氣動排煙窗研究報告

氣動排煙窗研究報告

1.概述

自然排煙窗大約是在2000年前后進(jìn)入中國市場，并在5年前得到廣泛應(yīng)用的一種消防排煙窗，其原理是利用灼熱的煙霧在上升過程中產(chǎn)生對流，達(dá)到自然排煙的作用。到2024年為止，自然排煙窗系統(tǒng)蠶食了大約15-20%的機(jī)械排煙的市場份額，這主要是由于它兼具消防排煙/日常通風(fēng)/采光/裝飾等多重功能，因此綜合性價比高于機(jī)械排煙。同時在使用過程中，它還更節(jié)能，更環(huán)保，更簡單維護(hù)保養(yǎng)。

2.氣動排煙窗的優(yōu)點(diǎn)

目前，電動排煙窗和氣動排煙窗是兩大主流產(chǎn)品，各自占據(jù)了大約是9：1的市場份額。

我們在長期的工程實踐中，承接了不少電動排煙窗和氣動排煙窗的工程實例，在設(shè)計/安裝/調(diào)試/使用過程中，積累了許多閱歷（包括：規(guī)范運(yùn)用、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計參數(shù)、方案優(yōu)化、施工工藝、施工組織、調(diào)試步驟、運(yùn)行指南、軟件開發(fā)、硬件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫建立等）。

在參閱了大量歐洲規(guī)范和歐洲產(chǎn)品的技術(shù)特性的基礎(chǔ)上，并結(jié)合國內(nèi)排煙窗技術(shù)和產(chǎn)品的進(jìn)展現(xiàn)狀，我們發(fā)覺從消防排煙的功能來分析，氣動排煙窗比電動排煙窗具有更多的優(yōu)勢，詳述如下：

快速開啟性能：目前世界上全部的電動開窗器的開啟速度大約是8-12mm/s，1個行程1000mm的電動開窗器完全打開大約需要80-120s的時間，而1個行程1000mm的氣動開窗器從觸發(fā)到完全開啟只需要20-40s的時間。這意味著氣動排煙窗可以比電動排煙窗更快的響應(yīng)觸發(fā)信號，準(zhǔn)時打開排煙，尤其是可以應(yīng)付更重大的火災(zāi)狀況。

耐高溫性能：氣動開窗器的耐高溫性能可以達(dá)到150-180℃（在該溫度下，氣動開窗器能夠反復(fù)開啟/關(guān)閉，并保持承載力/開啟速度/響應(yīng)速度等重要性能不變），極端耐高溫性能達(dá)到300℃（即在300℃的瞬時，至少能完成一次開啟動作）；但是電動開窗器的耐高溫性能只能達(dá)到75℃，當(dāng)超過75℃時，電子線路板以及上面的電阻/電容/繼電器等電子元件都會在高溫下逐個失效（比如：電阻和印刷電路/電源線的阻抗會成倍上升，使得回路里的電流強(qiáng)度下降），由此導(dǎo)致電動開窗器的承載力下降，甚至完全燒毀。

耐高溫性能與快速開啟性能的綜合影響：火災(zāi)產(chǎn)生的灼熱煙霧的溫度能達(dá)到300-400℃左右，由于煙霧竄升速度很快，天花板和排煙窗口四周的空氣溫度在60-120秒鐘的時間內(nèi)會快速上升到200-300℃左右。即使排煙窗打開以后排放出去了大部分的煙霧，并釋放出去了不少熱量，但是通過排煙口的煙霧溫度仍舊可能達(dá)到100-200℃。――假如采納電動開窗器（特殊是行程超過700mm的），在最初的30-60秒種的時間里，排煙窗可能不能快速完全打開，煙霧積聚在排煙窗口而快速升溫到100℃以上，灼熱的高溫可能導(dǎo)致電動開窗器開啟到一半就被燒毀而失效，使得排煙窗完全達(dá)不到設(shè)計所要求的有效排煙面積。在相同的火災(zāi)條件下，氣動開窗器的響應(yīng)速度和開啟速度比電動快一倍，排煙更快速，而且可以在更大的時間范圍里（溫度從75℃上升到300℃的這個時間段內(nèi)）穩(wěn)定地保持開啟功能不變。――這意味著，在排煙窗的開啟行程比較長/火災(zāi)快速擴(kuò)散/火勢特殊大等極端狀況下，氣動排煙窗的排煙效果更快更牢靠，排煙功能更穩(wěn)定長久。

氣動開窗器的承載力大：在壓力8-9bar時，隨著口徑的增大，其理論最大承載力可以達(dá)到6000N/支以上，實際應(yīng)用中一般選擇不超過2000N/支。假如超過2000N/支，就必需對窗體和五金配件以及安裝碼和支撐橫梁做特殊加固設(shè)計。

氣動排煙窗可以不依靠遠(yuǎn)程動力源：在氣動排煙窗的末端配置“熱感應(yīng)觸發(fā)的CO2儲氣瓶”，即使在失電、失去消防聯(lián)動信號、失去壓縮空氣、管道被破壞、無人值班和報警的極端惡劣狀況下，也能保證準(zhǔn)時打開氣動排煙天窗。

壓縮空氣管道受高溫影響?。涸?80℃高溫以內(nèi)，管道內(nèi)的壓縮空氣的壓力和流速/流量以及損耗都不會受到影響，保證了氣動排煙窗系統(tǒng)的穩(wěn)定性和牢靠性。而電動排煙窗系統(tǒng)的管道內(nèi)的動力電源線在這個高溫下，電阻阻抗急劇上升，電壓急劇下降，已經(jīng)驅(qū)動電動開窗器運(yùn)行了。

自鎖力強(qiáng)：氣動開窗器分機(jī)械自鎖型（鎖緊力8000N）、卡銷自鎖型（鎖緊力1500N）和一般型（無鎖緊裝置或依靠持續(xù)的壓縮空氣的壓力來保持鎖緊狀態(tài)）三種；可以適應(yīng)不同類型的工況，設(shè)計出各種各樣不同類型的氣動排煙窗系統(tǒng)，幾乎可以滿意全部類型的客戶的技術(shù)要求。

運(yùn)行噪音?。簹鈩娱_窗器的噪音來源于鋁合金缸筒內(nèi)壁與活塞密封圈之間的相互摩擦，特別微小，幾乎只有電動開窗器的齒輪齒條的摩擦噪音的非常之一。當(dāng)許多開窗器集中安裝在同一個空間內(nèi)時，這種超低噪音的優(yōu)勢特別明顯，帶給客戶特別安靜的感受。

維護(hù)保養(yǎng)簡單：氣動開窗器的結(jié)構(gòu)特別簡潔，受外界環(huán)境因素的影響小，完全不受180℃以下的高溫以及電磁干擾、電流過載等因素的影響，而且其抗爆力量也特別好（爆炸所產(chǎn)生的劇烈的電磁波輻射和熱輻射會使得電動開窗器立即就報廢。

愛護(hù)等級高：達(dá)到IP65的高等級。

使用壽命長：在正常使用、合理保養(yǎng)的狀況下，可以反復(fù)開啟關(guān)閉10萬次以上。

造價低：由于結(jié)構(gòu)簡潔，所以成本低。

從以上優(yōu)點(diǎn)可以看出，在消防排煙窗領(lǐng)域，氣動開窗器應(yīng)當(dāng)有更廣泛的應(yīng)用，以及更大的市場份額和進(jìn)展?jié)摿Α?/p>

我們應(yīng)當(dāng)充分挖掘氣動開窗器的技術(shù)特點(diǎn)，在消防排煙窗這個專業(yè)領(lǐng)域，做到以下兩點(diǎn)：

（1）在橫向加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)/同行/跨行業(yè)之間的技術(shù)溝通，加強(qiáng)應(yīng)用討論和規(guī)范制定，充實設(shè)計力量；

（2）在縱向要努力發(fā)掘客戶的潛在需求，加強(qiáng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的配套力量，加強(qiáng)氣動系統(tǒng)組件和零配件的專業(yè)供應(yīng)商的組織配套和供貨力量；

就肯定可以生產(chǎn)出創(chuàng)新型的、高性能、高效率的消防排煙窗，制造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.氣動排煙窗的缺點(diǎn)

與電動排煙窗相比，氣動排煙窗也有其固有的缺點(diǎn)：

只有1個開啟角度，不能中途停止：從消防排煙的角度看，這不是缺點(diǎn)；但是假如兼具日常通風(fēng)功能的話，電動排煙窗可以在任意角度隨開隨停的特點(diǎn)，就可以滿意客戶對不同通風(fēng)效果的要求。

同步性差：同一個回路里的氣動排煙窗在運(yùn)行時無法保持同步，不象電動排煙窗那樣整齊劃一；這是由于壓縮空氣管道里的空氣流體具有壓縮性，所以在運(yùn)行過程中，會消失遲滯現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象并無規(guī)律可循，只能通過大量的實踐閱歷來減小遲滯現(xiàn)象。

形狀尺寸大：同樣是1000N有效承載力的開窗器，氣動開窗器的外徑要比電動開窗器的外徑大10-15mm左右。而2000N有效承載力的開窗器，氣動開窗器的外徑要比電動開窗器的外徑大30-35mm左右顯得比較粗大而欠美觀。

空壓機(jī)組的噪音大：空壓機(jī)組的噪音一般達(dá)到72dB以上，因此必需有特地的設(shè)備機(jī)房，而且必需做好隔音措施，并保持良好的通風(fēng)；盡量不要放置在高溫/多塵/潮濕的環(huán)境中，尤其不能放置在室外。

連續(xù)運(yùn)行力量差：氣動開窗器使用儲氣罐里的壓縮空氣作為動力源，連續(xù)運(yùn)行2-3次后，儲氣罐的壓力就不足以驅(qū)動驅(qū)動氣動開窗器，這時候就必需等待空壓機(jī)為儲氣罐補(bǔ)充壓力以后，整個系統(tǒng)才能恢復(fù)運(yùn)行。這方面，電動開窗器的電源可以做到不間斷供應(yīng)。

空壓機(jī)組的保養(yǎng)要求高：空壓機(jī)組在運(yùn)行過程中，必需定時更換機(jī)油和油，定時更換濾芯，并定時清理冷凝水，這就需要有專職人員負(fù)責(zé)日常的保養(yǎng)維護(hù)。

保溫要求：在北方地區(qū)，壓縮空氣管道必需做好保溫隔熱措施，防止壓縮空氣在傳輸過程中產(chǎn)生冷凝水，過量的冷凝水會影響氣動開窗器的使用壽命。

以上這些缺點(diǎn)，都是需要在系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)中加以逐步完善的。當(dāng)然，從消防排煙功能這個角度來看，有些缺點(diǎn)是完全與排煙功能無關(guān)的，完全不影響消防排煙的效果。但是，任何好的產(chǎn)品都必需圍繞“技術(shù)”和“人性化”兩個原則逐步推陳出新、更新?lián)Q代，才能在激烈的市場競爭中保持核心競爭力，取得可持續(xù)進(jìn)展。因此，我們必需務(wù)實的面對上述缺點(diǎn)，持續(xù)改進(jìn)我們的產(chǎn)品和服務(wù)。

4.結(jié)論和展望

通過我們的理論討論和大量的實踐閱歷的積累，并在參考了國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的文獻(xiàn)和國內(nèi)外同行的產(chǎn)品資料的基礎(chǔ)上，我們已經(jīng)完全把握了氣動排煙窗系統(tǒng)的設(shè)計，并在摸索中漸漸把握了氣動排煙窗系統(tǒng)的施