典型防排煙產品分析與展望

關鍵詞：擋煙垂壁，消防排煙風機，防火閥門，智能化發展

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.013.042

0 引言

防排煙產品在現代建筑中廣泛應用，構成防排煙系統，與消防安全關聯性大，良好的防排煙產品可以極大地提高建筑防火的可靠性。其中適用范圍最廣、最為典型的防排煙產品為擋煙垂壁、消防排煙風機、防火閥門，現行標準分別為擋煙垂壁XF 533—2012[1]、消防排煙風機耐高溫試驗方法XF211—2009[2]、建筑通風和排煙系統用防火閥門GB15930—2007[3]。自標準發布以來已經過去了十多年，在此期間，隨著新材料、新技術的發展及市場的要求，相應產品在滿足標準的同時其發展也出現了新的變化，結合日常檢驗工作從材料、結構、智能化發展三個方面對產品進行了分析與展望。

1 材 料

1.1 擋煙垂壁

擋煙垂壁是指從頂棚下垂不小于500 mm的固定或活動的擋煙設施。活動式擋煙垂壁是指火災時因感溫、感煙或其他控制設備的作用，自動下垂的擋煙垂壁。擋煙垂壁主要用于高層或超高層大型商場、寫字樓以及倉庫等場合，能有效阻擋煙霧在建筑頂棚下橫向流動，以利于提高在防煙分區內的排煙效果，對保障人民生命財產安全起到一定作用。根據XF 533—2012[1]的規定：擋煙垂壁應采用不燃材料制作，制作擋煙垂壁的金屬板材的厚度不應小于0.8 mm，其熔點不應低于750℃。制作擋煙垂壁的不燃無機復合板的厚度不應小于10.0 mm，其性能應符合GB 25970—2010的規定；制作擋煙垂壁的無機纖維織物的拉伸斷裂強力經向不應低于600 N，緯向不應低于300 N，其燃燒性能不應低于GB 8624—2012中A級；制作擋煙垂壁的玻璃材料應為防火玻璃，其性能應符合GB 15763.1—2009的規定。因此目前廠家生產的產品其材料主要以金屬板材、無機復合板、無機纖維織物、防火玻璃為主，在應用中一般能滿足使用，但其缺點也是明顯的，金屬板材、無機復合板、防火玻璃一般較重，特別是防火玻璃易碎。依托于現代材料科學的發展，固定式擋煙垂壁材料有望向不燃、輕質、高強度的方向發展。

1.2 消防排煙風機

消防排煙風機是指設置于建筑物的機械排煙系統內用于排除煙氣的通風設備（該類設備平時亦可用于通風換氣）。XF 211—2009未對消防排煙風機作出材料要求，目前大量使用的材料中，軸流式消防排煙風機機殼及葉片為熱軋鋼板，離心式風機主要是鍍鋅鋼板，其優點是經濟性好、便于加工，缺點是耐腐蝕性差，特別是在一些環境相對惡劣的位置尤其明顯。隨著機加工技術和焊接技術的發展，一些廠家開始生產不銹鋼及鑄鋁材質的風機，提高了風機的耐腐蝕性、耐高溫性，可以應用于要求較高的場所。熱軋鋼板材質風機及不銹鋼材質風機280℃耐高溫試驗30 min后對比如圖1、圖2所示。

近年來防火漆、新型材料、合金等的應用，有效提高了消防排煙風機的耐腐蝕性能、耐高溫性能。

1.3 防火閥門

防火閥門分為防火閥、排煙防火閥、排煙閥。防火閥，安裝在通風、空氣調節系統的送、回風管道上，平時呈開啟狀態，火災時當管道內煙氣溫度達到70℃時關閉，并在一定時間內能滿足漏煙量和耐火完整性要求，是起隔煙阻火作用的閥門。排煙防火閥，安裝在機械排煙系統的管道上，平時呈開啟狀態，火災時當排煙管道內煙氣溫度達到280℃時關閉，并在一定時間內能滿足漏煙量和耐火完整性要求，是起隔煙阻火作用的閥門。排煙閥，安裝在機械排煙系統各支管端部（煙氣吸入口）處，平時呈關閉狀態并滿足漏風量要求，火災或需要排煙時手動和電動打開，是起排煙作用的閥門。根據建筑通風和排煙系統用防火閥門GB 15930—2007[3]中材料及零部件的要求：（1）閥體、葉片、擋板、執行機構底板及外殼宜采用冷軋鋼板、鍍鋅鋼板、不銹鋼板或無機防火板等材料制作。（2）排煙閥的裝飾口宜采用鋁合金、鋼板等材料制作。（3）軸承、軸套，執行機構中的棘（凸）輪等重要活動零部件，采用黃銅、青銅、不銹鋼等耐腐蝕材料制作。（4）各類彈簧的制作應符合相應的國家標準要求。根據目前國內材料生產的情況，大多數企業使用鍍鋅鋼板制作閥體、葉片，同時少數廠家開始使用不銹鋼制作閥體、葉片。為對比兩種材質對漏風量、漏煙量的影響，選取同一廠家生產的12臺防火閥，分別為鍍鋅鋼板材質和不銹鋼材質，在環境溫度下，使防火閥或排煙防火閥葉片兩側保持300±15 Pa的氣體靜壓差，測出在規定時間內的最大漏風量（表1）；根據GB/T 9978.1—2008進行耐火試驗（圖3），測出在規定時間內的最大漏煙量（表1）。

對測量數據進行比較可以看出，兩種材質防火閥在常溫下漏風量差別較小，但在耐高溫情況下，不銹鋼材質閥門漏煙量較小。耐火試驗結束后，兩種材質的閥門，對比如圖4、圖5所示。

由圖4、圖5觀察可以發現，同等耐火條件下不銹鋼材質的防火閥變形量較小，產生的間隙也較少，這是因為不銹鋼具有優異的耐腐蝕性能和高溫下的機械強度，由于其獨特的結構特點和自身的鉻氧化物保護層，不銹鋼即使在高溫下也能保持其原有的品質。這是同等條件下，不銹鋼材質閥門漏煙量較小的原因。因此，在要求較高的通風、空氣調節系統的送、回風管道及機械排煙系統的管道上，適宜使用不銹鋼材質閥門，可以改善漏煙量指標。

2 結構

2.1 擋煙垂壁

擋煙垂壁分為固定式擋煙垂壁與活動式擋煙垂壁，對于固定式擋煙垂壁，前期多為整塊玻璃、金屬板、無機板等，一般不需要做漏煙量檢測，僅需對無機纖維布制造的固定式柔性擋煙垂壁做漏煙量檢測，近幾年出現如簾板式（見圖6）及金屬拼接式（見圖7）擋煙垂壁，因簾板聯結處或金屬板拼接處有縫隙，一般需增加漏煙量檢測。

活動式擋煙垂壁初期主要為柔性擋煙垂壁，近幾年因市場的需求活動式剛性擋煙垂壁開始增多，運行方式與活動式柔性擋煙垂壁不同的是，剛性擋煙垂壁運行方式是垂壁平面繞固定軸轉動，一般采用整塊鋼板制成，不需做漏煙量檢測（見圖8）。

2.2 消防排煙風機

消防排煙風機主要分為軸流式、離心式，軸流式消防排煙風機葉型一般分為薄板型、機翼型，離心式消防排煙風機葉片有前傾式、后傾式。軸流式消防排煙風機氣流沿電機軸線方向流入流出，離心式消防排煙風機氣流沿風機葉輪旋轉切線方向流入流出，如圖9、圖10所示。

現有材料組成的兩種結構一般均能在30 min滿足XF 211—2009[2]規定的耐高溫試驗要求，對于離心式消防排煙風機，因電機與高溫氣體相對隔離，電機一般不會在耐高溫試驗中產生問題，但是在軸流式消防排煙風機中，高溫氣體經過電機周圍，可能導致連接電機與電機接線盒的電纜燃燒、電機線圈燒壞，可以給電纜加裝套筒、電纜纏繞不燃材料等防護，或將電機懸于套筒之中，一般能取得良好的保護效果，圖11是電纜、電機不加裝套筒的風機，圖12是電纜、電機加裝套筒的風機。在需要更長耐高溫時間時，可采用不燃電纜、耐高溫電機，進一步提高電機的耐高溫性能。

軸流式風機和離心式風機，其葉輪均需與高溫氣體接觸，高溫下材料本身的膨脹、電機的偏心均有可能造成掃膛的發生，適當增大葉輪與機殼的間隙，提高機加工工藝、電機裝配工藝可降低掃膛的發生，但是間隙過大會降低風機效率。目前一些小企業生產的消防排煙風機，生產制造方式較為粗放，裝配精度差，很多只是仿造，甚至沒有專業設計人員，隨著人們對消防排煙風機性能要求的不斷提高，有實力企業的涌現，可以設想通過專業的機械設計軟件進行整體受力分析，有限元軟件受熱分析，有效提高產品質量，在減少掃膛發生的同時還會保證風機效率。

2.3 防火閥門

閥門主要包括閥體、葉片、執行機構三部分。GB 15930—2007《建筑通風和排煙系統用防火閥門》規定了矩形和圓形兩種外形的閥門，這是閥門的閥體外形。閥門葉片結構一般都有差異，其目的都是為了最終降低閥門的漏風量和漏煙量。一般矩形閥門的葉片結構可以分為三類，如圖13中所示，其他結構的葉片基本都是在這三種形式的基礎上進行的組合和衍生。其中葉片加固件能提高閥門葉片強度，減少葉片變形，不銹鋼彈簧片能增加密閉性能，葉片的尺寸同樣影響葉片強度，對于相同厚度的葉片，葉片尺寸越小，其強度也越高，在耐火性能試驗中，小尺寸葉片的變形量相對較小。葉片厚度是影響其強度的另一個因素，一般厚度越大的葉片，因其強度越高，耐火性能越優良。

對于圓形閥門，一般采用單葉片型式，為增強葉片強度，有些廠家在葉片表面增加如圖14形式的加強筋，數量可設計為一個或多個（圖中尺寸僅為舉例，規格尺寸根據實際需要變化）。

3 智能化發展

擋煙垂壁、消防排煙風機、防火閥門智能化發展主要體現是在防排煙系統中具有一定的自動啟動方式，或通過消防聯動能遠程觸發。擋煙垂壁自動啟動方式：由同一防煙分區內且位于電動擋煙垂壁附近的兩只獨立的感煙火災探測器的報警信號作為電動擋煙垂壁降落的聯動觸發信號，并由消防聯動控制器聯動在相應防煙分區的全部活動擋煙垂壁。消防排煙風機自動啟動方式：通過火災自動報警系統的自動啟動功能實現，通常需要同一防煙分區內至少兩只獨立的火災探測器發出報警信號，或者是有一只火災探測器與一只手動火災報警按鈕的組合，這些報警信號將傳遞至消防控制室。在排煙口打開后，反饋回來的信號也會被用作觸發排煙風機啟動的其他條件[4]。防火閥門的自動啟動方式主要由煙感啟動。除自動啟動方式之外，擋煙垂壁、消防排煙風機、防火閥門均能通過手動或消防聯動的方式觸發啟動。根據建筑設計防火規范及相關標準，目前不管是自動啟動還是消防聯動遠程啟動，啟動方式大多還是線控的，在具體施工中面臨布線復雜、材料消耗大、安裝環境要求高、長時間運行線路老化等一系列問題。無線控制不受場地限制，擴展范圍廣，減少了線路安裝的難度、材料的消耗，同時能減少火災發生時物體墜落等不可控因素對線路的影響，提高了信號傳遞的可靠性。隨著5G及相關技術的發展，可以設想，無線控制技術不管作為一種主要控制方式還是作為一種有益補充，一定會在防排煙產品智能化中發揮重要作用。現代建筑布局、功能的復雜性不斷增加，導致火災發生因素疊加。火災發生不可控因素的預知、火災時高效的避險都需要巨量的算力，AI技術在火災態勢感知、高效決策方面具有優勢，可以預見，AI同樣會在防排煙產品制造及防排煙系統中得到應用，AI的應用一方面會不斷優化消防排煙產品的制造、迭代，使產品質量不斷提高，另一方面會增加防排煙系統的智能化程度，使消防排煙系統反應更準確、更靈敏、更迅速。

4 結語

自現行標準發布以來伴隨著材料科學、智能技術的推動，企業在產品設計、制造技術方面不斷取得進步，防排煙產品質量不斷提升。同時人們消防意識、消防需要、消防體系也不斷提高，隨著新標準的即將實施，防排煙產品在新技術新標準的加持下，必然會迎來一個再次提升的階段。

作者簡介

魏中馨，高級工程師，主要研究方向為消防電子、消防防排煙。

（編輯：袁文靜）