排烟管道耐火性能及试验方法

刘永棵，罗植元，邹志敬，赵 刚

（重庆市渝北区建设管理事务中心，重庆 401120）

0 引言

某生态科技园项目建筑面积 107.46 万 m2，其防烟排烟系统工程使用大量排烟管道，几家排烟管道供货单位提供的产品技术资料中，排烟管道耐火性能检测报告出现较大差异，供货方及参建各方相关争议较大。本文以该工程采用排烟管道所遇到的一些问题为案例，浅议排烟管道的耐火性能要求及其测试方法。

1 性能要求

1.1 完整性

国家标准 GB 51251－2017《建筑防烟排烟系统技术标准》［1］（以下简称“GB 51251－2017"）第 4.4.8 条规定排烟管道在 280 ℃ 温度下保持 30 min 以上结构完整性。这个要求在理论上是正确的，有这样的要求就应该满足这个要求的测试活动及测试结果证明文件。但标准没有关于如果形成 280 ℃ 温度条件进行排烟管道完整性检测的规定，而国内外相关测试标准中规定试验期间标准试验炉内温度远高于 280 ℃，且在任意前后 30 min 内温差很大，欧洲标准也暂无针对此项要求的测试方法，因此这一要求怎么执行还有待进一步明确。

1.2 耐火极限

GB 51251－2017 第 4.4.8 条对不同使用条件下的排烟管道规定了两种耐火极限要求。

竖向排烟管道要安装于专用的土建井道里面，且耐火极限应≥0.50 h，机械排烟系统应采用管道排烟。不仅不能直接采用土建烟井，认为排烟管道安装在土建井道里面就可以不满足 0.50 h 的耐火极限要求是错误的，认为不安装在土建井道内而直接暴露于室内满足 1.00 h 耐火极限即可也是错误的。

一般情况下，水平排烟管道应设置在吊顶之上，且耐火极限应≥0.50 h；如果无法在吊顶内安装而只能外露设置，其耐火极限应≥1.00 h。走道部位的排烟管道必须设置在吊顶之上且耐火极限≥1.00 h。

GB 51251－2017 还要求穿过不同防火分区的排烟管道的耐火极限应≥1.00 h。执行此项规定应特别注意 2018 年版 GB 50016－2014《建筑设计防火规范》第 6.3.5 条要求：排烟管道穿过防火分隔体时，穿越处排烟阀两面各 2.0 m 范围管道耐火极限不应低于被穿越分区构件的耐火能力，因为工程中很多防火墙的耐火极限都高于 1.00 h。

1.3 判定条件

从 GB 50016－2014《建筑设计防火规范》中“耐火极限”术语解释中可以看出，在标准耐火试验中排烟管道自受火开始，直到丧失隔热性或完整性所耗时长，就是排烟管道的耐火极限。因此，满足耐火极限要求的排烟管道在相应受火时间内自然能够保证其结构完整性，排烟管道在 280 ℃ 条件下保持连续 30 min 结构完整性要求是否应该专门做检测来证明就有待商榷。

排烟管道有竖向、水平、倾斜等多种安装工况，有火灾时正常使用排烟工况和火灾时内外受火使用工况，广义排烟管道还有厨房、发电机房等平时正常排烟工况。排烟管道的耐火完整性和隔热性是否达到要求，还应该在基于不同工况下实验检测结果作判定。

1.4 检测形式

公安部第 119 号令要求消防验收时核查有防火性能的建筑材料和构配件的证明文件。公安部第 122 号要求消防产品应有国家或行业标准规定的型式检验报告。DG/TJ 08－2177－2015《建筑工程消防施工质量验收规范》第 8.2.4 条也要求核查排烟管道的型式检验报告。

一般情况下，有防火性能的建筑材料或构配件的产品标准会规定出厂检验和型式检验的具体项目。而型式检验项目中一定有耐火性能检验，所以公安部在相关管理活动中认为满足标准要求的证明文件就是型式检验报告。

对于工程合同约定需对排烟管道进行耐火性能进场复检，或参建有关单位对排烟管道质量发生了较大争议时，在施工现场抽取试样送有资质检测机构所做专项耐火试验检测报告，可作为其耐火性能判定依据。GB 50243－2016《通风与空调工程施工质量验收规范》第 4.2.2 条规定防火风管验收应检查的耐火性能检测报告就包括现场抽样检测报告。

2 检测依据

2.1 常见依据

GB 51251－2017 第 4.4.8 条的条文说明将排烟管道的耐火极限的判定指向了 GB/T 17428－2009《通风管道耐火试验方法》［2］（以下简称“GB/T 17428－2009”）的测试方法。所以有些检测报告中显示检测依据为 GB/T 17428－2009。

有些检测单位可能注意到 GB/T 17428－2009 明确排除该标准对于排烟管道的耐火试验适用性，而 GB 17428－1998《通风管道耐火试验方法》（以下简称“GB 17428－1998”）第 1 条适用范围中又说排烟管道可以参考该标准进行耐火性能测试，上海市工程建设规范 DGJ 08－88－2006《建筑防排烟技术规程》也将 GB 17428－1998 作为排烟管道的检测依据，所以在检测报告中填写的检测依据是 GB 17428－1998。

GB 17428－1998 及 2009 年修订版作为检测依据似乎都有问题，所以有些检测依据填写为 GB/T 9978.1－2008《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》（以下简称“GB/T 9978.1－2008”）。也有些检测报告以委托方自拟的测试方法为依据。

2.2 依据之争

GB/T 17428－2009 替代 GB 17428－1998 并明确不适用于排烟管道的耐火试验，为什么 GB 51251－2017 还要规定排烟管道的耐火极限按照 GB/T 17428 的测试方法判定？

GB 17428－1998 说可以参考该标准进行排烟管道的耐火性能测试，但该标准其他条文中却未再次提到排烟管道。GB/T 17428－2009 的适用范围明确将排烟管道排除在外，却在该标准中规定了厨房排烟管道耐火试验的测温电偶设置和耐火隔热性判定规则。

通风管道与一般建筑构件的差别之一是其形态呈管状，除构件外部可能受火以外，管体内部气流也可能从通风口部吸入火星甚至火苗而导致管体内部受火。而 GB/T 9978.1－2008 并未针对构件内部受火工况作检测规定。烟气在排烟管道内部流动形成风，所以排烟管道也属于通风管道，相比 GB/T 9978.1－2008 来说，GB/T 17428－2009 似乎更适于排烟管道的检测。

一般通风管道正常工况下内部流动的空气处于常温范围，而火灾发生时基本都可停止工作。排烟管道是一种特殊的通风管道，正常工况下内部流动的空气温度较高，作为消防系统的部件，在火灾发生后一段时间内还必须能够持续工作。所以，排烟管道按照一般通风管道来检测判定也有不妥。

2.3 标准编修

目前，国际标准 ISO 6944－1－2008《防火系统——建筑结构的构件》分成普通通风管道和厨房排气管道两部分。欧洲标准 BS EN 1366－1－2014《服务设施的耐火试验》分成普通通风管道、排烟管道等 11 个部分。我国 GB/T 9978《建筑构件耐火试验方法》分了至少 9 个部分，除通用要求、试验炉以外，对多种建筑构件等分别制定了标准，却无排烟管道耐火试验方法。鉴于排烟管道和普通风管的诸多不同，我国针对排烟管道开展研究并制定相应的产品和耐火试验方法标准是很有必要的。

3 试验方法

3.1 试验工况

JG/T 194－2018《住宅厨房和卫生间排烟（气）道制品》（以下简称“JG/T 194－2018”）规定 1 根试样水平安装，试样一端通过连接管道与试验炉接通，利用抽风装置形成烟囱效应，让烟气弥漫在试样里面。

GB 17428－1998 规定 1 根试样水平安装，试样一端直接伸入试验炉 250 mm，利用引风系统装置将烟气吸入管道，试样端部很小范围能够直接受火。

GB/T 17428－2009 规定 2 根试样水平安装，试样一端（端部封堵）直接伸入试验炉 3.0 m。其中一根试样在试验炉内设置封口支管，试验炉外一端通过风机形成试验压差，使试样在压差作用下受外火试验；另一根试样在试验炉内设置开口，试验炉外一端通过抽风机形成气流，使烟气进入管道内部受内火试验（亦有外火）。

GB/T 17428－2009 与欧洲标准《Fire resistance tests for service installations-Part 1：Ventilation ducts》BS EN 1366－1［3］（以下简称“BS EN 1366－1”）规定相似，但相比之下，BS EN 1366－1 还有对竖向安装管道的试验方法做了特别规定，水平安装管道规定了水平并排和上下叠布两种方式等差异。

欧洲标准还在 BS EN 1366－1 基础上，专门制定了针对排烟管道的《Fire resistance tests for service installations-Part 8：smoke extraction ducts》BS EN 1366－8［4］（以下简称“BS EN 1366－8”），要求排烟管道在按照BS EN 1366-1检测合格后，另做 4 根试样分别以水平和竖向安装方式作进一步更高和更多级别压差条件下的耐火测试。标准还特别强调水平安装管道的试验结果仅能证明水平安装管道的耐火性能，竖向安装管道的试验结果仅能证明竖向安装管道的耐火性能。

试验工况应尽可能反应排烟管道的实际使用工况，前面提到排烟管道有竖向、水平、倾斜等多种安装工况，有火灾正常排烟工况和火灾内外受火工况，广义排烟管道还有厨房、发电机房等正常排烟工况。在进行排烟管道耐火性能检测实验时，就应模拟这些工况开展试验。

3.2 试验样品

JG/T 194－2018 和 GB 17428－1998 均规定为 1 根2 m 长至少包含一个典型接缝的试样，试样断面大小要与实际工程运用的管道断面大小一样。

GB/T 17428－2009 规定为 2 根 5.5 m 长至少包含两个典型接缝的试样，试样断面大小不能比实际工程运用管道断面小。试验时，管道水平安装伸入试验炉 3.0 m，每一试样至少分别于试验炉内外两侧设置一个典型接头。其中管道 A 在试验炉内有一个 T 型封口支管，管道 B 在试验炉内有两个侧面开口。

BS EN 1366－1 规定 4 根试样，每一试样至少分别于试验炉内外两侧设置一个典型接头，试样断面大小不能比实际工程采用的管道断面小。其中 2 根竖向安装试样在炉内和炉外长度要求分别≥ 2.0 m；另外 2 根水平安装试样在试验炉内长度≥ 4.0 m，试验炉外长度≥ 2.5 m；外火试样在试验炉内设置连接板，内火试样在试验炉外设置连接板和试验炉内设置两个对向侧面开口；水平安装外火试样还要设置带弯弧和直段、端部封闭等特定构造的支管。

BS EN 1366－8 规定 4 根试样，每一试样至少分别于试验炉内外两侧设置一个典型接头，试样断面大小不能比实际工程采用的管道断面小。其中 2 根水平安装试样在试验炉内长度≥ 3.0 m，试验炉外长度≥4.25 m；另外 2 根竖向安装试样在试验炉内长度≥ 2.0 m，试验炉外长度≥ 4.25 m；试验炉内设置了两个对向侧面开口，并在管道内部距离试验炉外壁 250±50 mm 处安装特定要求的多孔钢板来控制管道内所需试验压差。

3.3 试验条件

3.3.1 升温条件

JG/T 194－2018 和 GB/T 17428－2009 引用的 GB/T 9978.1 要求的试验升温条件与欧洲标准 BS EN 1363－1 规定基本一致。

3.3.2 受火条件

JG/T 194－2018 规定的试验方法中，试样与试验炉之间设置了另外的连接管道，利用抽风系统形成烟囱效应，使烟气弥漫在试样里面，试样本体基本不会直接受火。

GB/T 17428－2009 以及 BS EN 1366－1 和 BS EN 1366－8 规定试样在试验炉内长度达试样总长度 50 % 左右，试样在试验炉内有支管和足够面积的侧面开口，试样内外均能直接受火，火灾工况模拟程度较高。BS EN 1366－8 还给出了试样在炉内充分暴露于火焰当中的定量判定标准。

3.3.3 其他条件

JG/T 194－2018 规定连接在试样尾部的调节阀要处于关闭的状态，并控制其烟气渗漏量在 700 Nm3/h·m2～1 000Nm3/h·m2范围。

GB/T 17428－2009 规定：在试验之初就控制外火试验管道里面的压力低于试验室环境气压在285～315 Pa 之间，并在试验期间全程保持这一压差；在开始试验之前，让内火试验管道内的空气流速控制在2.55～3.45 m/s 范围。调控风机让它在试验过程中处于开启状态时保持烟气流速在 2.55～3.45 m/s 之间。试验开始之后 25 min，将风机旁通风口打开，并把截止阀关闭，风机不要停止运转，并在此状态下持续 2 min，再保持 3 min 风机关闭模拟状态，期间要完成对试验炉外的试样完整性判定。接着再次将截止阀打开并把旁通风口关闭，如此以每 30 min 作为一个判定周期，在每个判定周期开始 25 min 时重复以上操作。此试验过程与 BS EN 1366－1 规定基本一致，但 BS EN 1366－8 在此基础上，要求管道 A 试验压差增加到（500±15）Pa，并另以管道 C 做专门的“内火+负压”作用下的抗渗漏完整性检测。

BS EN 1366－8 对管道 C 试验规定，试验时首先要校正多孔钢板达试验所需管道内外压差和气体流速，试验开始后，在规定压力等级条件下检测管道满足完整性、隔热性、承载力、抗渗性和断面收缩等项目。特别规定整个管道的泄漏量按总内表面积计算每 m2不得超过 10 m3/h，管道断面收缩不得超过 10 %。

4 结语

排烟管道与一般通风管道相比，既有相似性更有特殊性，按照 GB/T 17428－2009 能够测试排烟管道的一些性能，相对而言，欧洲标准对试样和试验条件的规定，更是尽可能地使测试条件与排烟管道使用条件一致，特别是对外火测试管道提高试验压差和内火测试管道严格分级控制负压等试验条件值得借鉴。建议结合排烟管道在火灾工况下的特殊性能要求等相关方面开展一些针对性研究［5］，尽快推进排烟管道产品及性能检测标准的编修，以实现对排烟管道在生产、检测、使用和监管环节有据可依的标准化管理。