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耐火窗在工程应用过程中的思考


2015年5月1日,《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)正式实施距今已经有两年半的时间,我们重新思考一下建筑外窗耐火完整性的问题,依然是目前房地产设计管理阶段令人头疼的事情。

2018年1月12日,我应邀参加了《2018绿色装配式与建筑节能新技术产品应用论坛》,并在大会上发表了《“耐火窗”在工程中的应用》,本次整理后以文字形式在我公众号上发表,以希望大家共同讨论促进耐火窗的规模化发展。




谈耐火窗,我们依然要谈一下《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)的实施背景。


1

耐火窗的由来

我国经济建设快速发展及近年来我国重特大火灾暴露出来的凸出问题,导致旧的规范已经不适合发展需要。


新的《建筑设计防火规范》吸取了近年来的火灾教训,借鉴了发达国家的标准和科研成果,从前期的调研到后期规范的实施,经历了8年的时间,可谓“十年磨一剑”。



新建规的实施,对甲方而言,影响比较大的两点为:避难间或避难室的外窗耐火完整性要求(参本人文章住宅“避难间”,理想与现实的两难窘境)和当建筑高度>27米,且使用B1外保温时,外窗需要满足耐火完整性。

新建规后,业内把满足普通外窗五性要求和防火窗耐火完整性要求的窗称为“耐火窗”。



2

普通窗如何实现耐火完整性

新建规施行后,原来的普通外窗厂家(铝合金和塑钢为主 )开始转型升级到“耐火窗”的研发当中,形成了目前的铝合金耐火窗和塑钢耐火窗厂家,当然还有一些聚酯合金厂家,由于材料价格比较贵以及材料的加工具有污染,这种材料相对较少一些。

目前大部分的普通窗厂家进过这种型材的加强、防火玻璃的使用、阻燃胶条、防火五金件及构造措施,来实现普通窗到耐火窗的转变。


 型材处理

塑钢型材或铝合金型材需要设置加强钢或者铝衬连接,形成封闭框架。《建筑幕墙、门窗通用技术条件》中对型材的处理有具体要求,目前耐火窗产品基本上参考执行5.1条的要求。



我们来看一下目前其他材质非隔热防火窗(耐火窗)型检报告的相关内容,符合规范的相关要求,这也是目前耐火窗的型材处理方式:


 胶条

耐火窗的胶条分两种,一种为增强型材耐火隔热和完整性的材料,如

防火膨胀条或吸热型防火灌注料或吸热阻燃棒。这三种材料遇火膨胀10倍以上,提高型材的强度。

防火膨胀胶条

吸热型防火灌注料

吸热阻燃棒


另一种胶条为密封胶条,和普通窗的胶条一致,只是耐火窗需要在普通三元乙丙橡胶中添加适量的阻燃剂,使其成为难燃、燃烧后不脱落并能持续阻挡烟气和火焰蔓延的特种密封条。

(图片来源于网络)


 防火玻璃


防火玻璃按结构分为单片防火玻璃和复合防火玻璃


单片防火玻璃

复合防火玻璃


单片防火玻璃的优势:

优越的耐火性能
单片防火玻璃在高达1000℃的火焰冲击下能保持90分钟以上不炸裂,从而为人们逃生和救灾工作争取了宝贵的时间。
高强度
单片防火玻璃不仅具有卓越的防火性能,同时还具有突出强度很高的硬度。在同样玻璃厚度下,高强度单片铯钾防火玻璃的强度是浮法玻璃的6-12倍;是钢化玻璃的2-3倍。
安全性
单片防火玻璃破碎后碎片为钝角状态,并且碎片比钢化玻璃碎片更小,因此即使受到破坏也不会对人体造成伤害。
高耐候性
单片防火玻璃与传统的灌浆或复合夹层防火玻璃相比,除了强度高之外,最大的特点是高耐候性,它在紫外线的长时间照射下,无发生任何影响外观和使用性能的变化,能长期保持通透与明亮。

复合防火玻璃

灌注型防火玻璃防火层分有机浆体(主要为聚甲基丙烯酸甲脂和异丁酸甲酯聚合物)和无机浆体(主要为硅酸钠也称水玻璃或磷酸盐复合浆)。当火灾发生时,向火面玻璃遇高温后很快炸裂,中间透明胶冻状的无机防火胶层会迅速硬结,形成一张白色不透明防火隔热板,并大量吸收火焰燃烧所带来的高热量。在阻止火焰蔓延的同时,也阻止高温向背火面传导,灌注型防火玻璃由于耐侯性差不适用于室外。


(图片来源于网络)



 防火五金或耐火五金


目前防火五金参规范:防火五金标准:防火门标准GB12955-2008中5.3.3和防火窗标准GB16809-2008中3.5的相关规定要求。

目前耐火窗使用的五金件是按照防火窗要求设计,耐火五金是跟着新建规出台后的产物,市场上不存在这种产品。



3

耐火窗应用中的一些思考

 耐火窗难过成本关


根据目前的资料数据,要达到山东省75节能的要求,耐火窗耐火完整性0.5小时,需要900~1200元/m2左右,耐火窗耐火完整性1小时,需1200~1500元/m2左右,相比于A级薄抹灰系统或者自保温体系,成本依然相对较高,这很大程度上影响了开发商的使用积极性。



以济南某项目为例,地上29层地下2层,地上建筑面积27912.84m2,体型系数0.3,窗墙比:南向0.33,北向0.23,东西向0.06。


成本总结:方案A,铝合金耐火窗+B1级外保温的成本比A级岩棉+普通窗成本增加14%;方案B,塑钢耐火窗+B1级外保温的成本比A级岩棉+普通窗成本增加14%;

 耐火窗难过标准关

耐火窗的标准制定进程缓慢,点击放大





 耐火窗的节能如何认定

我们知道,节能窗尚可以参考省标标准选用,参下图


普通窗尚可依引用省标图集中外窗热工性能参考表,但是耐火窗由于型材的改变、玻璃的改变及胶条的改变,且每个厂家都有自己不同的产品系列,可谓琳琅满目,耐火窗的K值无法统一标准,对隔热性就无法判断,这也是目前影响建筑节能的一个问题。

 耐火窗的是否自动关闭(点击放大)


(上图由青岛万和装饰门窗工程有限公司提供)

由会议纪要可得知,耐火窗是否自动关闭由当地相关部门要求定,显然相当于没说。但是江苏省《住宅设计标准》(DGJ/J26-2017)中8.9.3条条文解释,对避难间的耐火窗明确要求:外窗必须自动熔断。



从江苏省住宅设计标准中不难看出,耐火窗是需要自动关闭的功能:从标准中可以看出所谓“耐火窗”,就是能够全面满足建筑外窗性能要求、具有热敏感元件自动控制关闭窗扇功能的非隔热防火窗。

所以每个省的要求还不一样,执行的规定具有区域性。

 耐火窗型检报告的效力?

目前耐火窗的试验都是采用1.5米*1.5米规格,我们知道大部分的都要大于这个此处,如果保证大于1.5米*1.5米的耐火窗依然满足耐火完整性要求,依然要打一个问号。


当然避难间依然存在很多问题,可以参考本人文章:《新建规》执行两年多,耐火窗,终有新定义~,住宅“避难间”,理想与现实的两难窘境



4,总结耐火窗目前依然存在很多的问题,但是随着技术的进步、工程应用的成熟,耐火窗市场肯定也会越来越规范,同时在保证人民安全中发挥着越来越重要的作用。

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