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ETFE氣墊的工作原理

日期:2021-08-23

 1、ETFE氣墊中空氣的作用

(1)、穩(wěn)定作用   氣墊內(nèi)的空氣使表面的ETFE膜材形成張力,維持形狀并提供剛度。

(2)、傳遞外荷載  將作用于外表面的荷載傳遞給內(nèi)表面或將作用于內(nèi)表面的室內(nèi)正壓傳給外表面的膜材料。

(3)、隔熱  氣墊是良好隔熱層。對于多層氣墊,通常外層用0.20mm、中間層用0.05mm、內(nèi)層用0.15mm厚的ETFE膜材;氣墊的層數(shù)取決于隔熱要求。

2、外荷載的傳遞及氣墊的承載能力

   在內(nèi)壓作用下,氣墊表面的ETFE膜材受拉,這個拉力將傳遞給支撐氣墊的邊界構件(通常為鋁合金構架)。當外荷載(風壓力、雪載等)作用于氣墊表面時,氣墊的外表面會發(fā)生變形,通過氣墊內(nèi)氣壓的作用,氣墊內(nèi)表面的張力將會增大;當作用于氣墊外表面的風作用為吸力時,氣墊外表面的張力則會增大。相應地,作用于邊界構件上的力也會發(fā)生改變。當多個氣墊作用在一起時,相鄰單元間的作用會相互平衡,僅在整個結構邊緣處,支撐結構承受氣墊表面?zhèn)鱽淼淖饔昧Α鈮|的承載能力取決于所用ETFE膜材的厚度、氣墊的跨度、矢高、形狀和充氣壓力。以5m的跨度的長方形氣墊為例,一般可承受2kN/㎡以上的風吸力和3kN/㎡的雪荷載。通過在氣墊內(nèi)部采用不銹鋼支架或索網(wǎng)加強的方法,可獲得更大的跨度或承載能力。

3、氣墊內(nèi)空氣壓力的變化與調(diào)節(jié)

    氣墊內(nèi)的空氣壓力決定 了氣墊的剛度和承載能力,即氣墊內(nèi)壓力越大,氣墊表面的ETFE膜材張得就越緊,氣墊的剛度就越大。在強風或降雪時,需要增加氣墊內(nèi)的壓力,以增強氣墊的剛度和承載能力,防止外層膜因受到壓力而發(fā)生曲面翻轉。ETFE氣墊的內(nèi)壓可以隨外荷載的不同在200-800pa之間變化。另一方面,由于太陽的照射,氣墊內(nèi)的空氣溫度會升高,體積膨脹,導致壓力增大。為保證氣墊的安全,當氣墊的內(nèi)壓超過限值時,需要排氣減壓;當沒有陽光照射、溫度下降后,又需要充氣補壓。

4、控制系統(tǒng)及充氣設備

     由于ETFE氣墊內(nèi)的空氣壓力需要不間斷地監(jiān)控、調(diào)節(jié),每個氣墊上都要有連通管連接到控制系統(tǒng)及充氣設備上。控制系統(tǒng)及充氣設備包括動力(含應急動力供應)設備、氣泵(至少兩臺,一用一備)、控制柜、空氣凈化器(除濕、除塵)、感應器、減壓閥、單向閥、連通管等。由于氣墊內(nèi)、外表面溫度不同,濕空氣進入氣墊后會在氣墊內(nèi)結露,影響氣墊的透光率及外觀,故要進行除濕處理。由于氣泵的作用僅僅是維持氣墊內(nèi)的氣壓,因而消耗的能量非常低。以總面積1000㎡的ETFE氣墊為例,一般需要一臺功率為220W的備用氣泵,一臺功率為100W的工作氣泵。工作泵在壓力感應器控制下工作,運行時間為額定時間是50%左右,即實際能量消耗約50W。


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