消防驗收中防排煙風管耐火極限問題研究

陳澤志

摘要：防排煙風管作為建筑物內設置的一種煙氣排放裝置，可在火災發生時有效地引導和排放煙氣、有毒氣體和熱氣，防止煙氣擴散與積聚。而其耐火極限直接決定了煙氣的輸排效果和輸排時間，對人員逃生和現場救援有著極大影響。基于防排煙風管系統的功能與耐火極限要求，結合當前消防驗收中防排煙風管耐火極限測試方法及常見問題，提出針對性處理對策，旨在更好地完成防排煙風管耐火極限的驗收工作，并提高建筑物防排煙風管耐火極限，為人員逃生和現場救援創造良好條件。

關鍵詞：消防驗收；防排煙管；耐火極限

中圖分類號：X913.4? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2024）01-0087-05

火災發生時，煙氣的毒性、減光性、高溫性和引起恐慌的性質直接影響著人員的生存機會。煙氣導致的視線遮擋不僅妨礙有效疏散，還增加了中毒和燒傷的風險[1]。在此背景下，建筑物內防排煙風管的耐火極限成了評估其性能的重要指標，直接關系到煙氣輸排的效率及時間，對于人員疏散和現場救援至關重要。本研究將在現行的防排煙風管系統的功能與耐火極限要求的基礎上，對防排煙風管耐火極限的測試方法進行深入分析，識別存在的問題，并提出切實可行的改進措施。以期通過科學的方法論與實踐經驗的結合，為提高防排煙風管耐火極限測試與實施標準提供依據，從而為建筑火災安全管理提供更加堅實的保障。

1 防排煙風管系統的功能與耐火極限要求

1.1? 防排煙風管的作用和設計原則

防排煙風管系統是建筑物火災安全體系的重要組成部分，主要負責在火災情況下，有效地引導和排放煙氣、有毒氣體和熱氣。該系統通過設置防煙分區和排煙分區，利用風管網絡強制引導煙氣，從而實現對建筑內部煙氣流動的控制，為人員撤離創造無煙或低煙環境，并為消防救援行動提供清晰視線與安全接近路徑。系統的耐火極限，即防排煙風管能夠在火災條件下維持其結構完整性和功能性的最短時間[2]。基于此，在設計防排煙風管時，需遵循以下五點原則：第一，整體性原則。風管系統應構成一個整體，確保煙氣能從源頭被有效捕捉并順暢排出建筑外部。第二，可靠性原則。系統應具備在極端條件下的穩定性，即使在部分區域受損的情況下也能保持基本功能。第三，適應性原則。設計應考慮到建筑物內不同區域的火災特性及煙氣運動規律，以優化排煙效率。第四，安全性原則。風管材質和結構應具有足夠的耐火性能，不應在火災中產生有毒氣體或加劇火勢。第五，檢測與維護原則。系統設計應便于定期檢測、維護和必要時的快速修復，以保證長期內的可靠性。

1.2? 耐火極限的標準與當前法規要求

防排煙風管系統的耐火極限是其在火災情況下能維持功能的關鍵時間。根據《建筑設計防火規范》《高層民用建筑設計防火規范》等標準，耐火極限的具體要求應符合建筑用途、火災危險性等級和建筑火災場景預測的基礎上制定[3]。防排煙系統應保持其耐火完整性（E類）、耐火隔熱性（I類）和耐火功能性（F類），并且應通過相應的耐火試驗來驗證以上性能。而在耐火極限的測試標準方面，根據《建筑構件耐火試驗方法》中的規定，風管系統需進行標準火災曲線試驗，以評估其耐火性能。風管的耐火極限分級根據維持時間的長短進行劃分，包括耐火30min、60min、90min和120min等級別。同時根據《消防設施通用規范》的明確要求，防排煙系統在設計和安裝過程中，必須采用經過國家消防建筑產品質量監督檢驗中心認證的材料和部件，并且安裝在防煙樓梯間、前室以及疏散走道等關鍵部位的防排煙風管，其耐火極限應不低于建筑物耐火等級的要求，以確保在火災條件下系統有效運行。

2 消防驗收中防排煙風管耐火極限測試方法及常見問題

2.1? 測試方法

在消防驗收環節，防排煙風管的耐火極限測試是評估其防火性能的關鍵程序。該測試的方法論基于國家標準《建筑防火材料耐火性能試驗方法》，通過模擬火災條件對風管進行標準火災曲線下的暴露，以考核其耐火性能。在測試過程中，需先選取符合設計規格的風管段，確保材質、厚度和結構與實際安裝的風管一致[4]。然后將風管樣品固定在具有可控燃燒環境的耐火試驗爐內。再按照標準火災溫度—時間曲線，逐漸提升溫度。實時監測風管是否出現裂紋、塌陷或破損，以評定耐火完整性（E類）；測量風管外表面溫度的升高，判定其耐火隔熱性（I類）；對比測試前后風管的通風效能，判斷其耐火功能性（F類）。同時記錄整個測試過程中的溫度變化、結構變化和功能保持情況。待測試完成后，對收集到的數據進行分析，包括風管的溫度變化曲線、結構變化情況和功能保持狀況。通過數據分析，以確定風管的耐火級別。

2.2? 常見問題

2.2.1? 測試環境控制不嚴格導致結果不準確

測試環境的控制對于耐火極限的準確評定至關重要。理想的測試環境應模擬實際火災情況，需要精確控制溫度和壓力，以及確保燃燒產物的組成。若測試環境控制不嚴，如溫度分布不均、熱流密度低于規定標準或測試期間環境波動過大，均可能導致測試結果偏離實際情況。首先，按照標準，測試爐內的溫度升高速率應嚴格按照標準火災曲線進行，通常是在前5min內溫度上升至約700℃，隨后每分鐘約20～30℃的增長，直到達到測試時間要求的最高溫度。若控制系統出現偏差，例如，升溫速率僅為每分鐘10～15℃，則實際環境將不足以模擬真實火災情況，從而可能導致耐火極限被高估[5]。其次，環境濕度也必須維持在相對濕度50%～60%的范圍內。若濕度過低，比如下降至30%，則材料的熱解和燃燒特性可能會變化，進而影響到測試結果的準確性。最后，在氣氛控制方面，測試爐內的氧氣濃度應盡量保持在大氣水平約21%。若氧氣濃度顯著偏離這一水平，可能會導致測試結果不準確。例如，氧氣濃度降至16%以下，可能會使得某些材料的燃燒速率下降，導致在實際火災中，其耐火性能可能被低估，無法準確評定防排煙風管的耐火級別。

2.2.2? 耐火極限測試中標準應用不一致

耐火極限測試中的標準應用不一致性問題主要源于對標準的理解差異、執行過程中的偏差以及更新換代時的不同步。在具體實施耐火測試時，各個測試機構可能會遵循相同的國家標準，但在測試細節的應用上卻可能存在顯著差異。

舉例來說，《建筑構件耐火試驗方法》規定，在進行耐火測試時，測試爐內部溫度應按照《建筑防火試驗規程》要求在測試的前30min內溫度從室溫上升至842℃，接下來每小時上升約260℃。然而，在實施時，某些機構可能由于儀器校準得不準確，導致實際溫度與標準火災曲線有所偏差，例如實際溫度僅上升至800℃，或升溫速率不符合規定，這直接影響到風管材料耐火性能的評定[6]。此外，標準中對耐火完整性（E類）的測試要求在結構上不出現明顯裂縫或開口，而耐火隔熱性（I類）要求風管外表面的溫升在測試過程中不能超過140℃環境溫度。但是，由于標準解釋的差異，不同的測試機構可能對“明顯裂縫”有不同的理解標準，或者在測量外表面溫度時使用不同類型的傳感器，從而導致評定結果不一致。還有，國際標準與國家標準之間的差異也會導致結果不一致。由于國際上有多種耐火測試標準，如歐洲標準EN1366和美國標準ASTME119，此類標準與我國國標在測試條件、評價方法等方面都存在差異。若實際耐火測試中沒有嚴格按照國家標準執行，而是采用了國際標準，同樣會導致驗收結果的不統一。

2.2.3? 現場施工與設計圖紙不符

在耐火極限測試中，現場施工與設計圖紙不符是測試中的問題之一，這種不符合情況涉及防排煙風管的材料、尺寸、布局以及安裝方式等多個方面。當施工現場的實際情況與設計圖紙存在偏差時，不僅可能影響風管系統的整體耐火性能，還會導致消防驗收時耐火極限的驗證結果不準確[7]。例如，設計圖紙可能規定使用具有90min耐火極限（REI90）的風管材料，其在高溫下必須保持結構完整性，不產生裂縫，且內部溫度上升不得超過標準規定的溫差。在設計圖紙上，風管的壁厚可能被規定為1.2mm厚的鋼板制作。然而，現場施工中可能由于成本或供貨問題，使用了僅具有60min耐火極限（REI60）的1.0mm厚的風管，直接減少風管在高溫環境下的維持時間和防護能力。在耐火測試中，這種材料的性能不符合設計要求，導致其在實際火災情況中可能更早地失去結構完整性和隔熱功能[8]。再比如，設計圖紙上要求風管每隔3m設置固定支架，而施工單位為了節約成本或由于施工便利，實際上每隔5m才設置一個支架。此種改變可能導致風管在高溫作用下因支撐不足而發生變形或下垂，進而影響其耐火性能。此外，設計圖紙上可能規定所有風管連接處應使用耐火密封膠，以保持整個系統的密封性和耐火完整性。但施工現場可能由于施工人員的疏忽，而使用了普通密封膠，導致在高溫作用下可能會造成連接處材料失效，從而使得煙氣泄漏，減少了風管的耐火性能。

3 消防驗收中針對防排煙管耐火極限問題的處理對策

3.1? 優化測試環境控制

針對消防驗收中防排煙風管耐火極限測試環境控制不嚴格的問題，優化測試環境控制是確保測試準確性的關鍵措施。以下針對測試環境控制優化提出幾點具體可行對策：

第一，校準和維護測試設備。確保所有測試設備包括溫度傳感器、熱流計和壓力計等均定期校準，以符合國家計量標準。其中，溫度傳感器不僅其校準誤差應控制在±0.5℃以內，而且應確保傳感器的響應時間符合標準要求，以便能夠迅速反映溫度變化。例如，傳感器的時間常數，即達到其最終溫度的63.2%所需的時間，應不超過5s，以確保在火災曲線迅速上升的初期能準確記錄溫度。熱流計的校準誤差不超過±3%，并應定期檢查其線性范圍，確保在整個測試溫度范圍內（20～1100℃）都能夠準確測量熱流[9]。此外，濕度計的校準誤差應在±2%相對濕度內，氧氣分析儀應在±0.1%體積分數的誤差范圍內。

第二，嚴格控制測試爐溫度曲線。在耐火測試中，應按照《建筑構件耐火試驗方法》，嚴格控制測試爐的升溫速率和最高溫度。例如，測試開始后的30min內，爐內溫度應從環境溫度上升至842℃，之后每小時的升溫速率不超過260℃。

第三，優化測試爐內部環境。測試爐內部的熱風流應均勻分布，避免局部過熱或過冷。可通過設計優化爐內的空氣循環系統和熱源布局來實現，以保證爐內任意點的溫度差異不超過標準允許的范圍。

第四，精確控制測試爐濕度和氣氛。濕度控制裝置應能夠將測試爐內的相對濕度維持在50%～60%的范圍內，氧氣濃度控制系統應保證氧氣濃度接近21%。如果無法達到這些條件，測試環境應進行適當調整，并記錄調整情況和實際環境參數。

第五，增強測試期間的監控與記錄。耐火測試期間，應有專業人員實時監控測試環境的各項參數，并進行詳盡記錄。記錄內容應包括溫度、濕度、氧氣濃度、時間節點以及任何異常情況。

第六，確保測試環境與實際應用相符。測試環境的設置應盡可能模擬風管在實際火災中的環境。需提前進行預試驗，以確定各參數設置是否能夠合理反映實際情況。

3.2? 統一耐火極限測試

為了解決耐火極限測試中由于標準應用不一致導致的問題，需要實施一系列詳細的處理對策，以確保消防驗收過程中測試的標準化和統一性。

首先，實施全面的統一標準培訓，確保每位參與耐火極限測試的工作人員都可準確理解和執行相關國家標準的基礎[10]。此培訓應該覆蓋相關標準的理論知識，實際操作流程，以及任何最新修訂或更新的信息。并通過定期開展工作坊或在線課程，確保所有工作人員能接收到最新技術標準，同時也有助于消除個體間的理解差異。其次，對標準中的術語和操作進行明確的解釋和標準化。比如，對于“明顯裂縫”“結構完整性”等術語應有清晰的技術定義，確保在測試過程中減少主觀性和模糊性。此外，測試操作流程應嚴格遵守國家標準規定的步驟，如確保溫度升高速率嚴格符合標準要求，即前30min內從室溫上升至842℃，后續每小時約上升260℃。為此，可以創建操作手冊和檢查列表，以便在每次測試前后進行標準操作的驗證和確認。為了增強不同機構間的測試一致性，應鼓勵和建立跨機構的交流和合作機制。通過分享測試經驗、問題處理策略和最佳實踐方法，可以提高整個行業標準應用的一致性。最后，通過定期審查和監督來保障標準的正確執行。監管部門應定期檢查各測試機構的操作記錄和測試結果，對偏差進行調查，并采取必要措施防止未來的偏差發生。同時，對于國際標準和國內標準之間的差異，應該建立一套清晰的對照體系，明確不同標準間的技術要求差異，并在國內的測試中明確指出遵循哪套標準，提升消防驗收的準確性和科學性，保證防排煙風管驗收質量，維護建筑消防安全。

3.3? 加強現場施工監督

針對消防驗收中防排煙風管現場施工與設計圖紙不符導致的問題，需要采取以下措施以確保防排煙風管耐火極限的符合性和可靠性：

第一，制定嚴格的施工監控制度。施工監控是確保防排煙風管系統符合設計要求的關鍵。必須按照《建筑施工質量管理條例》和相關行業標準，制定具體的施工監控計劃和檢查流程。每一階段的施工完成后，應進行質量檢查，確保施工結果與設計圖紙一致。如風管壁厚應符合設計規定的1.2mm厚度要求，支架間距應嚴格按照設計要求的3m間隔安裝等。

第二，加強施工人員培訓。所有施工人員需要接受關于耐火材料標準、安裝技術規范和質量控制流程的專業培訓。培訓內容應包括《建筑設計防火規范》中關于耐火材料和構件的相關要求，以及如何正確測量和安裝以滿足耐火極限。

第三，施工現場質量控制。在施工過程中，應使用標準化的工具和設備進行現場測量和檢驗。例如，使用標準化的厚度計來測量風管壁厚，使用定期校準的距離測量工具確保支架安裝的準確性。

第四，實施設計變更管理程序。若現場條件要求對設計圖紙進行變更，必須執行嚴格的變更管理程序。任何變更都需要經過耐火性能重新評估，并且必須由設計單位和消防驗收部門批準。

第五，施工監理和第三方審計。加強專業施工監理人員的現場監督力度，同時引入第三方審計團隊定期檢查施工質量。第三方專業團隊應具備建筑工程和消防工程的專業背景，能夠對施工過程提供客觀和獨立的評估。

3.4? 提高防排煙風管耐火性能

在消防驗收中，針對防排煙風管耐火極限問題，也應提高防排煙風管材料的耐火性能。首先，材料選擇方面，需優先考慮具有高耐火性能的材料，如耐高溫的合金鋼、耐火性能優異的陶瓷復合材料，以及具有阻燃添加劑的高分子復合材料。此類材料在設計上應能夠承受《建筑防火試驗規程》的標準火災測試條件，在高達1000℃的溫度下保持結構完整性和功能性。其次，在材料改進方面，可通過添加耐火涂層或層壓來增強材料的耐火性能。例如，采用磷酸鹽或硅酸鹽基的防火涂料，此類涂料在高溫下可以形成隔熱保護層，有效延緩熱傳導。同時，還可采用耐火纖維增強材料，如玻璃纖維或碳纖維，以提升材料的耐火性和機械強度。此外，還應引入更先進的測試設備和技術，如高分辨率熱像儀和紅外光譜分析儀，以提供更精確的材料耐火性能數據。通過以上設備，可詳細分析材料在高溫下的行為，如表面溫度分布、熱輻射特性和化學成分變化。最后，更應建立完善的耐火性能評估體系，對所有新材料和改進材料進行全面的測試和審查。此體系應包括實驗室測試與現場應用測試兩方面，確保材料在實際環境中的性能與實驗室測試結果一致。旨在通過以上措施，顯著提高防排煙風管的耐火性能，確保在消防驗收中能夠有效應對高溫環境，從而提升建筑物的整體消防安全水平。

4 結語

綜上所述，防排煙風管系統的耐火極限在確保火災情況下建筑內環境安全和人員疏散效率方面至關重要。通過本研究，不僅深入分析了當前消防驗收中防排煙風管耐火極限測試的問題，還提出了一系列切實可行的對策，旨在提升測試的準確性和控制施工質量。期望本次研究成果不僅有助于規范現有的驗收流程，也為進一步提升建筑物的防火安全標準提供一定科學依據，確保防排煙系統更加可靠，為火災時的人員逃生和現場救援提供堅實保障。

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