排烟管道的防火措施,防火涂料、岩棉、外包覆防火材料、一体化风管哪个更有效?一起看全面的分析

施工分享   2023-03-10 23:07   204   0  

关于防排烟管道的隔热做法问题,自防排烟新规出来后,讨论的热度就没有减少过,但仍然是稍有统一的说法,各地的相关部门答复和解释也有区别。之前本号也转发过不少相关分析和文章,本文的对各种不同材质和做法的分析比较较为全面和客观。故而推荐此文,供参考(文章观点不代表本公众号观点,在此此感谢原作者的细致分析):

随着政府主管部门根据《建筑防烟排烟系统技术标准》GB 51251-2017规范对防排烟耐火风管的耐火极限设计与实施要求进一步严格,当前防排烟耐火风管应用形式良莠不齐,本文基于对防排烟风管工程实践的相关思考,对目前市场使用的防火涂料、岩棉、外包覆防火材料、一体化风管进行分析。

首先,当采用钢板风管时,可否采用防火涂料作为防火保护措施,是一直争议较大的问题!


01

规范适应性存在争议:

1、防火涂料的产品标准《钢结构防火涂料》(GB14907-2018)是采用Q235钢材作为试件基材(6.3.1),彻底清除锈迹后,在裸露的基材上施涂防火涂料。

2、《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249-2017)主要针对结构钢,结构钢是指钢结构工程中大量应用的具有屈服平台的低碳结构钢和低合金结构钢,包括Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢等。

3、防排烟管道通常采用镀锌钢板,防火涂料的接触面为镀锌层,与上述的粘结基层有别,能否适应上述规范,存在争议。


02

实际施工及现场保护难度高:

1、施工难度高:

防火涂料的粘附力有限,施涂好防火涂料的板材,容易受碰撞等各种外力破坏,无法采用先施涂再安装的方式,只可能等安装后再行施涂,受工艺管道、装修材料等其他各类建筑构件影响,很难按规范要求施涂到位,尤其对于井道或吊顶内的风管,基本不具备施工条件。

2、现场保护难度高:

防排烟管道通常混杂在水电、空调、装修等各专业的管道、材料和构件之间,防火涂料施涂完毕后,很容易被其他专业损坏,不管是现场施工阶段,还是日后运行维护,几乎不可避免!


03

运行影响大,维护难度高:

防排烟系统的调试、验收和后续定期维护,均需经常启动防排烟风机,规范要求风机设在混凝土或钢架基础上,且不应设置减振装置(6.5.3),风机启动时,系统会产生较大震动,必定对防火涂料的附着性能造成不利影响。


04

防火涂料高温下挥发有毒有害气体

综上所述,防排烟管道采用钢板风管时,不应采用防火涂料作为防火保护措施。不可以采用金属风管外刷防火涂料的地标要求:

(1)云南省有关《建筑防烟排烟系统技术标准》部分技术问题释疑(2019.05.17)第 16 条:喷涂(涂抹)防火涂料——可用于钢结构仓库,但不宜用于民用建筑及厂房,原因主要是:

一、防火涂料高温下挥发有毒有害气体;

二、防火涂料高温下膨胀变形,可能妨碍风阀等执行机构的正常动作。

(2)苏州市吴江区住房和城乡建设局文件【吴住建消(2020)18 号】《关于建设工程消防设计常见问题的若干指导意见》中,(14)不得采用涂敷防火涂料作为满足送风、排烟管道耐火极限的措施。

(3)徐州市制冷学会徐州市土木学会暖通空调专业委员会《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017 徐州地区审图人员技术研讨会(第 2.0.2 版)第 7 条:喷涂(涂抹)防火涂料——可用于钢结构仓库,但不宜用于民用建筑及厂房,原因主要是:

一、防火涂料高温下挥发有毒有害气体;

二、防火涂料高温下膨胀变形,可能妨碍风阀等执行机构的正常动作。

其次,我们分析离心玻璃棉为何不建议用于防排烟管道耐火极限措施。

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01

玻璃棉是否适用于防排烟风管的防火包覆

玻璃棉是一种常见的绝热材料,广泛应用于建筑的保温和隔热。那么玻璃棉是否能适用于防排烟风管的防火包覆呢?

按现行GB/T13350-2017《绝热用玻璃棉及其制品》 对于玻璃棉制品的定义:

普通玻璃棉制品normal glass wool product用于工况温度不高于250℃的玻璃棉制品。

高温玻璃棉制品 glass wool product used in high temperature 可用于高温工况(热面温度大于250℃)且通过最高使用温度评估的玻璃棉制品。

高温玻璃棉制品用于高温工况(热面温度大于250摄氏度),且通过最高使用温度评估的玻璃棉制品。那么高温玻璃棉制品的最高使用温度到底是多少呢?根据全球几个知名的玻璃棉制造商官网, 欧文斯科宁OWENS CORNING 、杰斯曼Johns Manville 其公布的耐高温绝热玻璃棉产品的最高使用温度均在在300~500摄氏度:

玻璃棉材料及制品,为何其使用温度范围特别是耐高温性均在300-500摄氏度范围,很难突破呢?这是由于玻璃棉制品的材料构成和生产工艺所决定的。

玻璃棉是将熔融玻璃纤维化并加以热固性树脂为主的粘结剂加工而成的制品,其主要成分为玻璃纤维。玻璃纤维本身是不燃的,且具备一定的耐高温性。

但是玻璃纤维制成玻璃棉制品必须添加树脂类粘结剂,起到粘结玻璃纤维和维持结构支撑的作用。

在遇到高温(通常为300-500摄氏度)时,树脂类粘结剂即会炭化和熔解,玻璃棉就会失去结构支撑,这就是玻璃棉无法耐受500摄氏度以上高温的关键因素。

02

玻璃棉的熔点低达不到防火要求

按国家标准 GB9978 建筑火灾标准温升曲线,亦是 GB17428-2009通风管道耐火测试所使用的温升曲线。火灾初期温度上升极为迅速,0.5小时温度即可达到842摄氏度。1.0小时温度达到945摄氏度。

通常玻璃棉的熔点为565摄氏度左右,通过火灾标准温升曲线拟合:当火灾发生6分钟左右,玻璃棉就熔化烧结。当绝热材料发生熔化烧结,其结构、尺寸、颜色等发生巨大的变化。其物理性能如导热系数、热阻等均会突变。

根据标准温升曲线图不难得出结论:防火包覆材料达到0.5h耐火极限,其熔点必须高于842摄氏度!防火包覆材料达到1.0h耐火极限,其熔点必须高于945摄氏度!


03

风管绝热材料要采用熔点800℃以上的不燃材料

参照上海地标防排烟指南 4.3.10条文说明:风管绝热材料要采用熔点800℃以上的不燃材料:

4.3.10 为了防止排烟管道本身的高温引燃吊顶中的可燃物,本条文规定安装在吊顶内的排烟风管具有隔热措施。根据本标准要求,排烟管道最起码有耐火极限半小时的要求,并与可燃物保持不小于150mm的距离;这时我们需要校核该排烟管道的绝热厚度,一般要求不小于35mm厚的岩棉绝热,或采用其他耐800℃以上温度的绝热材料。


04

不建议使用离心玻璃棉产品

现目前市场上的离心玻璃面厂家,为何能拿到合格的型式检验报告?原因很多厂家的离心玻璃棉检测报告中,镀锌铁皮与玻璃棉之间大剂量涂抹高温胶。

因此不建议使用离心玻璃棉产品作为风管的耐火极限防火包覆材料 。

第三,我们分析关于铁皮风管外包裹防火隔热材料的技术方案分析。


01

镀锌铁皮+岩棉+防火板现场制作

镀锌铁皮+岩棉+防火板的方式属于原始传统的防火风管制作方式,如图一所示。早期穿越防火墙或隔墙时就一直采用,镀锌铁皮风管制作好后,铁皮外粘贴岩棉,岩棉外表再敷设防火板。

本体全部现场制作,现场工作量庞大;岩棉厚度为50mm,防火板为8-12mm不等,占用空间大,结构不牢固;由于现场制作,可能存在安全隐患;防火板外露,不适应潮湿环境;由于全部现场制作,装配率很低,人工费用高,造价较高。


02

镀锌铁皮+隔热胶+柔性高温离心棉

此种方式镀锌铁皮现场制作好后,铁皮外敷高温离心棉,离心棉厚度为50mm,占用空间大,现场工作量大,离心玻璃棉外再包裹铝箔贴面,制作方法类似于空调风管+离心玻璃棉+铝箔。

如设置在地下车库等外露空间,铝箔容易损坏,导致隔热层外露,耐久性差,且影响观感,制作过程中人工工作量大。

该产品检测报告显示,试件重量明显过重的不合理,例如1.0mm厚的钢板为8kg/m2,50mm厚玻璃棉的重量2.5-4kg/m2,为何试件在试验报告上的重量高达30kg/m2?也不禁让人质疑现场制作时是否也会涂抹如此多的隔热胶,能否通过复检。

此产品被认为是规范从严实施时间不明晰,现场镀锌铁皮已经制作吊装完成,情理上无法拆除,为尽力迎合新规范验收条件,不得已而为之采取补救措施的过渡产品。


03

镀锌铁皮铁皮+柔性卷毡

类似于棉被一样,内部芯是棉絮状的硅酸盐。硅酸盐纤维卷毡状,大面积安装无法确保平整度,观感太差,内部纤维分散装,铝箔破损或燃烧后内部纤维会飘落。


04

铁皮+岩棉板+漂珠硅酸钙防火板


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铁皮+漂珠硅酸钙+岩棉三层复合的工业一体化复合板,还是铁皮风管的包裹材料,需要包覆在铁皮风管上,作为复合型包裹材料并不能降低铁皮厚度。在这样的厚度下是可以达到耐火极限的,但成本过高。

最后,我们对目前市面上两种一体化复合风管进行分析。


01

内外彩钢板或内外铁皮+硅酸盐防火板(防火水泥)或玻镁防火

此结构形式的风管貌似属于装配式复合风管的一种形式,厚度也很薄,耐火极限0.5h的芯材为8-9mm,1.0h的芯材为14-15mm,虽然能达到耐火完整性,但匀质材料0.2W/m.K偏高的导热系数不具备耐火隔热性。与检测产品涂抹大量防火隔热胶以求提升隔热性不同,批量产品明显不满足现行规范隔热性要求。防火板密度均值在1.0g/cm3,整体成品风管偏重,此类风管也无1.0h以上耐火极限可靠方案。


02

双面彩钢复合风管

只能工厂组装成品,不能现场加工、无法灵活面对现场变更,彩钢板厚度0.3-0.5mm左右,强度方面在应用到大管径风管上略显不足。防火保温为夹层材料,中间夹层材质、厚度、充满程度无法直观检查,材料受潮腐烂后无法及时更换。

综上所述,无论是防火涂料还是玻璃棉产品直接作为防排烟管道的防火材料都是经不起推敲的;防火隔热外包裹材料也受到了人工成本、材料本身的限制性;一体化复合风管目前良莠不齐,应从材料特性、型式检验等多方面严格把控。


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