水蒸气迁移与冷库建筑冷库是低温建筑 , 在冷库运行中 , 库内外始终存在着温度差异. 因此, 水蒸气必然从高温侧向低温侧迁移扩散. 我国除高纬度地区外总的规律和趋势是库外向库内迁移扩散 . 水蒸气迁移过程必然导致隔热体因受潮而使隔热性能下降, 增加冷库耗能. 如果处理不好还要导致冷库的构造和结构因水的凝聚而冻胀, 破坏结构和构造的强度 , 影响冷库的寿命 . 也正因为如此 , 冷库的隔汽防潮问题是冷库建设和运行中极其重要的问题, 必须强调在设计 , 施工和使用等环节的重视. 库内外空气中含湿量不等 , 主要是由于库内外存在着温度差异, 温度越高含湿量越大 , 水蒸气分压力越大 . 冷库内外存在着水蒸气分压差, 水蒸气分子会从压力高的一侧向压力低的一侧迁移扩散, 穿过围护结构向库内迁移扩散的现象叫做水蒸汽渗透.水蒸汽渗透是水蒸汽分子的转移过程, 简冷库围护结构的构造和结构的传湿是十分复杂的自然现象 , 有水蒸气分压差引起的水蒸气渗透; 有由于温度差传热引起的水蒸气迁移 , 在冷凝区存在着水蒸气及液态水的迁移问题; 在低温区 (0以下)存在着固态水 ( 冰) 的升华现象引起水蒸气分子迁移的问题. 目前冷库建筑中考虑构造和结构传湿是按粗略分析法计算的, 即只单纯的考虑水蒸气渗透, 忽略热湿交换过程相互影响 , 也不考虑构造体内冷凝区液态水转移和低温区固态水升华转移, 计算中按稳态 ( 或称准稳态或稳定传湿在一定时期内的平均值, 如冬季或夏季 ) 条件下水蒸气渗透 , 在稳态条件下 , 单位时间内通过构造体的水蒸气渗透量与库内外水蒸气分压差成正比, 与渗透过程中受到的阻力成反比. 其计算公 式:=1/H.(PiP.) 水蒸气迁移扩散对冷库的影响是非常大的. 据了解现在有部分冷库运行过程建筑构造出现了问题, 如: 隔热性能下降 ; 能耗增加 ; 结构, 构造遭 到损坏 , 都是水蒸气迁移扩散造成的. 研究水蒸气迁移扩散对冷库各个节点的影响 , 采取正确防范措施, 减少水蒸气迁移扩散对冷库的损害, 保护冷库安全运行是至关重要的. 隔汽防潮冷库建设是复杂的建筑过程, 隔汽防潮是其中重要一环 , 有的专家将它比喻 :“ 天冷人们要穿棉衣, 遇到下雨天要在棉衣外套穿雨衣“. 自然界 下雨有时间性 , 冷库受湿冲击是持续性的. 因此, 对于冷库而言是需要常年在棉衣上罩上雨衣的. 隔汽防潮层是冷库构造上的一个重要层次, 是减少水蒸气从库外高温侧向库内低温侧渗透的重要屏障 , 也是保护隔热体不受潮, 使隔热效果具有持续性达到节能 , 保护构造体和结构体不受冻胀破坏的重要措施 . 隔汽防潮层的设置是关系到冷库能否正常运转的关键 . 冷库设计规范维护结构水蒸汽渗透阻由下式计算 : H.1.6(P 一 Ph)/ H.5476.868mLh.pa/g 隔汽层的蒸汽渗透阻 :H3013.08IIl2.h.pa/g 规范所规定的隔汽设置是: 外围护砌体两面抹灰找平后 , 在外墙内侧用粘稠状的有机涂料涂刷墙面 , 粘稠状的涂料可比较充分渗透到抹灰层的毛细孔内 , 增加了涂层的粘着力 , 封堵了气体穿越通道. 隔汽层的建筑构造的组成是砌体, 双面抹灰层和涂料涂层 . 能够满足冷库使用要求的蒸汽渗透阻是砌体 +双面抹灰层 +涂料涂层复合后的各单项蒸汽渗透阻的总和 . 任何一项分项蒸汽渗透阻都不能满足冷库的使用要求 , 隔汽构造上缺失某一个单项同样也不能满足冷库的使用要求. 土建冷库的隔汽冷藏技术2011 防潮需要的是一个复合式的构造体, 而不是单一的涂料层. 外围护体与隔汽层分离 , 中间留有缝隙 , 它 们的蒸汽渗透阻应作分项考虑, 而不能作复合考虑.蒸汽渗透过程穿越外围护体和缝隙后呈阶梯式, 分段渗透 , 构造体中间留有缝隙将不可避免的产生冷凝水 . 这些冷凝水长期积聚 , 量不断增加 , 构造体内存在的冷凝水 , 给冷库安全造成的危害不可避免 . 砌体去掉一面或双面抹灰层, 减少了墙体的蒸汽渗透阻 , 将削弱隔汽构造对水蒸气阻挡的作用 ( 砌体一般不能小于240mm厚)., 上世纪七十年代以前 , 我国多采用稻壳和软木做冷库的隔热材料 ,其隔汽材料是热熔沥青两毡三油做隔汽层 , 测试结果两毡三油隔汽层完全可以满足要求 , 凡是施工质量可靠的冷库, 使用几十年没有出现什么问题 . 两毡三油是热熔施工 , 冷凝成 膜. 近几年两毡三油用作防水已被改性沥青卷材代替, 改性沥青卷材施工也是热熔粘贴. 现在冷库建设中的隔热材料大部分采用现场喷涂硬质聚氨酯泡沫 , 发泡过程是放热反应, 其 中心温度可达140, 必然造成热熔性材料熔化脱壳形成空鼓缝隙 . 冷库设计规范 GB50072.2010 第 4.4.3:“当维护结构隔热层选用现场喷涂 ( 灌 注) 聚氨酯泡沫材料时 , 隔汽层不应选用热熔性材冷库围护结构的隔热界面有可能低于露点, 水蒸气渗透过程该部位有可能产生冷凝水, 这就决定了隔汽材料必须选用憎水性材料. 目前国内冷库的隔汽层采用最多的是聚氨酯型氰凝涂料隔汽膜 . 成膜过程是反应固化和挥发干燥相结合的过程. 经测试 0.2mm厚氰凝涂料膜的蒸汽渗透阻达到H3013.08m.h.pa/g.可以满足冷库 的隔汽要求 . 完全依靠反应固化成膜将大幅度提升蒸汽渗透阻. 环氧树脂涂膜是反应固化成膜, 但它有两个缺点: 一是造价高增加投资; 二是成膜补强材料是 有碱玻璃丝布 , 施工过程会污染冷库内空间. 如能 克服上述两个缺点 , 无疑是最好的隔汽材料 . 现在有些有机涂料经过改性, 用水做稀释剂. 如乳化沥青 ,丙烯酸乳胶漆等属亲水材料. 亲 水材料成膜后如有冷凝水出现, 隔汽膜将造到破坏, 隔热体将造成空鼓脱壳 , 隔汽材料不宜采用亲水性的材料 . 新型防水卷材大多是有机材料制成, 分析认为卷材密实度是可以达到隔汽层蒸汽渗透阻要求, 能否达到冷库隔汽蒸汽渗透阻的总和要求, 需检 测确定 . 有的冷库设计采用了这种新型防水卷材 , 不但施工难度非常大 , 而且它与墙面粘接强度难以保证, 特别是隔热材料是现场喷涂硬质聚氨酯泡沫时, 空鼓脱壳是不可避免的 , 因此该材料选择应慎水蒸气渗透过程是水蒸气分子的转移过程. 做为隔汽的隔汽膜要求比防水材料更加密实 , 因此 防水材料不一定能满足隔汽, 但隔汽的材料一定防水,防水材料如做隔汽时 , 要做蒸汽渗透阻检测 , 满足要求方可使用 . 冷库运行中围护结构与隔热层界面温度一般低于露点温度 , 水蒸气通过冷库的构造层向库内迁 移过程中 , 如遇到低于露点温度的区域凝结成液态水 . 空间积聚冷凝水又向周围隔热体和构造体迁移和扩散 , 导致保温效果下降 , 导致构造体产生冻胀破坏. 因此冷库构造体的维护结构, 隔汽层和隔热体各层次必须粘接牢固, 紧密结合为一体 , 不能 允许层次间留有空隙(隔热体低温侧围护结构除外), 如出现空鼓, 蒸汽渗透阻应作分项考虑, 削 弱了隔汽构造对蒸汽阻碍的作用. 冷库隔汽防潮的可靠性是由材料选择和施工两方面因素决定 , 因此材料选择要严格 , 施工工艺 要合理 , 施工操作要可靠 . 围护构造的层次设置冷库的防潮除要做好严密的隔汽防潮构造外, 还与整个冷库构造体的设置有密切关系. 水蒸 气是从外向里渗透, 决定了围护结构的高温侧蒸气渗透阻一定要大 , 低温侧的蒸汽渗透阻一定要小, 而且越小越好 , 构造层次的设置要挡住高温侧大量的水蒸气渗透 , 低温侧要让渗透进来的水蒸气顺利进入冷空间 , 减少水蒸气在构造层里的凝结. 1980 年湖北工业设计院编辑的冷藏库设计第二章第二节对这个问题做了充分的阐述, 结 论是冷库构造体高温侧的蒸汽渗透阻越大越好, 而 低温侧越小越好 , 使水蒸气渗透过程穿过隔汽层的量大幅降低 , 穿过隔汽层的水蒸气能顺利进入冷空 间在蒸发器结霜或结水, 通过装置排除库外 . 减少 水蒸气在构造体内凝结成冰或水的可能性 , 保持构造体的相对干燥 , 这是自然规律决定的. 冷库围护构造必须有较好的隔汽功能 , 冷库 运行中必须保持围护构造相对干燥, 围护构造体内不能有冷凝水出现 , 这是冷库构造体设置的基本原冷库构造体内的隔热体做成后, 根据使用 , 环保和美观的要求 , 需要装饰保护 . 在冷库建设中的意识观念上有相当程度上的误区 , 这就是误认为构造体中的隔热层高温侧做了隔汽处理就不会再有水蒸气渗透 , 忽略对隔热体低温侧装饰保护层布局方案的考虑 , 冷库投产后留下潜在的隐患 . 上世纪 80 年代, 香港一座冷库在隔汽处理后, 采取了现场聚氨酯喷涂做隔热层, 紧贴泡沫表面固定铝合金板做装饰内保护, 使用了四 .五年铝合金板出现冻鼓现象. 邀请了有关专家进行研讨处理, 在不拆除重做的前提下 , 专家建议在铝合金板上钻孔 , 将穿过隔汽层和隔热层的水蒸气引到冷空间. 这里需要注意的是任何泡沫体吸潮或结冰后很难再蒸发干燥 . 上世纪 90 年代, 深圳有一座7000 吨高温库 , 在采取隔汽处理后 , 在低温侧采用单面彩钢板为装饰保护层 , 顶棚和墙面均是这样做, 使用一年后 , 泡沫已吸饱水 , 所有板缝向库内淌水 , 后经维修处理才能使用 . 上世纪90 年代中期 , 河北滦南一座稻壳冷库因隔热失效大修 , 外围护结构是370 汽是两毡三油 , 内护是构造柱插水泥板, 拆除后发现 , 砖墙与两毡三油完好无损, 稻壳从内到外从上到下结了不同厚度的冰 , 下半部几乎全部结冰. 1998 年安徽寿县一座土建冷库因隔热失效停产大修 , 原隔热层采用现场喷涂聚氨酯泡沫. 冷库 内下半部是紧贴泡沫120 厚砖砌体墙抹灰保护 , 上 半部泡沫裸露 . 大修拆除重做 , 拆除过程发现 , 下 半部砖砌体内的泡沫吸潮达到超饱和状态, 拆除砌 体后泡沫向外淌水 , 上半部裸露的泡沫相对干燥 , 还可以继续留用 . 以上案例可以说明几个问题: 1, 土建冷库虽已做了隔汽处理 , 仍有水蒸气向库内渗透 . 土建冷库涂层隔汽层 ( 包括两毡三油,氰凝隔汽层 ), 冷库设计规范对其蒸汽渗透阻规定了取值要求 , 测试结果证明隔汽层的蒸汽渗透阻都不是无限大的 , 都存在蒸汽渗透现象. 隔汽层设置只能减少水蒸气渗透量 , 不能杜绝水蒸气渗 2, 隔热层低温侧装饰保护方案不同, 隔热体受湿损害结果不同 . 金属板的水蒸气渗透系数是零, 水蒸气渗透阻无限大, 穿过隔汽层和隔热层的水蒸气不能进入冷空间 , 全部在隔热层冷侧一面凝结成液态水, 低温库液态水还要结冰.120 厚砖墙虽然水蒸气渗透阻相对较小, 但它在低温侧与泡沫体界面温度远低于露点温度, 水蒸气到达该部位时必然结成水或霜 ,使泡沫体饱和 . 裸露的泡沫表面阻力较小 , 水蒸气穿越过来直接进入冷空间, 可以 在冷空间里向低温区迁移运动. 1997 年日本人在连云港开发区独资建设一座 5000 吨土建冷库 , 日本人要求墙体泡沫体表面采用木板条做花格式内装饰保护层 , 使用十几年来未发现任何问题 . 2003 年日本人在青岛黄岛开发区独资建设一 座万吨土建冷库 , 图纸由日本人设计 , 中国设计院认可盖章 . 泡沫体内装饰保护采用钢板 , 设计要求钢板与泡沫体之间距离是100mm, 为了节省库容 , 施工时将 100mm 距离改为 4050mm, 使用至今未发现任何问题 . 目前越来越多使用涂塑钢板或镀锌钢板做隔热体的内装饰保护 , 有不少施工单位采用先固定钢板, 然后在钢板与围护结构之间缝隙灌注泡沫, 不仅泡沫与钢板紧靠在一起, 而且泡沫与钢板也粘接在一起 , 一旦受到严重碰撞 , 损坏的不仅仅是钢板, 隔热体也遭到严重破坏 , 修复困难 . 由于钢板不透气 , 穿越构造体向库内渗透的水蒸气全部在泡沫体内凝结成液态水结成冰. 目前运行的冷库水蒸气渗透过程, 隔热层高 低温侧阻力情况大体可分为四种状况: 1, 难进易出 : 如土建冷库围护结构经过严密的隔汽处理 , 隔热体的低温侧装饰保护与泡沫体之间留有间隙 , 泡沫表面直