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通风管道气密性标准分析

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《建筑节能杂志》2014年第八期

1国内外标准

1.1欧洲标准[9-10]VVSAMA1966诞生于瑞典,是世界上第一个将风管气密性列为强制性检测项目的国家标准,它将风管气密性分为A、B两个等级,并且提出圆形风管的气密性好于矩形风管。1996年,欧洲标准统一为EUROVENT2/2,该标准是在实验室测试的基础上再进行了现场实际风管系统的测试而获得的,该标准的测试对象为金属板送风管道系统。它将风管气密性提高至A、B、C三个级别,A、B、C等级压力分别为400Pa、400~1000Pa、1200~1500Pa。等级划分依据下述公式(1)。现在最新的欧标分别为适用于矩形风管的NENEN1507-2006和适用于圆形风管的NENEN12237-2003,它们都是由欧洲标准协会(CEN)制定的。最新的欧标依然延续使用EUROVENT2/2的定义方法,将测试压力依然划分为A、B、C三个等级,定义如下式(2)。不同等级的最大允许漏风率如表1和表2所示。

1.2美国标准[11-12]在美国,一直是以漏风量占风机送风量的比例为标准来评定风管气密性的好坏,而且不是强制测试项目。美国暖通工程师协会(HRAE)按照上述标准划分了风管的气密性等级。气密性标准:密封风管3~12cfm,非密封风管30~48cfm,测试压力为250Pa/9.3m2(1iwg/100ft2)。SMACNA1985是美国第一份强制性气密性检测标准,由美国金属散热与空气调节承包商协会(SMACNA)制定,到目前为止已经经历了近10次的再版。它采用了欧洲标准的评价方式,以单位风管表面积漏风量作为基准。SMACNA2003根据风管系统的高、中、低压,将风管气密性级别划为A、B、C三个密封等级,3个等级对应7个测试压力:0.5iwg(125Pa)、1iwg(250Pa)、2iwg(500Pa)、3iwg(750Pa)、4iwg(1000Pa)、6iwg(1500Pa)和10iwg(2500Pa)。漏风率的确立如下式(4),最大允许漏风率如表3所示。

1.3英国标准[13]DW/143诞生于1982年,是英国第一份风管气密性标准,由英国采暖与通风承包商协会制定,它将中低压管道气密性分为A、B两个等级,静压分别为500Pa、500~1000Pa;对于高压风管,气密性等级为C,静压1000~2000Pa;对于高压风管此标准还增加了等级D,2000~2500Pa。此外,国外标准还有澳大利亚的4254,德国的DINV24194,奥地利的ONORMM7615,丹麦的DS447和法国的AFNOR等。

1.4中国标准[14]经历了几次修改,中国现行规范GB50243—2002《通风与空调工程施工质量验收规范》对风管漏风率做出了明确规定,该规范将风管气密性级别按其系统的工作压力(总风管静压)划分为高、中、低压3个等级,系统工作压力P≤500Pa为低压系统;500Pa≤P≤1500Pa为中压系统;P≥1500Pa为高压系统。规范还规定了不同气密性等级所对应的最大允许漏风量,并且对系统的检测和检测装置做出了具体规定。以矩形风管为例,其允许漏风量应符合以下规定:低压系统风管QL≤0.1056P0.65;中压系统风管QM≤0.0352P0.65;高压系统风管QH≤0.0117P0.65。式中QL、QM、QH为系统风管在相应工作压力下,单位面积风管单位时间内的允许漏风量,m3/(h•m2);P为风管系统的工作压力,Pa;低压\中压圆形金属风管\复合材料风管以及采用非法兰形式的非金属风管的允许漏风量,应为矩形风管规定值的50%;砖、混凝土风道的允许漏风量不应大于矩形低压系统风管规定值的1.5倍。

2国内外标准对比分析

2.1相同点尽管国内外不同的风管气密性评价标准有诸多不同,但是风管的漏风量及单位风管表面积漏风率的计算方法是一样的。

2.1.1漏风量计算方法相同根据伯努利方程:对于一维稳态不可压缩流体,其中,V1为风管漏风处入口平面的速度;V2为风管漏风处出口平面的速度;P1、P2分别为内外平面处的压力。由于风管内风速是平行于风管轴线的,垂直于管壁方向的风速可以视为0,故视V1为0,则有式中的能量损失取决于漏风孔洞的表面工况、流道的几何形状和雷诺数,在层流模型中,它与速度的一次方成正比,在紊流模型中它与速度的二次方成正比。该方程可以视为漏风量计算的通用方程。

2.1.2漏风率计算方法相同各个国家关于漏风率的计算方法也是相同的,都是定义为单位风管表面积的漏风量,计算式如下。

2.2不同点

2.2.1最大允许漏风量不同我国规范规定的风管系统允许漏风量的指标与国际上同类标准相比,处于中间偏上的水平。以低压风管为例:我国低压风管的允许漏风量为6.0m3/(h•m2),英国的DW/143标准为5.5m3/(h•m2),欧盟的标准EUROVENT2/2为4.8m3/(h•m2),美国的SMACNA标准为6.87m3/(h•m2)。可见,我国标准高于美国,低于欧盟,且略低于英国。对于不同形状和成型技术的风管,欧标的等级统一以最大允许漏风率作为判断标准。中国标准GB50243—2002规定低压/中压圆形金属风管/复合材料风管以及采用非法兰形式的非金属风管的允许漏风量,应为矩形风管规定值的50%,美国标准规定方式与中国类似。

2.2.2气密性等级划分不同中国将气密性等级划分为高、中、低3个级别,同样的欧盟也划分为A、B、C三个等级,但是二者的压力范围及漏风常数有所不同;英国则将气密性等级划分为A、B、C、D四个等级;美国划分为7个等级,但是最大允许漏风率只有3个级别的指标。表4总结了中国、欧盟、英国及美国现行风管气密性等级划分及对应的漏风常数。

2.2.3漏风量测试地点不同在欧盟标准中,要求漏风量测试在安装完成后进行,如果在实验室或安装前(地面)进行测试,则最大允许漏风率指标降低到相应等级要求的1/2。我国标准则规定漏风量测试在地面进行,测试合格后再进行吊装。

3结论

重视风管的气密性检测关系到风管制作及安装质量的提高,并且对空调系统的运行控制及系统节能有着重大意义。风管漏风的几个决定性因素:①接缝或者接头的几何形状;②接缝或者接头处所使用的密封方式;③漏风处的管内外压差;④风管漏风孔处的工况。可见加强接头或者接缝处的密封是消除漏风现象的关键。我国的风管气密性标准虽然已经体系健全,但是相对于英国、欧盟等发达国家及地区其标准要求偏低,故有必要根据我国的具体国情适当地加强规范要求。我国的风管气密性检测方式与欧盟相比不同,在欧盟标准中要求实验室或安装前测试的最大允许漏风率为相应等级要求的50%。我国则规定漏风量测试在地面进行,合格后再吊装,建议在允许的情况下我国也尽可能采用安装后检测的方式或者提高地面检测的标准。

作者:许鹏姬颖单位:同济大学机械与能源工程学院

建筑节能杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次