管的29.9%。现阶段，我国每年

11、大约需要增加中央空调风管面积1亿m,如果全国每年新增的1亿m 风管全部采用采用酚醛泡沫风管，则每年大约可以减少3.1878*1010MJ的能源消耗，这约 合120万吨标准煤。如果按60吨一个火车车皮的装载量进行计算，则这些节约的标准煤可 装满2万个左右的火车车皮。3.2使用过程能耗比较与发达国家相比，我国空调系统的能耗过高。降低空调系统能耗的有效办法是减少建筑 与外界的能量交换以及降低空调系统输送过程中的能耗，因此，采用保温材料对空调系统的 风管进行保温是一种常用的节能方法。通常风管系统造成能量损失主要有以下两种：通过管壁温差造成的能量损失；风管漏风 所造成的能量损失。前者所造成的损失往往很大

12、，甚至每年达到了几十万元6。由于目前 漏风所造成的损失尚无统一的测定方法，因此本文只对第一种情况造成的能量损失进行重点 分析。具体计算公式如下：（1）式中： 能量损失量，kW/m?；环境温度与风管内热风或冷风温度的温差，C；D风管表面换热系数，取8.14W/（mC）；风管管壁的厚度，m；风管的导热系数，W/（mC）。为了详细分析各种常用风管（钢板风管、玻璃钢风管、玻纤风管、酚醛泡沫复合风管） 在使用过程中的能耗，本文以广州市某大酒店中央空调系统为实例进行计算，该中央空调系 统采用新风+风机盘管形式，风管的总使用面积为10,000 m?,每天平均使用16小时，全年 共运行6个月时间。具体计算结果

13、见表2。表2各风管系统的能耗损失比较比较项目钢板风管玻璃钢风管玻纤风管酚醛风管导热系数（W/mk）0.0460.0390.0320.025冷量损失（kW/m2）0.0260.0210.0180.014全年消耗电量（kWh/m2）24.9620.1617.2813.44注：各风管的壁厚（含保温层）取25mm ；取16C ；主机的平均COP值取3。从表2中可以看出：各种风管的能量损失相差非常大，在相同的运行条件下，镀锌铁皮 风管的能耗最大，1 镀锌铁皮风管1年消耗电量24.96kWh （约合89.86MJ），而酚醛泡 沫风管的能耗最小，1 m?酚醛泡沫风管1年只消耗电量13.44kWh （约合48

14、.38MJ），比镀 锌铁皮风管减少了 11.52kWh （约合41.47MJ），节能率高达46.2%。33全寿命周期能耗比较由于设计、安装或维修中的多种原因，镀锌铁皮风管使用中常常会出现冷桥，因此其表 面易形成结露，这就使得镀锌铁皮很容易出现生锈的现象，严重地影响了镀锌铁皮风管的使 用寿命。据工程实际统计表明，镀锌铁皮风管的使用寿命一般在510年左右，而酚醛铝箔 复合风管的使用寿命至少20年以上。表3为酚醛泡沫风管与镀锌铁皮风管的全寿命周期能耗比较。计算中风管全寿命周期按 20年计算，这个过程中镀锌铁皮风管需更换2次，而酚醛泡沫风管则不需要更换。从表3 中可以看出：每采用1 酚醛泡沫风管，可相

15、当于节约2057.77MJ能源。我国现阶段每年 大约需要新增加1亿m风管，如这些新增风管全部采用酚醛泡沫风管，则大约可以节约 2057.77*108MJ能源。这就是说，如果我国每年新增加的中央空调风管全部采用酚醛泡沫 风管，则相当于节约了一个三峡电站的全年发电量！表3酚醛泡沫风管与镀锌铁皮风管全寿命能耗（MJ/mJ比较风管类型生产能耗使用能耗全寿命能耗酚醛泡沫风管135.9648.38x20=967.81103.76镀锌铁皮风管454.74x3=1364.2289.86x20=1797.23161.42镀锌铁皮风管-酚醛泡沫风管1228.26829.42057.664结论本文对酚醛泡沫复合风管与以镀锌铁皮风管为代表的传统风管的节能特性进行了全寿命 周期比较，研究结果表明：与镀锌铁皮风管相比，采用酚醛泡沫复合风管不仅可以节约70% 左右的含能，而且在使用过程中每年还可节约46.2%的能耗，如折合成整个全寿命周期（20 年）中的能耗，则每采用1 酚醛泡沫风管，可相当于节约2057.77MJ能源。从以上结论 可以看出，酚醛泡沫复合风管的节能效果非常突出，因此值得在中央空调风管市场上大力推 广。参考文献1 建筑