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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)、穩定作用   氣墊內的空氣使表面的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表面或將作用于內表面的室內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、內層用0.15mm厚的ETFE膜材;氣墊的層數取決于隔熱要求。

        2、外荷載的傳遞及氣墊的承載能力

           在內壓作用下,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,氣墊的外表面會發生變形,通過氣墊內氣壓的作用,氣墊內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傳來的作用力。氣墊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。通過在氣墊內部采用不銹鋼支架或索網加強的方法,可獲得更大的跨度或承載能力。

        3、氣墊內空氣壓力的變化與調節

            氣墊內的空氣壓力決定 了氣墊的剛度和承載能力,即氣墊內壓力越大,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生曲面翻轉。ETFE氣墊的內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、控制系統及充氣設備

             由于ETFE氣墊內的空氣壓力需要不間斷地監控、調節,每個氣墊上都要有連通管連接到控制系統及充氣設備上??刂葡到y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、外表面溫度不同,濕空氣進入氣墊后會在氣墊內結露,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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