虞 杰

(浙江工業(yè)大學(xué) 工程設(shè)計集團有限公司，浙江 杭州 310014)

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雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管漏風(fēng)量控制

虞 杰

(浙江工業(yè)大學(xué) 工程設(shè)計集團有限公司，浙江 杭州 310014)

通過對雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管特點的描述，分析了該風(fēng)管保溫好、強度大、制作方便和安裝快捷等優(yōu)點，并根據(jù)規(guī)范對風(fēng)管漏風(fēng)量控制要求，在風(fēng)管加工制作過程中采取一定的嚴(yán)密措施，從而降低風(fēng)管的漏風(fēng)量，以保證風(fēng)管制作安裝的質(zhì)量，并通過對風(fēng)管的漏風(fēng)量檢測，風(fēng)管漏風(fēng)量值要遠(yuǎn)低于規(guī)范允許值，驗證了采取密封措施的安全可靠又不至于成本太高，在工業(yè)化發(fā)展日益壯大的今日，雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管能夠發(fā)揮其優(yōu)點，在暖通空調(diào)工程領(lǐng)域中可以得以廣泛應(yīng)用.

復(fù)合風(fēng)管；漏風(fēng)量；量控制；測試

雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管是傳統(tǒng)風(fēng)管的更新?lián)Q代產(chǎn)品，又是鍍鋅鐵皮風(fēng)管的新一代進化產(chǎn)品.雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管具有鐵皮風(fēng)管的剛度好、強度大外，又具有一次成型，不需要二次保溫，制作安裝方便的特點.該風(fēng)管內(nèi)外表面均采用一定厚度的彩色鋼板制作，兩層鋼板之間填有滿足消防要求的保溫材料，不僅克服了以往玻纖風(fēng)管強度弱，外表易破損的弱點，更重要的是發(fā)揚了鍍鋅鐵皮的優(yōu)勢，而且不需要人工現(xiàn)場敲打，完全可以在工廠一體化制作，現(xiàn)場整體安裝，在工業(yè)與民用建筑空調(diào)通風(fēng)風(fēng)管系統(tǒng)中得到了廣泛的的應(yīng)用，從實際工程的運用情況來看，其經(jīng)濟合理的優(yōu)勢是非常明顯的，使用效果也能夠完全達到設(shè)計和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求.

1 設(shè)計方案

1.1 復(fù)合風(fēng)管特點

1) 該風(fēng)管及法蘭都是在工廠機械化、模具化生產(chǎn)，可以保證風(fēng)管管段及法蘭的垂直度、平行度，相同尺寸的管道、法蘭的一致性好，互換性好，這就使得安裝后整體的管道系統(tǒng)將很少產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而提高了管道系統(tǒng)的整體氣密性，減少管道系統(tǒng)使用過程中由于內(nèi)應(yīng)力所產(chǎn)生的故障率.

2) 該風(fēng)管材料選用雙面彩鋼板復(fù)合板，其表面強度與鍍鋅鐵皮風(fēng)管相差不大,而剛性又要大于鍍鋅鐵皮風(fēng)管，下料采用工廠機械化，成型過程中不會出現(xiàn)“多肉少肉”現(xiàn)象，避免由此帶來的震動及噪聲.

3) 該風(fēng)管成型時采用整板彎制的工藝流程，唯一接口采用粘接及內(nèi)外角包角鉚釘固定，沒有咬口工序，氣密性較好.

4) 該風(fēng)管制作時管道與保溫一次成型，不僅去除了人工現(xiàn)場保溫的繁瑣，而且其保溫質(zhì)量、效果也是人工現(xiàn)場保溫不可比擬的，避免傳統(tǒng)風(fēng)管由于人工現(xiàn)場保溫不密實而產(chǎn)生的結(jié)露和漏水現(xiàn)象.

5) 該風(fēng)管采用PVC或斷橋隔熱鋁合金封閉式法蘭，卡式連接的方式不僅施工方便快速，又能節(jié)省安裝空間，且連接后不會產(chǎn)生“冷橋”現(xiàn)象.

1.2 加工和制作安裝措施

風(fēng)管是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中輸送空氣的重要組成部件，其用量在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中占據(jù)的比重較大.傳統(tǒng)的鍍鋅鐵皮風(fēng)管制作時存在縱向、橫向拼接，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)管之間，風(fēng)管與通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、閥門部件、送回風(fēng)口等連接時，均會產(chǎn)生許多橫向連接縫，而縫隙的存在不可能保證風(fēng)管連接的嚴(yán)密性，從而導(dǎo)致通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的漏風(fēng)，漏風(fēng)不僅會增加系統(tǒng)運行的能耗，嚴(yán)重時會影響系統(tǒng)的正常運行，因此如何控制通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的漏風(fēng)量就顯得較為重要.各類規(guī)范中對風(fēng)管與通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、閥門部件、送回風(fēng)口等連接時需要采取的密封措施有嚴(yán)格的要求，風(fēng)管制作時如何保證密封也有具體措施.

根據(jù)GB 50243—2002《通風(fēng)與空調(diào)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》4.2.5條的要求，矩形風(fēng)管的允許漏風(fēng)量應(yīng)符合：低壓系統(tǒng)風(fēng)管QL≤0.105 6P0.65;中壓系統(tǒng)風(fēng)管QM≤0.035 2P0.65;高壓系統(tǒng)風(fēng)管QH≤0.011 7P0.65，式中：QL，QM，QH分別為系統(tǒng)風(fēng)管在相應(yīng)工作壓力下，單位面積風(fēng)管單位時間內(nèi)的允許漏風(fēng)量，m3/(h·m2)；P為指風(fēng)管系統(tǒng)的工作壓力，Pa[1-5].

風(fēng)管的嚴(yán)密性能是風(fēng)管加工和制作質(zhì)量的重要指標(biāo)，雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管生產(chǎn)企業(yè)對風(fēng)管漏風(fēng)量也有明確要求，如某企業(yè)企標(biāo)中就明確規(guī)定了雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管單位允許漏風(fēng)量,其應(yīng)符合表1的結(jié)果[1,5].

表1 風(fēng)管在不同工作壓力下的允許漏風(fēng)量

Table 1 The air leakagepermitof airduct in different working pressures

工作壓力/Pa允許漏風(fēng)量/(m3·h-1)低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)1002.112003.313004.304005.195006.002.006002.258002.7110003.1412003.5315004.081.3618001.5320001.6425001.90

為達到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并符合規(guī)范要求，雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管加工和制作安裝時采取以下措施，保證風(fēng)管的嚴(yán)密性能，降低漏風(fēng)量，雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管加工和制作安裝時采取以下措施：

1) 風(fēng)管直管段制作時的密封措施

風(fēng)管直管段密封措施相對容易解決，根據(jù)設(shè)計要求，確定風(fēng)管保溫材料和保溫厚度，并根據(jù)風(fēng)管尺寸大小，一般按風(fēng)管長邊尺寸，確定雙面鋼板厚度，內(nèi)外壁厚度按相同尺寸考慮，制作風(fēng)管面板.直管段風(fēng)管制作時采取按要求的風(fēng)管厚度切割，并保留單面彩鋼板，交叉折疊，這樣可以盡量避免風(fēng)管制作時產(chǎn)生縫隙，再用抽芯鉚釘固定，用于固定的抽芯鉚釘間距應(yīng)控制在120 mm之內(nèi)，以保證制作完成的風(fēng)管密封和強度，所有縫隙均采用專業(yè)密封膠封堵(圖1)，風(fēng)管包邊處和風(fēng)管內(nèi)壁均有密封膠處理，密封措施比較完善.

圖1 直管段制作示意圖Fig.1 Sketch of the production of straight pipe section

2) 風(fēng)管法蘭連接時的密封措施

為保證風(fēng)管與法蘭之間避免產(chǎn)生縫隙，減少風(fēng)管漏風(fēng)量，雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管連接時的法蘭采用PVC法蘭或斷熱鋁合金法蘭.PVC法蘭制作時采取45°切割，用卡條和專業(yè)密封膠密封，PVC法蘭型材按風(fēng)管厚度定制，即圖中δ必須與風(fēng)管厚度尺寸一致，避免法蘭與風(fēng)管之間產(chǎn)生縫隙，確保法蘭與雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管的密封性能(圖2).雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管采用斷橋隔熱鋁合金法蘭連接時，法蘭采用角碼、高強度纖維樹酯及沖壓緊固等措施加強風(fēng)管的密封(圖3)，圖中δ必須與風(fēng)管厚度尺寸一致.

圖2 PVC法蘭型材示意圖Fig.2 Schematic diagram of PVC flange profile

圖3 鋁合金隔熱斷橋法蘭型材截面示意圖Fig.3 Diagrammatic sketch of aluminum alloy bridge insulation flange section

3) 風(fēng)管與風(fēng)閥連接、風(fēng)量測量孔、檢修門等的密封措施

風(fēng)管與各類風(fēng)閥(如風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、防火閥等)采用F型法蘭連接，風(fēng)管法蘭與風(fēng)閥閥體之間采用密封墊墊襯，以減小風(fēng)管法蘭與風(fēng)閥閥體之間的縫隙(圖4)；空調(diào)通風(fēng)風(fēng)管系統(tǒng)中往往還有風(fēng)壓測試要求，即風(fēng)管上設(shè)有壓力測量裝置，如何避免壓力測量孔處的漏風(fēng)，采取在風(fēng)量測量孔螺栓與風(fēng)管之間采用密封墊的密封措施(圖5)；大尺寸風(fēng)管系統(tǒng)上設(shè)有檢修門時，檢修門處存在大量縫隙，且檢修門處的縫隙為貫通性縫隙，縫隙密封措施處理不當(dāng)，會有大量空氣滲透出去，造成能源的大量浪費，因此檢修門處的密封就顯得尤為重要，風(fēng)管山檢修門處的密封措施除采用密封墊以外，還采用專用包邊型材和鋁合金卡扣加強密封(圖6)[6-8]，檢修門四周均采用鋁合金卡扣固定.

圖4 風(fēng)管與風(fēng)閥連接示意圖Fig.4 Diagrammatic sketch of the connecting for air duct and the air valve

圖5 風(fēng)管測量孔密封Fig.5 Sealing measures for air duct measuring hole

圖6 風(fēng)管檢修門密封措施Fig.6 Sealing measures for air duct inspection door

2 漏風(fēng)量測試

在雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管制作安裝過程中，盡管企業(yè)有嚴(yán)格的企標(biāo)要求，而且增加了很多防止風(fēng)管漏風(fēng)的措施，措施是否能夠達到企標(biāo)的要求并能否滿足國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求.我們特意委托權(quán)威檢測機構(gòu)對面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管樣品進行測試，從本次檢測提供的測試報告中，所有參數(shù)不僅能滿足企標(biāo)的要求，而且還符合國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求.

2.1 測試原理

漏風(fēng)量檢測方法主要有漏光法檢測與漏風(fēng)量測試.漏光法檢測是利用光線對小孔的強穿能力，對系統(tǒng)風(fēng)管嚴(yán)密程度進行檢測的方法[1].漏風(fēng)量測試原理主要是保持被測風(fēng)管內(nèi)工作壓力狀態(tài)穩(wěn)定，通過變頻風(fēng)機補充系統(tǒng)中的漏風(fēng)量.因此，只需測出被測風(fēng)管某一個穩(wěn)定的工作壓力下的補風(fēng)量，即測出了風(fēng)管的漏風(fēng)量.在對風(fēng)管系統(tǒng)進行漏風(fēng)量測試時，將漏風(fēng)測試裝置中的變頻風(fēng)機出風(fēng)口用光滑圓管連接到被測試的風(fēng)管上，該段風(fēng)管除和測試裝置用風(fēng)管連接以及從上面引出流量測試孔和壓力測試孔外，其余開口均應(yīng)封死.當(dāng)啟動漏風(fēng)測試系統(tǒng)中的風(fēng)機并逐漸提高風(fēng)機轉(zhuǎn)速時，通過圓管向風(fēng)管內(nèi)送風(fēng)，風(fēng)管內(nèi)的壓力也會隨之上升.當(dāng)風(fēng)管壓力達到所需測試的壓力后，通過變頻器調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速，并穩(wěn)定風(fēng)管內(nèi)的測試壓力，此時測得風(fēng)機的補風(fēng)量則是被測風(fēng)管在該測試壓力下的漏風(fēng)量[9-10].

2.2 測試系統(tǒng)

風(fēng)管式漏風(fēng)量測試裝置由風(fēng)機、連接風(fēng)管、測壓儀器、風(fēng)速儀等組成(圖7).風(fēng)管系統(tǒng)漏風(fēng)量測試要求精度高，誤差小，因而對測試系統(tǒng)有要求：1) 對本裝置均采用經(jīng)檢驗合格的專用測量儀器；2) 漏風(fēng)量測試裝置的風(fēng)機，其風(fēng)壓和風(fēng)量選擇分別大于被測定風(fēng)管系統(tǒng)的規(guī)定試驗壓力及最大允許漏風(fēng)量的1.2倍；3) 漏風(fēng)量測試裝置試驗壓力的調(diào)節(jié)，采用變頻器調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方法，漏風(fēng)量值需在系統(tǒng)經(jīng)調(diào)整且壓力保持穩(wěn)定的條件下測得；4) 漏風(fēng)量測試裝置的壓差測定采用微壓計，其最小讀數(shù)分格不應(yīng)大于2.0 Pa[1].

圖7中風(fēng)機出風(fēng)口連接到被測試的風(fēng)管的圓管直徑規(guī)格為50 mm，在壓力測試孔讀取工作壓力值穩(wěn)定后，通過流量測量孔用KANOMAX KA21風(fēng)速儀測得圓管內(nèi)風(fēng)速值，利用公式可以得出風(fēng)管系統(tǒng)漏風(fēng)量，再將漏風(fēng)量均攤到被測風(fēng)管內(nèi)壁總面積后，即得該被測風(fēng)管的單位面積漏風(fēng)量，其表達式為

Q=3 600vAn/S

(1)

式中：Q為單位面積漏風(fēng)量，m3/(h·m2)；v為圓管內(nèi)空氣流速，m/s；An為圓管截面積，m2；S為風(fēng)管內(nèi)壁總面積，m2.

1—風(fēng)機；2—風(fēng)機變頻器；3—流量測試孔；4—壓力測試孔；5—受試風(fēng)管系統(tǒng)圖7 風(fēng)管系統(tǒng)漏風(fēng)性能測試試驗裝置示意圖Fig.7 Diagrammatic sketch ofleakage performance test device for air duct system

2.3 測試儀器

KIMO TH100溫濕度傳感器,儀器控制精度±1%讀數(shù)，KIMO AMI300多功能測量儀；KIMO壓差傳感儀,儀器控制精度±0.2%讀數(shù)；KANOMAX KA21風(fēng)速儀,儀器控制精度±3%[11].

2.4 測試條件

環(huán)境溫度14.2～14.5 ℃,相對濕度40.9%,大氣壓力101.9 kPa.

2.5 測試樣品

受試風(fēng)管部件連接而成(表2)，部件之間采用法蘭連接，并用密封膠密封，樣品參數(shù)由現(xiàn)場測試獲得[11],風(fēng)管內(nèi)壁總面積3.73 m2.

表2 彩鋼矩形復(fù)合風(fēng)管樣品規(guī)格

Table 2 Caigang composite rectangular duct sample specifications mm3

編號1#2#3#4#尺寸320×200×580320×200×1213320×200×1213320×200×580

2.6 試驗步驟

1) 安裝受試風(fēng)管系統(tǒng)，并將其與測試風(fēng)機連接，連接風(fēng)管均為光滑圓管.

2) 將風(fēng)速測試裝置與壓力測試裝置安裝在測試系統(tǒng)上之后，密封測孔，并將測試風(fēng)管系統(tǒng)所有開口使用盲板封堵嚴(yán)密.

3) 通過調(diào)節(jié)風(fēng)機電壓，改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速，使受試風(fēng)管內(nèi)達到500 Pa壓力，穩(wěn)定10 min之后，讀取接入管道入口直管段流量測量孔的風(fēng)速儀上風(fēng)速值.

4) 調(diào)節(jié)風(fēng)機電壓，使測試風(fēng)管內(nèi)工作壓力分別達到600，800，1 000，1 100，1 300，1 500 Pa，重復(fù)步驟3分別測得各個工作壓力下風(fēng)速值.

5) 將所測得的風(fēng)速值及圓管截面積、風(fēng)管內(nèi)壁總面積代入式(1)中，計算得各個工作壓力下風(fēng)管單位面積漏風(fēng)量.

2.7 測試過程

按前述測試步驟做好準(zhǔn)備工作后，先采用漏光法初步檢測被測風(fēng)管嚴(yán)密性是否滿足規(guī)范要求，并對不合格的漏光點做密封處理.漏光法檢測合格后，接通電源啟動風(fēng)機，同時觀察壓力測試裝置顯示壓力值是否顯示為500 Pa，如果未達到測試壓力值，則通過調(diào)節(jié)增大風(fēng)機電壓，加大風(fēng)機轉(zhuǎn)速，使壓力測試裝置顯示的壓力值為500 Pa；如果超過測試壓力值，則減小風(fēng)機電壓，降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速，調(diào)整到需要的壓力測試值.經(jīng)過調(diào)整，風(fēng)管內(nèi)壓力值達到測試壓力值時，穩(wěn)定風(fēng)機電壓，使風(fēng)管內(nèi)測試壓力值在500 Pa處穩(wěn)定10 min之后，讀取風(fēng)速儀上的指示刻度值，并做好記錄.

3 測試結(jié)果與分析

根據(jù)實驗步驟測量600，800，1 000，1 100，1 300，1 500 Pa壓力值下的風(fēng)速、圓管截面積及風(fēng)管內(nèi)壁總面積，將實測值代入式(1)，得各個工作壓力下風(fēng)管單位面積漏風(fēng)量測試結(jié)果如表3和圖8所示[11].

表3 不同壓力下樣品漏風(fēng)量

注：1) “規(guī)范上限制”按照GB 50243—2002中的中壓系統(tǒng)漏風(fēng)量限制計算，計算公式為QM≤0.035 2P0.65[1].

圖8 不同壓力下樣品漏風(fēng)量圖Fig.8 The figure for the air leakage of the subject in different pressures

風(fēng)管漏風(fēng)量是檢測風(fēng)管制作及安裝質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，漏風(fēng)量大小不僅影響空調(diào)工程后期的調(diào)試及使用要求，還帶來大量不容忽視的能耗.從權(quán)威機構(gòu)提供的測試報告中可以看出：受測風(fēng)管樣品，在不同工作壓力條件下，受測風(fēng)管的漏風(fēng)量實測指標(biāo)是完全滿足規(guī)范所要求的指標(biāo).風(fēng)管的漏風(fēng)量指標(biāo)值僅為規(guī)范允許漏風(fēng)量指標(biāo)值的12%～14.7%，其中工作壓力1 090 Pa時，該風(fēng)管的漏風(fēng)量僅為1.62 m3/h，其單位面積漏風(fēng)量僅只有0.44 m3/(m2·h)，而GB 50243—2002《通風(fēng)與空調(diào)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》4.2.5條允許的計算漏風(fēng)量為3.32 m3/(m2·h)，實測結(jié)果僅為規(guī)范允許值的13.25%，我們所采取的風(fēng)管密封措施已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了規(guī)范要求.以這樣低的漏風(fēng)量，雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管應(yīng)用于實際工程時，其節(jié)能的效果也是非常明顯的，該風(fēng)管完全可以屬于一種低能耗的風(fēng)管.雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管目前市場占有率越來越大，產(chǎn)品質(zhì)量及價格也越來越被市場認(rèn)可，漂亮整齊的外觀尤其是在一些不設(shè)吊頂?shù)目照{(diào)區(qū)域(如體育場、車站和超市等)應(yīng)用越來越廣.有效控制風(fēng)管段制作交叉處縫隙及法蘭接口處的漏風(fēng)量，不僅提升產(chǎn)品質(zhì)量，而且節(jié)約了大量的能源，減少了能耗，提高能效，節(jié)省人工投入，經(jīng)濟效益明顯，值得推廣.

4 結(jié) 論

雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管是一種自帶保溫、強度好、制作安裝方便的空調(diào)通風(fēng)風(fēng)管，在制作時對可能產(chǎn)生縫隙的部位采取了各種各樣的密封措施，從權(quán)威機構(gòu)提供的風(fēng)管漏風(fēng)量檢測報告中可以看出，樣品風(fēng)管的實測漏風(fēng)量指標(biāo)僅為國家規(guī)范允許漏風(fēng)量指標(biāo)的12%～14.7%[9]，風(fēng)管的嚴(yán)密性能能夠滿足GB 50243—2002《通風(fēng)與空調(diào)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》4.2.5條關(guān)于風(fēng)管漏風(fēng)量控制的要求.更為重要的是，該風(fēng)管完全能夠?qū)崿F(xiàn)工廠一體化制作，現(xiàn)場整體安裝，既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，又能加快空調(diào)通風(fēng)風(fēng)管的施工進度，減少人工勞動力成本的支出.相信優(yōu)勢特點明確、施工質(zhì)量上乘、工廠化程度高，雙面彩鋼板復(fù)合風(fēng)管在其發(fā)展的歷程中，在暖通空調(diào)領(lǐng)域的風(fēng)管系統(tǒng)中會得到越來越廣泛的應(yīng)用.

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(責(zé)任編輯：劉 巖)

Air leakage rate control for composite air ducts made with double sided color steel plates

YU Jie

(Engineering Design Group Co., Ltd., Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

Based on the characteristics of composite air ducts made with double sided color steel plates, it is shown through analysis that they have the advantages of good heat preservation, high strength, convenience of manufacture, and quick installation. According to the control requirements of the air leakage rate of air ducts by specifications, some strict measures have been taken during the manufacture of air ducts to reduce the air leakage rate and to ensure the installation quality. The air leakage rate of air ducts is examined to make it much lower than the permissible value. It is validated that the sealing measures are safe, reliable, and at a reasonable cost. In the industrialized society, composite air ducts made with double sided color steel plates will display their advantages and be widely used in the field of heating, ventilating, and air conditioning.

composite air duct; air leakage rate; quality control; test

2015-12-03

虞 杰(1964—)，男，江蘇無錫人，高級工程師，研究方向為暖通空調(diào)領(lǐng)域，E-mail：641945777@qq.com.

TB494

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1006-4303(2016)05-0547-06