关于防排烟风管耐火极限要求及做法的讨论_陈苏琪.pdf

建 筑 技 术第 54 卷第 4 期492关于防排烟风管耐火极限要求及做法的讨论陈苏琪（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，200092，上海）摘要：国家标准 GB 512512017建筑防烟排烟系统技术标准对防排烟风管耐火极限提出要求，但未提出相关标准具体做法。通过对风管耐火极限标准、耐火极限判定依据、现行风管耐火极限具体做法及争议做法等方面的论述和分析，以期为设计提供参考。关键词：耐火极限；判定依据；防火板；玻璃棉；防火漆中图分类号：TU 69 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)04-0492-04DiscussioN oN FirE rEsisTANcE liMiT rEQuirEMENTs AND prAcTicEs oF sMoKE coNTrol AND ExHAusT DucTCHEn Su-qi(Tongji Architectural Design(Group)Co.,Ltd,200092,Shanghai,China)Abstract:The national standard GB 512512017 Technical Standard for Smoke Control and Smoke Extraction Systems in Buildings puts forward requirements for the fire endurance of smoke control and exhaust duct,but does not propose specific practices of relevant standards.This paper discusses and analyzes the fire resistance limit standard of air duct,the basis for determining the fire resistance limit,the specific practices and controversial practices of the current fire resistance limit of air duct,in order to provide reference for the design.Keywords:fire endurance;judgment basis;fireproof board;glass wool;fireproof paint建筑防排烟系统是建筑物消防安全中的重要一项。防烟系统可使（防烟）楼梯间、（合用）前室等与外界保持正压状态，防止烟气通过门洞扩散到楼梯间影响人员的顺利疏散；排烟系统可及时将火灾产生的大量烟气通过排烟管道排除，防止烟气向周边场所蔓延，扩大火灾范围。大量火灾案例得出，烟气是造成火灾人员伤亡的主要因素。传统铁皮风管在排烟时自身会产生高温辐射，风管在防烟分区内或防火分区内因传送高温热量会引燃管道附近可燃物或出现管道自身塌陷、变形影响有效排烟。国家标准 GB 512512017建筑防烟排烟系统技术标准1（以下简称烟规）于 2018 年 8月 1 日实施，规范明确提出在不同部位设置防排烟管道的耐火极限要求。烟标虽规定耐火极限要求，但并未提出相关具体做法，明确何种标准化设计可使金属风管具备相应耐火极限。实际工程中提供的金属风管耐火极限做法、检验报告等存在不同程度的不合理之处，故为应对国家标准的未尽之处、行业内管道做法的参差不齐，笔者将对相关内容进行探讨分析，以期为设计提供参考。1 防排烟风管耐火极限要求变化GB 500162014建筑设计防火规范2（以下简称建规）仅提出风管在穿越防火隔墙、楼板和防火墙时，穿越处风管上的防火阀、排烟防火阀两侧各 2 m 范围内的风管应采用耐火风管或风管外壁应采用防火保护措施，且耐火极限不应低于防火分隔体的耐火极限（表 1）。表 1 不同耐火等级民用建筑相应构件的燃烧 性能和耐火等级 h构件名称耐火等级一级二级三级四级防火墙3.03.03.03.0楼板1.51.00.50可燃性因此，在实际项目中非防火隔墙 2 m 处的风管仅采用镀锌钢板，钢板厚度按 GB 502432016通风与空调工程施工质量验收规范执行。继烟规推出后，防排烟系统设计产生了较大变化及提出更多要求，明确指出机械加压送风管道和排烟管道的耐火极限要求（表 2）。在烟规实施前，建规2006 版第 9.1.5 条收稿日期：20230210作者简介：陈苏琪（1990），女，浙江温州人，工程师，e-mail:.2023 年 2 月493陈苏琪：关于防排烟风管耐火极限要求及做法的讨论表 2 对不同部位防排烟风管的耐火极限要求风管类型设置部位耐火极限/h机械加压送风管管道井内排烟风管未设置在管道井内或与其他管道合用管道井1.0在吊顶内0.5未设置在吊顶内1.0独立管道井内0.5在吊顶内0.5直接设置在室内1.0在走道吊顶内及穿越防火分区的管道1.0消防补风管设备用房、汽车库0.5未跨越防火分区0.5跨越防火分区1.0提到“防烟与排烟系统中的管道、风口及阀门等必须采用不燃材料制作”3。根据 GB 86242012建筑材料及制品燃烧性能分级4关于不燃材料的试验方法与判别依据与下文提到的通风管道耐火极限判定准则完全不同。故不燃材料并不代表可满足耐火极限（至少 0.5 h）要求。国家标准 GB 512492017建筑钢结构防火技术规范5提到无防火保护的钢结构的耐火时间通常仅为 1520 min，故在火灾作用下易被破坏。山东省建设工程消防设计审查验收技术指南（疑难解 析）6中已明确指出“镀锌钢板的耐火极限难以达到防排烟管道耐火极限要求”。2 耐火试验判定依据及分析建规对耐火极限下定义：在标准耐火试验条件下，建筑构件、配件或结构从受到火的作用至失去承载能力、完整性或隔热性时所用的时间2。与建筑构件不同，风管无需满足耐火承载能力，主要考究管道的完整性与隔热性。烟标在相关条文说明中已明确了风管耐火极限判定应按照现行国家标准 GB/T 174282009通风管道耐火试验方法的测试方法，当耐火完整性和隔热性同时达到要求时，符合要求1。虽 GB/T 174282009 在前言中提到本标准不适用于排烟管道，但烟规发行后仍按其要求执行。根据 GB/T 174282009通风管道耐火试验方 法7和 GB/T 9978.12008建筑构件耐火试验方法 第 1 部分：通用要求8可对风管完整性和隔热性进行判定。依据 GB/T 9978.12008 进行试验，棉垫被点燃、缝隙探棒可以穿过、背火面出现火焰并持续时间超过10 s，均视为试件丧失完整性。GB/T 174282009 提到试验时需保证管道 A 内保持（30015）Pa 的压差，当无法保持该压差时也被视为试件丧失完整性7。针对隔热性指标，当试件背火面平均温度温升超过初始平均温度 140 或任一点位置的温度温升超过初始温度（包括移动热电偶）180（初始温度应是试验开始时背火面的初始平均温度），可视为试件丧失隔热性。由此可见，耐火极限对隔热性要求并不高。故烟规在 4.4.9 条中提到当吊顶内有可燃物时，吊顶内的排烟管道应采用不燃材料进行隔热，并应与可燃物保持不小于 150mm 的距离1。行业标准 T/CECS 8862021建筑防烟排烟风管防火性能试验方法标准基于现有防排烟技术，结合国内外标准编制的试验方法标准。相对 GB/T 17428，更适用于防排烟风管的防火性能试验，将防烟风管和排烟风管按实际受火情况分别进行测试。防烟风管按外部受火条件试验，排烟风管按内部和外部受火条件试验，整个试验过程中控制管道末端烟气平均温度在 280 310 9，而 GB/T 17428 测试方法中，炉内温度可达 400 甚至更高。烟规第 4.4.8 条要求排烟管道及其连接部件在 280 时连续工作 30 min 保证其结构完整性1，而在火灾时当管道内烟气温度达到 280 时排烟防火阀会关闭，并联动排烟风机关闭。可见测试排烟管道内部受火时控制管道烟气平均温度在 280 310 更适用于排烟系统实际运行情况。3 现行防排烟风管对策做法烟规在提出风管耐火极限时并未提到具体标准做法。浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南（2020 版）10文件中指出“金属风管可通过将防火隔热材料采用机械固定、柔性包裹等方式固定在其表面以满足耐火极限要求，也可直接选用满足耐火极限的复合成品风管或复合板材制作的复合风管”，但未给出相关具体参数信息。现行风管耐火极限做法较多，但部分做法未取得国家认证检测机构的风管耐火极限性能的型式检验报告。为满足烟规对防排烟风管耐火极限要求，可采用以下几种措施。（1）采用镀锌钢板外包防火板。外包的防火板可根据20K607 防排烟及暖通防火设计审查与安装选用工业一体化硅酸钙复合板，该复合板以防火用无石棉纤维增强硅酸钙板和岩棉板为夹心芯层，外表面建 筑 技 术第 54 卷第 4 期494采用彩钢板做保护，内表面铝箔贴面，具体技术参数见表 311，可直接选用且其耐火极限指标已取得形式检验。表 3 工业一体化硅酸钙复合板技术参数芯材表观密度（kg/m3）芯材厚度/mm导热系数/W/(mK)燃烧性能耐火极限硅酸钙防火板岩棉硅酸钙防火板岩棉硅酸钙防火板岩棉17012010205%3020.0550.0780.043不燃A 级1.017012010304%3020.0550.0780.043不燃A 级2.0注：硅酸钙防火板导热系数 0.055 W/(mK)为在平均温度为70 时，0.078 W/(mK)为在平均温度为 1 000 时。防火板切割、组装、接缝处等应严格把控施工工艺质量，还需根据包裹完成后的风管规格和重量复核计算选用适宜的支吊架型钢材料。（2）采用镀锌钢板外包防火轻质柔性卷材。如采用硅酸盐柔性防火卷材，其主要成分为氧化硅、氧化镁和二氧化硅，密度为 96 kg/m3，200 时导热系数 0.060 W/(mK)，500时导热系数 0.107 W/(mK)，800 时导热系数 0.270 W/(mK)，可耐高温 1 200 以上；30 mm 厚度耐火极限可满足 0.5 h，40 mm 厚度耐火极限可满足 1.0 h，50 mm 厚度耐火极限可满足1.5 h，60 mm 厚度耐火极限可满足 2.0 h。（3）采用钢面镁质风管，压花彩钢板外敷无泛卤防火板成品复合风管。防火板厚度 14 mm，耐火极限可满足 1 h；防火板厚度 20 mm，耐火极限可满足2 h。复合风管采用法兰连接，设备采购需提供相应消防耐火极限型式检验报告，同时满足抗震相关要求（抗震要求根据实际项目情况确定）。相对镀锌风管+绝热层+防火板（3040 kg/m3）形式，钢面镁质复合风管（1015 kg/m3）整体重量会轻 2.53 倍，且防腐防潮不易变形。上述几种做法相对成熟，且产品均已取得过国家认定检测机构（相关资质的检测机构）出具的关于该风管耐火极限性能的形式检验报告。但在实际项目中仍应提供相应的形式检验报告，报告中应有检验依据、相应完整性和隔热性的检验时间指标，及现场施工使用的产品与形式检验报告中的测试样品应完全一致。4 防排烟风管耐火极限做法争议（1）有设计提出，排烟管道独立设置在竖井内的耐火极限要求是 0.5 h，排烟竖井的耐火极限已达到 1.0 h 的要求，风管是否可不做耐火极限处理，笔者认为设置在竖井内的排烟管道应做相关耐火极限处理。根据烟气于排烟管道内部通过，应保证排烟管道至少有0.5 h的耐火极限；若未做相应耐火极限处理，在 0.5 h 内排烟管道存在丧失完整性的情况，虽排烟竖井井壁有 1.0 h 的耐火极限，但竖井存在漏风率较大的可能性，会导致着火区域防烟分区的排烟量无法满足规范要求。在烟规实施前，机械排烟系统可采用土建风道，即竖井内不做内衬风管的形式，但大量项目消防验收时发现排烟口风量小，甚至没有风，后经查漏发现部分原因系土建竖井漏风严重导致排烟口风量无法达到设计要求，竖井经重