白日昌

摘要：防火門(mén)耐火性能試驗(yàn)是檢測(cè)防火門(mén)性能最為重要的參數(shù)之一，往往只能通過(guò)耐火性能試驗(yàn)來(lái)得出性能指標(biāo)，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，還無(wú)法達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的要求。文中通過(guò)一種數(shù)學(xué)模型模擬防火門(mén)耐火性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)并通過(guò)規(guī)格型號(hào)為GFM-1021-dk5A1.00（乙級(jí)）-1的鋼質(zhì)隔熱防火門(mén)分別在30min、60min和90min三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的耐火性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)與防火門(mén)耐火性能隔熱性推演公式進(jìn)行對(duì)比，分析可得耐火性能隔熱性數(shù)據(jù)推演公式在一定程度上可以反映出防火門(mén)的耐火性能，可作為防火門(mén)耐火性能檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)快速篩查使用，并可為防火門(mén)的生產(chǎn)和研制提供一定的理論和數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)快速篩查;耐火性能;推演公式;鋼質(zhì)防火門(mén)

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

防火門(mén)是一種適用于樓梯間、疏散走道、消防設(shè)備用房、防火連廊等場(chǎng)景的消防產(chǎn)品，區(qū)別于傳統(tǒng)的建筑用門(mén)，更具備防止火勢(shì)蔓延、阻斷煙氣傳播的功能，在建筑防火設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣泛。作為消防產(chǎn)品，檢驗(yàn)防火門(mén)的產(chǎn)品質(zhì)量只能依靠? ? ? ?GB 12955-2008《防火門(mén)》中規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)其作為最為重要的耐火性能參數(shù)也只能通過(guò)耐火性能檢測(cè)來(lái)完成，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。因此在防火門(mén)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，只能通過(guò)耐火性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，要提高隔熱性就增加門(mén)芯材料的厚度;要提升完整性就增加防火合頁(yè)等五金件的設(shè)置。企業(yè)在調(diào)整設(shè)計(jì)方案，提升產(chǎn)品質(zhì)量方面更多依靠的是經(jīng)驗(yàn)，防火門(mén)產(chǎn)品確實(shí)缺少一套行之有效的理論公式來(lái)滿足在不進(jìn)行耐火性能試驗(yàn)的前提下，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行有效數(shù)據(jù)模擬的方法。

2 防火門(mén)的耐火性能

GB/T 7633-2008《門(mén)和卷簾耐火試驗(yàn)方法》中規(guī)定了防火門(mén)耐火性能試驗(yàn)的判定準(zhǔn)則以及試驗(yàn)條件。其中，耐火性能試驗(yàn)是利用實(shí)體火源攻擊試件的方法模擬實(shí)體火災(zāi)環(huán)境下防火門(mén)抵御火焰的能力，并規(guī)定其背火面平均溫升、最高溫升以及門(mén)框最高溫升三個(gè)判定指標(biāo)。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)背火面平均溫升不應(yīng)大于140℃;背火面最高溫升不應(yīng)大于180℃;門(mén)框最高溫升不應(yīng)大于360℃。同時(shí)在試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中受火面一側(cè)應(yīng)滿足爐內(nèi)溫度曲線[1-2]：

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

式（1）中：T-耐火試驗(yàn)爐內(nèi)平均溫度，℃;t-耐火性能試驗(yàn)時(shí)間，min。

受火面爐內(nèi)溫升曲線如圖1所示。

由公式（1）計(jì)算可以得出耐火性能試驗(yàn)在進(jìn)行至30min、60min和90min時(shí)所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)爐內(nèi)平均溫度應(yīng)分別達(dá)到表1的要求。

3公式推演

根據(jù)GB 12955-2008《防火門(mén)》、GB/T 7633-2008《門(mén)和卷簾耐火試驗(yàn)方法》和相關(guān)理論研究，并以防火門(mén)耐火性能隔熱性指標(biāo)為依據(jù)，推導(dǎo)防火門(mén)耐火性能隔熱性試驗(yàn)背火面溫升數(shù)據(jù)理論公式：

（2）

式（2）中：

Tb——耐火性能試驗(yàn)?zāi)M背火面溫度，℃;

μ——加權(quán)系數(shù)，通過(guò)多次計(jì)算分析選取;μ=1.36;

T1試驗(yàn)爐內(nèi)平均溫度，℃;

T2——環(huán)境溫度，℃;

a1——鋼質(zhì)防火門(mén)內(nèi)表面的傳熱系數(shù)，W/（㎡·k）;

a2——鋼質(zhì)防火門(mén)外表面的傳熱系數(shù)，W/（㎡·k）;

δ——鋼質(zhì)防火門(mén)各部分材料厚度;

λ——鋼質(zhì)防火門(mén)各部分材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/（㎡·k）。

本次耐火性能對(duì)比試驗(yàn)選取的試驗(yàn)樣品為A1.50（甲級(jí)）鋼質(zhì)防火門(mén)，鋼板厚度為1.2mm，防火板厚度為5mm，門(mén)芯板隔熱材料為厚度45mm的珍珠巖保溫板。門(mén)芯板的導(dǎo)熱系數(shù)λ≤0.094W/（㎡·k）;鋼質(zhì)隔熱防火門(mén)的鋼板傳熱系數(shù)a1，a2均為33.8W/（㎡·k），防火板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/（m·K）;環(huán)境溫度為25℃。門(mén)芯材料的保溫性能越好其導(dǎo)熱系數(shù)就越低，因此本次模擬公式去門(mén)芯板的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.094 W/（m）。并將上述數(shù)據(jù)代入公式（1）計(jì)算，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至30min時(shí)，爐內(nèi)溫度T1=841℃，根據(jù)推演公式（2）計(jì)算可得鋼質(zhì)防火門(mén)背火面溫度為70℃;當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至60min時(shí)爐內(nèi)溫度T1=945℃，根據(jù)推演公式（2）計(jì)算可得鋼質(zhì)防火門(mén)背火面溫度為95℃;當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至90min時(shí)爐內(nèi)溫度T1=1005℃，根據(jù)推演公式（2）計(jì)算可得鋼質(zhì)防火門(mén)背火面溫度為103℃。

4試驗(yàn)結(jié)果

本次防火門(mén)耐火性能試驗(yàn)使用規(guī)格型號(hào)為GFM-1021-dk5A1.00（乙級(jí)）-1的鋼質(zhì)防火門(mén)作為樣本，并根據(jù)GB/T 7633-2008《門(mén)和卷簾耐火試驗(yàn)方法》中規(guī)定的測(cè)量設(shè)備和檢測(cè)方法對(duì)防火門(mén)背火面進(jìn)行測(cè)溫?？紤]到數(shù)據(jù)的均勻性問(wèn)題，本次試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)門(mén)扇的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)取平均值并在規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)選取30min、60min和90min三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)公式推演數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。

5? 數(shù)據(jù)分析

由表2數(shù)據(jù)可知，在試驗(yàn)進(jìn)行至30min和60min時(shí)測(cè)試結(jié)果與公式推演數(shù)據(jù)基本一致，屬于可以接受的誤差范圍，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至90min時(shí)測(cè)試結(jié)果為139℃而推演數(shù)據(jù)為103℃，出現(xiàn)了較大的溫度偏差，通過(guò)研究可知推演公式是利用門(mén)芯材料的隔熱效率及材料的導(dǎo)熱系數(shù)等參數(shù)對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行模擬，但這僅僅是理想情況下的數(shù)學(xué)模型，并未考慮當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中在高溫火焰作用下，防火門(mén)本身所產(chǎn)生的物理變化所帶來(lái)的影響。比如在試驗(yàn)過(guò)程中鋼板在熱輻射作用下易產(chǎn)生形變，隨著試驗(yàn)的推進(jìn)形變逐漸變大進(jìn)而導(dǎo)致有火焰穿過(guò)門(mén)扇對(duì)測(cè)溫?zé)犭娕籍a(chǎn)生影響。再比如嵌裝載門(mén)扇與門(mén)框之間用來(lái)密封門(mén)框與門(mén)扇之間縫隙的防火密封膠條，受熱發(fā)生膨脹可以起到隔熱、阻煙的作用，但隨著試驗(yàn)的推進(jìn)，防火密封膠條在高溫作用下易產(chǎn)生脫落和粉化現(xiàn)象。這將導(dǎo)致熱浪通過(guò)縫隙傳播出來(lái)，影響門(mén)扇測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。30min和60min時(shí)測(cè)試結(jié)果與公式推演數(shù)據(jù)基本一致，而90min時(shí)偏差較大的原因是試驗(yàn)進(jìn)行至60min時(shí)防火門(mén)的結(jié)構(gòu)以及材料的強(qiáng)度完全能夠支撐火焰帶來(lái)的影響，門(mén)扇的整體形變不大。但當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至75min至90min時(shí)爐內(nèi)的火焰溫度達(dá)到1000℃左右，在強(qiáng)大的火力作用下，鋼板發(fā)生軟化;門(mén)芯材料出現(xiàn)粉化、脫落現(xiàn)象;五金件部分失去效能，導(dǎo)致門(mén)扇出現(xiàn)大量變形。這些細(xì)節(jié)最后體現(xiàn)在測(cè)試結(jié)果與推演數(shù)據(jù)的偏差上。

6? 結(jié)論

防火門(mén)耐火性能隔熱性數(shù)據(jù)模擬推演公式，是一種基于防火門(mén)材料特點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證能夠基本反映出防火門(mén)的耐火性能特點(diǎn)，可以在不進(jìn)行試驗(yàn)的前提下模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)?？梢杂米鞣阑痖T(mén)現(xiàn)場(chǎng)快速篩查使用，并可為防火門(mén)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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