关于通风工程风管构造若干问题的研究

关于通风工程风管构造若干问题的研究
结合工程实践对通风工程风管构造设计和施工中一些问题的分析,通过对风管构造进行合理改进,可节约金属材料和人力投入。

标签通风工程；风管；设计；施工
通风工程的风管大多采用水平吊装,自重使风管承受垂直方向近似均布的荷载作用,但由于风管侧面非对称地安装有各种配件(如三通、弯管、风口、阀门、检查口等),故除重力外还会承受一定的扭力;风管输送气流时要承受均匀的内压(正压风管)或外压(负压风管)。

还有其它一些因素,如风管侧壁开孔引起非对称弯曲;输送非常温气流时会引起温度效应。

1 根据工程实际合理采用不同的板厚
为了减轻风管自身的重量,应根据工程实际设计需采用的风管尺寸和压力级别,在保证设备正常运行的情况下尽可能选择最小的板厚。

目前金属风管采用大量热镀锌钢板和钢带,它的基体是冷轧低碳结构钢板,抗拉强度>270N/mm2,延伸率>24%,厚度允差在σ＝0.6mm～1.2mm范围内为±0.07mm～±0.13mm。

以往考虑发达国家的工业技术、检测设备和测试手段等均比国内先进,故在相同尺寸与相同压力级别的条件下,国内的风管板厚普遍要比外国标准大20%左右,这样板材的消耗量和风管自身重量也会相应增加。

但随着我国工业技术水平的提高,目前国内厂家已完全有能力大量生产厚度均匀的优质板材,因而在风管选择最小板厚时应向外国标准靠拢,以免造成板材的浪费。

而GB50243-2002所规定的板厚已接近国外标准的高压风管板厚,这在技术上和实际运行上均有保障,但显然是不尽经济合理的。

从设计的角度考虑,一个系统完全可以按照不同位置的受压情况,而分别采用几种对应于不同压力级别的风管板厚。

在正压风管系统的末端或负压风管的前端往往可以采用低压风管,而接近风机的部位可采用中压或高压风管。

实践证明通过合理配置风管就可以实现在保证系统稳定的情况下节约投资的目标。

2 选用适当的纵向缝接合方法
对于矩形风管,联合角咬口适用于任何压力级别,但近年按扣式咬口因其可节省一道翻边工序,因此被应用得较多且已逐渐取代联合角咬口。

但应注意按扣式咬口只限于在低、中压风管中使用。

至于立缝和封盖式立缝可用铆钉、自攻螺丝(间距150mm～300mm)、点焊压凸凹痕等方法紧固。

纵向的封盖式立缝不仅可增强风管的抗弯强度和板壁刚度,而且在制作较大尺寸的矩形风管时还可尽量利用板宽,取消了联合角咬口和拼板工序,从而节约了金属材料和人力。

这种方法特别适合于矩形长边尺寸>1.5 m的风管,尤其是排烟风管,但由于气流噪声较大而不适用于净化系统。

3 选用适当的横向连接方式以节约金属用量
风管的允许使用压力不仅取决于壁厚,还取决于连接种类及板壁加固方式。

横向连接不仅是延续风管长度的一种手段,而更重要的是它起着增强风管刚度及保持风管精确横向尺寸的作用,通常采用的可拆卸横向连接是角钢法兰连接,而无法兰连接在低、中压的中等尺寸(矩形长边小于1.6 m)風管中已得到广泛推广应用。

近年来国内已将夹板连接和承插连接应用在一些公用建筑中,笔者认为扁平夹板、直立夹板、S型卷边夹板、立缝和带夹板的整体法兰等5种连接类型因其工艺较简单,构造性能良好,且一般不需复杂的成型机具即能在现场加工或工厂预制,较适用于我国风管的施工现状。

目前已有咬口机带刃头,即使在手动折边机上也可制作;承插连接虽其工艺性良好,但采用此法的风管刚度却不理想,若在连接处同时使用加强箍则要增加材料,故仅在小尺寸风管中采用才较为可靠。

此外,S 型双立卷边、角铁加强双立卷边夹板以及其它轻型型材制作的异型法兰连接,其使用性能在低压风管的范围内与各种夹板和立缝连接相类似,但加工工艺较复杂且成本较高,目前已较少使用。

以上推荐的5种无法兰连接几乎都可以省掉角铁、法兰螺栓及大部分(甚至全部)铆钉,这些辅助材料约占风管用钢量的3 0%,同时相应也可节约人力投入25%。

笔者负责设计的空调系统工程,就采用了前述风管无法兰连接新工艺,实践证明该工程节约大量金属材料且设备运行理想,取得良好的经济效益。

4 根据功能需要进行板壁加固
这是确定风管使用压力的决定因素之一,主要有两种方式,一是将板壁本身制成强肋状,二是在两个连接法兰或其他连接种类构成的节点之间均布环状、横向或竖向加固筋。

对于加强板,凸型交叉刃条是最常用的,用手动折边机轻折即可,这种类型在排烟风管及其他负压风管中用得最多,对于压褶则一般需要专用的压床来实现。

外部加固筋的作用是保持风管横向断面的形状而起到对板壁的加强作用,加固筋的规格通常与所使用的法兰连接的角钢一致,也可使用轻质型材,其间距与横向连接允许距离相同。

另外还要说明的是风管内部的加强方法,通常是采用圆钢做拉撑杆,两端用螺母或焊接在连接法兰或加固筋上;也有用扁钢做拉撑条的,两端用螺栓或铆钉紧固在板壁或法兰上。

如要使用扁钢则应征得设计人员同意,条件许可时先进行气流噪声测试,测试合格之后再付诸实施,以保证气流噪声在允许范围值内。

5 注意连接部位的密封性
即使是最普通的风管也对气流泄漏量有所限制,这就要求风管上的纵向缝和横向连接部位都要具有良好的密封性能。

预制成卷带或薄片状的密封垫使用在法兰或其它连接的金属相对面之间,可以是橡胶板、石棉橡胶板或聚酯材料,在排烟风管中因温度关系要注意使用不燃物质如石棉绳。

密封垫厚度对于长边小于1.5m的矩形风管要求为大于等于3mm,对大型风管则要求为大于等于4mm。

至于纵向缝及横向连接装配中的板与板、板与型钢之间都要求施用密封胶,但在实践中普通低压风管联合角咬口的纵向缝不一定都要施用;立缝就大多要施用;夹板连接则一律要施用。

密封胶可在节点装配过程中边制作边挤入缝内,或在装配完
成后外施嵌缝。

风管密封性能合格与否是按规定的最大泄漏量来评价的,空气泄漏量试验是针对高压风管的强制性试验,一般情况下泄漏试验可分段进行,事先计算出风管的表面积,然后将风管系统上的全部开口堵死,试验压力取平均压力Pm ＝(P1+P2)／2(式中P1、P2分别为试验风管系统始端和末端运行中的操作压力),根据试验结果算出泄漏量;而对于低、中压风管通常只需按照设计图纸的施工说明决定是否必需进行试验。

笔者认为如果施工单位能够严格按设计图纸标示和施工规范要求进行制作,则低压风管实际上已能达到所要求的密封性能,因而如无特殊需要一般无须进行实地泄漏试验。

6 结语
以上是笔者结合工程实践对通风工程风管构造设计和施工中一些问题的分析,通过对风管构造进行合理改进,无疑将可节约金属材料和人力投入,笔者在工程的暖通空调工程设计和施工中,根据工程特点采取了以上各项措施,该暖通空调工程可比节约金属材料用量达20%,同时节省人力投入达15%以上,受到业主单位的好评。

参考文献
[1]马志奇.通风与空调工程机械施工使用技术[M].中国建材工业出版社,2006,1.
[2]邵宗义.建筑通风空调工程设计图集[M].机械工业出版社,2005,11.。