摘要：本文闡述了防排煙耐火極限風管作為建築構件本身應具備的管道屬性。解讀防排煙風管耐火極限的的本質是承受不同溫度下外部火和內部火所具備的完整性與隔熱性，並分析了吊頂內排煙風管外表面溫度不高於80℃的隔熱條文與耐火極限風管本身屬性之間的關聯與區別。介紹了一種滿足耐火極限要求的新型耐火極限風管，並與諸多相關設計與施工規範相對照，此種類型風管是品質優秀的耐火極限風管型別之一。以期本文能為防排煙耐火極限風管的良性發展拋磚引玉。
關鍵詞：1防排煙 2耐火極限風管 3傳熱機理 4裝配式一體化 5複合耐火極限風管
0 引言
傳統的鐵皮風管或無機複合風管不具備耐火隔熱性和耐火完整性，在排煙時風管內高溫煙氣本身產生高溫輻射，在自身防火分割槽或防煙分割槽內就起到傳遞高溫熱量乃至引燃附近可燃物或承受外部火自身結構出現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。基於此考慮，防排煙風管應具有耐火極限，幾種規範規定了防排煙風管的耐火極限要求：GB50016-2014《建築設計防火規範》（2018年版） 偏重於對穿越防火牆、防火隔牆、防火分割槽等2m範圍內風管耐火極限的規定；GB51251-2017《建築防煙排煙系統技術標準》 著重於不同型別（排煙、送風、補風）、不同使用場合（地下、地上、吊頂、管井）風管等的規定；不同建築型別規範則偏重於穿越不同重要房間的風管的耐火極限的規定。
對防排煙風管提出的耐火極限要求，無疑是標誌著將風管與具有蓄煙功能的內外牆、樓板、結構梁、內外玻璃、吊頂、擋煙垂壁（防煙風管、補風管、排煙風管承受800-1000℃的外部火）及具有排煙功能的排煙風機、排煙防火閥、排煙風口、排煙窗、固定窗、可溶性採光帶（特指排煙風管280℃左右的內部火）地位等同，使其具備耐火極限的要求 。
1防排煙風管作為建築內部構件的基本要求
滿足耐火極限的耐火風管作為一個建築構件，和防火門類似，應很好的滿足門的基本功能，再去討論門的防火問題。筆者認為防排煙耐火極限風管應滿足如下功能 ：首先所具備的屬性應該是一種建築物內部的風管：在建築結構空間既要滿足舒適性又要滿足經濟性的當今社會，要求防火風管的淨尺寸不能太高，單位質量不能太重，尤其是地下空間或商業空間顯得尤為突出，這就要求其風管其本身的結構形式能很好的節省空間。其次要求風管本身結構強度大，這是保持風管15-30年耐用的基本要求；第三對於量大而面廣的地下空間排煙風管，環境潮溼，風管本體不變色，不生鏽，也是一個基本要求；第四建築工業化是實現建築產品節能、環保、全壽命週期價值最大化的可持續發展的新型建築生產方式，其中優秀產品之一的裝配式防排煙風管進一步提升了裝配式建築的裝配率，很好的詮釋了節能環保可持續發展的理念，起到了用風管來讚美建築的功效。很好的滿足以上作為風管這一建築構件的耐火極限風管。最後才是關注耐火風管的安全效能高，達到耐火極限要求，保證在現場任何部位下料時複檢可以透過，可以真正承諾驗收報告和檢測原件報告一致性。
2現行防排煙風管耐火極限測試的解析
火災中，防排煙風管的耐火極限首先應該考慮如何應對外部火的炙烤：正壓送風管和補風管暴露在火災情況下，因為具備了完整性和隔熱性，可以正常工作，不至於使得管內的空氣溫度過高，對著疏散人群輸送空氣的溫度是人體可以承受的；排煙風管在火災負壓抽吸的工作狀態中截面不至於變形，影響排煙的有效性。基於此耐火極限的檢測規範GBT 17428-2009 測規範中[5]測試風管的耐火極限即是模擬風管在火災情況下的真實受火情況。測試標準中管道A（300Pa壓力）承受外部火，試件的長度為爐內3m，爐外2.5m，試件的截面一般為A管為1000mm×500mm，為風機送風。以0.5h耐火極限風管檢測為例，起始燃燒溫度就是450℃，完成溫度為850℃。因此《上海市建築防排煙系統設計標準》DG/TJ08-88-2021條文解釋中 要求風管的絕熱材料應採用岩棉或其他能承受800℃以上的高溫的絕熱材料，是完全正確地說法。
排煙風管承受的而排煙防火閥在280℃情況下會關閉，排煙風機關閉，排煙動作停止，這是基於抽吸入排煙風管內煙氣溫度高於280℃發生的情況，這是風管內煙氣溫度過高引發的。因此GB 51251-2017的4.4.8.1條文規定，排煙管道及其連線部件需要在280℃的情況下連續30min保持其完整性，可視為排煙風管承受室內煙氣溫度時，耐火極限溫度的規定。
耐火極限的檢測規範GBT17428-2009 中測試排煙風管的內部火時，試件B管為1000mm×250mm，為風機排風，內部火的溫度維持在400-450℃，高於280℃，視為此測試規範提高了測試溫度的標準；CECS 886-2021建築防煙排煙風管防火效能試驗方法標準》中 規定模擬排煙風管內部煙氣的溫度為280-310℃，被認為更貼近模擬排煙風管內部煙氣溫度的測試溫度標準。
根據文獻 驗算討論，當吊頂內有可燃物時，排煙風管採用的耐火極限風管的隔熱層應在35mm左右才能滿足要求；如果吊頂內無可燃物，採用的排煙耐火極限風管的隔熱層不一定需要35mm，也即吊頂內無可燃物時，排煙風管在排煙時耐火極限風管的外表面溫度是可以高於80℃。
3一種防排煙耐火極限風管板材的介紹
某產品的耐火風管板材，產品結構如圖一所示。核心層為110-140kg/m3的憎水岩棉上下複合特製防火板的三明治結構，防火風管板材的結構形式為3mm+19mm+3mm，或為4mm+32mm+4mm的板材結構形式，工廠壓制而成，無化學有機膠連線，雙面3-4mm的防火板，結構強度大。該防火一體化板的內外防火板起到抵禦內外部火的作用，並保護夾心層岩棉，在火災情況下，使得岩棉發揮更好的隔熱作用。如圖一所示。
圖一 耐火極限風管的結構形式
3.1滿足0.5-2h耐火極限成品一體化風管的介紹
將斤型金屬連線件與垂直防火一體化板組裝，形成牢固的成品風管，工廠化製作，成品風管運輸到現場後進行組裝，風管之間用C型插條金屬法蘭連線。如圖二所示。
圖二 裝配式一體化風管的連線
3.2滿足0.5-1.5h耐火極限成品一體化風管與相關規範的對照
GB51251-2017建築防排煙系統技術標準3.3.7和4.4.7規定機械加壓送風和排煙風管不應採用土建風道，送風和排煙管道應採用不燃材料製作且內壁光滑。當送風和排煙管道內壁為金屬時，設計風速不應大於20m/s，當送風管道內壁為非金屬時，設計風速不應大於15m/s。對照此種板材產品：1）當內壁採用覆鋁層時，設計風速按照≤20m/s設計；2）當內壁不採用覆鋁層時，設計風速按照≤15m/s設計。3）當採用圖四耐火極限為1h內敷設0.5mm風管時，設計風速按照≤20m/s設計。顯然，當採用圖五鐵皮風管加外包一體化板結構時，設計風速按照≤20m/s設計。
GB50738-2011通風與空調工程施工規範 中4.1.6和GB50243-2016通風與空調工程施工質量驗收規範中4.2.3規定鋼板矩形風管及其配件的最小厚度，防排煙風管的厚度遵從高壓風管的厚度要求，為0.75-1.5mm厚不等或遵照設計要求：1）裝配式一體化風管屬於非金屬風管，因此厚度滿足非金屬風管相應的結構強度，不適用此兩條規範；2）圖四所示的內建0.5mm鋼板的耐火極限風管所增加的鍍鋅鐵皮是為了滿足抗震規範和增強耐火要求，總體上屬於非金屬風管，因此鋼板厚度可以不按照兩個規範要求設定。
GB50243-2016通風與空調工程施工質量驗收規範 中4.2.3-2規定金屬矩形風管需要採用法蘭和螺栓連線，並對規格進行了規定，本規範4.2.4-4.2.6中對非金屬風管的規定並無要求必須用法蘭和螺栓連線，裝配式一體化風管採用的C型插條連線件厚度為1.5mm，連線非常堅固，符合規範要求。
GB50243-2016通風與空調工程施工質量驗收規範中4.2.6-2規定雙面彩鋼複合材料風管如果用於防排煙風管，內層彩鋼需採用GB50738-2011中4.1.6和GB50243-2016中4.2.3規定鋼板矩形風管及其配件的最小厚度，其規範的初衷是雙層彩鋼之間採用的是柔性材料隔熱材料，如果內層鋼板採用的厚度也和外層一樣薄，整體結構強度將無法達到排煙風管的完整性要求。本產品的裝配式一體化無機風管，屬於非金屬材質，內外雙層防火板和岩棉複合，結構強度大，無需設定鋼板來加強結構強度。圖四1.0h耐火極限風管內建鋼板外層無鋼板，不屬於內外彩鋼板風管，內層鋼板僅僅為了滿足抗震規範要求，因此無需滿足此厚度要求。
GB50981-2014建築機電工程抗震設計規範5.1.1-3中 規定高層建築和9度地區的建築的防排煙和事故排風風管應採用熱鍍鋅鋼板或鋼板製作。圖四和圖五中的風管均有金屬風管在內，一般的共識，即使是高層建築，地下室的風管可以非金屬風管。以常見的疊墅+高層住宅的地庫為例，同一個系統風管往往穿越多層和高層2個區域，不可能部分採用非金屬風管，部分採用金屬風管，或者高層區採用金屬風管，疊墅區採用非金屬風管，規範精神的初衷也是為了保證在地震情況下風管結構強度的完整性，非金屬風管只要滿足排煙的耐火性及抗震的結構強度。
圖三 裝配式一體化耐火極限風管0.5-1.5h舉例圖示
圖四 內建鋼板裝配式一體化耐火極限風管1.0h舉例圖示
3.3滿足0.5-1.5h鐵皮風管+外包一體化板材的耐火極限風管的介紹
圖五 鐵皮風管+外包一體化板1.0-1.5h圖示
3.4滿足0.5-1.5h新型耐火極限風管的適用場合分析
將適用規範分析和基於一體化板衍生的耐火極限風管不同型別的風管材料形式，羅列了此種耐火極限風管對於不同使用場合採用不同型別的形式，如下表所示：
表一 不同結構形式使用範圍和使用引數
4結語
透過本文對相關問題的解讀和分析，可以得出如下結論：
1）防排煙耐火極限風管作為建築構件本身應具備正常風管的屬性，在此基礎上再去討論其必須具備的耐火極限；
2）防排煙風管耐火極限的本質是承受不同溫度下的外部火和內部火所具備的完整性與隔熱性，排煙風管需考慮外部和內部火，送風管和補風管僅需考慮外部火；
3）滿足耐火極限的風管，不一定能滿足排煙風管吊頂內外表面不高於80度的要求，當吊頂內有可燃物時，耐火極限風管的隔熱層厚度應該在35mm左右；
4）耐火極限風管本體除了應滿足自身耐火極限外，還需滿足不同規範對防排煙風管自身屬性的要求；
5）鐵皮+外包滿足規範要求的一體化板（具備耐火和隔熱性），也是一種美觀實用滿足各種規範要求的耐火極限風管。
作者：撒世忠，黃智華
參考文獻：
[1]建築設計防火規範GB50016-2014（2018年版）[S]
[2]建築防煙排煙系統技術標準GB 51251-2017[S]
[3]李琦波 建築排煙系統各部位不同耐火標準的問題和建議 暖通空調2021年51卷第6期 40-46頁[J]
[4]歐志剛 撒世忠 黃智華 防排煙風管的耐火檢測與型別差異的解析 建築熱能通風空調 2022年第一期 87-90[J]
[5]上海市建築防排煙系統設計標準DG/TJ08-88-2021[S]
[6] CECS 886-2021建築防煙排煙風管防火效能試驗方法標準[S]
[7]撒世忠 黃智華 防排煙風管耐火極限相關問題的思考 [J]
[8] 通風與空調工程施工規範GB50738-2011[S]
[9]通風與空調工程施工質量驗收規範GB50243-2016[S]
[10]GB50981-2014建築機電工程抗震設計規範[S]
