框架式钢结构建筑中央空调风管系统的选用和安装

框架式钢结构建筑中央空调风管系统的选用和安装

欧阳筑

（湖南中野高科技特种材料有限公司）

摘要：本文首先分析了框架式钢结构建筑的特点，总结了框架式钢结构建筑对中央空调风管系统的要求，然后对现有的各种风管系统进行详细的分析和比较，发现新型复合轻质风管与传统风管系统相比具有非常大的优势。最后，结合湖北某飞机修理厂工程对新型复合轻质风管在框架式钢结构建筑中的应用进行了具体的介绍。

关键词：复合风管框架式钢结构中央空调

0 引言

与其他建筑结构形式相比，框架式钢结构建筑具有跨度大、外形美观、施工速度快、材料可循环再生、使用寿命长等优点，因此随着国民经济的高速发展，框架式钢结构建筑在我国得到了快速的发展[1]。

框架式钢结构建筑一般用于厂房、仓库、超市、体育场馆等高大空间，在这些建筑中，经常需要安装中央空调系统。但由于框架式钢结构建筑的跨度大，它的承重受到了一定限制，因此，如何在框架式钢结构建筑中进行中央空调系统设计显得尤为重要。

1 框架式钢结构建筑对空调风管的要求

图1为湖北某集团飞机修理厂车间，该车间采用了标准的框架式钢结构，车间面积约20000 m2，钢结构网架下弦的标高为25 m。根据车间设计要求，该车间需要安装中央空调系统。通过对车间使用情况的分析，建设方确定了空调送风采用上送风形式，并根据框架式钢结构的特点对风管系统的施工提出了一些具体要求。

图1 湖北某飞机修理厂车间

①风管必须安装于钢结构网架内，即风管的安装高度在25～28.5 m之间。

②风管支吊架必须采用抱箍方式固定在网架的上弦、斜杆或球接点上，网架下弦不得承担风管及支吊架的荷载（上弦、下弦和斜杆的直径为Φ400mm；网架下弦围成的网框尺寸为6 m×5.5 m）。

③风管和支吊架的总重量应小于或等于设计文件中规定的数据，且网架外风管的重量不允许由网架承担。

④施工过程中任何引起网架负荷变化的行为必须经网架设计人员认可后方可进行。

⑤风管及其保温材料在使用过程中不会吸湿，使用后重量不会增加。

⑥风管的支吊架除承受风管重量外还要保证不因风管内、外风力的影响而晃动。

⑦风管热阻应符合公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）[2]，不得出现冷桥现象，并应能承受1200 Pa 的静压。

⑧风管的消声性能和摩阻应优于传统风管，且送风品质应有较高的洁净度。

从以上建设方提出的具体要求可以看出，框架式钢结构建筑中的空调风管系统施工具有以下的特点：

（1）施工高度高

框架式钢结构建筑一般用于高大空间，因此其高度一般都比较高，大部分时候超过了20 m，有的甚至达到了30~40 m，因此风管系统的安装位置也比较高，需要搭建高空工作台，或采用一些大型施工机械。（2）质量轻

由于框架式钢结构对负荷的限制比较严，因此要求风管系统的质量比较小，不能超过规定的设计值，否则会影响到框架式钢结构建筑的安全使用。另外风管质量较大的话，对施工也会造成很大的不利，甚至还可能带来安全事故。

（3）不需要维护，且使用寿命长

由于框架式钢结构建筑中风管的安装位置一般都比较高，因此对风管的维护非常困难，这就要求风管在使用过程不需要维护，且使用寿命较长。

（4）风管应能承受较高的静压，且消声性能好

框架式钢结构建筑中风管安装的位置高，因此风口送风的速度一般比较大[3]，这就要求风管能承受较高的风压，另外，由于风管中风速提高，风机的能耗和风管的气流噪声必然会增大，因此要求风管的比摩阻要小，而且还应具有较好的消声性能。

2 各类风管的比较和选择

目前国内中央空调的风管系统可分为三大类：传统的镀锌铁板+保温层，无机玻璃钢风管，复合型轻质保温风管。复合型轻质保温风管是近几年崛起的新型产品，该类产品又分为酚醛泡沫、聚氨脂泡沫，聚苯乙烯泡沫、玻璃纤维等几种，它们具有绝热性能好、安装维修方便、使用寿命长、外观美观等优势，其中，酚醛泡沫风管更由于不燃性能好、洁净度高，已成为了复合保温风管中的佼佼者，被广泛应用于各类工业和民用建筑中[4]。以下结合框架式钢结构建筑对风管系统的要求对这几种风管进行比较。

（1）高空作业施工

镀锌铁皮风管加工不方便，需要采用专门的风管制作机械，因此不能在现场搭建的高空作业平台上制作，需要在其他地方制作好后再吊到高空安装，这就要求采用一些大型施工机械。对于无机玻璃钢风管，在施工中也同样存在着这样的问题。

复合材料风管一般采用手工施工，不需要专门的加工设备，可以现场制作大小通、弯头等配件，这就使得复合风管可以在现场高空搭建的安装平台上直接制作，不需要使用专门的工程吊装机械，因此非常适合于高空安装。

（2）对重量的要求

框架式钢结构建筑对风管的重量有严格要求。镀锌钢板风管（0.8mm厚）和无机玻璃钢风管（3 mm厚）的容重分别为7.08 kg/m2和15~20 kg/m2，这就使得钢结构的负荷大大增加，严重地影响了钢结构建筑的安全使用。另外，镀锌钢板风管和无机玻璃钢风管的保温层容易吸水，长期使用后给框架式钢结构带了额外的负荷。

复合风管的重量轻，不吸潮，例如酚醛泡沫铝箔复合风管的容重为1.4 kg/m2，分别是镀锌钢板风管（0.8mm 厚）和玻璃钢风管（3 mm厚）的1/5和1/12，这样就可以大大减轻钢结构的负荷，而且在安装时只需每5~6 m 左右设一个支架便可有足够的支撑力[4]。

（3）维护性能比较

风管寿命的主要影响因素有人工损坏、湿度、腐蚀性等，对于安装在高处的风管，人工损坏不是主要影响

因素，关键是湿度和腐蚀性气体的影响。镀锌铁皮风管容易生锈，无机玻璃钢则容易老化，因此这两种风管的使用寿命都不长，大约为5~10年，尤其是在潮湿环境或腐蚀性强的环境中，镀锌铁皮风管更容易生锈，需要经常进行维修。

复合材料风管的寿命比镀锌铁皮风管和无机玻璃钢风管的使用寿命长得多，例如，酚醛泡沫铝箔复合风管的使用寿命至少20年以上，而且酚醛泡沫铝箔复合风管的表面是一层经过处理的铝箔，抗腐蚀能力强，因此对于一些可能产生腐蚀性气体的使用场合，如游泳馆中由于消毒需要用到氯气，更适合采用酚醛泡沫铝箔复合风管。

（4）风压、流速及噪音

镀锌铁皮风管和无机玻璃钢风管的强度大，很容易满足风管的静压要求，但它们自身没有消声效果，像镀锌铁皮风管有时还会将输送设备发出的噪声传送到工作地点，因此需要加消声罩和消声弯头之类的消声配件。

与镀锌铁皮风管和无机玻璃钢风管相比，复合风管的强度相对要低，但经过处理后很容易满足静压1200Pa 的要求。复合风管表面通常覆盖一层光滑的铝箔，因此比摩阻比较小。另外，由于复合风管中间一般为多孔性材料，因此消声效果也较好。

通过以上分析，该工程最后选择了复合风管中的酚醛泡沫铝箔复合风管（图2）。使用中，在通风管道中设置了静压箱，使得整个空调系统的气流更加平稳，同时在出风口安装了旋流风口[5]，使送风气流能射得更远，整个空间的空气温度均匀。最后，完工后经过现场测试证明，该空调系统达到了预期的设计效果。

图2 酚醛泡沫铝箔风管在某飞机修理厂车间现场安装效果

3 酚醛泡沫铝箔风管在框架式钢结构建筑中的安装

确定好风管的类型后，就进入了风管的安装。酚醛泡沫铝箔风管的安装分为两个制作成型和风管吊装两个阶段[6]，在框架式钢结构建筑中，这两个阶段具有不同的安装要求。

3.1 制作成型

风管的制作分为以下几个步骤：下料切割——〉涂胶——〉粘合——〉密封——〉装法兰——〉加固——〉连接。

具体制作工艺如下：

①先按风管尺寸裁取风管板，用专用工具进行切割。

②在“V”形槽和450截面涂上专用的胶水，15～30分钟后将风管板在涂胶处折叠并紧压，胶水立即牢固粘接，即形成矩形风管。

③风管板拼接处用铝箔胶带进行外部密封。

④矩形风管的两端加装配套的法兰，在风管的8个角上加锌铁补偿角，在法兰和锌铁补偿角上用专用胶水与风管板进行粘接。

⑤最后用专用密封胶在风管内部拼接。

⑥按施工标准在风管内加固定支撑进行补强加固。

⑦与传统风管的制作相比，效率提高4～5倍，制作成本大大降低。

从以上制作步骤和工艺来看，酚醛泡沫复合风管制作简单快捷。

3.2吊装成型

风管的吊装分为以下几个步骤：搭建施工平台——〉安装支吊架——〉风管段吊装——〉风管段连接——〉管外加抱箍。

具体吊装工艺如下：

①25 m的吊装高度，首先必须由作业的架子工用钢管搭建钢架施工平台。

②用两节绳索，并在风管四角垫上八个保护角，将风管一节一节吊往施工平台上。

③在施工平台上再将单节风管放置在支吊架上。

④风管段之间的连接采用法兰和工字插条进行连接，这种连接方法强度高并对整个风管有加固作用。

⑤同样按照施工标准，每隔一定距离，在风管外围用角钢制作的抱箍对风管再进行加固。

⑥所有的五金件都必须进行防腐处理，并在支吊架上加耐磨防震垫。

由于酚醛泡沫铝箔复合风管轻便，因此安装难度并不大，关键是搭建施工平台和注意高空作业的施工安全。

4 结论

对于框架式钢结构建筑中的中央空调风管系统，主要应从高空施工的方便性、风管的重量、风管的使用寿命、风管的静压和消声性能等几个方面进行比较。与镀锌铁皮和无机玻璃钢等传统风管相比，以酚醛泡沫铝箔风管为代表的复合风管具有明显的优势，是框架式钢结构建筑中央空调风管的首选产品。