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＝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)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,2006,1.
[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.

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