闭式系统冷却保护防火玻璃隔墙应用分析

闭式系统冷却保护防火玻璃隔墙应用分析

摘要：闭式系统冷却保护防火玻璃隔墙作为建筑防火分隔在大型综合性建筑、公共建筑及商业建筑中正逐步替代防火墙及防火卷帘。这种防火分隔的有效性已得到大量实验验证，但是闭式系统作为冷却防护系统时，其系统参数在规范中并未作出具体规定。本文针对该种防火分隔方式进行介绍，并对其应用进行探讨分析。

关键词：闭式系统； 防火玻璃隔墙； 钢化玻璃； 防火玻璃； 冷却

1前言

现代建筑的发展趋势：1.为节约城市用地，建筑向高处和地下发展；2.为满足多样的社会服务功能，建筑向复合型、综合性发展，即一栋建筑内设置的社会服务可满足大部分人的多种需求；3.建筑向大空间发展。基于建筑的发展趋势，大型综合性公共建筑（如大型商城、展览馆、航站楼、火车站等）在大、中城市纷纷建立。

目前，多数此类建筑及商业街两侧的商业建筑为满足其使用功能和达到良好的视觉效果采用防火玻璃隔墙代替实体防火墙、防火卷帘作为建筑防火分隔，为进一步提高防火玻璃隔墙的耐火时间和隔热效果常采用自动喷水灭火系统对防火玻璃隔墙进行保护冷却。实际工程中常采用闭式喷头对防火玻璃隔墙进行冷却保护，但现行规范中对自动喷水灭火系统采用闭式喷头进行冷却防护并未做出具体的安装规定（系统参数、选型、布置间距等），只是针对系统采用水幕喷头进行冷却保护防火卷帘时做出了部分规定。

现阶段，国内许多大型综合性公共建筑建筑采用性能化评估的方法进行设计审核，其中有涉及到对闭式系统冷却保护防火玻璃隔墙作为建筑防火分隔进行实验评估，但其研究的方向主要集中在特定的系统参数、喷头选型、喷头布置距离以及喷头间距条件下，冷却防护防火玻璃隔墙在相应的火灾荷载下是否能够保持其完整有效性，而针对闭式系统对防火玻璃隔墙进行冷却保护的冷却效果研究较少，即改变系统设计参数、喷头选型、喷头布置间距及布置方式等的情况下，闭式系统防火玻璃隔墙的冷却规律研究。

2防火玻璃隔墙

防火玻璃隔墙主要采用钢化玻璃和防火玻璃，钢化玻璃和防火玻璃作为新型建筑材料，因其独特的性能应用越来越广泛，而采用自动喷水灭火系统冷却保护防火玻璃隔墙的方法克服了应用钢化玻璃和部分防火玻璃过程中耐火极限和隔热效果不满足要求的欠缺。

钢化玻璃按形状主要分为平面钢化玻璃和曲面钢化玻璃。钢化玻璃按形状分为平面钢化玻璃和曲面钢化玻璃。其中，平面钢化玻璃厚度有4 mm、5 mm、6 mm、

8 mm、10 mm、12 mm、15 mm以及19mm，共8种；曲面钢化玻璃厚度有5 mm、6 mm以及8 mm，共3种。实际建筑工程中通常采用厚度为10 mm的平面钢化玻璃。

防火玻璃按结构分类：

（1）复合防火玻璃（FFB）。由两层或两层以上玻璃复合而成或由一层玻璃和有机材料复合而成，并满足相应耐火性能要求的特种玻璃。

（2）单片防火玻璃（DFB）。由单层玻璃构成，并满足相应耐火性能要求的特种玻璃。

防火玻璃隔墙主要分类如图1.1所示：

2.1钢化玻璃

钢化玻璃为一种建筑用安全玻璃，能够在一定时间内、一定温度下阻隔火灾的直接蔓延以及火灾烟气的扩散，却不能有效阻隔火灾中产生的热量向其背火面传播。火灾可能引燃钢化玻璃背火面附近的可燃易燃物品，导致火灾蔓延。钢化玻璃作为建筑防火分隔时，其耐火时间不能满足国家现行有关消防技术规范的要求。

公安部天津消防研究所倪照鹏、路世昌等人进行的自动喷水冷却系统保护下钢化玻璃作为防火分隔物可行性试验研究表明：在不同火源形式下（1.5 MW木垛火和1.26 MW油池火），10mm厚的钢化玻璃窗的破碎温度在300 oC～350 ℃之间；若自动喷水冷却系统延时启动，玻璃受火源热作用局部温度达到200 ℃以上时会产生一定的变形，此时进行喷水保护，会造成玻璃迅速冷脆炸裂，而失去完整性。因此，一旦自动喷水冷却系统未及时启动，并造成玻璃表面与冷却水之间温差较大（（150 ℃以上））时，玻璃会发生冷脆炸裂现象。[1]

2.2防火玻璃

（1）防火玻璃按照耐火性能分类：

1）A类防火玻璃：同时满足耐火完整性、耐火隔热性要求的防火玻璃又称为隔热型防火玻璃。

2）C类防火玻璃：满足耐火完整性要求的防火玻璃又称为非隔热型防火玻璃。

（2）防火玻璃防火原理：

A类防火玻璃又分为复合型防火玻璃及灌注型防火玻璃。复合型隔热防火玻璃通常由2层或多层玻璃原片附之1层或多层无机防火胶夹层复合而成；灌注型

隔热防火玻璃是由2片玻璃经过密封后，在其中间灌人无机防火胶制作而成。发生火灾后，复合型防火玻璃迎火面玻璃遇高温后很快炸裂，防火胶夹层相继发泡膨胀约10倍左右，并大量吸收火焰燃烧所带来的高热量，形成白色不透明防火胶板，其坚硬程度可保证耐火完整性，而多孔的结构使其具有隔热作用。因此，复合型隔热防火玻璃既可有效地阻隔高温，又可隔绝火焰、烟雾及有毒气体。灌注型防火玻璃迎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。

C类防火玻璃主要介绍硼硅单片防火玻璃、铯钾单片防火玻璃以及高强度单片防火玻璃。硼硅单片防火玻璃是选用含高硼硅经浮法工艺生产出的一种原片玻璃，经钢化加工而成的。它的防火性能源自于其很低的热膨胀系数，比普通玻璃（硅酸盐玻璃）低2-3倍。此外，硼硅单片防火玻璃还具有高软化点，极好的抗热冲击性和粘性等特质。因此，当火灾发生时，硼硅单片防火玻璃不易膨胀碎裂，是一种高稳定性的单片防火玻璃，其耐火时限高达3 h.铯钾单片防火玻璃是由普通浮法玻璃经过特殊的化学处理及物理钢化制作而成的。其中，化学处理的作用是在玻璃表面作离子交换，使玻璃表层碱金属离子被熔盐中的其他碱金属离子置换，从而增加了玻璃强度，提高了抗热冲击性能。高强度单片防火玻璃经过特殊的物理钢化处理（大风压）制造的防火玻璃。