實驗室有害氣體通風系統(tǒng)防化管道安裝技術探討

鐘露

（廣州市第二建筑工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國生活水平的不斷提高，通風管道工程在建筑中的重要性與日俱增，這決定了我們對各種通風管道工程的復雜性、廣泛性及各種材質有準確的認識。實驗室是研究、醫(yī)學和教育的重要場所，在實驗過程中可能會釋放某些有害廢氣，尤其部分具有化學毒性，對通風管道的材料要求高，而機電工程中管線繁多復雜，也加劇了實驗室通風管道施工的復雜性。依照傳統(tǒng)的鍍鋅鐵皮風管，難以在實驗室長期使用，因其易在無機環(huán)境中腐蝕。硬聚氯乙烯材質風管相比耐無機化學腐蝕，但使用壽命短，性價比不高。本案例通過中山大學廣州校區(qū)東校園化學與材料樓項目實際情況，研究使用PP（聚丙烯）材料風管作為實驗室有害氣體排風系統(tǒng)管道，該材料不僅耐腐蝕，且在生產加工中一次成型，有良好的密封性能.比實驗室傳統(tǒng)風管更適用于實驗室涉及有害氣體的排風系統(tǒng)，但其特點在于不可切割（否則氣密性被破壞），安裝過程工藝要求高。

1 實驗室有害氣體通風系統(tǒng)概述

1.1 應用領域

本文研究的技術在建筑工程中發(fā)揮著主導作用，特別是在學校、醫(yī)院、研究和檢測機構、研究辦公室的生化實驗室有害氣體排放通風管道的建設和安裝方面，具有重大突破[1]。

1.2 技術原理

（1）實驗室通風系統(tǒng)的管道采用耐化學腐蝕材料，該工藝通風管道采用PP（聚丙烯）材料，采用排列法蘭連接，連接螺栓采用耐腐蝕的PVC材料。所有原材料和部件均由廠家定做，運到現(xiàn)場一次性成型，直接安裝。

（2）利用BIM信息建模技術，對實驗室排放系統(tǒng)進行建模，形成直觀的三維模型，為工廠預制及現(xiàn)場施工提供直觀的指導，在安裝前直觀的避免交叉碰撞的問題。通過建模，明確各樓層通風系統(tǒng)及對應風管的造型編號、材料尺寸、樓層位置、生產批次等各部分信息，之后所有構件在廠家生產一次成型。

（3）利用BIM5D信息化技術，與廠家預制生產相結合，在構件出廠時，將其中各個風管構件的信息進行二維編碼打印在材料上。在工地施工過程中，施工人員掃描二維碼，獲取材料的詳細信息，檢查合規(guī)性，并快速、準確地運送到相關工地進行安裝。

（4）利用BIM5D信息化管理技術，將制作好的工藝通風管交付現(xiàn)場后，現(xiàn)場人員將根據(jù)深化設計的圖紙在風管法蘭口的適當位置鉆孔。將兩段風管段采用法蘭連接，兩段風管段連接時，墊入橡塑棉填充，并用PVC材質螺栓擰緊。

（5）實驗室的工藝通風支管通過安裝了風量調節(jié)閥的圓形風管連接到通風柜，為滿足工作范圍廣泛的實驗臺的需要，實驗室配備了萬向罩排氣。

（6）實驗廢氣被設備吸收后，通過安裝在管井內的垂直主管排入天面設備，酸霧廢氣先經過PP材質，臥式安裝的酸霧噴淋塔進行凈化處理，然后再通過玻璃鋼風機排放至高空[2]。

該施工技術針對實驗室排放系統(tǒng)管道的制作和施工，可以有效解決傳統(tǒng)施工中安裝誤差引起的質量問題。保證了通風系統(tǒng)的施工質量，為后續(xù)通風空調的整理質量驗收起到重要的作用。

2 施工流程及主要操作要點

2.1 實驗室有害氣體通風系統(tǒng)防化管道的預制與安裝

根據(jù)設計圖紙及相關資料對通風系統(tǒng)進行BIM建?！鶕?jù)BIM模型制定生產安裝計劃→廠家預制風管及配件，并明確材料詳細信息生成二維碼印刷至每段風管上，按計劃生產運輸至項目→現(xiàn)場施工人員根據(jù)材料二維碼識別生產信息，相應搬運至安裝點位，實施安裝作業(yè)→施工人員根據(jù)預留孔位，先進行一至十層主管安裝，再進行實驗室支管安裝。PP風管采用法蘭連接方式→先對兩段風管連接處法蘭口開孔，然后用PVC材質螺栓擰緊，中間注意需要加入橡塑棉墊料，確保嚴密性→風管連接過程中同時安裝風管固定支架，確保風管穩(wěn)固→安裝完成后進行隱蔽工程驗收，合格后，砌磚隱蔽→通風系統(tǒng)主管安裝完成，安裝到天面并預留開口做好封閉保護措施→天面廢氣處理酸霧噴淋塔及玻璃鋼風機吊裝→工藝通風管道主管接入天面酸霧噴淋塔及風機排放設備→每間實驗室內風管根據(jù)主管預留孔連接至室內設備。

2.2 施工操作要點分析

（1）根據(jù)設計圖紙，結合結構和機電相關內容，對實驗室通風系統(tǒng)進行BIM建模。由于機電管線及設備繁雜眾多，BIM實施人員必須熟悉圖紙和現(xiàn)場信息，確保管道的安裝尺寸和安裝標高吻合，避免在安裝過程中發(fā)生沖突。圖1為結合圖紙及機電工程信息進行BIM建模。

圖1 結合圖紙及機電工程信息進行BIM建模

（2）本項目工藝通風系統(tǒng)規(guī)模大，各專業(yè)交叉施工繁忙，需要項目部制定詳細、完善的風管制作安裝計劃，以保證施工過程的按部就班。

（3）項目部根據(jù)生產安裝計劃對廠家進行實時監(jiān)控，嚴格要求按時生產。對制造商生產的產品進行嚴格的質量控制，使材料的質量不影響工程的質量。風管及配件運至現(xiàn)場后，應認真包裝，掃碼識別后運至相應的樓層安裝現(xiàn)場。圖2為一次成型風管按批次按量運輸?shù)浆F(xiàn)場。

圖2 一次成型風管按批次按量運輸?shù)浆F(xiàn)場

（4）實驗室工藝通風系統(tǒng)從1樓到10樓安裝縱向主管，通過結構預留孔位，工人進行垂直吊裝。由于管較長，吊裝PP風管時需綁扎控制繩，防止管道擺動導致碰撞、斷裂。安裝完成后使用蓋板對其進行保護。

（5）兩段風管間采用法蘭連接，法蘭連接螺栓為PVC材質，風管直徑或長邊≤1000mm時，使用M8螺栓；風管直徑或長邊大于1000mm時，使用M10螺栓。為保證法蘭連接的密封性，法蘭之間加入5mm的橡塑棉墊片。圖3為風管法蘭連接大樣。

圖3 風管法蘭連接大樣

（6）在安裝過程中，螺母必須在同側，法蘭端面及墊料應平整，高度整齊，加固螺栓時使用十字交叉逐步加固螺栓。圖4為風管法蘭連接時壓實。

圖4 風管法蘭連接時壓實

（7）主管安裝完成后，針對實驗室內支管預留接口，應用大小合適的鍍鋅管作為套管并密封預留接口。

（8）在預留孔洞砌筑磚墻前，進行風管隱蔽工程驗收，檢查風管氣密性，進行漏風量及漏光測試，并且檢查風管的安裝穩(wěn)定性和風管的尺寸。

（9）主管連接至天面排放設備以及實驗室內預留口均應安裝防火閥，防火閥與風管采用鍍鋅自攻螺絲進行連接，之間加入5mm橡塑棉墊料，防火閥安裝時注意操作手柄位置方向，確保操作夠位置，并在連接完成后在連接四周均勻打上玻璃膠，保證氣密性。

（10）天面廢氣處理設備用塔式起重機直接吊運到位。安裝酸霧噴淋塔時必須臥式安裝，酸霧噴淋塔與玻璃鋼風機的連接處必須采用軟連接并用支架固定，其中玻璃鋼風機的底座使用阻尼彈簧減震器。安裝連接后，底部支架做好防雷接地。

（11）實驗室工藝通風管道的安裝，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況，將PP管道逐節(jié)連接，也可安裝一段后整體吊裝，PP風管放在支吊架上后，將所在托盤和吊桿連接好，確保風管穩(wěn)定牢固[3]。

（12）實驗室管道安裝完成后，與實驗室通風柜設計位置安裝圓形風管相接，用PP材質焊條采用熱熔機焊接固定且需保證氣密性，完成后打磨焊接口，使焊口光滑圓潤。安裝電動風量調節(jié)閥時要注意風向，風量調節(jié)閥采用防腐蝕PVC材料。實驗室萬能罩的排氣設備通過圓形風管采用承插接的方式接到矩形風管上，并用自攻螺釘緊固。

（13）在實驗室安裝好排風系統(tǒng)管道后，需進行整體的氣密性試驗，確保管道質量符合設計驗收規(guī)范。

（14）調整BIM竣工模型，息移交至運營單位進行信息化管理，方便日后使用和維護。

3 基礎技術點和技術創(chuàng)新點

3.1 基本技術問題

（1）實驗室通風系統(tǒng)采用BIM3D建模布局精確，行程直觀的3D模型，不僅在生產時根據(jù)先后順序督促廠家供貨，也在施工時精準定位，合理安排是施工順序[4]。

（2）風管吊裝：吊裝時必須在主管上系好控制繩，以防止在垂直上升時風管擺動、導致碰撞破壞。

實驗室內的水平支管，可以分段在支架逐節(jié)安裝，也可以在地面連接到一定長度，采用吊裝方式安裝。風管安裝在支架和吊架上后，連接號托盤和吊桿，確保風管穩(wěn)定牢固。

（3）風管連接使用排列法蘭連接：法蘭連接螺栓材質為PVC，風管直徑或長度≤1000mm，螺栓性能為M8；風管直徑或長度大于1000mm，螺桿特性為M10。為保證法蘭連接的密封性，法蘭之間加裝了5mm的橡塑棉墊片。

安裝時螺母必須在同側，法蘭和墊片須平整，鎖緊螺栓時，應使用十字交叉逐步均勻擰緊。

3.2 技術創(chuàng)新點

（1）由于實驗室排風系統(tǒng)的特殊性，本技術采用PP（聚苯）風管，耐酸堿腐蝕，使用壽命長，風管接頭使用排列法蘭連接，連接螺栓采用了耐腐蝕的PVC材質，在法蘭連接之間加入橡塑棉密封，使得整體連接更加嚴密，保證了通風系統(tǒng)符合驗收規(guī)范[5]。工藝通風系統(tǒng)還運用了防火、消聲、減振和節(jié)能等新工藝。

（2）利用BIM技術，對實驗室管道進行綜合優(yōu)化，便于確定復雜管道的處理方案。由于排風系統(tǒng)采用PP（聚苯乙烯）材料制成的風管，其特性不能現(xiàn)場切割和調整，所以采用BIM技術確定模數(shù)及接駁位置，優(yōu)化了凈空高度。

（3）利用BIM技術建立了直觀的3D模型，結合工廠一起制定了詳細的生產安裝計劃。將材料的規(guī)格、安裝的樓層位置、生產的批次等信息用二維碼編號的形式印在風管上，大大提高了生產安裝效率，節(jié)約了成本，縮短了施工時間，提高了安裝質量。在后期維護是，通過掃描二維碼可了解組件信息，方便后續(xù)維護工作。該BIM竣工模型最終整體移交運營實體，可實現(xiàn)信息化管理，方便日后的運營工作。

4 結語

該施工技術已在多個項目成功推廣應用，整體施工效果良好。有效的解決了傳統(tǒng)施工中存在的實驗室通風系統(tǒng)的各類問題，通過信息化管控，可提高現(xiàn)場實驗室工藝通風管道安裝的準確性，保證安裝的密封性，減少了返工率。此外，技術進步降低回收率，降低了成本和運營開支，保護環(huán)境，得到了使用單位的認可。