典型防排煙產(chǎn)品分析與展望

關(guān)鍵詞：擋煙垂壁，消防排煙風(fēng)機，防火閥門，智能化發(fā)展

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

0 引言

防排煙產(chǎn)品在現(xiàn)代建筑中廣泛應(yīng)用，構(gòu)成防排煙系統(tǒng)，與消防安全關(guān)聯(lián)性大，良好的防排煙產(chǎn)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(chǎn)品為擋煙垂壁、消防排煙風(fēng)機、防火閥門，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)分別為擋煙垂壁XF 533—2012[1]、消防排煙風(fēng)機耐高溫試驗方法XF211—2009[2]、建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門GB15930—2007[3]。自標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來已經(jīng)過去了十多年，在此期間，隨著新材料、新技術(shù)的發(fā)展及市場的要求，相應(yīng)產(chǎn)品在滿足標(biāo)準(zhǔn)的同時其發(fā)展也出現(xiàn)了新的變化，結(jié)合日常檢驗工作從材料、結(jié)構(gòu)、智能化發(fā)展三個方面對產(chǎn)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(shè)施?；顒邮綋鯚煷贡谑侵富馂?zāi)時因感溫、感煙或其他控制設(shè)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(qū)內(nèi)的排煙效果，對保障人民生命財產(chǎn)安全起到一定作用。根據(jù)XF 533—2012[1]的規(guī)定：擋煙垂壁應(yīng)采用不燃材料制作，制作擋煙垂壁的金屬板材的厚度不應(yīng)小于0.8 mm，其熔點不應(yīng)低于750℃。制作擋煙垂壁的不燃無機復(fù)合板的厚度不應(yīng)小于10.0 mm，其性能應(yīng)符合GB 25970—2010的規(guī)定；制作擋煙垂壁的無機纖維織物的拉伸斷裂強力經(jīng)向不應(yīng)低于600 N，緯向不應(yīng)低于300 N，其燃燒性能不應(yīng)低于GB 8624—2012中A級；制作擋煙垂壁的玻璃材料應(yīng)為防火玻璃，其性能應(yīng)符合GB 15763.1—2009的規(guī)定。因此目前廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品其材料主要以金屬板材、無機復(fù)合板、無機纖維織物、防火玻璃為主，在應(yīng)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(fù)合板、防火玻璃一般較重，特別是防火玻璃易碎。依托于現(xiàn)代材料科學(xué)的發(fā)展，固定式擋煙垂壁材料有望向不燃、輕質(zhì)、高強度的方向發(fā)展。

1.2 消防排煙風(fēng)機

消防排煙風(fēng)機是指設(shè)置于建筑物的機械排煙系統(tǒng)內(nèi)用于排除煙氣的通風(fēng)設(shè)備（該類設(shè)備平時亦可用于通風(fēng)換氣）。XF 211—2009未對消防排煙風(fēng)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(fēng)機機殼及葉片為熱軋鋼板，離心式風(fēng)機主要是鍍鋅鋼板，其優(yōu)點是經(jīng)濟性好、便于加工，缺點是耐腐蝕性差，特別是在一些環(huán)境相對惡劣的位置尤其明顯。隨著機加工技術(shù)和焊接技術(shù)的發(fā)展，一些廠家開始生產(chǎn)不銹鋼及鑄鋁材質(zhì)的風(fēng)機，提高了風(fēng)機的耐腐蝕性、耐高溫性，可以應(yīng)用于要求較高的場所。熱軋鋼板材質(zhì)風(fēng)機及不銹鋼材質(zhì)風(fēng)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(yīng)用，有效提高了消防排煙風(fēng)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(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管道上，平時呈開啟狀態(tài)，火災(zāi)時當(dāng)管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到70℃時關(guān)閉，并在一定時間內(nèi)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(tǒng)的管道上，平時呈開啟狀態(tài)，火災(zāi)時當(dāng)排煙管道內(nèi)煙氣溫度達(dá)到280℃時關(guān)閉，并在一定時間內(nèi)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(tǒng)各支管端部（煙氣吸入口）處，平時呈關(guān)閉狀態(tài)并滿足漏風(fēng)量要求，火災(zāi)或需要排煙時手動和電動打開，是起排煙作用的閥門。根據(jù)建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)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(zhí)行機構(gòu)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(zhí)行機構(gòu)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(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)目前國內(nèi)材料生產(chǎn)的情況，大多數(shù)企業(yè)使用鍍鋅鋼板制作閥體、葉片，同時少數(shù)廠家開始使用不銹鋼制作閥體、葉片。為對比兩種材質(zhì)對漏風(fēng)量、漏煙量的影響，選取同一廠家生產(chǎn)的12臺防火閥，分別為鍍鋅鋼板材質(zhì)和不銹鋼材質(zhì)，在環(huán)境溫度下，使防火閥或排煙防火閥葉片兩側(cè)保持300±15 Pa的氣體靜壓差，測出在規(guī)定時間內(nèi)的最大漏風(fēng)量（表1）；根據(jù)GB/T 9978.1—2008進行耐火試驗（圖3），測出在規(guī)定時間內(nèi)的最大漏煙量（表1）。

對測量數(shù)據(jù)進行比較可以看出，兩種材質(zhì)防火閥在常溫下漏風(fēng)量差別較小，但在耐高溫情況下，不銹鋼材質(zhì)閥門漏煙量較小。耐火試驗結(jié)束后，兩種材質(zhì)的閥門，對比如圖4、圖5所示。

由圖4、圖5觀察可以發(fā)現(xiàn)，同等耐火條件下不銹鋼材質(zhì)的防火閥變形量較小，產(chǎn)生的間隙也較少，這是因為不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和高溫下的機械強度，由于其獨特的結(jié)構(gòu)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(zhì)。這是同等條件下，不銹鋼材質(zhì)閥門漏煙量較小的原因。因此，在要求較高的通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管道及機械排煙系統(tǒng)的管道上，適宜使用不銹鋼材質(zhì)閥門，可以改善漏煙量指標(biāo)。

2 結(jié)構(gòu)

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(xiàn)如簾板式（見圖6）及金屬拼接式（見圖7）擋煙垂壁，因簾板聯(lián)結(jié)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(zhuǎn)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(fēng)機

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

現(xiàn)有材料組成的兩種結(jié)構(gòu)一般均能在30 min滿足XF 211—2009[2]規(guī)定的耐高溫試驗要求，對于離心式消防排煙風(fēng)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(chǎn)生問題，但是在軸流式消防排煙風(fēng)機中，高溫氣體經(jīng)過電機周圍，可能導(dǎo)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?qū)㈦姍C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(fēng)機，圖12是電纜、電機加裝套筒的風(fēng)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(fēng)機和離心式風(fēng)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(fā)生，適當(dāng)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(fā)生，但是間隙過大會降低風(fēng)機效率。目前一些小企業(yè)生產(chǎn)的消防排煙風(fēng)機，生產(chǎn)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(yè)設(shè)計人員，隨著人們對消防排煙風(fēng)機性能要求的不斷提高，有實力企業(yè)的涌現(xiàn)，可以設(shè)想通過專業(yè)的機械設(shè)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(chǎn)品質(zhì)量，在減少掃膛發(fā)生的同時還會保證風(fēng)機效率。

2.3 防火閥門

閥門主要包括閥體、葉片、執(zhí)行機構(gòu)三部分。GB 15930—2007《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》規(guī)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(jié)構(gòu)一般都有差異，其目的都是為了最終降低閥門的漏風(fēng)量和漏煙量。一般矩形閥門的葉片結(jié)構(gòu)可以分為三類，如圖13中所示，其他結(jié)構(gòu)的葉片基本都是在這三種形式的基礎(chǔ)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(yōu)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(shù)量可設(shè)計為一個或多個（圖中尺寸僅為舉例，規(guī)格尺寸根據(jù)實際需要變化）。

3 智能化發(fā)展

擋煙垂壁、消防排煙風(fēng)機、防火閥門智能化發(fā)展主要體現(xiàn)是在防排煙系統(tǒng)中具有一定的自動啟動方式，或通過消防聯(lián)動能遠(yuǎn)程觸發(fā)。擋煙垂壁自動啟動方式：由同一防煙分區(qū)內(nèi)且位于電動擋煙垂壁附近的兩只獨立的感煙火災(zāi)探測器的報警信號作為電動擋煙垂壁降落的聯(lián)動觸發(fā)信號，并由消防聯(lián)動控制器聯(lián)動在相應(yīng)防煙分區(qū)的全部活動擋煙垂壁。消防排煙風(fēng)機自動啟動方式：通過火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的自動啟動功能實現(xiàn)，通常需要同一防煙分區(qū)內(nèi)至少兩只獨立的火災(zāi)探測器發(fā)出報警信號，或者是有一只火災(zāi)探測器與一只手動火災(zāi)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(fā)排煙風(fēng)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(fēng)機、防火閥門均能通過手動或消防聯(lián)動的方式觸發(fā)啟動。根據(jù)建筑設(shè)計防火規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，目前不管是自動啟動還是消防聯(lián)動遠(yuǎn)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(fù)雜、材料消耗大、安裝環(huán)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(zāi)發(fā)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(guān)技術(shù)的發(fā)展，可以設(shè)想，無線控制技術(shù)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(chǎn)品智能化中發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)代建筑布局、功能的復(fù)雜性不斷增加，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生因素疊加?；馂?zāi)發(fā)生不可控因素的預(yù)知、火災(zāi)時高效的避險都需要巨量的算力，AI技術(shù)在火災(zāi)態(tài)勢感知、高效決策方面具有優(yōu)勢，可以預(yù)見，AI同樣會在防排煙產(chǎn)品制造及防排煙系統(tǒng)中得到應(yīng)用，AI的應(yīng)用一方面會不斷優(yōu)化消防排煙產(chǎn)品的制造、迭代，使產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，另一方面會增加防排煙系統(tǒng)的智能化程度，使消防排煙系統(tǒng)反應(yīng)更準(zhǔn)確、更靈敏、更迅速。

4 結(jié)語

自現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來伴隨著材料科學(xué)、智能技術(shù)的推動，企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計、制造技術(shù)方面不斷取得進步，防排煙產(chǎn)品質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)的即將實施，防排煙產(chǎn)品在新技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)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）