摘要：本文闡述了防排煙耐火極限風(fēng)管作為建筑構(gòu)件本身應(yīng)具備的管道屬性。解讀防排煙風(fēng)管耐火極限的的本質(zhì)是承受不同溫度下外部火和內(nèi)部火所具備的完整性與隔熱性，并分析了吊頂內(nèi)排煙風(fēng)管外表面溫度不高于80℃的隔熱條文與耐火極限風(fēng)管本身屬性之間的關(guān)聯(lián)與區(qū)別。介紹了一種滿足耐火極限要求的新型耐火極限風(fēng)管，并與諸多相關(guān)設(shè)計與施工規(guī)范相對照，此種類型風(fēng)管是品質(zhì)優(yōu)秀的耐火極限風(fēng)管類型之一。以期本文能為防排煙耐火極限風(fēng)管的良性發(fā)展拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：1防排煙 2耐火極限風(fēng)管 3傳熱機(jī)理 4裝配式一體化 5復(fù)合耐火極限風(fēng)管

0 引言

傳統(tǒng)的鐵皮風(fēng)管或無機(jī)復(fù)合風(fēng)管不具備耐火隔熱性和耐火完整性，在排煙時風(fēng)管內(nèi)高溫?zé)煔獗旧懋a(chǎn)生高溫輻射，在自身防火分區(qū)或防煙分區(qū)內(nèi)就起到傳遞高溫?zé)崃磕酥烈几浇扇嘉锘虺惺芡獠炕鹱陨斫Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷造成截面積大大減少，存在無法有效將煙氣排除的缺陷?；诖丝紤]，防排煙風(fēng)管應(yīng)具有耐火極限，幾種規(guī)范規(guī)定了防排煙風(fēng)管的耐火極限要求：GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2018年版） 偏重于對穿越防火墻、防火隔墻、防火分區(qū)等2m范圍內(nèi)風(fēng)管耐火極限的規(guī)定；GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 著重于不同類型（排煙、送風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)）、不同使用場合（地下、地上、吊頂、管井）風(fēng)管等的規(guī)定；不同建筑類型規(guī)范則偏重于穿越不同重要房間的風(fēng)管的耐火極限的規(guī)定。

對防排煙風(fēng)管提出的耐火極限要求，無疑是標(biāo)志著將風(fēng)管與具有蓄煙功能的內(nèi)外墻、樓板、結(jié)構(gòu)梁、內(nèi)外玻璃、吊頂、擋煙垂壁（防煙風(fēng)管、補(bǔ)風(fēng)管、排煙風(fēng)管承受800-1000℃的外部火）及具有排煙功能的排煙風(fēng)機(jī)、排煙防火閥、排煙風(fēng)口、排煙窗、固定窗、可溶性采光帶（特指排煙風(fēng)管280℃左右的內(nèi)部火）地位等同，使其具備耐火極限的要求 。

1防排煙風(fēng)管作為建筑內(nèi)部構(gòu)件的基本要求

滿足耐火極限的耐火風(fēng)管作為一個建筑構(gòu)件，和防火門類似，應(yīng)很好的滿足門的基本功能，再去討論門的防火問題。筆者認(rèn)為防排煙耐火極限風(fēng)管應(yīng)滿足如下功能 ：首先所具備的屬性應(yīng)該是一種建筑物內(nèi)部的風(fēng)管：在建筑結(jié)構(gòu)空間既要滿足舒適性又要滿足經(jīng)濟(jì)性的當(dāng)今社會，要求防火風(fēng)管的凈尺寸不能太高，單位質(zhì)量不能太重，尤其是地下空間或商業(yè)空間顯得尤為突出，這就要求其風(fēng)管其本身的結(jié)構(gòu)形式能很好的節(jié)省空間。其次要求風(fēng)管本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，這是保持風(fēng)管15-30年耐用的基本要求；第三對于量大而面廣的地下空間排煙風(fēng)管，環(huán)境潮濕，風(fēng)管本體不變色，不生銹，也是一個基本要求；第四建筑工業(yè)化是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保、全壽命周期價值最大化的可持續(xù)發(fā)展的新型建筑生產(chǎn)方式，其中優(yōu)秀產(chǎn)品之一的裝配式防排煙風(fēng)管進(jìn)一步提升了裝配式建筑的裝配率，很好的詮釋了節(jié)能環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的理念，起到了用風(fēng)管來贊美建筑的功效。很好的滿足以上作為風(fēng)管這一建筑構(gòu)件的耐火極限風(fēng)管。最后才是關(guān)注耐火風(fēng)管的安全性能高，達(dá)到耐火極限要求，保證在現(xiàn)場任何部位下料時復(fù)檢可以通過，可以真正承諾驗收報告和檢測原件報告一致性。

2現(xiàn)行防排煙風(fēng)管耐火極限測試的解析

火災(zāi)中，防排煙風(fēng)管的耐火極限首先應(yīng)該考慮如何應(yīng)對外部火的炙烤：正壓送風(fēng)管和補(bǔ)風(fēng)管暴露在火災(zāi)情況下，因為具備了完整性和隔熱性，可以正常工作，不至于使得管內(nèi)的空氣溫度過高，對著疏散人群輸送空氣的溫度是人體可以承受的；排煙風(fēng)管在火災(zāi)負(fù)壓抽吸的工作狀態(tài)中截面不至于變形，影響排煙的有效性?；诖四突饦O限的檢測規(guī)范GBT 17428-2009 測規(guī)范中[5]測試風(fēng)管的耐火極限即是模擬風(fēng)管在火災(zāi)情況下的真實(shí)受火情況。測試標(biāo)準(zhǔn)中管道A（300Pa壓力）承受外部火，試件的長度為爐內(nèi)3m，爐外2.5m，試件的截面一般為A管為1000mm×500mm，為風(fēng)機(jī)送風(fēng)。以0.5h耐火極限風(fēng)管檢測為例，起始燃燒溫度就是450℃，完成溫度為850℃。因此《上海市建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ08-88-2021條文解釋中 要求風(fēng)管的絕熱材料應(yīng)采用巖棉或其他能承受800℃以上的高溫的絕熱材料，是完全正確地說法。

排煙風(fēng)管承受的而排煙防火閥在280℃情況下會關(guān)閉，排煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉，排煙動作停止，這是基于抽吸入排煙風(fēng)管內(nèi)煙氣溫度高于280℃發(fā)生的情況，這是風(fēng)管內(nèi)煙氣溫度過高引發(fā)的。因此GB 51251-2017的4.4.8.1條文規(guī)定，排煙管道及其連接部件需要在280℃的情況下連續(xù)30min保持其完整性，可視為排煙風(fēng)管承受室內(nèi)煙氣溫度時，耐火極限溫度的規(guī)定。

耐火極限的檢測規(guī)范GBT17428-2009 中測試排煙風(fēng)管的內(nèi)部火時，試件B管為1000mm×250mm，為風(fēng)機(jī)排風(fēng)，內(nèi)部火的溫度維持在400-450℃，高于280℃，視為此測試規(guī)范提高了測試溫度的標(biāo)準(zhǔn)；CECS 886-2021建筑防煙排煙風(fēng)管防火性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》中 規(guī)定模擬排煙風(fēng)管內(nèi)部煙氣的溫度為280-310℃，被認(rèn)為更貼近模擬排煙風(fēng)管內(nèi)部煙氣溫度的測試溫度標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)文獻(xiàn) 驗算討論，當(dāng)?shù)蹴攦?nèi)有可燃物時，排煙風(fēng)管采用的耐火極限風(fēng)管的隔熱層應(yīng)在35mm左右才能滿足要求；如果吊頂內(nèi)無可燃物，采用的排煙耐火極限風(fēng)管的隔熱層不一定需要35mm，也即吊頂內(nèi)無可燃物時，排煙風(fēng)管在排煙時耐火極限風(fēng)管的外表面溫度是可以高于80℃。

3一種防排煙耐火極限風(fēng)管板材的介紹

某產(chǎn)品的耐火風(fēng)管板材，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖一所示。核心層為110-140kg/m3的憎水巖棉上下復(fù)合特制防火板的三明治結(jié)構(gòu)，防火風(fēng)管板材的結(jié)構(gòu)形式為3mm+19mm+3mm，或為4mm+32mm+4mm的板材結(jié)構(gòu)形式，工廠壓制而成，無化學(xué)有機(jī)膠連接，雙面3-4mm的防火板，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大。該防火一體化板的內(nèi)外防火板起到抵御內(nèi)外部火的作用，并保護(hù)夾心層巖棉，在火災(zāi)情況下，使得巖棉發(fā)揮更好的隔熱作用。如圖一所示。

圖一 耐火極限風(fēng)管的結(jié)構(gòu)形式

3.1滿足0.5-2h耐火極限成品一體化風(fēng)管的介紹

將斤型金屬連接件與垂直防火一體化板組裝，形成牢固的成品風(fēng)管，工廠化制作，成品風(fēng)管運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后進(jìn)行組裝，風(fēng)管之間用C型插條金屬法蘭連接。如圖二所示。

圖二 裝配式一體化風(fēng)管的連接

3.2滿足0.5-1.5h耐火極限成品一體化風(fēng)管與相關(guān)規(guī)范的對照

GB51251-2017建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.3.7和4.4.7規(guī)定機(jī)械加壓送風(fēng)和排煙風(fēng)管不應(yīng)采用土建風(fēng)道，送風(fēng)和排煙管道應(yīng)采用不燃材料制作且內(nèi)壁光滑。當(dāng)送風(fēng)和排煙管道內(nèi)壁為金屬時，設(shè)計風(fēng)速不應(yīng)大于20m/s，當(dāng)送風(fēng)管道內(nèi)壁為非金屬時，設(shè)計風(fēng)速不應(yīng)大于15m/s。對照此種板材產(chǎn)品：1）當(dāng)內(nèi)壁采用覆鋁層時，設(shè)計風(fēng)速按照≤20m/s設(shè)計；2）當(dāng)內(nèi)壁不采用覆鋁層時，設(shè)計風(fēng)速按照≤15m/s設(shè)計。3）當(dāng)采用圖四耐火極限為1h內(nèi)敷設(shè)0.5mm風(fēng)管時，設(shè)計風(fēng)速按照≤20m/s設(shè)計。顯然，當(dāng)采用圖五鐵皮風(fēng)管加外包一體化板結(jié)構(gòu)時，設(shè)計風(fēng)速按照≤20m/s設(shè)計。

GB50738-2011通風(fēng)與空調(diào)工程施工規(guī)范 中4.1.6和GB50243-2016通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中4.2.3規(guī)定鋼板矩形風(fēng)管及其配件的最小厚度，防排煙風(fēng)管的厚度遵從高壓風(fēng)管的厚度要求，為0.75-1.5mm厚不等或遵照設(shè)計要求：1）裝配式一體化風(fēng)管屬于非金屬風(fēng)管，因此厚度滿足非金屬風(fēng)管相應(yīng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不適用此兩條規(guī)范；2）圖四所示的內(nèi)置0.5mm鋼板的耐火極限風(fēng)管所增加的鍍鋅鐵皮是為了滿足抗震規(guī)范和增強(qiáng)耐火要求，總體上屬于非金屬風(fēng)管，因此鋼板厚度可以不按照兩個規(guī)范要求設(shè)置。

GB50243-2016通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 中4.2.3-2規(guī)定金屬矩形風(fēng)管需要采用法蘭和螺栓連接，并對規(guī)格進(jìn)行了規(guī)定，本規(guī)范4.2.4-4.2.6中對非金屬風(fēng)管的規(guī)定并無要求必須用法蘭和螺栓連接，裝配式一體化風(fēng)管采用的C型插條連接件厚度為1.5mm，連接非常堅固，符合規(guī)范要求。

GB50243-2016通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中4.2.6-2規(guī)定雙面彩鋼復(fù)合材料風(fēng)管如果用于防排煙風(fēng)管，內(nèi)層彩鋼需采用GB50738-2011中4.1.6和GB50243-2016中4.2.3規(guī)定鋼板矩形風(fēng)管及其配件的最小厚度，其規(guī)范的初衷是雙層彩鋼之間采用的是柔性材料隔熱材料，如果內(nèi)層鋼板采用的厚度也和外層一樣薄，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將無法達(dá)到排煙風(fēng)管的完整性要求。本產(chǎn)品的裝配式一體化無機(jī)風(fēng)管，屬于非金屬材質(zhì)，內(nèi)外雙層防火板和巖棉復(fù)合，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，無需設(shè)置鋼板來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。圖四1.0h耐火極限風(fēng)管內(nèi)置鋼板外層無鋼板，不屬于內(nèi)外彩鋼板風(fēng)管，內(nèi)層鋼板僅僅為了滿足抗震規(guī)范要求，因此無需滿足此厚度要求。

GB50981-2014建筑機(jī)電工程抗震設(shè)計規(guī)范5.1.1-3中 規(guī)定高層建筑和9度地區(qū)的建筑的防排煙和事故排風(fēng)風(fēng)管應(yīng)采用熱鍍鋅鋼板或鋼板制作。圖四和圖五中的風(fēng)管均有金屬風(fēng)管在內(nèi)，一般的共識，即使是高層建筑，地下室的風(fēng)管可以非金屬風(fēng)管。以常見的疊墅+高層住宅的地庫為例，同一個系統(tǒng)風(fēng)管往往穿越多層和高層2個區(qū)域，不可能部分采用非金屬風(fēng)管，部分采用金屬風(fēng)管，或者高層區(qū)采用金屬風(fēng)管，疊墅區(qū)采用非金屬風(fēng)管，規(guī)范精神的初衷也是為了保證在地震情況下風(fēng)管結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的完整性，非金屬風(fēng)管只要滿足排煙的耐火性及抗震的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

圖三 裝配式一體化耐火極限風(fēng)管0.5-1.5h舉例圖示

圖四 內(nèi)置鋼板裝配式一體化耐火極限風(fēng)管1.0h舉例圖示

3.3滿足0.5-1.5h鐵皮風(fēng)管+外包一體化板材的耐火極限風(fēng)管的介紹

圖五 鐵皮風(fēng)管+外包一體化板1.0-1.5h圖示

3.4滿足0.5-1.5h新型耐火極限風(fēng)管的適用場合分析

將適用規(guī)范分析和基于一體化板衍生的耐火極限風(fēng)管不同類型的風(fēng)管材料形式，羅列了此種耐火極限風(fēng)管對于不同使用場合采用不同類型的形式，如下表所示：

表一 不同結(jié)構(gòu)形式使用范圍和使用參數(shù)

4結(jié)語

通過本文對相關(guān)問題的解讀和分析，可以得出如下結(jié)論：

1）防排煙耐火極限風(fēng)管作為建筑構(gòu)件本身應(yīng)具備正常風(fēng)管的屬性，在此基礎(chǔ)上再去討論其必須具備的耐火極限；

2）防排煙風(fēng)管耐火極限的本質(zhì)是承受不同溫度下的外部火和內(nèi)部火所具備的完整性與隔熱性，排煙風(fēng)管需考慮外部和內(nèi)部火，送風(fēng)管和補(bǔ)風(fēng)管僅需考慮外部火；

3）滿足耐火極限的風(fēng)管，不一定能滿足排煙風(fēng)管吊頂內(nèi)外表面不高于80度的要求，當(dāng)?shù)蹴攦?nèi)有可燃物時，耐火極限風(fēng)管的隔熱層厚度應(yīng)該在35mm左右；

4）耐火極限風(fēng)管本體除了應(yīng)滿足自身耐火極限外，還需滿足不同規(guī)范對防排煙風(fēng)管自身屬性的要求；

5）鐵皮+外包滿足規(guī)范要求的一體化板（具備耐火和隔熱性），也是一種美觀實(shí)用滿足各種規(guī)范要求的耐火極限風(fēng)管。

作者：撒世忠，黃智華

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