我国风管允许漏风量标准规范的发展及与国外典型标准规范的比较
漏风量是指风管系统中,在一定静压下单位时间内通过风管本体结构及其接口泄出或渗入的空气体积量。GB50243—2016《通风与空调工程施工质量验收规范》要求对风管进行工作压力下的允许漏风量测试,并且取消了1997年版本延续至2002年版本的漏光法测试。
承压允许漏风量测试工况相比非承压的漏光法测试工况更接近风管的工作状态,也更科学,更符合绿色、节能的要求。同时随着我国国际工程承接量的增多,需要研究国外典型允许漏风量标准,以便于更好地适应国际市场,促进相关企业发展。
1、国内关于漏风量标准规范的发展
我国首次提出允许漏风量的规范为GB50243-97《通风与空调工程施工及验收规范》,现行规范为GB50243-2016《通风与空调工程施工及验收规范》,涉及洁净室施工的规范为GB50591-2010《洁净室施工及验收规范》。
1.1 GBJ243-82《通风与空调工程施工及验收规范》
该规范第10.0.2条规定检查“风管连接处以及风管与设备或调节装置的连接处是否有明显漏风现象”。
可见由于技术和经济条件的限制,在20世纪80年代主要是检查是否有“明显漏风现象”。
1.2 GBJ304-88《通风与空调工程质量检验评定标准》
该标准第2.1.5条要求“洁净系统的风管、配件、部件和静压箱的所有接缝必须严密不漏”,检验方法为灯光及观察检验法。
1.3 GB50243-97《通风与空调工程施工及验收规范》
该规范于1998年5月1日起取代1982年版规范,是首次明确提出允许漏风量要求的规范,其第3.1.14条以表格的形式给出了低压、中压、高压3个压力等级下的允许漏风量上限值,见表1。
1.4 GB50243-2002《通风与空调工程施工及验收规范》
该规范于2002年4月1日起取代1997年版规范,其第4.2.5条给出了矩形风管漏风量计算结果,如表2所示。
对于低压、中压圆形金属风管,复合材料风管及采用非法兰形式的非金属风管,允许漏风量要求为矩形风管规定值的50%。
相比1997年版规范,该规范取消了采用表格形式列举一定风压下的允许漏风量,而是采用公式计算的方式,计算结果与1997年版规范一致。
1.5 GB50243-2016《通风与空调工程施工及验收规范》
该规范于2017年7月1日起取代2002年版规范,为现行有效规范。该规范相比2002年版规范在允许漏风量方面有2个变化:一是在低压段以绝对值125Pa为界,将绝对值小于等于125Pa的划归为微压,从而形成微压、低压、中压与高压4个类别;二是用测试漏风量取代漏光法试验所得漏风量。
1.6 GB50738-2011《通风与空调工程施工规范》
该规范于2012年5月1日起实施,其关于允许漏风量的要求与GB50243-2002 的要求一致。
1.7 GB50591-2010《洁净室施工及验收规范》
该规范于2011年2月1日起实施,其关于允许漏风量的要求与GB50243-2002的要求一致,但是在具体执行方面于第5.2.12条提出了“风管加工和安装严密性的试验压力,总管可采用1,500Pa,干管(含支干管)可采用1,000Pa,支管可采用700Pa,也可采用工作压力为试验压力”。
2、设计规范及技术措施中关于漏风量的要求
2.1 民用建筑工程设计技术措施
《全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调》(2003年版)第4.7.1条规定通风机的风量除满足计算风量外,还应增加一定的管道漏风量,空调系统及一般送、排风系统的漏风附加率为不大于10%。在管网计算时不考虑管道漏风量。
《全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调》(2009年版)第4.6.1条提出“通风系统中风机的通风量应在系统计算风量上附加风管和设备的漏风量,一般通风、空调系统的漏风附加常数可取5%~10%,防排烟系统的漏风附加常数可取10%~20%。
2.2 设计规范
GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.5.1条规定通风机应根据管路特性曲线和风机性能曲线选择,并符合下列规定:
通风机风量应附加风管和设备的漏风量
送、排风系统可附加5%~10%
排烟兼排风系统宜附加10%~20%
GB50019-2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.7.4条规定系统漏风量应通过选择风管材料以及风管制作工艺控制,系统漏风率宜符合下列规定:
非除尘系统不宜超过5%
除尘系统不宜超过3%
该规范还规定:对于最长正压段总长度大于50m 的送风系统和最长负压段总长度大于50m的排风和除尘系统漏风率应适当增加。
2.3 技术规程
JGJ/T141-2017《通风管道技术规程》第5.1.1条规定风管制作质量的检验应根据其材料、工艺、风管系统类型、漏风量等级和输送气体的不同分别进行,风管的漏风量等级与允许漏风量等级应符合该规程表5.1.1的规定。该规定将风管漏风量等级分为A,B,C,D,E5个等级,并注明:
中压风管最大允许漏风量不得大于B级,高压风管最大允许漏风量不得大于C级,特殊要求的风管漏风量不得大于D级
排烟、除尘、低温送风系统的漏风量不得大于B级
1~5级净化空调系统的漏风量不得大于C级
E级仅限用于病毒学实验室等有特殊用途的风管
其中A,B,C 级对应GB50243-2016中低压、中压和高压风管允许漏风量。
3、典型风管漏风量标准规范及其发展
西方国家最早由瑞典于1960年提出风管漏风量控制标准,比我国早了近30年。但是,在其后30年中,该漏风量控制标准并未有明显的提升:一方面标准中高压漏风量控制指标较为严格,另一方面受制于技术原因使得行业水平很难有显著提高。
瑞典WS AMA 1966是世界第一部将风管气密性分为A,B2个级别并列为强制性检测指标的国家标准。
1996年,欧洲各国将风管系统漏风量标准统一为EUROVENT2/2,并将风管气密性划分为A,B,C,D4个级别[14]。欧洲各国现行通风管道漏风量标准为DIN EN12237-2003和DIN EN1507-2006。
美国现行民用建筑通风管道漏风量检测标准为ANSI/SMACNA016-2012。
英国现行通风管道漏风量检测标准为DW/143,该标准由英国供暖与通风空调协会于1983年发布实施第1版,2002年发布实施第5版。
4、国内外典型漏风量标准规范的对比
欧美标准与我国标准压力等级划分比较见表3。
我国通风管道标准GB50243-2016给出了漏风量计算式:
Q为漏风量,m³/h
ε为空气流束膨胀常数
α为孔板流量常数
An为孔板开口面积,㎡
Δp 为孔板压差,Pa
ρ为空气密度,kg/m³
其中孔板流量常数根据图1确定,并满足下列条件:
孔板空气流束膨胀系数ε 值可以按照GB50243—2016附录C的表C.2.6确定。
表4列出了中国、欧盟、美国和英国风管系统漏风量标准规范各气密性等级下的最大允许漏风量,其单位风管表面积漏风量计算式一致,如下式:
qLA为单位风管表面积漏风量,m³/(㎡·h)
QL为仪器所测得的漏风量,m³/h
A为风管表面积,㎡
C为漏风常数,风管气密性级别通常由此常数决定
Δps为风管内外表面的静压差,Pa
n为漏风指数,与漏风路径流态有关,通常为0.65
不同典型漏风量标准规范中关于最大允许漏风量的差别主要是由于漏风常数不同引起的。
从表4可知:
我国通风管道气密性划分为4个等级,其中,微压级采用观感法检测漏风情况,低压、中压和高压3个等级的漏风常数相邻之间为3倍关系;
欧盟通风管道气密性划分为4个等级,其中D级为特殊管道专用气密性等级,4个漏风常数相邻之间也为3倍关系,并且A,B,C级的漏风常数和我国的低、中、高压等级的漏风常数对应相比低约8%;
美国通风管道漏风量气密性按照管道类型划分为矩形管道和圆形管道2种,其中圆形管道分3个等级,矩形管道分4个等级,相邻漏风常数之间都为2倍关系;
英国通风管道漏风量气密性划分为3个等级,这3个等级与欧盟的前3个等级保持一致。总的来说,漏风量常数欧盟>中国>美国。
按照式(2)可以计算出通风管道在低压、中压和高压下的允许漏风量,如图2~5所示。
分析比较图2和图3可知:
我国的低压/A 级对应欧盟的A和B级,以及C级的前一小部分
中压/B级对应欧盟C级的后一大部分和D级的前一部分
高压/C级对应欧盟D级的后一部分
我国风管气密性等级压力范围更大,而欧盟风管气密性等级更细致,压力范围更小
各对应风管压力和气密性等级下的最大允许漏风量中国>欧盟
比较分析图2和图4可知:
我国和美国风管压力上限均为2,500Pa,矩形风管气密性等级曲线均为3条,我国低压/A级对应美国CL24级,压力范围相同,曲线变化趋势相近,最大允许漏风量中国<美国;
我国中压/B级对应美国CL12级的全部和CL16级的前一部分,小于900Pa时,2条曲线变化趋势相同,最大允许漏风量中国<美国,900~1,500Pa时,最大允许漏风量中国<美国;
我国高压/C级对应美国CL6级的后一部分,最大允许漏风量中国<美国。
总体来说,中美风管气密性等级下的压力总范围相同,各等级压力区间不同,我国最大允许漏风量曲线较美国平缓,最大允许漏风量中国<美国,我国气密性等级高于美国。
对比图2和图5可知:
我国通风系统管道的低压/A级、中压/B级和高压/C级风管对应英国通风系统管道的A级、B级和C级,最大允许漏风量曲线变化趋势基本相同
相同压力对应的最大允许漏风量数值接近
相同压力下的最大允许漏风量差距为其漏风常数的差距,最大允许漏风量的差距与漏风常数的差距保持一致
通风管道气密性等级下的压力范围中国>英国,对应压力下的最大允许漏风量中国>英国
综上所述,
气密性等级压力总范围:欧盟=英国
各等级下的压力区间:欧盟
总体最大允许漏风量:欧盟
5、结语
随着GB50243-2016《通风与空调工程施工及验收规范》的实施,允许漏风量将是判断风管系统严密性的唯一标准。在文献检索及工程调研中,发现仍有以下问题亟待解决。
(1)标准规范的统一性。施工及验收环节风管压力等级分为微压、低压、中压、高压4个等级,但是在设计环节仍然采用低压、中压、高压3个等级。
建议在后期标规范准修订中及时完善,同时在高等级教材及职业技术教材中也应作相应修订。
(2)工程实测数据较少。现有的文献中关于漏风量测试方法研究的较多,而反映工程实际测试效果的资料很少,尽管有一些单位进行了内部实测研究,但是仍然难以反映行业现状。
(3)工程设计人员对漏风量认识有待提高。调查中发现设计人员在输出设计成果后对于系统漏风量的反馈处于开环状态,设计人员很少能直接收集到第一手的漏风量测试数据。
(4)绝热层对于风管漏风的影响。按现行标准漏风量是在非绝热状态下测得的,并且强调风管本体结构的严密性,在实际空调及新风系统中风管均敷设绝热层,绝热层对于风管漏风量的影响亟待研究。
(5)完善设计文件。国内外标准基本都要求在工作压力下测试,但是目前国内设计文件少有标准风管工作压力。
(6)加大培训。对施工管理人员及制作安装工人进行培训,通过施工质量控制提高风管气密性,尽可能减少后期修补。
(7)调整定额。由于标准规范取消了漏光法测试,而采用漏风量测试,因此在预算定额中应增加相关测试费用,便于发包方编制清单及承包方报价。
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