“耐火窗”与防火窗在建筑中的应用研究

“耐火窗”与防火窗在建筑中的应用研究

王高伟 ,杨波 ,王宁

江苏省建筑工程质量检测中心有限公司  江苏南京  210000      

摘要: 近年来，随着我国经济建设的发展、城镇数量和规模的扩大、高层建筑的增多、建筑物越来越密集、人民物质文化生活水平的提高，在生产和生活中用电、用火、用可燃物、易燃物及采用具有火灾危险性的设备工艺逐渐增多。因此，火灾的危险性也随之增加，火灾的发生频率、财产损失、人员伤亡等都呈现出明显的增长态势。尤其是在100米以上的高层建筑中，消防工作也遇到了一些技术问题。因此，在建筑中选择被动型阻燃材料，对人身及财产的安全是当务之急。

关键词耐火节能窗；耐火完整性；避难间

1防火窗、耐火窗的相关规定

1.1高层建筑设置防火窗要求

根据《建规》中5.1.1的规定，高层民用建筑分类可见《建规》表5.1.1的相关要求进行定义。高层建筑设置防火窗的具体要求如下:

(1)100m以上的公共和住宅建筑，应当设置隔离层（间）。应设有可开窗的直接向外或单独设机械防烟设施，外窗为乙级防火窗（1.00小时）。

(2)建筑高度大于54m的住宅建筑。每户应有一间房间符合下列规定: ①建筑必须紧靠外墙，并有可开的外窗；②内、外墙体的耐火极限不得小于1.00小时，房间门必须为乙类，并有一定的防烟能力，其耐火完整性不小于1.00小时，外窗的耐火完整性不应小于1.00小时。

(3)高层建筑病房。外窗必须是 B级或 C类，其防火完整性不小于1.00小时。

1.2防火窗的防火构造要求

除《建规》第6.7.3条规定的情况外，当建筑的外墙外保温系统按规定采用燃烧性能为B1，B2级的保温材料时，对防火窗的防火构造要求如下:

(1)建筑外墙封闭窗的耐火性不小于0.50 h，但使用B1级绝热材料、建筑高度不超过27米的公共建筑除外。

(2)隔热体系中的各楼层均应有水平的防火隔离带。防火隔离带的材质必须达到 A级，其高度不得低于300m。

1.3建筑外窗防火要求

(1)总原则。当建筑内发生火灾时，能限制火灾和烟气蔓延以及保证建筑结构具有足够耐火性能，具体要求见表1。

表1不同场合建筑外窗防火要求

为了具体落实《建规》要求，由住房和城乡建设部和全国建筑幕墙门窗标准化技术委员会制订了GB/T31433－2015《建筑幕墙、门窗通用技术条件》［2］，并于2015年12月1日实施。相关内容见表2。

表2幕墙、门窗性能分类及选用

外门窗的耐火完整性不应低于30min。建筑对外门窗的耐火完整性要求见《建规》。

2)新建建筑外窗有30%～60%需要由原普通窗系统改为0.5h耐火窗系统。

(3)高层建筑中部分区域要选用1h防火窗系统，特殊区域还应选用1h可开启防火窗。《建规》对耐火窗、防火窗的要求是全新的重大改革，无论从技术要求、造价衡量，还是产品产业化都是一个重大挑战。

多年来，我国的防火窗多用于室内庭院或庭院，多数采用钢或木窗，但其气密性、水密性和耐用性较差，不适合在室外窗户上使用。目前的门窗大多选用铝合金、铝塑窗，其气密性、保密性、耐用性强，但铝合金和铝塑窗的熔点较低，无法耐火。所以，解决铝合金门窗在0.5~1小时的耐火性能，是本论文所要做的工作。

2耐火节能窗和防火窗的区别

节能型耐火窗主要用于建筑物的外墙，而在内部的隔断墙体中，通常采用的是防火窗。也就是说，在标准防火测试中，当建筑物的窗户受到火灾时，能够在一定的时间内防止火焰、热气侵入，或者使其在后火面产生火焰。根据实验方法及判断结果，可以得出以下结论：窗扇的反火面平均温度不高于140℃，背火面最高温度不高于180℃，而根据《规范》的测试，证明了“绝热窗”与“绝热窗”并不是“绝热窗”，前者指的是耐火系数，后者指的是能量 K。

当前用于制造隔热防火玻璃的耐火粘合剂，通常不宜长时间暴露在高温、紫外线的照射下，容易产生衰减、局部起泡等，严重地影响了室内的采光和美观。所以，隔热防火窗（A类）并不适易用在建筑外墙。主要是指在建筑物内部防火分区、防火隔墙、设备机房之间的防火区域。耐火节能窗具有建筑传统门窗的特征：气密性、水密性、保温性、隔声性、抗风压性、耐火性以及一定的耐火完整性。

国家提倡各行业节能减排，建设低碳环保，建筑外墙比较脆弱，因此各个区域对外墙及门窗的隔热都有明确的指标（K）。既能达到《铝合金门窗》 GB/T8478-2020的规定，也能达到《建筑设计防火规范》GB50016-2014的规定，符合目前我国高层建筑节能与防火的双重发展趋势。

在有防火要求的场所，如建筑物的避难所等，应采用节能防火窗，可按其用途设计室内和户外受火的两项指标，或按先高后低的原则，按《建筑门窗耐火完整性试验方法及判定要求》、活动式非绝热窗（C级）的有关规定，确定其耐火性能。

3铝合金耐火节能窗技术要点

3.1型材

隔热断桥铝合金型材自重轻，韧性好，外观设计精美，涂层技术成熟，色彩丰富，防腐蚀性能好，使用和维修费用也比较低廉。型材设计采用国标及欧标通用五金槽口，设计与安装方便灵活，配套附件通用，功能更加丰富，外观更加美观。断桥铝合金窗是我国门窗行业的重要组成部分，深受广大用户的认可。铝的导热性能好，熔点低，不适合作耐火材料。在耐火测试中，当炉膛的平均温度为600~680℃时，型材向火面发生了软化，保温穿条已熔化，而铝合金翼缘和部分受力部分也发生了变形，失去了支撑。根据标准设定升温曲线，在30min时炉内平均温度超过800℃，显然主型材不做相应耐火处理时，防火玻璃质量再优越，也很难满足≥30min耐火完整性测试。例如：受承重力较大窗扇五金铰链，应尽量设置在背火面或采取内部加固措施，避免受热后窗扇下垂出现窜火现象。

3.2玻璃

窗户玻璃是最薄、最容易传热和传音的建筑外墙，同时也是最容易发生火灾的地方。节能型建筑的耐火窗的设计，应选用单层无隔热的耐火玻璃+低辐射的Low-E玻璃，以减少日光热辐射和室内热损失，是一种隔热、隔音、阻燃、美观的节能建材。防火玻璃的边缘处理和角部处理使玻璃的钢化品质得到了很大的改善，并且在温度和温度的急剧变化下，玻璃的爆裂现象得到了显著的改善。玻璃的埋入深度与玻璃的性质、不同的厚度、膨胀系数有关，如果玻璃太大，则会产生较大的热胀空间，容易爆裂，而玻璃的尺寸太小，容易因热而弯曲，容易发生坍塌，而对夹具、嵌缝处进行密封，可增加玻璃在温度变化时的安全性。防火节能窗的耐火性能测试是否达到30分钟，其玻璃的质量和安装技术是关键。

3.3五金

传统的防火窗五金大多是钢材，安装方式是焊接或螺丝连接，打开的窗户有了磨损和下垂，很难调整。铝合金门窗型材大多为国家或欧洲标准的槽口，其五金配件均用插销固定，组装精度高，便于调试和维护。防火节能窗框扇体的受力及承载构件，均为不锈钢或镀锌钢板，并安装于背火面主型材或内嵌加强的龙骨，以保证开关动作的耐用性及高温环境下不会掉落。锌材具有很强的化学活性，在100~150℃的温度范围内会发生软化，200℃以上会发生脆性变化，400~450℃会立即融化、流动。

各地对验收的看法不一。《建筑设计防火规范》对避难室的新规定，要求门为乙级防火门，窗户应安装开窗和关闭控制设备；根据山东省《铝合金耐火节能门窗应用技术规程》，在有防火要求的情况下，应设置自动关机，并具有自动闭合和同步闭锁的功能。活动扇的密封情况至关重要，在耐火试验30min～60min阶段起着决定性作用。窗扇上下角部有效锁闭，使得窗扇四周缝隙均匀，阻止室内、外空气窜通，降低热气流对开扇密封条和膨胀密封件的冲击破坏，减小开窗缝隙蹿火概率，增加整窗耐火时长。

4结语

铝合金节能耐火窗在高层住宅中得到了广泛的应用，了解其作用及建筑设计意图，学会正确的使用与维护，并做好日常的功能硬件及防火玻璃的保养，能够为我们的家庭生活增添一份安全防护，提升舒适宜居的城市环境。

参考文献：

[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2014

[2]《防火窗》GB16809-2008

[3]《建筑设计防火规范》图示18J811-1

[4]《铝合金耐火节能门窗应用技术规范》DB37/T5138-2019