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风管设计

空调风管材料的性能分析及选择

朱伟民

（上海西门子移动通信有限公司）

摘　要　通风空调管道的材质性能及质量关系着整个通风空调系统的运行效果,就我国现常用通风空调风管的特点、性能及市场情况进行了分析、比较,并提出选择依据。

关键词　风管　性能　市场分析

1　前言

   随着经济建设迅猛发展,新产品和新技术在激烈的竞争中不断涌现,并且越来越受到广大用户的欢迎和青睐。

同时随着中央空调系统的迅速发展,克服现有设备及材料的缺点或不足,不断的完善和提高其性能也就越来越重要,其中对空调系统通风空调管道材料的选择及开发应用就说明了这点。

本文将就我国现常用通风空调管道进行综合比较,为合理选用产品提供可靠依据。

2　我国现常用三种风管的特点及性能比较

（1）镀锌铁皮风管的基本特点

   它是最早使用的风管管材之一,采用镀锌铁皮加工,适合含湿量小的一般性气体的输送,不耐腐蚀、易生锈,无保温和消声性能,必须另外加包保温层及保温防护层,须设置消声器,制作、安装周期长、速度慢。

（2）无机玻璃钢风管的基本特点

   它是近十几年较新的风管管材,采用玻璃纤维增强无机材料制作,即是符合《中华人民共和国建材工业行业标准》JC646.1996的玻璃纤维氯氧镁水泥通风管道,遇火不燃、耐腐蚀,份量重,硬度大但较脆,受自重影响易变形,受原料配制影响和制约易酥裂,无保温和消声性能,必须另外加包保温层及保温防护层,须设置消声器,制作、安装周期长、速度慢。

（3）复合玻纤板风管的基本特点

   它是近年最新的风管管材,以容重64kg/m3、厚度25mm的离心玻纤板为基材,内复玻璃丝布,外复防潮铝箔布（进口板材为内涂热敏丙稀酸聚合物,外层为稀纹布/铝箔/牛皮纸）,用专用防火粘结剂复合干燥后,再经切割、开槽、粘结加固等工艺而制成,采用特种密封胶、压敏胶带、热敏胶带连接密封,根据风管断面尺寸、风压大小再采取适当的加固措施。

具有消声、保温、防火、防潮、漏风量小、经济适用等优点,材质轻,搬运吊挂容易,现场修改方便、易施工,组装便捷,需密封的连接点少,节省安装空间,热效高,操作安静,工作寿命长,性能价格比最优,综合造价低,要防止被水长期浸泡。

3　三种风管的性能比较

（1）消声性能

   镀锌铁皮风管:

无消声性能,必须加装消声器,且需要更大的空间（因消声器的外形尺寸比风管尺寸每边大出200mm）,且消声器要达到应有的效果,其设置位置有一定的要求,实际工程中很难做到,造成实际消声效果也难以保证。

而且在风速较高、单边长度较大又加强不够、或与高中频风机配套时还会产生二次噪声,使得消声措施事倍功半。

   无机玻璃钢风管:

无消声性能,隔声性能优于铁皮风管,必须加装消声器,同铁皮风管一样,既多占用空间,噪声处理的效果也不理想。

   复合玻纤板风管:

其管壁是一种多孔性吸声材料,对中、高频声波具有良好的吸声效果,有数据表明,中频在1000Hz～2000Hz,管径500×320情况下,其消声量可达到18～21dB/m,是一个很好的管式消声器,可以消除来自空调设备的一次噪声及阀体、管件等处产生的二次噪声,随着管道的延长,效果更为明显,故可省去专用消声器。

（2）保温性能

   镀锌铁皮风管:

导热系数很大（为60.4W/m.K）,无保温性能,必须另外加包保温层及保温防护层,在风管法兰处保温厚度不易保证或无保温,将产生冷桥现象,风管壁面保温层的覆盖均匀度有时也会因安装净空不足够而不易保证。

   无机玻璃钢风管:

导热系数大（为0.5W/m.K）,无保温性能,必须另外加包保温层及保温防护层,保温层特性同铁皮风管。

   复合玻纤板风管:

管壁为离心玻璃纤维板,导热系数小（平均温度24℃时是0.029W/m.K,70℃时是0.04W/m.K）,特别是外表复合铝箔布具有很高的热反射能力,且其强度和韧性均大大超过铝箔纸,不易破损。

因其风管壁即为保温层,管道采用榫接、T形内框架对接和铁皮插接（或外法兰连接）,使整个风管各部位保温均匀,无冷桥现象产生,具有良好的保温绝热性能。

（3）防火性能

   镀锌铁皮风管:

铁皮风管属不燃材料,但其保温材料是否燃烧要依材质而定,通常要选用离心玻璃棉等不燃保温材料,而聚苯乙烯板等则不能满足要求。

   无机玻璃钢风管:

无机玻璃钢风管属不燃材料,但其保温材料是否燃烧要依材质而定,通常选用离心玻璃棉等不燃保温材料,而聚苯乙烯板等则不能满足要求。

   复合玻纤板风管:

以不燃性玻璃纤维棉板为基材,采用自制阻燃性粘合剂（获国家专利）,将铝箔布和玻璃丝布分别复合在基材的两侧。

因而成品风管属不燃材料,符合GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》A级合格,具有良好的防火性能。

（4）防潮性能

   镀锌铁皮风管:

易受潮、腐蚀生锈,在输送含湿量大的空调用空气时更为严重,尤其风管制作时在铁皮咬口处镀锌层遭到破坏,同时又不易弥补和防腐处理,冷桥产生处也会有凝露对管道的腐蚀,也因此影响了其整体寿命。

   无机玻璃钢风管:

无法与有机玻璃钢风管的防潮性能相比,受原料配比的制约,其防潮能力的稳定性较差。

受市场竞争的影响,为降低成本,使目前市场上出现的无机玻璃钢风管绝大多数不能符合相关标准,这更使用户对其具有的“玻璃钢”的相关优点产生怀疑。

   复合玻纤板风管:

无易腐材料和部件,风管外表面为防潮铝箔布,其透湿率为0,具有极强的防锈蚀能力,玻纤板的吸水率不大于2%,管道长期处在潮湿环境中,它的消声和保温等各种性能不会改变,因其为多孔材料,要防止管道内部、管端和切口处被水长期浸泡。

（5）漏风量

   规范规定:

风管漏风量应根据管道长短及其气密程度,按系统风量的百分率计算。

风管漏风率宜采用10%（对于一般送排风系统）

   镀锌铁皮风管:

风管总长度50m以下时,其漏风率通常要达到8%～10%,风管总长度增加时,漏风量要适当增加,当管内静压为500Pa时,风管单位面积漏风量为6m3/h.m2。

   无机玻璃钢风管:

风管总长度50m以下时,其漏风量通常要达到6%～8%,风管总长度增加时,漏风量要适当增加。

   复合玻纤板风管:

风管通过开槽、合榫、胶粘制作连接,结合缝再用铝箔胶带密封,不加固风管漏风量基本为0,加固风管漏风率不大于1%,系统漏风率不大于2%,当管内静压为500Pa时,风管单位面积漏风量小于1.8m3/h.m2。

（6）强度

   镀锌铁皮风管:

强度较高,抗静压能力强,在断面尺寸大时必须按规定进行加固（规范规定边长大于或等于630mm和保温风管边长大于或等于800mm,且其管段长度大于1200mm时,均应采取加固措施,对于边长小于或等于800mm的风管,宜采用楞筋、楞线的方法加固）。

   无机玻璃钢风管:

强度较高,但比较脆弱,因其较重,不易搬运,易受碰撞导致酥裂和破损,因自重较大,水平面边长较大时风管壁厚迅速增加,单位面积管壁重量大大增加,容易产生永久性竖向变形和沉降（规范规定矩形无机玻璃钢风管也应同按金属风管的加固方法进行加固,其加固筋与风管应为相同的材料并成为一整体）。

   复合玻纤板风管:

管壁为轻型玻纤板,易搬运和施工,能满足一般通风空调的承压要求,风压在500Pa时,管壁变形量不大于1%,壁厚为25mm的玻纤风管能承受800Pa静压力,如需承受更大压力时或风管边长在630以上的可按风压大小及设计要求进行加固,最高可承受风压1500Pa,因其为非刚性材料,要求技术工人要文明操作施工。

（7）重量

   镀锌铁皮风管:

容重为7870kg/m3,单位面积重量为10～16kg/m2（铁皮厚度δ=0.5～1mm,含保温层、保温防护层,包括法兰、吊托支架的重量4～4.8kg）。

   无机玻璃钢风管:

容重为2100kg/m3,单位面积重量为11～23kg/m2（风管壁厚δ=3～8mm,含保温层、保温防护层,包括吊托支架的重量1.7kg）。

   复合玻纤板风管:

容重为64kg/m3,单位面积重量为2.8kg/m2（厚度δ=25mm,包括吊托支架的重量1.5kg）,在各类风管材料中其重量最轻。

（8）摩擦阻力

   风管内壁为玻璃丝布,表面粗糙度为0.2mm,略大于铁皮风管的测定值,在风管内风速小于15m/s条件下,其沿程阻力与铁皮相比不超过7%（含风管内加固撑杆增加的阻力）,而在一般通风空调管道中沿程阻力只占局部阻力的10%左右（复合玻纤板风管和镀锌铁皮风管的局部阻力基本一样）,因此玻纤风管与铁皮风管相比增加的通风阻力不到1%,对整个风管系统影响不明显,基本可忽略。

无机玻璃钢风管的摩擦阻力大于铁皮风管,接近于复合玻纤板风管。

注:

以上主要技术数据来源于检测报告

（9）玻纤风管屏蔽纤维能力

   风管内壁复合玻璃丝布,具有屏蔽纤维飞散的能力。

在管内风速15m/s条件下,风管内壁纤维不脱落,完全符合国家卫生标准,确保室内空气质量及环境。

（10）使用寿命

   镀锌铁皮风管:

因其防潮性差,加工制作中又会使镀锌层破坏,更易造成腐蚀生锈,降低了风管的整体寿命,其寿命一般为5～10年。

   无机玻璃钢风管:

因其防潮稳定性较差（相对而言）,虽强度较高,但比较脆弱,因其较重,不易搬运,易受碰撞导致酥裂和破损,因自重较大,容易产生永久性竖向变形和沉降,受干燥潮湿、高温低温的环境变化影响,易造成其材质更加脆弱而酥裂、脱皮,不适合拆修和变更管线,如原料配比不达标,该现象将更加严重,从而降低了风管的整体寿命,寿命一般为5～10年。

   复合玻纤板风管:

以玻璃纤维为基材,重量轻、耐腐蚀、抗老化,易拆装、修复和变更管线,寿命可长达10～30年,国外已有使用30年的工程实例,国内也有使用十几年的工程实例。

（11）施工安装

   镀锌铁皮风管:

管道较重,制作、安装周期长、速度慢,管道尺寸及走向变更时费工费时,保温层在风管安装好后现场安装,工序繁琐,在风管法兰处保温厚度不易保证或无保温,将产生冷桥现象,风管四周应留足必要的保温层安装操作空间,否则保温层覆盖均匀度会因安装净空不足够而不易保证,外表不美观,加装消声器,需要更大的空间,且增加了安装难度和工作量。

   无机玻璃钢风管:

管道笨重,不易搬运,强度较高,但比较脆弱,易受碰撞导致酥裂和破损。

制作、安装周期长、速度慢,管道尺寸及走向变更时费工费时,加装消声器,需要更大的空间,且增加了安装难度和工作量。

保温层在风管安装好后现场安装,工序繁琐,在风管法兰处保温厚度不易保证和无保温,将产生冷桥现象,风管四周应留足必要的保温层安装操作空间,否则保温层覆盖均匀度有时会因安装净空不足够而不易保证,外表不美观,因其较重,将增加建筑物的承载。

   复合玻纤板风管:

管道轻巧,安装速度快,由于集管道和保温层于一体,可一次性完成安装程序,便于在安装过程中根据现场条件或设计进行安装变更,而不会影响其它工作程序,与其它材料相比,可省去保温层操作空间,即可节省吊顶净空150～200mm（换言之,相对其它风管而言,可以提高吊顶的标高150～200mm）,外表造型美观,也适于明装,也可以采用多彩涂料进行装饰,从而达到与周围环境和谐统一,因其重量轻,安装周期短,符合现代建筑追求轻质材料的发展趋势,更适用于高层建筑领域,但因其为非刚性材料,要轻拿轻放,按要求加工及存放,要求技术工人要文明操作施工,避免人为损坏。

4　经济性分析

   镀锌铁皮风管:

制作安装费为152～163元/m2（含各种连接件,加固件、吊装件、保温防护层）,增设消声器或回风静压箱将增加费用约20～40元/m2（按管道长50m估计）,如风管内风速较高,为满足较高静音要求消除产生的二次噪声而需设置消声风口时,还将增加较高的费用。

   无机玻璃钢风管:

制作安装费,按无机玻璃钢10元/kg计为215～242元/m2,按8元/kg计为184～211元/m2（含各种连接件,加固件、吊装件）,增设消声器等消声部件增加的费用与铁皮风管基本相同。

注:

上述价格是当风管主材壁厚δ=5mm、每节风管长度为1500mm、法兰按风管重量的12%考虑时的数值,而风管壁厚随断面尺寸的大小分别取δ=3～8mm,对应法兰的附加重量分别为7～20%,即风管断面尺寸较大时,壁厚增加较快,造成风管及法兰的重量增加也较快,而玻璃钢管道是按重量计算价格,从而使单位面积造价相应增加,很不合理。

   复合玻纤板风管:

制作安装费为185～205元/m2（板材厚度为25mm,自带消声、保温及防护层,含各种连接件,加固件、吊装件）。

5　风管的选择与市场分析

   镀锌铁皮风管:

属于传统产品,具有广泛的用途和使用场所,其优缺点早已被广大用户所了解认同,它最适合无腐蚀、干燥气体的输送,同时要求有干燥的环境条件,且对通风空调系统的噪声要求不严的场合。

   无机玻璃钢风管:

属于次新产品,因其具有防火、防腐、隔噪的优点,使它曾一度抢占大半个风管市场,但近几年随着时间的推移,人们逐渐对无机玻璃钢风管的一些弱点和不足有所了解,如实际的防潮性和产品各质量性能的时间稳定性,即随着时间的推移,其各项性能下降的速度比预期的要快,尤其它的内在质量受原料配比影响较大,而实际工程中又不易从表面看出,另外受市场竞争的影响,为降低成本,使目前市场上出现的无机玻璃钢风管绝大多数不能符合相关标准（这点应引起关注）,这更使用户对其具有的“玻璃钢”的相关优点产生怀疑,且玻璃钢管道按重量计算价格,很不合理,加上价格因素（虽然其价格一降再降）,使无机玻璃钢风管的市场份额逐渐缩小,而镀锌铁皮风管的市场份额又逐渐增加,无机玻璃钢风管适用场所与铁皮风管基本相同,此外,它更适用于有腐蚀性（氟氢酸等对硅酸盐有腐蚀性的除外）的输送介质及环境条件,也适用于室外架空管道,因无机玻璃钢风管具有很好的耐温及防火性能,也就适用于耐温限度以下的高温通风及排烟管道。

   复合玻纤板风管:

是近年的新产品,因其具有对以往所有产品的重大变革（集管壁、保温、防护层为一体,质轻、具有消声功能）,仍是随着时间的推移,已从原来人们对它的不了解、怀疑、观望到现在的认知、肯定及大范围的推广应用,并在北京、上海等大型城市已较大面积的使用,玻纤风管与具有相同保温、消声效果的铁皮和无机玻璃钢风管相比,不仅寿命长、重量轻、节约空间,保温、消声一步到位,在承压允许的范围内,还可通过在许可的范围内适当增加管内风速达到减小风管断面,节省管材用量,更主要的是少占用吊顶空间,提高吊顶高度,而因此增加的二次风动噪声,可由风管的消声功能加以消除,而且还可节省总投资5%～20%左右,经济实用,除忌讳油性介质及在室外需慎重使用外（应确保风管外保护层完好无损,并另设防雨雪措施）,适用场所与无机玻璃钢风管基本一样,尤其是在空间紧张、静音要求较高的场合及进度较快的工程和改造工程。

玻纤风管的壁厚一般为25mm,也可以制作壁厚30mm或特殊加厚型风管。

在特定条件下,根据特殊要求,还可以把玻纤板作为其它管道的内衬,制成保温和消声铁皮风管或无机玻璃钢风管。

6　结论

   综合上述分析,可以看出在不同的场所,根据不同的要求,各类风管均会有其用武之地,而复合玻纤板风管确实具有消声、保温、防火、防潮、漏风量小、性能稳定、经济适用等优点。

它材质轻,搬运吊挂容易,现场修改方便、易施工,组装便捷,需密封的连接点少,节省安装空间,热效高,操作安静,工作寿命长,性能价格比最优,综合造价低。

它将随着不断完善和进一步的提高,以其独特的性能,在未来的市场竞争中显示出巨大的优势,尤其在空间紧张、噪声控制较严格的场合,其优势更加突出。

同时,新产品也不断出现,例如,一种新型无机玻璃钢风管材料已投入生产,其重量较原无机玻璃钢轻,其各种性能有待通过实际工程的检验。

我们相信更新更好的风管及管材仍将会随着社会发展、技术进步而不断涌现。

摘于《制冷与空调》

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【设计指南】

低压风管尺寸选择表

支风管

主风管

圆形风管

直径mm

                         当量矩形风管尺寸mm

风速m/s

风量l/s

风速m/s

风量l/s

2.5

30

3.0

37

125

200×75

125×100

125×125

50

60

150

250×75

200×100

150×125

75

100

180

275×100

200×125

175×150

3.0

100

4.0

130

200

375×100

175×125

225×150

200×175

150

180

230

500×100

375×125

300×150

250×175

200×200

4.0

200

240

250

625×100

475×125

375×150

300×175

275×200

225×225

250

5.0

315

280

575×125

450×150

375×175

325×200

275×225

250×250

300

380

300

550×150

450×175

400×200

350×225

300×250

275×275

400

490

330

675×150

550×175

450×200

400×225

350×250

300×300

5.0

500

6.0

600

360

650×175

550×200

475×225

425×250

350×300

325×325

560

720

380

775×175

650×200

550×225

475×250

400×300

350×350

660

840

400

900×175

750×200

625×225

550×250

450×300

375×350

800

1090

430

850×200

725×225

625×250

525×300

425×350

400×375

950

1200

460

975×200

825×225

725×250

570×300

500×350

425×400

6.0

1060

7.5

1340

480

950×225

825×250

650×300

550×350

475×400

450×425

1200

1590

500

1075×225

925×250

725×300

625×350

525×400

475×400

1300

1750

530

1050×250

800×300

675×350

575×400

525×450

475×475

1600

2000

560

1175×280

900×300

750×350

625×400

575×450

500×500

1750

2220

580

1000×300

825×350

700×400

625×450

550×500

525×525

2150

2500

610

1100×300

900×350

775×400

675×450

600×500

550×550

2250

2830

640

1225×300

1000×350

850×400

725×450

650×500

600×550

2500

9.0

3100

660

1100×350

925×400

800×450

725×500

650×550

625×575

2750

3400

680

1175×350

1000×400

875×450

775×500

700×550

650×600

7.5

3200

3700

720

1300×350

1075×400

950×450

825×500

750×550

700×600

3400

4100

740

1425×350

1175×400

1025×450

750×500

800×550

750×600

3600

10.0

4600

760

1275×400

1100×450

975×500

875×550

800×600

725×650

3900

4900

780

1375×400

1175×450

1225×500

925×550

850×600

775×650

4300

5300

810

1475×400

1275×450

1100×500

1000×550

900×600

825×650

4700

5750

830

1600×400

1350×450

1200×500

1075×550

975×600

900×650

5100

6300

860

1725×400

1450×450

1275×500

1125×550

1025×600

950×650

9.0

5500

6900

880

1825×400

1550×450

1350×500

1225×550

425×350

1000×650

 5850

7500

910

1950×400

1675×450

1450×500

1300×550

500×350

1050×650

6200

8000

940

2075×400

1775×450

1550×500

1375×550

475×400

1125×650

 6800

8400

960

2200×400

1875×450

1650×500

1450×550

525×400

1200×650

7300

9300

990

2375×400

2000×450

1750×500

1525×550

525×450

1250×650

 8000

11.0

10200

1020

2150×450

1850×500

1625×550

1475×600

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