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《建筑節能雜志》2014年第八期
1國內外標準
1.1歐洲標準[9-10]VVSAMA1966誕生于瑞典,是世界上第一個將風管氣密性列為強制性檢測項目的國家標準,它將風管氣密性分為A、B兩個等級,并且提出圓形風管的氣密性好于矩形風管。1996年,歐洲標準統一為EUROVENT2/2,該標準是在實驗室測試的基礎上再進行了現場實際風管系統的測試而獲得的,該標準的測試對象為金屬板送風管道系統。它將風管氣密性提高至A、B、C三個級別,A、B、C等級壓力分別為400Pa、400~1000Pa、1200~1500Pa。等級劃分依據下述公式(1)。現在最新的歐標分別為適用于矩形風管的NENEN1507-2006和適用于圓形風管的NENEN12237-2003,它們都是由歐洲標準協會(CEN)制定的。最新的歐標依然延續使用EUROVENT2/2的定義方法,將測試壓力依然劃分為A、B、C三個等級,定義如下式(2)。不同等級的最大允許漏風率如表1和表2所示。
1.2美國標準[11-12]在美國,一直是以漏風量占風機送風量的比例為標準來評定風管氣密性的好壞,而且不是強制測試項目。美國暖通工程師協會(HRAE)按照上述標準劃分了風管的氣密性等級。氣密性標準:密封風管3~12cfm,非密封風管30~48cfm,測試壓力為250Pa/9.3m2(1iwg/100ft2)。SMACNA1985是美國第一份強制性氣密性檢測標準,由美國金屬散熱與空氣調節承包商協會(SMACNA)制定,到目前為止已經經歷了近10次的再版。它采用了歐洲標準的評價方式,以單位風管表面積漏風量作為基準。SMACNA2003根據風管系統的高、中、低壓,將風管氣密性級別劃為A、B、C三個密封等級,3個等級對應7個測試壓力:0.5iwg(125Pa)、1iwg(250Pa)、2iwg(500Pa)、3iwg(750Pa)、4iwg(1000Pa)、6iwg(1500Pa)和10iwg(2500Pa)。漏風率的確立如下式(4),最大允許漏風率如表3所示。
1.3英國標準[13]DW/143誕生于1982年,是英國第一份風管氣密性標準,由英國采暖與通風承包商協會制定,它將中低壓管道氣密性分為A、B兩個等級,靜壓分別為500Pa、500~1000Pa;對于高壓風管,氣密性等級為C,靜壓1000~2000Pa;對于高壓風管此標準還增加了等級D,2000~2500Pa。此外,國外標準還有澳大利亞的4254,德國的DINV24194,奧地利的ONORMM7615,丹麥的DS447和法國的AFNOR等。
1.4中國標準[14]經歷了幾次修改,中國現行規范GB50243—2002《通風與空調工程施工質量驗收規范》對風管漏風率做出了明確規定,該規范將風管氣密性級別按其系統的工作壓力(總風管靜壓)劃分為高、中、低壓3個等級,系統工作壓力P≤500Pa為低壓系統;500Pa≤P≤1500Pa為中壓系統;P≥1500Pa為高壓系統。規范還規定了不同氣密性等級所對應的最大允許漏風量,并且對系統的檢測和檢測裝置做出了具體規定。以矩形風管為例,其允許漏風量應符合以下規定:低壓系統風管QL≤0.1056P0.65;中壓系統風管QM≤0.0352P0.65;高壓系統風管QH≤0.0117P0.65。式中QL、QM、QH為系統風管在相應工作壓力下,單位面積風管單位時間內的允許漏風量,m3/(h•m2);P為風管系統的工作壓力,Pa;低壓\中壓圓形金屬風管\復合材料風管以及采用非法蘭形式的非金屬風管的允許漏風量,應為矩形風管規定值的50%;磚、混凝土風道的允許漏風量不應大于矩形低壓系統風管規定值的1.5倍。
2國內外標準對比分析
2.1相同點盡管國內外不同的風管氣密性評價標準有諸多不同,但是風管的漏風量及單位風管表面積漏風率的計算方法是一樣的。
2.1.1漏風量計算方法相同根據伯努利方程:對于一維穩態不可壓縮流體,其中,V1為風管漏風處入口平面的速度;V2為風管漏風處出口平面的速度;P1、P2分別為內外平面處的壓力。由于風管內風速是平行于風管軸線的,垂直于管壁方向的風速可以視為0,故視V1為0,則有式中的能量損失取決于漏風孔洞的表面工況、流道的幾何形狀和雷諾數,在層流模型中,它與速度的一次方成正比,在紊流模型中它與速度的二次方成正比。該方程可以視為漏風量計算的通用方程。
2.1.2漏風率計算方法相同各個國家關于漏風率的計算方法也是相同的,都是定義為單位風管表面積的漏風量,計算式如下。
2.2不同點
2.2.1最大允許漏風量不同我國規范規定的風管系統允許漏風量的指標與國際上同類標準相比,處于中間偏上的水平。以低壓風管為例:我國低壓風管的允許漏風量為6.0m3/(h•m2),英國的DW/143標準為5.5m3/(h•m2),歐盟的標準EUROVENT2/2為4.8m3/(h•m2),美國的SMACNA標準為6.87m3/(h•m2)。可見,我國標準高于美國,低于歐盟,且略低于英國。對于不同形狀和成型技術的風管,歐標的等級統一以最大允許漏風率作為判斷標準。中國標準GB50243—2002規定低壓/中壓圓形金屬風管/復合材料風管以及采用非法蘭形式的非金屬風管的允許漏風量,應為矩形風管規定值的50%,美國標準規定方式與中國類似。
2.2.2氣密性等級劃分不同中國將氣密性等級劃分為高、中、低3個級別,同樣的歐盟也劃分為A、B、C三個等級,但是二者的壓力范圍及漏風常數有所不同;英國則將氣密性等級劃分為A、B、C、D四個等級;美國劃分為7個等級,但是最大允許漏風率只有3個級別的指標。表4總結了中國、歐盟、英國及美國現行風管氣密性等級劃分及對應的漏風常數。
2.2.3漏風量測試地點不同在歐盟標準中,要求漏風量測試在安裝完成后進行,如果在實驗室或安裝前(地面)進行測試,則最大允許漏風率指標降低到相應等級要求的1/2。我國標準則規定漏風量測試在地面進行,測試合格后再進行吊裝。
3結論
重視風管的氣密性檢測關系到風管制作及安裝質量的提高,并且對空調系統的運行控制及系統節能有著重大意義。風管漏風的幾個決定性因素:①接縫或者接頭的幾何形狀;②接縫或者接頭處所使用的密封方式;③漏風處的管內外壓差;④風管漏風孔處的工況。可見加強接頭或者接縫處的密封是消除漏風現象的關鍵。我國的風管氣密性標準雖然已經體系健全,但是相對于英國、歐盟等發達國家及地區其標準要求偏低,故有必要根據我國的具體國情適當地加強規范要求。我國的風管氣密性檢測方式與歐盟相比不同,在歐盟標準中要求實驗室或安裝前測試的最大允許漏風率為相應等級要求的50%。我國則規定漏風量測試在地面進行,合格后再吊裝,建議在允許的情況下我國也盡可能采用安裝后檢測的方式或者提高地面檢測的標準。
作者:許鵬姬穎單位:同濟大學機械與能源工程學院