防排煙風管耐火極限的研究

周 麟，吳蔚蘭，張 柱，李 婷，張 程

（中機中聯工程有限公司，重慶 400000）

0 引言

建筑防排煙的風管是建筑防排煙系統的重要組成部分，擔負著火災時煙氣的控制與排出功能。防煙風管的作用是輸送和補充加壓空氣，使逃生通道和空間不受煙氣的侵入；排煙風管的作用是及時排出火災產生的大量煙氣，便于人員的轉移和疏散。《建筑設計防火規范（2018 年版）》（GB 50016—2014）、《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）、《建筑高度大于250 米民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》（公消〔2018〕57 號）等規范對設置在不同部位的防煙風管和排煙風管進行了相應的耐火極限的規定（表1）。

表1 建筑防煙排煙系統風管耐火極限對照

1 防排煙風管的耐火極限

《建筑設計防火規范（2018 年版）》（GB 50016—2014）2.1.10 條對耐火極限的定義：在標準耐火試驗條件下，建筑構件、配件或結構從受到火的作用時起，至失去承載能力、完整性或隔熱性時止所用時間，用小時表示。《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）第3.3.7 條的條文解釋也明確：對于送風管道、排煙管道的耐火極限的判定應按照現行國家標準《通風管道耐火試驗方法》（GB/T 17428—2009）的測試方法，當耐火完整性和隔熱性同時達到時，方能視作符合要求[1]。耐火極限包含承載能力、完整性和隔熱性。也就是說有耐火極限要求的管道都需要隔熱性能，而常用的鍍鋅鋼板風管滿足不了隔熱性的要求。在火災情況下的承載能力是否滿足也沒有相關的檢測報告，因此鍍鋅鋼板風管被認為不具備耐火極限，即使0.5h 的耐火極限也不被認可。為了滿足防排煙系統中風管的耐火極限要求，需要對鍍鋅鋼板風管采取一定的措施。圖1為風管耐火極限實驗，圖2 為風管耐火極限實驗實景。

圖1 風管耐火極限實驗

圖2 風管耐火極限實驗實景

管道的整體耐火性能測試屬于大型耐火構造實驗，非單體材料性能測試。

實際工程應用時的構造應與測試的構造相符，才能確保耐火性能滿足選用要求[2]。

（1）耐火完整性。風道系統的壓力和流量保持無透火、躥煙整體管道無變形和垮塌。

（2）耐火隔熱性。管道表面平均溫升小于140℃，最大溫升小于180℃。

2 保證風管耐火極限符合要求的做法

根據規范的要求，為保證風管耐火極限符合要求，目前有以下做法：①噴涂（涂抹）防火涂料來保證耐火極限。②防火板+隔熱棉+鍍鋅鋼板。圖集《防排煙及暖通防火設計審查與安裝》（20K607）上對鋼板風管防火保護例舉了包覆工業一體化硅酸鈣板（即防火板）的做法，這也是最常見和普遍的做法。③風管外包玻璃棉。采用專用的玻璃棉+風管可以達到耐火極限0.5～1.0h要求。④成品復合耐火風管。內外層為鋼板，內襯無機耐火層及防火隔熱層。

3 做法及優缺點分析

3.1 噴涂（涂抹）防火涂料

可用于鋼結構倉庫，但不宜用于民用建筑及廠房，原因主要包括：①防火涂料高溫下揮發有毒有害氣體。②防火涂料高溫下膨脹變形，可能妨礙風閥等執行機構的正常動作。目前多個省市已明確規定，不得采用涂防火涂料作為滿足送風排煙管道耐火極限的措施。

3.2 防火板+隔熱棉+鍍鋅鋼板

《防排煙及暖通防火設計審查與安裝》圖集上對鋼板風管防火保護例舉了包覆工業一體化硅酸鈣板（即防火板）的做法，從市場的調研來看，采用防火板+隔熱棉+鍍鋅鐵皮是常規做法。但是這種做法工序比較復雜，用材多，造價也比較高，越來越多的工程中不愿意采用這種方式。

3.3 風管外包玻璃棉

根據廠家提供的耐火極限檢測報告，送檢的試件由兩組通風管道組成。管道A、管道B 均由風管管壁由1.2mm 鍍鋅鋼板、60m 絕熱玻璃棉層、玻纖鋁箔布等組成。絕熱玻璃棉層由密度為64kg/m3玻璃棉板采用高溫膠復合而成[3]。

在實際的項目中，風管外包玻璃棉的做法減少了防火板材料及其安裝工序，降低了成本，故得到了廣泛的應用。風管外包玻璃棉風管制作工序如圖3 所示。

圖3 風管外包玻璃棉風管制作工序

但有研究表明，建筑火災初期溫度上升極為迅速，0.5h 后溫度即可達到842℃，1h 后溫度高達到945℃。玻璃棉制品中含有不耐高溫的黏結劑，玻璃棉制品本身也在溫度上升至850℃后2min 就結構分解。故火災中達到的溫度很快會突破玻璃棉制品所能承受的極限溫度。也就是說風管要達到0.5h 的耐火極限，外包覆材料必須耐受842℃以上的高溫；如要達到1h 的耐火極限，這個溫度應該更高。顯然，玻璃棉制品無法滿足排煙風管耐火極限的要求，在使用過程中有較大的風險。玻璃棉制品的性能不適用于防排煙風管（金屬風管）的耐火和隔熱，這是由于玻璃棉制品材料自身屬性決定的。

目前，市場上出現了一些耐高溫絕熱玻璃棉、防排煙系統專用絕熱玻璃棉等產品，用于防排煙風管的耐火外包覆，以此滿足耐火極限要求[4]，同時還附有通過耐火試驗的檢驗報告。絕熱玻璃棉層由玻璃棉板采用高溫膠復合而成，由于涂敷了高溫膠，金屬風管的完整性和隔熱性得以提高，但玻璃棉板的耐溫性和絕熱性是無法得到驗證和量化的。由于高溫膠的用量較大，會增加風管荷重，且高溫膠中含有醛、苯類有害物質，對人體是有害的，使用時，應慎重考慮。

3.4 成品復合耐火風管

成品復合耐火風管，內外層為鋼板，其中內層采用0.75～1.5mm 厚度的鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板厚度滿足現行規范的要求。內襯無機耐火層及防火隔熱層。需要著重指出的是：風管法蘭的尺寸和內層鋼板厚度必須滿足國標要求、鋼板與內襯材料的復合應采用無機高溫膠、法蘭應與內外鋼板焊接固定、復合一體化風管只有完全在工廠預制管段后完成現場吊裝和拼接才能真正滿足性能要求。

成品復合耐火風管：①具有整體檢測報告。風管在工廠預制完成，一體成型，風管整體具有檢測報告。②安裝便捷，縮減工期。成品風管僅現場安裝，減少保溫釘、隔熱棉、防火板等施工工序，縮短工期。③降低工程造價。施工工序少，安裝人工成本低，大大降低工程造價。④成品效果美觀。裝配式節能復合風管外覆材料可根據裝修風格定制，整體成型，表觀質量好[5]。

重慶市于2021 年10 月1 日，出版了《建筑防煙排煙系統復合型耐火風管設計圖集》（渝21J02），本圖集主要對復合型耐火風管的標準、分類、設計選型進行介紹并提供相應的示意圖。復合型耐火風管由不燃無機復合板及隔熱材料復合而成的板材制作，可通過風管構配件快速安裝，且具有相應耐火性能的風管。根據需要，可在復合風管內側粘接鍍鋅薄鋼板或涂層薄鋼板。圖4 為復合型耐火風管整體裝配。

圖4 復合型耐火風管整體裝配

復合型耐火風管的制作工序如圖5 所示。

圖5 復合型耐火風管制作工序

復合型耐火風管的抗震性、耐壓強度、嚴密性、漏風量等各項性能經檢測符合《建筑機電工程抗震設計規范》（GB 50981—2014）表3.41 中消防系統類構件的類別系數和功能系數規定時，滿足抗震要求可用于《建筑機電工程抗震設計規范》規定的高層建筑及抗震設防烈度Ⅸ度地區建筑的通風、空調及防排煙系統。

4 結語

為滿足規范對防排煙管道的耐火性能做出的相關要求，可以有3 種保證措施：①采用防火板+隔熱棉+鍍鋅鋼板。②采用防排煙風管外包覆柔性耐火隔熱材料。③成品復合耐火風管。實際工程選用時建議綜合考慮承重性、施工便利性、經濟性等，確定滿足不同耐火極限要求的具體做法。

在這里重點提出，采用防排煙風管外包覆柔性耐火隔熱材料時，必須要滿足以下4 點要求：①應提供防排煙風管的整體耐火性能測試報告。②且產品的實際應用應與報告中的材質、結構、做法等完全一致。③產品必須具備至少850℃的耐高溫性能，在高溫下不出現軟化和收縮，金屬風管包覆結構整體不會出現破損，保證火災溫度下的完整性。④產品必須在高溫下具備良好的絕熱性能，即在高溫下能保證風管結構隔熱性。