暖通工程论文

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所 长：姚杨，博士，教授，博士生导师，市政环境工程学院副院长，中国制冷学会高级会员，自1988年起从事暖通空调专业教学和科研工作，曾主持国家、省部级项目10余项，发表高水平论文40余篇。其中，SCI、EI收录10余篇副所长：姜益强，博士，教授，博士生导师，建筑热能工程系副主任，美国供热、制冷、空调工程师协会ASHRAE会员，自1997年以来一直从事热泵空调技术的研究，主持或参与国家、省部级项目10余项，发表相关论文30余篇。其中，SCI、EI收录10余篇。技术骨干：倪龙，博士，讲师。发表论文10余篇，曾在2008年全国暖通空调学术年会“地源热泵技术”专题交流会上做《单井循环地下换热系统健康运行的关键》发言。顾 问：马最良教授，博士生导师，九三学社社员。中国制冷学会理事会理事、黑龙江省制冷学会副理事长、黑龙江省能源研究会副理事长、中国建筑装饰协会暖通空调委员会理事、《暖通空调》等杂志编委。从事的主要研究方向有：热泵技术在我国暖通空调中应用的评价；暖通空调设备的研制与开发；暖通空调设备性能试验方法的研究与发展。研究成果累累。

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对通风工程风管构造设计和施工有关问题的探讨 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＝6mm～2mm范围内为± 07mm～±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>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6 m)风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%。笔者负责设计的潮州市 某国家示范性高级中学空调系统工程,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 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,笔者在潮州某 四星级宾馆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, [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,