建筑防排煙風管是建筑防排煙系統(tǒng)的重要組成部分。在火災發(fā)生時,防煙風管輸送和補充加壓空氣維持逃生通道和空間不受煙氣的侵入;排煙風管及時排除火災產(chǎn)生的大量煙氣,以利于人員的轉移和疏散。常見的做法是在鍍鋅鋼板風管包覆絕熱材料,以保證防排煙風管在火災發(fā)生時能維持一定時間內(nèi)的有效工作。
玻璃棉是一種常見的絕熱材料,廣泛應用于建筑的保溫和隔熱。那么玻璃棉是否能適用于防排煙風管的耐火包覆呢?筆者將從以下幾個方面進行闡述。
一、玻璃棉的耐高溫性能
不同的絕熱材料自身的理化性能決定了不同的使用溫度范圍。按現(xiàn)行GB/T13350-2017《絕熱用玻璃棉及其制品》對于玻璃棉制品的定義:
高溫玻璃棉制品為可以用于高溫工況(熱面溫度大于250攝氏度),且通過最高使用溫度評估的玻璃棉制品。那么高溫玻璃棉制品的最高使用溫度到底是多少呢?筆者查詢了全球幾個知名的玻璃棉制造商官網(wǎng),如歐文斯科寧0WENSCORNING、圣戈班伊索維爾SAINT-GOBAINISOVER、杰斯曼Johns Manvi11e等,其公布的耐高溫絕熱玻璃棉產(chǎn)品的最高使用溫度均在300~500攝氏度:
例1:歐文斯科寧公司OWENS CORNING FIBERGLAS SCR BOARD玻璃棉板
FIBERGLAS SCR BOARD 玻璃棉板產(chǎn)品是歐文斯科寧公布的最耐高溫的玻璃棉板制品,其使用溫度極限為538攝氏度,但絕熱厚度需達到203mm!
例2:圣戈班公司SAINT-GOBAINISOVER TECHSlab3.0玻璃棉板
TECH S1ab3.0玻璃棉板是圣戈班伊索維爾公司生產(chǎn)的玻璃棉板,其最高使用溫度為300攝氏度,這也是圣戈班所有玻璃棉板制品使用的極限溫度。
例3:美國杰斯曼公司Johns Manville Fabrication Board玻璃棉板
Fabrication Board玻璃棉板為美國杰斯曼公司產(chǎn)品,其最高使用溫度為454攝氏度,這也是杰斯曼官網(wǎng)上所能查詢到的耐受溫度最高的玻璃棉制品。
玻璃棉材料及制品,為何其使用溫度范圍特別是耐高溫性均在300~500攝氏度范圍,很難突破呢?這是由于玻璃棉制品的材料構成和生產(chǎn)工藝所決定的。玻璃棉是將熔融玻璃纖維化并加以熱固性樹脂為主的粘結劑加工而成的制品,其主要成分為玻璃纖維。玻璃纖維本身是不燃的,且具備一定的耐高溫性。但是玻璃纖維制成玻璃棉制品必須添加樹脂類粘結劑,起到粘結玻璃纖維和維持結構支撐的作用。在遇到高溫(通常為200~300攝氏度)時,樹脂類粘結劑即會炭化和熔解,玻璃棉就會失去結構支撐,這就是玻璃棉無法耐受500攝氏度以上高溫的關鍵因素。
二、建筑火災的溫升與玻璃棉的熔(燒結)點
按下圖國家標準GB9978建筑火災標準溫升曲線,亦是GB17428通風管道耐火測試所使用的溫升曲線?;馂某跗跍囟壬仙龢O為迅速,0.5小時溫度即可達到842攝氏度。1小時溫度達到945攝氏度!
通常玻璃棉的熔點為565攝氏度左右,通過火災標準溫升曲線擬合:當火災發(fā)生6分鐘左右,玻璃棉就熔化燒結。當絕熱材料發(fā)生熔化燒結,其結構、尺寸、顏色等發(fā)生巨大的變化。其物理性能如導熱系數(shù)、熱阻等均會突變。
進一步對玻璃棉進行烤箱加熱(燒結)測試中可以明顯看出,玻璃棉暴露在高溫下超過650℃,玻璃棉會大幅收縮,當溫度升至850℃時,體積縮減了96%,結構完整性完全喪失。
玻璃棉的熔點,玻璃棉會出現(xiàn)大幅塌陷和收縮,即玻璃棉結構完整性無法滿足火災時短時間內(nèi)的迅速溫升。完整性一旦失去,那么其隔熱性也就不復存在了。
因此,高溫下玻璃棉的變化表明,玻璃棉無助于為建筑構件提供額外的防火保護。采用玻璃棉作為建筑防火材料特別是防排煙風管防火外包覆的材料,顯然是不合適的。防排煙風管采用玻璃棉進行防火包覆的做法無法滿足防排煙風管在火災時能持續(xù)工作,即規(guī)定時間的耐火極限(完整性和隔熱性)。
三、建筑防排煙風管標準與檢驗
國家現(xiàn)行的標準和規(guī)范對建筑防排煙風管的設計、用材和檢驗進行了嚴格的規(guī)定:
1.按GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》,防排煙風管包括耐火絕熱層主材必須為A級不燃材料(按GB8624建筑材料和制品燃燒分類等級進行測試),防排煙風管構件必須通過耐火測試(按GB/T17428通風管道耐火試驗方法進行檢驗)。
2.按GB/T17428-2009通風管道耐火測試標準,必須通過規(guī)定時間的耐火極限測試,包括完整性和隔熱性。
3.以上材料和構件需通過國家相關監(jiān)督檢驗機構的型式檢驗。
四、行業(yè)現(xiàn)狀與總結
隨著GB51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》在全國范圍內(nèi)實施落地,市場上出現(xiàn)了各種防排煙風管達到耐火極限的解決方案。許多玻璃棉制造商紛紛推出了“耐高溫絕熱玻璃棉”、“防排煙系統(tǒng)專用絕熱玻璃棉”等用于防排煙風管的防火包覆的產(chǎn)品,其中不乏一些知名品牌:優(yōu)嘉就是其中之一。
所謂的防排煙專用玻璃棉產(chǎn)品公開的宣傳型錄中無一例外地宣稱:“針對應用特點”“專業(yè)設計”,但并沒有體現(xiàn)材料的具體成分組成。而且在使用溫度范圍、高溫下的導熱系數(shù)等一系列影響耐火極限性能的關鍵參數(shù)缺乏說明。
此類防排煙專用玻璃棉是如何進行耐火極限檢驗的呢?從以下幾個品牌的玻璃棉外包覆風管耐火實驗的檢驗報告,我們來看具體結構和工法:
這些所謂的玻璃棉外包風管之所以能通過檢驗,玻璃棉包覆風管均涂布了大量的高溫膠,或用高溫膠進行玻璃棉的粘結固定。所以高溫膠的大量涂布是在整個試驗過程中維持風管完整性和隔熱性的關鍵因素,而玻璃棉本身的完整性和隔熱性無法得到量化和驗證。
眾所周知高溫膠在實際建筑項目施工過程和受到高溫時會釋放大量醛、苯類有毒有害物質,損害人體健康。而且,因其成本高昂、施工繁復、嚴重增加系統(tǒng)荷載,無法真正在實際項目中應用,不具備可行性。
筆者通過大量的資料搜集和查詢,包括對國內(nèi)外領先的、具備玻璃棉產(chǎn)品研發(fā)、制造和技術應用能力的品牌進行查證,玻璃棉產(chǎn)品均用于建筑保溫和工業(yè)管道隔熱領域,并未發(fā)現(xiàn)有玻璃棉產(chǎn)品在防排煙風管耐火極限方面的應用。如果玻璃棉能用于建筑防排煙風管的耐火極限,相關開發(fā)和制造廠家應提供更詳實的產(chǎn)品性能說明和具體技術參數(shù),而不是以所謂的“耐高溫”“專用”等模糊的概念來混淆視聽。
建筑火災一旦發(fā)生,防排煙風管對人員快速疏散和逃生、防止火災煙氣蔓延起到至關重要的作用。筆者總結適用于防排煙風管防火包覆達到耐火極限的絕熱產(chǎn)品應滿足以下要點:
1.產(chǎn)品的最高使用溫度;
2.產(chǎn)品應具備耐火性,即火災溫升過程中的完整性和隔熱性;
3.產(chǎn)品及構件具備國家相關監(jiān)督檢驗機構出具的型式檢驗報告;
4.產(chǎn)品和工法應具備在實際項目應用的可行性和便利性。