【暖通学院】史上最全新风系统技术资料

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一、定义和目的 通风即利用自然或机械的手段将室内空气和外界空气进行交换,故也称“换气”,通风换气可达到以下几个目的: (1)满足人体的呼吸(以CO2浓度作为指标); (2)有害物质、烟、臭气等的排出; (3)热量的排出; (4)燃烧空气的补充。 当进行通风换气设计时,考虑节能性,应选择最小的外部空气量进行适当的设计。 二、通风换气的分类 除了以上按照不同通风方法进行分类以外,还可以将通风换气分为局部换气和全面换气。

一、定义和目的

通风即利用自然或机械的手段将室内空气和外界空气进行交换,故也称“换气”,通风换气可达到以下几个目的:

(1)满足人体的呼吸(以CO2浓度作为指标);

(2)有害物质、烟、臭气等的排出;

(3)热量的排出;

(4)燃烧空气的补充。

当进行通风换气设计时,考虑节能性,应选择最小的外部空气量进行适当的设计。


二、通风换气的分类

除了以上按照不同通风方法进行分类以外,还可以将通风换气分为局部换气和全面换气。

局部换气是对发生污染的局部进行换气,适用于污染源固定的污染场所,比如像厨房、工厂、实验室等这类的地方。

全面换气是随着全体空气的更换对室内空气的污染浓度进行稀释的一个过程,它适用于污染源分散或不固定而无法采用局部排风的情况,比如像办公室、工厂、仓库、集会所等这类地方。


三、通风换气的方法

通风包括自然通风、机械通风或自然通风与机械通风联合使用等多种方法。

(1)自然通风

利用自然风所产生的压力差和通过建筑物内外的温度差产生的浮力进行换气。当因自然换气比起机械换气来讲能力较小,又会受到自然界的影响,所以有时达不到所期待的效果。

(2)机械通风

利用送风机或排风机等机械力量将室内的空气进行强制性的更换,如果进行了合理的换气设计,便可以达到理想的换气目的。

当决定了换气方式时,应该注意设计房间和邻室产生的压力差。为了防止被污染空气的流入,要注意换气方式和风量平衡,也就是说为了避免污染度较高的房间里的气体流入外界,送风量应小于排风量,以保证房间负压;当要求洁净的房间,周围环境较差时,送风量应大于排风量,以保证房间正压。


四、机械通风的方式

根据通风动力应用方式的不同,机械通风可分为三种。

方式一:给气和排气均利用机械力量。此种方式对于房间的送风量和排风量都可以进行很好的控制,从而可以保证室内的风量平衡或控制房间处于正压或负压状态。全热交换器即为此种方式。

方式二:利用机械力量,自然排风。此时室内一般都出于正压状态。热泵型全新风机即为机械给气,如要保证室内的风量平衡,在进行全新风设计时,一般都另外需要考虑设置排风风机。

方式三:利用机械力量,自然给风。此种方式一般应用在卫生间、病房等需要负压状态的场所。

新风处理的方法

现今,由于人们对于室内环境舒适度与健康性的要求越来越高,室内不仅需要适宜的温度和湿度,还必须有新鲜的空气,所以新风系统的设计也越来越多的被人们关注。新风引入方式有自然通风和机械通风两种。

目前在新风引入方面与VRF系统结合使用的比较多的设备有全热交换器和全新风机两种,这两种设备都能很好的与VRF系统进行联动和统一控制,将新风系统和空调系统完美的融合为一体,为用户提供更为舒适的空调环境。


1、全热交换器


全热交换器是一种可以进行热回收的换气设备,能在换气的同时进行室内排气的能量回收,从而可以降低空调负荷,减少空调设备的容量、投资费用和运行费用。其原理是把室内空气和室外的新风通过热交换元件进行换热,也就是利用排风的余热对新风进行处理,有效地节约能源并能同时解决新风问题,提高舒适性。全热交换器是由热交换元件、风管接口、多叶片风扇、风扇电机以及空气滤网组成。

空调设备中新风的引入量,根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015中以普通办公室为例,如在室人员以4m2/人、30m3/h人的新风量计算,一般新风负荷约占空调负荷的30~40%左右。由此可见,新风负荷对于空调设备容量的影响很大,为了尽量减少新风对于空调系统的影响从而达到节能的效果,设计时可以从以下两个方面考虑:

(1)在保证室内空气品质的基础上,减少新风引入量。

在新风量要求较少的预热阶段或在室人员较少的时间段内,可设置C02浓度探头等手段来限制新风的引入量,以达到节能运转的效果。

(2)采用热回收功能的双向换气设施

全热交换器在减少设备容量且达到节能效果这一点上可以发挥很大的作用。外气通过全热交换器,夏季可以预冷、除湿,冬季可以预热、加湿,这样可以达到节约空调能耗15~20左右。


2、全新风机


全新风处理机是一种能完全处理新风负荷的新风机组,由室内外机组成,室内外机之间用冷媒管连接。

全新风机本身通过先进的变频技术,在实现出色的制冷/制热的同时,使送入室内的新风温度接近室内温度,在重视舒适性的场合,全新风机可以将新风冷却(加热)到接近室内温度的状态之后再吹出,从而减少了新风对于室内温度波动的影响。


全新风机的运转温度范围:

  制冷:19 ℃~43 ℃DB;

  制热:-5 ℃~15 ℃DB

在进行设计时,可以将全新风机与全新风系统联合使用,组成一套舒适、便利的空调系统。一般以为采用全新风机的设备费用较高,但实际上,(全新风+全新风机)与(全新风+通风扇方式)的设备容量、设备费用大致相同。


VRF+全新风机方式

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新风负荷及室内空气负荷全部由VRF机组承担;

未经处理后新风送入室内,在室外天气情况恶劣(炎热、寒冷)的情况下,破坏室内稳定的温度场分布,使人感觉很不舒服。


VRF+换气扇方式

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3、两种新风产品的特点

全新风机和全热交换器虽然都是新风处理设备,但其拥有各自的特点,适用于不同的场合:

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从上表中可以看到,两种新风产品在工作原理和系统结构上都有区别,因此,对应不同的项目,全新风机和全热交换器也有各自不同的适应性,下表列举了部分不同用途的建筑全新风机和全热交换器的适应性:

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二、新风系统的设计

在一般的舒适性空调设计时,新风系统的设计最主要是满足人员的卫生要求和舒适性要求。新风系统的设计主要包括以下几个方面:

(1)新风设备的形式和容量确定;

(2)风管系统的设计以及阻力校核;

为了确保室内的氧气量可以保证人们的正常呼吸,新风量可按照房间里每个人所需的必要空气量进行设计。一般情况下有以下两种方法。

方法一:根据人数和人均新风量计算:必须的新风量(m3/h) = Q*A/B

Q ------ 所需人均新风量(m3/h.人)

A ------ 新风区域面积(m2)

B ------ 人均占有面积(m2/人)

方法二:根据房间体积和换气次数计算:必须的新风量(m3/h) = C*D*E

C ------ 每小时必需的换气次数(次/h)

D ------ 新风区域面积(m2)

E ------ 天花板高度(m)


实际设计中,舒适性需求的空间最常采用的是第一种计算方法,方法二多用于需要特殊空调的房间,如恒温恒湿、洁净室等。

以下,以第一种计算方式举例说明新风量的确定方法。

新风系统设计的基本流程如下图所示:


**新风设备的形式和容量确定

一)设计流程

(1)房间功能的确定

     不同功能用途的房间,新风设计的指标也是不同的,因此必须在房间功能确定的前提下才能进行新风设计。

(2)人均新风量(Q)的确定

在确定了房间功能后,可根据相关的设计标准或者节能标准中的新风量指标选择相应的数据,目前,新风量的最低指标一般都取30m3/h.人,但若要根据房间功能切实的确定新风量,则参见下表:

公共建筑主要空间的设计新风量

【GB50189—2015公共建筑节能设计标准】

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(3)每个房间的人数确定

    房间功能不同,室内人员密度也是不同,而人数是计算新风量的重要因素,因此对于人数的确定可参照下表,再由以下公式计算出实际房价的人数:房价人数(人) = A/B

A ------ 新风区域面积(m2)

B ------ 人均占地面积(m2/人)

一般人数必须取整,不能有小数,取整时应直接进一,而不采取“四舍五入”的方式。如当房间人数计算为3.2时,应以4人计算。

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(4)每个房间新风量的确定

    人均新风量和房间人数相乘即可确定每个房间的新风量

(5)每个系统新风量的确定

     确定每个系统的新风量,首先需要进行系统的划分。进行系统划分后,将同一系统中每个房间的新风量相加后即可确定系统所需要的新风量。

在系统划分时,需根据建筑实际的结构来确定,遵守的原则有以下几

点:

1)选择相近区域的房间为一个系统,且主风管的走向必须简单,尽量减少弯头;

2)一个系统中选择的房间必须尽量缩短主风管的长度,避免阻力损失;

3)新风设备一般摆放在吊顶高度要求不高的地方,且靠近外立面以便在外墙上开新风引入口和排风口,如走廊尽头、电梯厅、设备机房等;

4)主风管一般布置在对吊顶高度要求不高的地方,如走廊等,因此在系统划分时,尽量将走廊附近周边的房间划分在同一个系统内;

5)注意新风设备以及风管对于其他电气设备、消防管道等的影响和配合。


【例】某办公楼标准层如图7-2,需要配置新风设备,进行新风系统的划分。

由图纸上可看到建筑长度较长,有67米,但是格局比较规整,走廊在南北向的中间。

考虑新风系统主管段最有利的走向布置,所以选择将新风设备摆放在左右两边走廊尽头,系统主管段布置在走廊。另外考虑到尽量减少压力损失,所以将整个楼面以电梯厅为中心纵向划分为左右两个系统,系统中的房间则正好分布在走廊两边,既方便管道布置,也避免了风管过长、弯头过多等因素。


6、新风设备形式和容量的确定

    根据全热交换器和全新风机的特点以及适用场合的相关内容,确定其新风设备的形式。并且根据新风量参数,以“新风设备的风量大于系统所需风量”的原则来进行新风设备的选择。如当系统新风量要求为2200m3/h时,则应选择2500m3/h的新风机,对于多于的新风可通过在风管上加装阀门等方法来控制。但是,当在计算每个房间的风量时,对于人数、人均风量的考虑都放在有较大的余量的时候,若系统新风量为2200m3/h时,也可选择2100m3/h的新风机。此时,必须确认设备新风量是否能够满足实际的新风需求。


全新风机设计举例及设计注意事项

【例】某办公楼一层平面,会议室2间,办公室4间,需进行全新风机的设计。


二)全新风机设计举例

(1)房间功能的确定和人均新风量的确定

查得:办公室人均新风量为30m3/h

会议室人均新风量为30m3/h(无吸烟情况)

(2)房间人数的确定

查得:取办公室人员密度为5m2/人

取会议室人员密度为2.5m2/人

则:办公室1~4人数=18/5=3.6,取4人

会议室1人数=47/2.5=18.8,取19人

会议室2人数=49/2.5=19.2,取20人

(3)房间新风量的确定

办公室1~4:30*4=120m3/h

会议室1: 30*19=570m3/h

会议室2: 30*20=600m3/h

(4)系统新风量的确定

    1)系统划分

    由平面图可以看出,空调室内机可以放置在专门预留的空调机房内,这样可以有效的降低噪音。

    考虑走廊的吊顶可以相对其他房间做的稍低,因此将新风系统的主风管布置在走廊,从图纸中可以看见建筑格局比较简单,且新风房间均在走廊的一边,主风管的管路不长,故可将所有的房间设计为一个新风系统。

    2)系统总新风量的确定

将所有房间的风量相加得到系统新风量:120*4+570+600=1650m3/h

(5)新风设备容量的确定

根据计算所得风量,选择8HP全新风机(风量为1680m3/h)来对应。

一般为方便选型,可以将以上计算过程做成表格:

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三)全新风机设计注意事项

全新风机在设计中必须注意以下几点:

(1)全新风机的布置应注意运转噪音,不可安装在人员集中的区域及其吊顶内,应安装在专用的机房或设备室;

(2)根据现场实际情况(包括安装在走廊或卫生间吊顶内等场合),有时应采取消音、防振、防潮等措施;

(3)需要设置独立的新风口;

    1)全新风机的新风口不可设置在室内机回风口侧或直接接入室内机机身上的新风口,以免影响回风温度探头对室内实际温度的准确感知;

    2)若新风口已经连接在空调室内机上的新风口或回风处,此时为了避免对回风口感温探头的感温影响,必须将回风温度探头设置为以遥控器为主。

(4)机器两侧需要预留足够的安装空间,左右两侧及机前机后都需要留出一定的备用空间,以便今后对机器进行维护保养和检修;

(5)全新风机仅为送风系统,同时必须进行相关的排风系统设计;

(6)为了保证引入新风的品质,应尽量避免新风口设置在卫生间的窗户或地下车库的出入口附近,以免异味及浑浊气体严重破坏室内的空气品质;

(7)新风引入口的设置参见下图,在新风引入口应安装初效过滤网(大颗粒灰尘过滤网)作为防尘网(以便于日后维护),且应安装防雨百叶;

(8)为了便于调节风量,应安装风量调节阀;

(9)特别需要注意的是:不可将普通空调室内机作为新风机使用,二者存在很大区别:

     1)处理能力不同

 由于新风机要将室外空气处理到与室内空气接近的状态,在同样的送风量下,新风机需要处理的焓、湿量远高于普通空调室内机,因此在产品设计中,新风机具有更多的排管数、更大的换热面积,以满足其能力要求。比如同样风量都是1680m3/h的8HP全新风室内机和4HP空调室内机,制冷能力后者仅为前者的一半;

    2)容量控制方式不同

新风机分别在出风口、蒸发器进口、蒸发器出口设置了三个温度传感器,机器是以出风口的送风温度作为反馈信号,进行容量调节,而普通室内机的温度传感器设置在回风口和蒸发器的进出口,以室内回风温度为反馈信号,调节容量。

因此,普通空调室内机不能替代新风机进行新风的对应。否则将出现:

   A、普通空调室内机无法将新风处理到需要的状态;

   B、普通空调室内机将以回风温度(即室外温度)作为反馈信号,机组一直判断室内冷量不足,因此始终以最大负荷工作,长期运转将降低设备寿命,故障率上升。

四)全热交换器设计举例

【例】某住宅中的一楼需要进行新风设计。

(1)房间功能的确定和人均新风量的确定

一般住宅中的人均新风量可参考宾馆的新风量来确定,一般取30m3/h.人,但是有时由于实际用户的需求,对于新风量的要求较高时,也可取50m3/h.人。

(2)房间人数的确定

当全热交换器在住宅中应用时,其人数的确定可根据一般家庭情况进行。如客餐厅可以直接按照室内座位的数量计算,卧室、书房等一般按照2人/间计算,其他区域可按照5m2/人计算。

(3)每个房间新风量、系统新风量、新风设备的容量确定:总新风量为980m3/h,因此选择1000m3/h风量的全热交换器。

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五)全热交换器设计注意事项

(1)在进行新风系统划分时,为了便于进行风管的布置以及后期的施工便利,可考虑每个区域分别以小容量单位设置,如别墅,可一层配置一个全热交换器对应当层的新风要求,不仅不用设置专门的新风管井,设计和施工都便利,而且可以降低噪音;

(2)一般建议将全热交换器摆放在过道、住宅的更衣室等非重要活动区域的吊顶内,以保证室内生活环境的安静,特别是设计大风量的机器时,需要采取一定的降噪措施;

(3)若要将其放置在卫生间的吊顶空间内,为了保证机器的使用寿命,建议吊顶要做防潮处理;

(4)住宅项目中,全热交换器不要设置在厨房等充满油烟和蒸气的地方,否则会导致过滤网、热交换器元件变形,甚至引起火灾;

(5)新风引入口处应设置防虫、防尘用的过滤网,并加装风量调节阀;

(6)为了保证引入新风的品质,应尽量避免新风口设置在卫生间的窗户或地下车库的出入口附近,以免异味及浑浊气体严重破坏室内的空气品质;

(7)住宅项目中新风引入口呀不要设置在厨房的窗户外或脱油烟机的排风口,避免油烟影响机器的使用寿命,以及异味传入风管影响室内空气品质;

(8)与全新风机的设置一样,一般也建议采用独立设置新风口的方式;

(9)全热交换器的风量越大,厚度越大,所需吊顶空间就越大,应充分考虑吊顶空间安放全热交换器;

(10)新风引入口和排气口应尽可能远离,以防止气流短路。

     1)新风引入口和排气口在同一面时,风口间距离至少3m;

    2)新风引入口和排气口不在同一面为首选的吸排风方式。

(11)新风系统的送回风口与空调的送回风口的配合方式建议及注意事项:

    1)空调室内机为风管式时,新风送风口尽量靠近空调送风口,使得两种不同温度的气流混合,尽量优化室内的舒适度;

    2)空调室内机为天花板嵌入式室内机时,新风送风口距空调送风口(至少1米以上),以免影响空调室内机回风温度探头误操作。

    3)一般送回风口的布置有两种方式:对角线分布和直线分布:

   4)部分连通空间,送风口和回风口可视实际情况进行布置,如布置空间不足,相邻的功能区域可以共用:


2、新风风管系统的设计


确定了新风量以及新风设备的容量后,还需要进行风管系统的设计,风管系统的设计主要内容包括:

(1)风管管路设计(包括风管的形状、尺寸、路径等)

(2)风管管路阻力计算,即计算最不利环路风管的沿程阻力损失和局部阻力损失,最终确定新风设备的余压是否足够。

具体的设计流程如下:

一)风管路径的确认

在新风设备形式和容量的确定中,已经进行了新风设备的系统划分,也就基本确定了风管的大致走向,即风管路径。总的来说,需要满足的有尽量缩短风管路径,尽量减少弯头,考虑与室内建筑情况的配合,如梁的高度、层高、吊顶高度;考虑和其他电气、消防管道等的配合。

二)风管尺寸的确定

风管尺寸可根据假定风速法来确定,首先根据风管内的风量,并先假定一个风速,从而计算出风管的截面积,然后根据所采用的风管形式来确定风管的长度或管径的尺寸。

(1)风管内的风量计算

可根据各个新风送、回风口的风量以及确定的风管路径,叠加计算后得出;

(2)选定风管的风速

在进行风速的选定时,需要综合考虑建筑空间的结构、噪音、初投资和运行费用以及气流分布等因素。

风管内的风速(摘自《实用供热空调设计手册》)

(3)风管的材料

风管是空调及通风系统中常见的部件,风管材料从总体上可以分为薄钢板和非金属板以及土建风道,其材料种类以及性能使用特点见下表,在一般工程中多采用钢板形式,其优点是不燃烧、易加工、耐久,也比较经济。

14.png

(4)风管的形式

风管断面一般采用圆形和矩形两种形式:

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现在市场上还出现了由薄铝带缠而成的柔性风管,具有质量轻、性柔和运输方便等特点,在工程安装中可以方便地弯曲和伸直,用以对应安装空间小、施工难度大的场合。常用的柔性风管有铝制软风管和带超细玻璃棉保温的铝制软风管两种。柔性风管由于阻力较大,需要在安装和设计过程中考虑对机器静压的影响,尽量避免过度弯曲或者褶皱。

(5)风管尺寸的选择

在进行风管尺寸的选择时,需要注意矩形风管的长宽比宜小于

(6)最大不超过10,一般设计时都是采用标准规格的风管,因为风道中的配

(弯头、三通和风阀等)造成的空气阻力相对于直管的阻力为大,故其几何尺寸应力求采用较为通用的规格,以便于局部阻力值有数据可查,便于进行计算。


圆形风管规格

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最不利回路的阻力计算

系统中的最不利回路需要进行风管阻力计算,以校核新风机的机外静压是否可以克服最不利回路风管阻力。

最不利回路一般即为风管长度最长的回路,但有时也会因为实际的布管情况(如弯头的多少),需要进一步计算后才能确定最不利回路。

管路内的气流阻力中,包括由气流与外壁摩擦而引起的沿程阻力和伴随局部管路形状变化而产生的局部阻力。

(1)沿程阻力计算:

长度为l(m)的风管沿程阻力损失为Pm(Pa)可按下式计算:Pm = ΔPm * l

ΔPm ---单位管长沿程阻力损失, Pa/m

单位管长沿程阻力损失ΔPm 可以通过两种方式计算:

方法一:通过公式进行计算。其与风管的当量直径、摩擦阻力系数以及风速有关:

ΔPm =λ/de · v2ρ/2

λ—摩擦阻力系数,  de—风管当量直径,m

ρ—空气密度 kg/m3  v –风管内该压力损失发生处的空气流速,m/s

方法二:查表计算

查《实用供热空调设计手册》中《钢板矩形风管计算表》、《钢板圆形风管计算表》和《钢板非标准矩形风管计算表》,根据风量、风速以及风管的尺寸就能查得相应的单位管长的沿程阻力损失。

(2)局部阻力计算:

送风管道系统的局部阻力,往往是整个送风管路阻力的主要部分,有时可以达到70~80%。因此,风管局部阻力的计算非常那个重要。

局部阻力主要分为两类:一类为流量不变时产生,如空气通过弯管、渐扩(缩)管,阀门等;另一类为流量改变时缩产生的,如空气通过三通等的分流和合流等

Pj(局部阻力, Pa )可按下式计算:

Pj=ξ· v2ρ/2

ξ—局部阻力系数,ρ—空气密度 kg/m3  

v –风管内该压力损失发生处的空气流速,m/s

(3)风管内的总阻力计算:

风管内的总阻力等于摩擦阻力和局部阻力之和,即P(总阻力, Pa)可按下式计算:P =Pm + Pj

(4)风管阻力的简略计算法:

对于一般通风系统,风管压力损失可按照以下公式计算:

P = ΔPm * l(1 + k)

ΔPm ---单位管长沿程阻力损失, Pa/m

l ---到最远送风口的送风管长度加上到最远回风口的回风管的长度,m

k ---局部阻力损失与沿程阻力损失的比值

     弯头三通少时,取k = 1.0 ~ 2.0

     弯头三通多时,取k = 3.0 ~ 5.0


4、新风设备的机外余压

确认根据新风设备规格参数,检查新风设备的机外余压是否能够克服最不利回路的风管阻力。

当新风设备的机外余压无法满足要求时,需要对新风设备重新选型(选择机外余压更高的产品)或者通过增加增压风机来提高新风系统的机外余压。

当新风设备的机外余压满足要求时,则可将刚才设计的风管尺寸、路径更为详细的表现到图纸上。

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  • xingye8860
    xingye8860 2018年10月20日 09:17:17 3楼
    风系统、空调系统、防排烟系统                                                                                                    a
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  • wangxueleiyy
    wangxueleiyy 2018年10月22日 14:42:48 4楼
    谢谢楼主得资料
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  • jwalker
    jwalker 2018年10月23日 16:55:47 5楼
    谢谢楼主分享
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  • hbs13829780462
    hbs13829780462 2018年10月25日 11:33:59 6楼
    挺好的资料,谢谢楼主分享!
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  • 老有所为
    老有所为 2018年10月26日 19:59:35 7楼
    谢谢分享。
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  • 老有所为
    老有所为 2018年10月26日 20:22:32 8楼
    谢谢分享。
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  • nj1210
    nj1210 2018年11月07日 14:57:31 9楼
    谢谢楼主分享资料
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  • 布袋风管生产商
    布袋风管生产商 2018年11月10日 10:45:11 10楼

    学习了,感谢楼主分享

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