玻璃纤维板复合风管的发展及其主要设计问题
摘要： 玻璃纤维板复合风管是90年代出现在国内的新型管材，它具有其它材质风管不可替代的集多种功能于一体的良好技术经济性能。作者从1992年开始在工程设计 项目中设计选用玻璃纤维风管，总结积累了一定的设计经验。并对主要设计问题进行了分析探讨。本文介绍了玻璃纤维板复合风管的特性及国内生产现状、施工安装 等事项，提出了玻璃纤维板复合风管的经济流速、阻力计算方法。
1概述
玻璃纤维板复合风管(以下简称玻纤风管)是以玻璃纤维板内衬玻璃丝布，外复铝箔组成基材，通过粘合成型并采取内外加固措施而制成的风管。是一种可以输送一 般性空气，集多种功能(如消声、保温等)于一体的新型风管。其制作施工流程是：玻璃纤维板——内表面高温粘接玻璃丝布——外表面高温粘接铝箔——常温晾干 ——裁剪、粘合成标准长管型——内加固——整体加固及安装。制作此种风管所用板材一般选用容重64kg／m3，厚度25~30mm的防潮超细玻璃撼板。
玻纤风管1991年才少量地运用到通风空蹰系统中。1992年初，我院在北京某汽车厂总装车间空调系统设计中，对玻纤风管和钢板风管进行全面的分析计算、 方案对比，进风采用玻纤风管计一万多平方米。1994年1月份，玻纤风管经受了运行考验，达到了较理想的设计效果，受到用户好评。本文将介绍玻纤风管特 性、生产情况。并结合个人设计经验对主要设计事项提出一些看法，供同行参考。
2玻纤风管的特性
玻纤风管同传统的钢板风管性能比较如表1。
由表1可以看出，玻纤风管具备了输送一般性气体的必备条件，在消声、保温、漏风量、耗用钢材、防火、施工及节省建筑空间等多方面均有良好的技术性能。如用 在有一般消声(室内允许噪声等级在65～85dB(A)时)要求的系统中，其综合造价仅高于钢板风管系统的1.2倍；用于有较高消声要求的系统中，则可节 省投资10％～20％。
其综合阻力在合理选用风管流速时可控制在钢板风管系统的120％～130％以下。
3玻纤风管的发展概况及生产现状据有关资料介绍
美、英等欧美国家60年代就出现了玻璃棉风管。国内关于玻纤风管的开发研究始于80年代末90年代初。1990年底，总参工程兵第四设计院的研究成果通过 了有关部门的鉴定，1991年底开始步量运用到实际工程中。期间，北京恒德新型材料有限公司改进和完善了加固工艺。从此逐渐为通风空调专业人员所了解和认 可。截止到1993年底，玻纤风管的使用量约在20万m。左右。而1994，年初至今不过3个多月的时间内，从国内主要生产厂反馈的信息来看，已签定合同 还未施工完的和设计图纸已采用的玻纤风管工程量已达到10万一。这表明，玻纤风管发展到今天，已经受到了用户的瞩目和通风空调设计人员的欢迎。
国内目前从事玻纤风管生产的厂家主要有：北京恒撼新型材料有限公司、总参工程兵第四设计院及其技术转让厂等共约5家。这些生产厂的材料复合组成基本相同， 命名主要有：铝箔复合保温消声通风管、复合玻纤板风管。加固方式主要有两种(见图1、图2)。
图1是恒德公司设计的内外整体加固方式，是目前较理想的加固方式，实测抗静压在1000Pa以上。图2是总参工程兵第四设计院设计的拉杆加固方式，是出现 较早的一种，影响了风管的外观，实测抗静压为800Pa(安全系数1.5)。加固的目的在于增加风管的刚度和稳定性以抗更高的静压力，但不可避免地增加了 输送气体的阻力，成为玻纤风管独特的阻力来源。图1和图2仅代表性地表示了通常情况下较大截面风管的加固措施。施工时可根据风管承受静压大小、承压性质 (正压或负压)及风管截面大小作相应调整。承受较大静压、风管截面大边长较大时，加固件间臣相应减小，密度增加；反之，加固间距相应增加，密度减小，甚至 可以不设加固措施|承受负压时，增强加固措 施|正压时，适当加固即可。
玻纤风管的生产目前普遍存在着如下主要问题和有待完善之处：
a．《通风与空调工程施工及验收规范》等国标中关于风管部分的条款内容有相当部分不适用于玻纤风管的制作、施工及验收。各生产厂提供的相应企业标准有待在实践中完善和健全，缺乏通用性。有关部门组织人力、物力编写国家标准已是势在必行。
b．加固方式还不理想，需要开发一种阻力更小、施工更方便、可靠性更高的新型加固方式；由于玻纤板是一种弹性体，具体施工人员往往由于不谨慎造成较大的施工误差。
总之，我国玻纤风管的开发历史很短，工程实践的使用时间就更短了(不到3年)，这种新型风管能否保持长期的技术性能和较长的使用寿命(不步人推测其寿命在12年左右)，我们拭目以待。
4玻纤风管的主要设计问题
4.1阻力计算(以恒德公司产品为例)
玻纤风管的阻力由三部分组成，即沿程阻力△Pm，管件局部阻力△Pj和风管加固定件阻力△Pg。
4.1.1△Pm的计算，用公式表达为：
△Pm =￡×Pm×L(Pa) 式中：
￡——玻纤风管绝对粗糙度修正系数。根据实测得出￡<1.04，但考虑施工易产生偏差，一般取1.1；Pm——钢板风管的单位摩阻，Pa／m；
L——风管长度，m。
4.1.2△Pj的计算。设计时选取的局部阻力系数一般应取1.1的安全系数。这是因为玻纤风管的管件接口内表面处有厚度约2mm的粘接缝，必要时还要步量的内加固件，引起了阻力的增大。
4.1.3△Pg的计算。破纤风管的内加固件是用1.2ram厚的镀锌钢板冲压成“ ”截面形状，连接成方框，如图3所示内衬在风管内。
△Pg =￡×n×V2×ρ／2×L=￡1×V2×ρ／2×L(Pa)式中：
￡——加固件局部阻力系数，根据有关局部阻力系数资料计算，见表2；
n——每米长风管加固件设置个数，个／m；
ρ——空气密度，kg／m。；
L——风管长度，m；
￡1——每米长风管加固件局部阻力系数，￡1=￡×n。
4.2玻纤风管的消声设计
众所周知，玻璃纤维常用于通风空调系统作消声材料，具有良好的消声性能。以玻璃纤维板为基材制成的玻纤风管相当于用玻璃纤维制成的管式消声器。它遵循管式 消声器的消声原理及特性，即当风管当量直径小于0.5m（实际比普通管式要高，相当于方、矩形风管截面积小于0.2m。）时，消声效果较理想；而在风管当 量直径大于0.5m时，高频消声效果显著减弱，消声量随之降低，同时产生了不可忽略的气流再生噪声。目前仅对管截面小于0.2m。的风管进行过消声量实 测}大于0.2m。的风管还缺乏实测数据，也很难进行精确的理论计算。因此，仅能对玻纤风管的消声设计提供一些估算数据和注意事项。
a．对于一般通风空调系统：风管截面积小于0.2m2时，消声量为5～8dB(A)／m；0.2～O.5m2时，2~4dB(A)；大于0.5m2 时，0.5~2dB(A)。风管弯头、三通管消声量10～15dB(A)／个，其它管件5dB(A)／个。
b．设计玻纤风管系统时，一般选择距设备最近的风口且与之连接的部段管路(其间弯头三通等管件最少)进行消声量估算。可用来判断系统的消声量是否满足室内 允许噪声级的要求。对于普通的通风空调系统，若其第一个风口与设备间的距离有5～10m以上，且其间有一个弯头或三通管件，或者古有一定长度的截面小于 0.2m2的风管，则到达风口的噪声水平可控制在40dB(A)左右。
c．当室内允许噪声级要求在2 5～40dB(A)时，不可忽略风管的气流噪声即管式消声器的本底噪声。其经验计算公式为(参考资料：建筑声学设计资料)：
LwA=-5+60lgV+10lgS(dB(A))式中：
LwA——气流噪声^声功率级，dB(A)；
V——风道平均流速，m／s；
s——与风口相接的风管截面。如v=3m／s，LwA < 23dB(A)；v=4m／s，LwA < 31dB(A)。
4.3玻纤风管的经济流速
表3是国家规范(TJ l9—87)推荐的有消声要求的通风空调系统风管内的风速。
表3推荐的流速是由允许噪声水平、材料消耗、运行费综合平衡试算得出的，适用于普通风管。噪声要求愈高风速愈低。其目的在于限制气流再生噪声太小。显然不 适用于玻纤风管系统。这是因为其系统具有全程消声优势，传到风口的噪声水平，主要是由同风口直接相连的那段管路(约有2～4m长)的流速决定的，系统中大 部分管路的经济流速主要取决于材料消耗和运行费用的综合平衡。我们认为：以材料消耗和运行阻力达到如下两点为原则来选择流速是合理的。
a．风管加固件阻力水平在0.5～2.5Pa／m之间，对于一般的通风空调系统，若其最不利环路在120m的范围内，则总计阻力约在200Pa，基本相当 于普通消声器的阻力大小。此时，玻纤风管系统同相同条件的钢板风管加消声器系统相比。其阻力范围相差无几。
b．未同风口相连的管路，其管内流速适度提高后，节省管材的幅度达到钢板风管系统的20％～50％。表4是我们根据上述原则经过试算得出的风管内的经济流速。
按表4选择风管的流速。a．系统的综合投资：在噪声要求大于65dB(A)时，高出同条件的钢板风管系统投资的20％；小于65dB(A)时，则可节省10％～20％。b．系统的总阻力约高出同条件钢板风管系统的15％～35％。
4.4其它
4.4.1玻纤风管的管截面一般以内径为准。支吊架间距小于3m。
4.4.2玻纤风管同钢板风管间采用特制件连接，玻纤风管之间有榫接和法兰连接两种方式，一般采用榫接。
4.4.3玻纤风管不能施工圆弧形状，建议主要弯头加导流叶片。
5结语
5.1玻纤风管最适用于：管内静压在tkPa左右，有消声要求，风速小于10m／s，无抗酸碱要求，温度低于80℃的通风空调系统。
5.2一般民甩建筑的通风空调系统均有消声要求，工业建筑也希望噪声较低。而根据资料介绍，国产通风空调设备的噪声水平大多在70--120dB(A)。玻纤风管在消声、保温等方面的综合优势表明它是一种极有市场前景的新型风管。
5.3玻纤风管的加固件阻力一般占系统总阻力的15％～30％，设计时必须予以考虑。同时各生产厂应开发流线型加固件以减小阻力。
5.4选择玻纤风管内的流速，既要在经济流速范围内，又要符合其特性。
5.5玻纤风管的基材是弹性体的玻璃纤维，容易产生施工误差。生产单位的施工组织及管理好坏是影响质量的关键因素。
5.6目前应跟踪考察其长期使用性能和寿命。
