发布时间：2013-01-21 15:00:09 点击：

摘要：布质风管以其送风柔和、均匀和易于清洗等独特性质，越来越受到空调通风领域的关注。本公司在布质风管应用到空调工程上进行了初步的尝试，并取得满意的效果。本文对布质风管进行了水力分析的基础上，介绍布质风管的基本送风形式，并与传统金属风管等硬质风管进行比较。最后介绍了二个采用布质风管的空调系统。
关键词：布质风管送风柔和风速清洗方便
 
0 前言
最早在上世纪80年代就应用于食品加工车间，环境温度在10~20℃的布质风管，由于具有送风柔和，易于清洗、安装方便等众多优点，在近几年又做为一种新的空调通风方式，逐步推广使用到更多的场合。
目前，主要的产品基本上是从欧洲进口，如丹麦、法国的产品在国内都有代理；但国内尚无有能力提供各种规格布质风管，且能适用于各个场合的厂家。我司由于一些工程的需要，在这方面做了些初步的研究和摸索，并应用到工程实践上。
1 布质风管的送风过程水力分析
所谓布质风管就是用各种布质材料制作成的通风管道，一般只能用于通风系统的正压送风管。一段等截面圆形的水平送风布质风管见图1。

图1 布质风管送风
在离风管末端X距离处布质风管表面的空气外流速度为
=
式中：布质风管表面出风流量系数；
：风管在断面x处的静压，Pa；
：空气的密度，kg/m³；
根据伯努利能量方程和质量守恒可以得到：
+=+（1）
=
=（2）
式中：风管内的断面x的气流速度，m/s；
：风管表面的空气外流平均速度，m/s；
：风管延程摩擦阻力系数；
A：风管截面积，m²；
D：风管直径，m。
布质材料本身具有一定的透气性，在整条布质风管上总是存在的，但是风管截面积是一样的，因此V₂＞V_1，同时断面1、2间的延程阻力也小于断面间的动压之差，根据静压复得原理，＞,故V_x 也顺着风管的气流方向逐渐增大。
因此，在某一具体长度的同一透气性能的布质风管上是不可能做到每点表面的均匀出风。
由于我们目前对布质风管材料研究的缺乏，上述各式中的和还没有权威的数据，因此如果要进行精确的理论计算，还是存在难度。也只有在今后大量的实验工作基础上不断总结分析，才能准确的推导出一系列的计算公式，方便在各个场合上选用布同的布质风管送风方案。
根据以上分析，可以知道布质风管的水力情况分析将比其他硬质材料的风管系统复杂的多。如要在各个可使用布质风管做为送风管道的空调通风工程中，恰当的选用不同的布质材料，来制作各个规格尺寸和性能的布质风管，还需要有关各个致力于布质风管研究的单位共同努力。
2 布质风管的送风形式
目前在工程实践上适用的布质风管根据送风形式的送风速度来分主要有三种：低速型、中速型和高速型。
2.1 低速型
低速型是布质风管最初开始采用的形式，一般应用在要求空调环境内的风速不能过高的环境。它的送风气流分布情况如图2。

图2 低速型布质风管的送风气流
该类型的布质风管的空气完全是靠风管表面纺织结构间的空隙渗透出来，一般风管的表面平均出风速度在0.05～0.5m/s，送风距离较短，因此多根风管布置的距离也不因太大，保证室内温度的均匀。由于单位面积的出风量较小，因此如需要较大的送风风量，则要提供更大的风管表面积。
在低温食品加工车间内，为保证食品的新鲜度，空调环境温度一般在10~20℃。空调系统属于小焓差、大风量系统，送风温度一般在5~14℃，此时送风区域内的风速较高时，工作人员的舒适性是很差的。如在18℃的车间内，送风速度2m/s时，工作人员的体感温度是13℃，而如采用低速型布质风管送风，送风速度在0.1m/s时，体感温度是16.3℃。同样，在14℃温度环境中，常规的体感温度是7.8℃，而在微风条件下，体感温度则上升至13.3℃，极大的提高了工作人员的舒适性。
目前，有种采用无纺布制作的低速型布质风管产品，本身具有过滤、捕捉尘埃粒子的功能，过滤级别达到99%以上（计数法），使车间的空气洁净度保证在10万级以内。这种很适合推广使用在有洁净度要求的低温食品加工车间内。
2.2 中速型
中速型布质风管又称为舒适型，较多的使用在生产车间、办公室等常温空调环境。它在低速型的基础上，在风管表面对称布置送风条缝，布质风管本体的透气风量很少，绝大部分风量是通过送风条缝来送到房间内。送风条缝的出风速度在2～8m/s，可以只要较少数量的风管，就可以实现较大面积的空调效果。它的送风气流如图3。

图3 中速型布质风管的送风气流
从条缝出来的冷空气迅速和房间内的空气混合，并带动更多的空气，送风至最远L处。上部的冷空气下沉到活动区吸收热量后，随着温度的上升逐渐回到房间上部。
2.3 高速型
高速型的布质风管的送风部件是安装在风管侧面的喷口，布质风管本体的透气风量也很少。空气从喷口喷出的速度在10~15 m/s，由设计的需要及噪音值来決定。由于高速气流的诱导性，可带动20倍至40倍出风量的房间空气流动。高速型的送风气流情况见图4。

图3 高速型布质风管的送风气流
由于高速送风的距离很远，该类型一般都应用在较大空间高度的场合，例如仓贮场所。
布质风管如按风管的截面形状来区分还能分成圆形，半圆形和1/4圆形，可以配合各种装饰要求。
3 布质风管的特点
布质风管与以金属风管为代表的传统硬质风管的比较存在以下特点。
3.1 在风管的清洗和维护方面
在SARS爆发以后，人们越来越注重空气的品质，现在有关通风管道的清洗问题已经被国内暖通空调行业提到议程上来，风管清洗马上即将列为空调通风的规范要求强制执行，但是金属风管清洗成本非常高。如采用布质风管，则只需要取下风管用水清洗就可以了，费用极低。这一点在食品加工车间是非常值得推荐的。
3.2 风管配件
由于金属风管必须要使用风口风阀等辅助配件，但布质风管通过特有的计算机软件设计（进口产品），根据室内状况和送风参数，在风管上布置不同方向不同形式的通风圆孔或使用不同布质材料的不同透气性，在室内有效地形成置换通风和诱导通风混合的通风形式，节省了很多的通风配件。
3.3 风管的安装
在金属风管安装时，由于自身的体积和重量以及其他的因素，将要花费很大的劳力以及很多的吊架支架等配件，但是作为布质风管，本身就是很轻，风管使用拉链连接，通过搭扣或者滑轨安装在吊顶下，安装非常简便，而且在室内的布质风管根本就布需要保温。
3.4 风管的布置方面
金属风管在送风时采用散流器等风口布风，整个室内的气流不一定很均匀，而布质风管通过本体和条缝送风，出风均匀，室内温度梯度很小。这点已在工程实践中得到很好的证明。
3.5 风管的材料
传统金属风管材料比较单一，在一些特殊的通风场合并不特别适用，但是布质风管的材料很多，可根据不同的场合选用不同的材料。有很多特殊功能，如优越的防腐、防静电、抗菌，防火。
3.6 配合现代装饰
对于现在室内的装饰，业主越来越重视，但是金属风管基本上都是在吊顶内，而布质风管有圆形，半圆形，四分之一圆形，而且还可以定制业主喜欢的颜色和标记，极大的满足业主追求新颖的要求。3.7 风管系统的噪音
金属风管噪音问题对布质风管而言也亦不存在，布质风管甚至可以提供3dB的消音功能，这是消声器也不易达到的功能。
当然，布质风管也有其固有的缺陷，如只能做为送风管来使用，回风管要用硬质风管来补充。而且在空调箱送风到室内前部分的风管，布质风管还是无能为力，目前只能使用在室内环境。
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4 布质风管的工程应用实例
4.1 食用菌生长库房的微风环境
低温类食用菌（金针菇）的菌丝培养库房环境温度在12~16℃，但菌丝对风速较敏感。速度过高的冷风直接吹到菌丝，会造成菌丝发育障碍，质量下降。最佳的空调通风方式要求库房温度、新风均匀，但室内风速不能太高。
常规的室内降温方式是采用氟利昂直接蒸发系统，室内空气冷却器选用二面水平出风冷风机，尽量避免冷风直接吹到培养货架上。但做到室内空气非常均匀的流动还是很困难。
在某食用菌生产企业的一期培养室中实测，在冷风机的出风射流区风速很高，为2.5~4.0m/s，直接受冷风吹的货架第一、二排培养瓶中的菌丝发育明显佳，生长受到抑制。在二期工程中，采取布质送风管方案，布置如图4。

图4 培养室布质风管方案
布质风管方案仍采用氟利昂直接蒸发系统，采用侧出风冷风机，轴流风机出风口设空气整流栅，整流栅的作用是纠正轴流风机的旋转气流，保证进入布质风管的空气呈稳定的层流状态。
各间培养室中的布质风管形式统一采用低速型或中速型。风速和温度实测情况如下：
低速型：库房风速0.05~0.20m/s，库房温度13±1.5℃；
中速型：库房风速0.05~0.55m/s，库房温度13±1.5℃。
测试情况表明采用布质风管，库房的风速和温度均匀性都很好的达到原先的目的。该企业在后来的生产实践中也反映，培养室的菌丝发育情况比一期有明显的改善。
4.2 乳品生产车间的舒适性空调
该项目为一个乳品罐装车间舒适性空调，车间面积196m²，由于车间内设备排风量非常大，为全新风空调系统，总送风量20000m³/h。业主希望风管可以方便、低成本的清洗，以保证食品车间空调的卫生安全，因此，本工程的室内送风系统采用布质风管。风管规格直径500mm、长11m，共4条，送风形式为中速条缝送风。
现将该车间室内送风形式按常规金属风管方案和布质风管方案，进行列表对比。
表1 风管方案比较

金属风管方案			布质风管方案
名称	数量	价格/元	名称	数量	价格/元
镀锌铁皮含保温、支架	90m2	9,900	布质风管φ500,含配件	44m	8,800
散流器360x360配调节铝阀	12个	3,000	静压箱800x800x500	4台	2,400
人工费		1,800	人工费		800
安装总价		14,700	安装总价		12,000
每次清洗费用		4,050	每次清洗费用		40

从上表可以看出，二者风管方案的安装造价相差不大。但如按《空调通风系统清洗规范》工业车间空调每年至少清洗一次的要求，则布质风管在清洗方面节省的费用还是相当可观的。
5 布质风管的设计要点
由于布质风管本身材质的柔软性和透气性，它的设计和硬质风管有明显的区别，以下提出一些设计时应注意的地方。
1)布质风管入口的气流应尽量保持平稳，如有困难，应设置静压箱或整流栅来消除旋转、吸卷的气流；
2)风管的入口风速应在6~8m/s为宜，过高的速流会使入口处形成负压区域，将不能保证风管的饱满状态。
3）风管内的静压应大于动压的2.5倍，风管越长，静动压的比例应越大。
4)正常的布质风管内静压为80~150Pa，过高的压力在风机启动的时候容易造成风管的破裂。
6 结束语
我公司在布质风管推广应用到空调工程上做了一些尝试，并取得了满意的效果。但在复杂风管系统，如有分支管、弯头、三通等构件，还有需要做更多的工作。希望在布质风管这一有广阔前景的领域，进行更多的尝试，为布质风管的全面国产化做出应有的贡献。
参考文献
[1] 冯永芳.实用通风空调风道计算法. 北京.中国建筑工业出版社,1995
[2] 陆耀庆.供暖通风设计手册. 北京.中国建筑工业出版社,1987
[3] GB19210－2203 空调通风系统清洗规范