随着节能建筑的逐渐普及，建筑物的密封性和保温节能效果也日益提高，为了提高人们日常生活和居住的舒适性，设置通风和空调系统就显得较为重要，在能源消耗量较低的条件下显著提高建筑物内部的空气品质。研究发现，对建筑物进行有组织地通风换气，例如1次/h，能够有效回收风管内的热量，降低建筑物的能耗:当显热的回收效率在70%以上时，空调供暖的能耗就能够降低45%以上。
对通风和空调风管进行合理的结构设计，并选择合适的材料类型，能够强化上述优势，并加强空气流通、避免结露等，本文主要围绕通风和空调风管的结构与材料选择进行了简要论述。
风管的结构设计要点
人口数量的不断增加，导致建筑物数量也日益增多，传统的建筑物仅考虑自然通风，而在当代建筑物密度较大的情况下仅依靠自然通风已不能保证建筑物内部的空气质量，在自然通风的基础上结合机械通风能够解放上述问题。机械通风是采用风机为室内外提供强制性的风压差进行通风换气，合理的风管结构能够节约能源，并获得良好的通风效果。
通风风管的结构设计，首先要安全合理地进行风管系统的划分，尽量减少管线的使用，并避免多通道和弯头，可降低系统的阻力;在需要增大或减小管径时，应当设计斜度，缓慢改变管径;其次，主风道的风阀最好设计在出风口附近，送风管与出风管的连接处应设置在建筑物的吊顶内，不能直接安装在墙体及楼板内部，增大检修成本，同时风管和零部件的设置也要符合建筑物设计规范;另外，风管内部进行水力计算时，应当充分考虑不利因素，保证使用过程的有效性。
而对于空调风管，由于空调需要对建筑物内部进行供暖或供冷，其风管的设计要比通风风管的要求更高。空调风管系统最常见的问题是结露，当空气中水分饱和时，随着温度的进一步降低，就会在风管上出现水滴凝结，呈现露状水滴;水滴不断凝聚，会滴在天花板或室内，腐蚀材料，给人们的日常生活带来困扰，同时水滴的凝聚会堵塞空调风管内的回水管，导致空调的运转失效，对空调风管进行合理设计可减弱结露现象:加强空调风管的接口气密性、折叠角处用密封胶粘接，根据建筑物结构设计空调风管的尺寸、速和流量等。
合理设计风管结构是提高风机效率、改善空调使用性能的一方面，除此之外，合理选择风管材料，结合材料的导热系数、理化性能，并配合科学合理的施工工艺，才能彻底解决通风系统和空调系统的上述问题。树上鸟教育暖通设计杜老师。
风管的材料类型
材料工业的发展，各种性能优异又成本低的新型材料被不断地开发出来，风管的材料选择也经历了多个不同的发展阶段，各种材料的选择和性能见表1。
第一阶段，传统的风管，选用金属材料，例如镀锌铁皮或钢板，是应用最早的风管材料。机械强度高、材料成本低，采用传统机械咬口，外层包覆保温材料和防潮层，但是金属材料密度大、质量大、隔音效果差，需要安装消声器、同时金属材料耐腐蚀性差，易生锈、施工过程相对复杂。目前已逐渐被淘汰。
第二阶段，无机玻璃钢风管，基材为氯氧化镁，用玻璃纤维布为增强材料，加入化学添加剂进行固化反应后制得的材料。采用手工预制，法兰连接，耐火等级和耐腐蚀性较高，但是质量较大，性脆，保温和消声效果差，还需另行增加保温和消声层，设计安装难度大、工期长，后期维修难度也较大，目前应用也较少。
第三阶段，超级复合玻纤风管，它是在20世纪80年代开发出来的一种具有消音性能的风管材料，用吸声玻璃纤维板为基材，复合玻璃纤维布，外层黏结防潮铝箔，无需保温和防潮层，密封性和耐腐蚀性能良好，安装简便，性价比较高。但是，材料的耐水性较差，并且容易产生积尘，目前市场上的应用也在逐渐减少。
第四阶段，塑料复合材料风管，主要是采用塑料配合铝箔做成夹芯板材，既具有塑料的低密度、质轻、高吸声和高耐腐蚀性能，又具有铝箔的防潮性，保温和力学性能也较高，是目前综合性能最优的风管材料。常用的塑料有酚醛树脂、聚氨酯、聚苯乙烯等，材料成本低，安装施工工艺也较为简单，因此深受市场青睐，市场占有率也逐年上升。
近年来，研究人员又逐渐开发了性能更为优异的新型材料种类，例如相变材料、改性塑料等，综合性能更好，但是材料生产和加工成本较高，因此目前应用还较少。
下面针对目前市场上最受欢迎的塑料复合材料风管进行详细论述。
塑料复合材料风管
塑料是当代工业发展的重要原材料之一，在许多领域中塑料已经有完全取代金属材料的趋势，用作风管材料的塑料主要有酚醛树脂、聚氨酯和聚苯乙烯等，下面对其进行分类介绍。
（1）酚醛树脂材料
酚醛树脂是由酚类和醛类经过聚合反应生成的，酚醛树脂绝缘性好、机械强度高、耐热、耐酸碱、化学稳定性能好。酚醛树脂通常在合成时加入发泡剂，制成泡沫材料，还可加入阻燃剂，用作空调风管材料。在酚醛泡沫材料的两侧黏贴铝箔，形成复合夹芯板，典型的酚醛泡沫风管结构示意图如图1所示。
高耐燃性和导热系数小是酚醛泡沫材料能够用作风管的主要原因。高耐燃性是因为酚醛泡沫材料制备过程中加入了大量的固化剂、不可燃的填料，因此阻燃等级在B1级甚至更高，试验表明，酚醛泡沫材料的抗火焰时间为1h以上。低导热系数是因为:1)作为泡沫材料，泡沫内部充满了空气，空气导热系数较低，且热量的传输路径增加，整体降低了酚醛泡沫材料的导热系数;2)泡沫材料的热传导主要有对流热传导、热辐射传导和聚合物相间的热传导，酚醛泡沫材料密度低，降低了导热系数。
低导热系数增加了酚醛泡沫材料的保温性、高耐燃性降低了风管发生燃烧引发建筑物火灾的可能性，因此酚醛泡沫材料风管无需另行增加保温隔热层，既节约能源，又能使施工更加简单，研究表明:相对于传统镀锌钢板14%左右的热损失、无机玻璃钢10%热损失，酚醛泡沫材料风管的热损失不到2%，符合我国的节能减排号召。
除此之外，酚醛泡沫材料的质轻，可显著降低建筑物负荷和安装难度、缩短安装工期;酚醛泡沫材料内部的多孔结构增大了吸声性能，例如，在Hz频率下，酚醛泡沫材料的吸声系数可达50.9%，当中央空调机组在运行时，噪音可低至50dB，不会影响人们的日常生活起居;酚醛泡沫材料的造价更低，传统的镀锌钢板风管成本在元/m2左右、无机玻璃钢风管为元/m2左右、而酚醛泡沫材料风管仅为元/m2左右，经济性能也十分优异。
综合上述性能优势，酚醛泡沫材料的理化性能甚至经济成本都具有显著优势，这也使其更多地应用于建筑工程项目的通风和空调系统中，成为最常用的材料之一。
（2）聚氨酯材料
聚氨酯材料是由醇类化合物和异氰酸酯类化合物经过聚合反应得到的一类工程塑料，其综合性能更是优于酚醛泡沫材料，如表2所示。
聚氨酯材料风管的制备方法与酚醛树脂泡沫材料风管相同，也是在聚氨酯材料双面黏贴铝箔。安装时，选择法兰专用插接件连接风管接缝、密封胶进行密封，可提高风管的密封性。
聚氨酯风管由于外观更为平滑，适用于较小的预制空间且在钢结构中应用;聚氨酯风管的气密性好、用过程无甲醛释放，环保性能好;同时作为高分子材料，聚氨酯也具有质轻的优势，由它制成的风管质量轻、建筑物负荷小，工程造价也较低;聚氨酯材料耐水性好，风管清洗时可直接水冲洗，更适用于对卫生条件要求较高的食品加工车间或厨房间通风和空调系统，可大大降低维护成本。
（3）聚苯乙烯材料
聚苯乙烯易发泡，通常在制备过程中加入发泡剂，制成聚苯乙烯泡沫板，与酚醛泡沫材料类似，双面复合铝箔并经胶黏剂粘接、密封胶进行气密性处理可制成聚苯乙烯风管材料，25℃时导热系数仅为.W/(m·K)，密度为70kg/m3，燃烧等级B1，适合用于中央空调的风管系统中。然而不足之处在于，聚苯乙烯材料性脆，强度稍差，安装使用时易破损。
除了上文中列出了几种市场上常用的复合塑料风管之外，性能更有针对性的新型材料也处于不断的开发中。例如，邹浩明等制备了一种相变储能材料，是掺杂了相变石蜡微胶囊的复合碳纤维材料，用作风管材料，该材料具有更优的机械、防火、环保、防结露性能，具有一定的储能效果，燃烧性能等级为A1，25℃时导热系数为0.W/(m·K)，保温隔热效果更好，且在使用过程中无甲醛等挥发性气体的释放。
相信随着材料技术的不断发展，会有更多性能更好的材料会被开发出来，使建筑物通风和空调系统风管材料理化性能更优、成本更低、节能环保效果更好。
建筑物通风和空调设备的设计施工注意事项
在对建筑物进行通风和空调设备的设计时，应当结合建筑物所处的气候条件、建筑物类型、房间户型结构等，进行合理的设计、布置风管，选择水平送风或者垂直送风等;此外还应当考虑风管的防虫防雨水设计等。安装风管时，要首先清除杂物、配合安装保护支架、在穿墙或楼板时，预留孔洞，并在安装后做好密封处理。
对于塑料复合材料风管，不应露天存放、材料运输时也要减少挤压和碰撞、避免杂乱堆放，材料移动时也要做好防护措施，避免损坏风管;如果出现风管损坏的情况，一定要对破损区域进行密封性处理，防止缺口进一步增大以及雨水渗入，将损失降到最低。
结论
建筑工业的发展也使建筑材料得到了迅猛的发展，建筑物密度的增加以及环境气候的变化，使建筑物室内的通风、制冷和保暖等也成为当代建筑物的首要考虑因素，在建筑物内设置通风和空调系统势在必行，风管是通风和空调系统的重要组成部分，合理设计风管结构、选择风管材料，不仅能够节能减排，更能提高风机和空调的运行效果。
传统的金属风管材料、玻璃板及玻璃纤维复合风管材料等，由于保温隔热性能差，已逐渐被新型的塑料复合材料所取代，并取得了良好的发展;同时，更多更新型材料例如储能材料等的开发也预示着风管材料新的发展方向。性能优异的材料结合科学合理的施工工艺，必将促进通风和空调风管系统朝向性能更优、更加节能减排的方向发展。
本文作者：桑海涛
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