防火門耐火性能試驗模擬研究

白日昌

摘要：防火門耐火性能試驗是檢測防火門性能最為重要的參數之一，往往只能通過耐火性能試驗來得出性能指標，既費時又費力，還無法達到現場快速檢測的要求。文中通過一種數學模型模擬防火門耐火性能試驗數據并通過規格型號為GFM-1021-dk5A1.00（乙級）-1的鋼質隔熱防火門分別在30min、60min和90min三個時間點的耐火性能試驗數據與防火門耐火性能隔熱性推演公式進行對比，分析可得耐火性能隔熱性數據推演公式在一定程度上可以反映出防火門的耐火性能，可作為防火門耐火性能檢測現場快速篩查使用，并可為防火門的生產和研制提供一定的理論和數據支撐。

關鍵詞：現場快速篩查;耐火性能;推演公式;鋼質防火門

Study on Key Factors Affecting Heat Insulation of Fire Doors

BAI Ri-Chang

（Liaoning Inspection， Examination and Certification Centre，? Shenyang 110000，Liaoning， China）

Abstract： The fire resistance test of fire doors is one of the most important parameters to detect the performance of fire doors. Often， the performance index can only be obtained through the fire resistance test， which is time-consuming and laborious， and cannot meet the requirements of on-site rapid detection. In this paper， a mathematical model is used to simulate the fire resistance test data of fire doors， and the specification and model is gfm-1021-dk5a1 00 （class B） - 1steel insulated fire doors. The fire resistance test data at three time points of 30min， 60min and 90min are compared with the fire resistance and heat insulation deduction formula of fire doors. The analysis shows that the fire resistance and heat insulation data deduction formula can reflect the fire resistance of fire doors to a certain extent， and can be used as a rapid screening on the fire resistance test site of fire doors. It can also provide some theoretical and data support for the production and development of fire doors.

Key Words： Field fast check; Fire resistance test; Deduction formula; Fire resistance steel door

1引言

防火門是一種適用于樓梯間、疏散走道、消防設備用房、防火連廊等場景的消防產品，區別于傳統的建筑用門，更具備防止火勢蔓延、阻斷煙氣傳播的功能，在建筑防火設計中應用最為廣泛。作為消防產品，檢驗防火門的產品質量只能依靠? ? ? ?GB 12955-2008《防火門》中規定的檢驗項目，同時其作為最為重要的耐火性能參數也只能通過耐火性能檢測來完成，既費時又費力。因此在防火門的設計生產過程中，只能通過耐火性能試驗結果進行調整，要提高隔熱性就增加門芯材料的厚度;要提升完整性就增加防火合頁等五金件的設置。企業在調整設計方案，提升產品質量方面更多依靠的是經驗，防火門產品確實缺少一套行之有效的理論公式來滿足在不進行耐火性能試驗的前提下，對試驗過程及結果進行有效數據模擬的方法。

2 防火門的耐火性能

GB/T 7633-2008《門和卷簾耐火試驗方法》中規定了防火門耐火性能試驗的判定準則以及試驗條件。其中，耐火性能試驗是利用實體火源攻擊試件的方法模擬實體火災環境下防火門抵御火焰的能力，并規定其背火面平均溫升、最高溫升以及門框最高溫升三個判定指標。在規定時間內背火面平均溫升不應大于140℃;背火面最高溫升不應大于180℃;門框最高溫升不應大于360℃。同時在試驗進行過程中受火面一側應滿足爐內溫度曲線[1-2]：

T=345lg（8t+1）+20[1，2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式（1）中：T-耐火試驗爐內平均溫度，℃;t-耐火性能試驗時間，min。

受火面爐內溫升曲線如圖1所示。

由公式（1）計算可以得出耐火性能試驗在進行至30min、60min和90min時所對應的試驗爐內平均溫度應分別達到表1的要求。

3公式推演

根據GB 12955-2008《防火門》、GB/T 7633-2008《門和卷簾耐火試驗方法》和相關理論研究，并以防火門耐火性能隔熱性指標為依據，推導防火門耐火性能隔熱性試驗背火面溫升數據理論公式：

（2）

式（2）中：

Tb——耐火性能試驗模擬背火面溫度，℃;

μ——加權系數，通過多次計算分析選取;μ=1.36;

T1試驗爐內平均溫度，℃;

T2——環境溫度，℃;

a1——鋼質防火門內表面的傳熱系數，W/（㎡·k）;

a2——鋼質防火門外表面的傳熱系數，W/（㎡·k）;

δ——鋼質防火門各部分材料厚度;

λ——鋼質防火門各部分材料導熱系數，W/（㎡·k）。

本次耐火性能對比試驗選取的試驗樣品為A1.50（甲級）鋼質防火門，鋼板厚度為1.2mm，防火板厚度為5mm，門芯板隔熱材料為厚度45mm的珍珠巖保溫板。門芯板的導熱系數λ≤0.094W/（㎡·k）;鋼質隔熱防火門的鋼板傳熱系數a1，a2均為33.8W/（㎡·k），防火板的導熱系數為0.15W/（m·K）;環境溫度為25℃。門芯材料的保溫性能越好其導熱系數就越低，因此本次模擬公式去門芯板的導熱系數λ=0.094 W/（m）。并將上述數據代入公式（1）計算，當試驗進行至30min時，爐內溫度T1=841℃，根據推演公式（2）計算可得鋼質防火門背火面溫度為70℃;當試驗進行至60min時爐內溫度T1=945℃，根據推演公式（2）計算可得鋼質防火門背火面溫度為95℃;當試驗進行至90min時爐內溫度T1=1005℃，根據推演公式（2）計算可得鋼質防火門背火面溫度為103℃。

4試驗結果

本次防火門耐火性能試驗使用規格型號為GFM-1021-dk5A1.00（乙級）-1的鋼質防火門作為樣本，并根據GB/T 7633-2008《門和卷簾耐火試驗方法》中規定的測量設備和檢測方法對防火門背火面進行測溫。考慮到數據的均勻性問題，本次試驗過程中對門扇的測溫數據取平均值并在規定試驗時間內選取30min、60min和90min三個時間節點的數據公式推演數據進行比對分析。

5? 數據分析

由表2數據可知，在試驗進行至30min和60min時測試結果與公式推演數據基本一致，屬于可以接受的誤差范圍，當試驗進行至90min時測試結果為139℃而推演數據為103℃，出現了較大的溫度偏差，通過研究可知推演公式是利用門芯材料的隔熱效率及材料的導熱系數等參數對試驗進行模擬，但這僅僅是理想情況下的數學模型，并未考慮當試驗進行過程中在高溫火焰作用下，防火門本身所產生的物理變化所帶來的影響。比如在試驗過程中鋼板在熱輻射作用下易產生形變，隨著試驗的推進形變逐漸變大進而導致有火焰穿過門扇對測溫熱電偶產生影響。再比如嵌裝載門扇與門框之間用來密封門框與門扇之間縫隙的防火密封膠條，受熱發生膨脹可以起到隔熱、阻煙的作用，但隨著試驗的推進，防火密封膠條在高溫作用下易產生脫落和粉化現象。這將導致熱浪通過縫隙傳播出來，影響門扇測溫數據。30min和60min時測試結果與公式推演數據基本一致，而90min時偏差較大的原因是試驗進行至60min時防火門的結構以及材料的強度完全能夠支撐火焰帶來的影響，門扇的整體形變不大。但當試驗進行至75min至90min時爐內的火焰溫度達到1000℃左右，在強大的火力作用下，鋼板發生軟化;門芯材料出現粉化、脫落現象;五金件部分失去效能，導致門扇出現大量變形。這些細節最后體現在測試結果與推演數據的偏差上。

6? 結論

防火門耐火性能隔熱性數據模擬推演公式，是一種基于防火門材料特點的數學模型，通過試驗驗證能夠基本反映出防火門的耐火性能特點，可以在不進行試驗的前提下模擬試驗數據。可以用作防火門現場快速篩查使用，并可為防火門產品的開發、設計提供一定的理論依據和數據支撐。

參考文獻

[1]門和卷簾耐火試驗方法：GB/T 7633-2008[S].

[2]防火門：GB 12955-2008[S].

[3]張正，胡海濱，錢海帆，盧文斌.建筑用防火門耐火性能理論與試驗分析[J].建筑與裝飾，2015（4）.