ETFE气垫的工作原理
日期：2021-08-23
1、ETFE气垫中空气的作用
（1）、稳定作用 气垫内的空气使表面的ETFE膜材形成张力，维持形状并提供刚度。
（2）、传递外荷载 将作用于外表面的荷载传递给内表面或将作用于内表面的室内正压传给外表面的膜材料。
（3）、隔热 气垫是良好隔热层。对于多层气垫，通常外层用0.20mm、中间层用0.05mm、内层用0.15mm厚的ETFE膜材；气垫的层数取决于隔热要求。
2、外荷载的传递及气垫的承载能力
在内压作用下，气垫表面的ETFE膜材受拉，这个拉力将传递给支撑气垫的边界构件（通常为铝合金构架）。当外荷载（风压力、雪载等）作用于气垫表面时，气垫的外表面会发生变形，通过气垫内气压的作用，气垫内表面的张力将会增大；当作用于气垫外表面的风作用为吸力时，气垫外表面的张力则会增大。相应地，作用于边界构件上的力也会发生改变。当多个气垫作用在一起时，相邻单元间的作用会相互平衡，仅在整个结构边缘处，支撑结构承受气垫表面传来的作用力。气垫的承载能力取决于所用ETFE膜材的厚度、气垫的跨度、矢高、形状和充气压力。以5m的跨度的长方形气垫为例，一般可承受2kN/㎡以上的风吸力和3kN/㎡的雪荷载。通过在气垫内部采用不锈钢支架或索网加强的方法，可获得更大的跨度或承载能力。
3、气垫内空气压力的变化与调节
气垫内的空气压力决定 了气垫的刚度和承载能力，即气垫内压力越大，气垫表面的ETFE膜材张得就越紧，气垫的刚度就越大。在强风或降雪时，需要增加气垫内的压力，以增强气垫的刚度和承载能力，防止外层膜因受到压力而发生曲面翻转。ETFE气垫的内压可以随外荷载的不同在200-800pa之间变化。另一方面，由于太阳的照射，气垫内的空气温度会升高，体积膨胀，导致压力增大。为保证气垫的安全，当气垫的内压超过限值时，需要排气减压；当没有阳光照射、温度下降后，又需要充气补压。
4、控制系统及充气设备
由于ETFE气垫内的空气压力需要不间断地监控、调节，每个气垫上都要有连通管连接到控制系统及充气设备上。控制系统及充气设备包括动力（含应急动力供应）设备、气泵（至少两台，一用一备）、控制柜、空气净化器（除湿、除尘）、感应器、减压阀、单向阀、连通管等。由于气垫内、外表面温度不同，湿空气进入气垫后会在气垫内结露，影响气垫的透光率及外观，故要进行除湿处理。由于气泵的作用仅仅是维持气垫内的气压，因而消耗的能量非常低。以总面积1000㎡的ETFE气垫为例，一般需要一台功率为220W的备用气泵，一台功率为100W的工作气泵。工作泵在压力感应器控制下工作，运行时间为额定时间是50%左右，即实际能量消耗约50W。
