防火门耐火性能试验模拟研究

白日昌

摘要：防火门耐火性能试验是检测防火门性能最为重要的参数之一，往往只能通过耐火性能试验来得出性能指标，既费时又费力，还无法达到现场快速检测的要求。文中通过一种数学模型模拟防火门耐火性能试验数据并通过规格型号为GFM-1021-dk5A1.00（乙级）-1的钢质隔热防火门分别在30min、60min和90min三个时间点的耐火性能试验数据与防火门耐火性能隔热性推演公式进行对比，分析可得耐火性能隔热性数据推演公式在一定程度上可以反映出防火门的耐火性能，可作为防火门耐火性能检测现场快速筛查使用，并可为防火门的生产和研制提供一定的理论和数据支撑。

关键词：现场快速筛查;耐火性能;推演公式;钢质防火门

Study on Key Factors Affecting Heat Insulation of Fire Doors

BAI Ri-Chang

（Liaoning Inspection， Examination and Certification Centre，  Shenyang 110000，Liaoning， China）

Abstract： The fire resistance test of fire doors is one of the most important parameters to detect the performance of fire doors. Often， the performance index can only be obtained through the fire resistance test， which is time-consuming and laborious， and cannot meet the requirements of on-site rapid detection. In this paper， a mathematical model is used to simulate the fire resistance test data of fire doors， and the specification and model is gfm-1021-dk5a1 00 （class B） - 1steel insulated fire doors. The fire resistance test data at three time points of 30min， 60min and 90min are compared with the fire resistance and heat insulation deduction formula of fire doors. The analysis shows that the fire resistance and heat insulation data deduction formula can reflect the fire resistance of fire doors to a certain extent， and can be used as a rapid screening on the fire resistance test site of fire doors. It can also provide some theoretical and data support for the production and development of fire doors.

Key Words： Field fast check; Fire resistance test; Deduction formula; Fire resistance steel door

1引言

防火门是一种适用于楼梯间、疏散走道、消防设备用房、防火连廊等场景的消防产品，区别于传统的建筑用门，更具备防止火势蔓延、阻断烟气传播的功能，在建筑防火设计中应用最为广泛。作为消防产品，检验防火门的产品质量只能依靠       GB 12955-2008《防火门》中规定的检验项目，同时其作为最为重要的耐火性能参数也只能通过耐火性能检测来完成，既费时又费力。因此在防火门的设计生产过程中，只能通过耐火性能试验结果进行调整，要提高隔热性就增加门芯材料的厚度;要提升完整性就增加防火合页等五金件的设置。企业在调整设计方案，提升产品质量方面更多依靠的是经验，防火门产品确实缺少一套行之有效的理论公式来满足在不进行耐火性能试验的前提下，对试验过程及结果进行有效数据模拟的方法。

2 防火门的耐火性能

GB/T 7633-2008《门和卷帘耐火试验方法》中规定了防火门耐火性能试验的判定准则以及试验条件。其中，耐火性能试验是利用实体火源攻击试件的方法模拟实体火灾环境下防火门抵御火焰的能力，并规定其背火面平均温升、最高温升以及门框最高温升三个判定指标。在规定时间内背火面平均温升不应大于140℃;背火面最高温升不应大于180℃;门框最高温升不应大于360℃。同时在试验进行过程中受火面一侧应满足炉内温度曲线[1-2]：

T=345lg（8t+1）+20[1，2]                   （1）

式（1）中：T-耐火试验炉内平均温度，℃;t-耐火性能试验时间，min。

受火面炉内温升曲线如图1所示。

由公式（1）计算可以得出耐火性能试验在进行至30min、60min和90min时所对应的试验炉内平均温度应分别达到表1的要求。

3公式推演

根据GB 12955-2008《防火门》、GB/T 7633-2008《门和卷帘耐火试验方法》和相关理论研究，并以防火门耐火性能隔热性指标为依据，推导防火门耐火性能隔热性试验背火面温升数据理论公式：

（2）

式（2）中：

Tb——耐火性能试验模拟背火面温度，℃;

μ——加权系数，通过多次计算分析选取;μ=1.36;

T1试验炉内平均温度，℃;

T2——环境温度，℃;

a1——钢质防火门内表面的传热系数，W/（㎡·k）;

a2——钢质防火门外表面的传热系数，W/（㎡·k）;

δ——钢质防火门各部分材料厚度;

λ——钢质防火门各部分材料导热系数，W/（㎡·k）。

本次耐火性能对比试验选取的试验样品为A1.50（甲级）钢质防火门，钢板厚度为1.2mm，防火板厚度为5mm，门芯板隔热材料为厚度45mm的珍珠岩保温板。门芯板的导热系数λ≤0.094W/（㎡·k）;钢质隔热防火门的钢板传热系数a1，a2均为33.8W/（㎡·k），防火板的导热系数为0.15W/（m·K）;环境温度为25℃。门芯材料的保温性能越好其导热系数就越低，因此本次模拟公式去门芯板的导热系数λ=0.094 W/（m）。并将上述数据代入公式（1）计算，当试验进行至30min时，炉内温度T1=841℃，根据推演公式（2）计算可得钢质防火门背火面温度为70℃;当试验进行至60min时炉内温度T1=945℃，根据推演公式（2）计算可得钢质防火门背火面温度为95℃;当试验进行至90min时炉内温度T1=1005℃，根据推演公式（2）计算可得钢质防火门背火面温度为103℃。

4试验结果

本次防火门耐火性能试验使用规格型号为GFM-1021-dk5A1.00（乙级）-1的钢质防火门作为样本，并根据GB/T 7633-2008《门和卷帘耐火试验方法》中规定的测量设备和检测方法对防火门背火面进行测温。考虑到数据的均匀性问题，本次试验过程中对门扇的测温数据取平均值并在规定试验时间内选取30min、60min和90min三个时间节点的数据公式推演数据进行比对分析。

5  数据分析

由表2数据可知，在试验进行至30min和60min时测试结果与公式推演数据基本一致，属于可以接受的误差范围，当试验进行至90min时测试结果为139℃而推演数据为103℃，出现了较大的温度偏差，通过研究可知推演公式是利用门芯材料的隔热效率及材料的导热系数等参数对试验进行模拟，但这仅仅是理想情况下的数学模型，并未考虑当试验进行过程中在高温火焰作用下，防火门本身所产生的物理变化所带来的影响。比如在试验过程中钢板在热辐射作用下易产生形变，随着试验的推进形变逐渐变大进而导致有火焰穿过门扇对测温热电偶产生影响。再比如嵌装载门扇与门框之间用来密封门框与门扇之间缝隙的防火密封胶条，受热发生膨胀可以起到隔热、阻烟的作用，但随着试验的推进，防火密封胶条在高温作用下易产生脱落和粉化现象。这将导致热浪通过缝隙传播出来，影响门扇测温数据。30min和60min时测试结果与公式推演数据基本一致，而90min时偏差较大的原因是试验进行至60min时防火门的结构以及材料的强度完全能够支撑火焰带来的影响，门扇的整体形变不大。但当试验进行至75min至90min时炉内的火焰温度达到1000℃左右，在强大的火力作用下，钢板发生软化;门芯材料出现粉化、脱落现象;五金件部分失去效能，导致门扇出现大量变形。这些细节最后体现在测试结果与推演数据的偏差上。

6  结论

防火门耐火性能隔热性数据模拟推演公式，是一种基于防火门材料特点的数学模型，通过试验验证能够基本反映出防火门的耐火性能特点，可以在不进行试验的前提下模拟试验数据。可以用作防火门现场快速筛查使用，并可为防火门产品的开发、设计提供一定的理论依据和数据支撑。

参考文献

[1]门和卷帘耐火试验方法：GB/T 7633-2008[S].

[2]防火门：GB 12955-2008[S].

[3]张正，胡海滨，钱海帆，卢文斌.建筑用防火门耐火性能理论与试验分析[J].建筑与装饰，2015（4）.