氣動排煙窗研究報告

1.概 述

自然排煙窗大約是在2000年前后進入中國市場，并在5年前得到廣泛應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生對流，達到自然排煙的作用。到2010年為止，自然排煙窗系統蠶食了大約15-20%的機械排煙的市場份額，這主要是由于它兼具消防排煙/日常通風/采光/裝飾等多重功能，因此綜合性價比高于機械排煙。同時在使用過程中，它還更節能，更環保，更容易維護保養。

2.氣動排煙窗的優點

目前，電動排煙窗和氣動排煙窗是兩大主流產品，各自占據了大約是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，在設計/安裝/調試/使用過程中，積累了很多經驗（包括：規范運用、系統結構、設計參數、方案優化、施工工藝、施工組織、調試步驟、運行指南、軟件開發、硬件開發、數據庫建立等）。

在參閱了大量歐洲規范和歐洲產品的技術特性的基礎上，并結合國內排煙窗技術和產品的發展現狀，我們發現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勢，詳述如下：

快速開啟性能：目前世界上所有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觸發信號，及時打開排煙，尤其是可以應付更重大的火災情況。

耐高溫性能：氣動開窗器的耐高溫性能可以達到150-180℃（在該溫度下，氣動開窗器能夠反復開啟/關閉，并保持承載力/開啟速度/響應速度等重要性能不變），極端耐高溫性能達到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到75℃，當超過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度下降），由此導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：火災產生的灼熱煙霧的溫度能達到300-400℃左右，由于煙霧竄升速度很快，天花板和排煙窗口附近的空氣溫度在60-120秒鐘的時間內會迅速上升到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然可能達到100-200℃。——如果采用電動開窗器（特別是行程超過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迅速升溫到100℃以上，灼熱的高溫可能導致電動開窗器開啟到一半就被燒毀而失效，使得排煙窗完全達不到設計所要求的有效排煙面積。在相同的火災條件下，氣動開窗器的響應速度和開啟速度比電動快一倍，排煙更迅速，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）穩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/火災快速蔓延/火勢特別大等極端情況下，氣動排煙窗的排煙效果更快更可靠，排煙功能更穩定持久。

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到6000N/支以上，實際應用中一般選擇不超過2000N/支。如果超過2000N/支，就必須對窗體和五金配件以及安裝碼和支撐橫梁做特別加固設計。

氣動排煙窗可以不依賴遠程動力源：在氣動排煙窗的末端配置“熱感應觸發的CO2儲氣瓶”，即使在失電、失去消防聯動信號、失去壓縮空氣、管道被破壞、無人值班和報警的極端惡劣情況下，也能保證及時打開氣動排煙天窗。

壓縮空氣管道受高溫影響小：在180℃高溫以內，管道內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的穩定性和可靠性。而電動排煙窗系統的管道內的動力電源線在這個高溫下，電阻阻抗急劇升高，電壓急劇下降，已經驅動電動開窗器運行了。

自鎖力強：氣動開窗器分機械自鎖型（鎖緊力8000N）、卡銷自鎖型（鎖緊力1500N）和普通型（無鎖緊裝置或依靠持續的壓縮空氣的壓力來保持鎖緊狀態）三種；可以適應不同類型的工況，設計出各種各樣不同類型的氣動排煙窗系統，幾乎可以滿足所有類型的客戶的技術要求。

運行噪音小：氣動開窗器的噪音來源于鋁合金缸筒內壁與活塞密封圈之間的互相摩擦，非常微小，幾乎只有電動開窗器的齒輪齒條的摩擦噪音的十分之一。當很多開窗器集中安裝在同一個空間內時，這種超低噪音的優勢非常明顯，帶給客戶非常寧靜的感受。

維護保養容易：氣動開窗器的結構非常簡單，受外界環境因素的影響小，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，而且其抗爆能力也非常好（爆炸所產生的強烈的電磁波輻射和熱輻射會使得電動開窗器立刻就報廢。

保護等級高：達到IP65的高等級。

使用壽命長：在正常使用、合理保養的情況下，可以反復開啟關閉10萬次以上。

造價低：因為結構簡單，所以成本低。

從以上優點可以看出，在消防排煙窗領域，氣動開窗器應該有更廣泛的應用，以及更大的市場份額和發展潛力。

我們應該充分挖掘氣動開窗器的技術特點，在消防排煙窗這個專業領域，做到以下兩點：

（1）在橫向加強與科研機構/同行/跨行業之間的技術交流，加強應用研究和規范制定，充實設計能力；

（2）在縱向要努力發掘客戶的潛在需求，加強上下游產業鏈的配套能力，加強氣動系統組件和零配件的專業供應商的組織配套和供貨能力；

就一定可以生產出創新型的、高性能、高效率的消防排煙窗，創造出巨大的經濟效益和社會效益。

3.氣動排煙窗的缺點

與電動排煙窗相比，氣動排煙窗也有其固有的缺點：

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；但是如果兼具日常通風功能的話，電動排煙窗可以在任意角度隨開隨停的特點，就可以滿足客戶對不同通風效果的要求。

同步性差：同一個回路里的氣動排煙窗在運行時無法保持同步，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，所以在運行過程中，會出現遲滯現象，而且這種現象并無規律可循，只能通過大量的實踐經驗來減小遲滯現象。

外形尺寸大：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左右顯得比較粗壯而欠美觀。

空壓機組的噪音大：空壓機組的噪音一般達到72dB以上，因此必須有專門的設備機房，而且必須做好隔音措施，并保持良好的通風；盡量不要放置在高溫/多塵/潮濕的環境中，尤其不能放置在室外。

連續運行能力差：氣動開窗器使用儲氣罐里的壓縮空氣作為動力源，連續運行2-3次后，儲氣罐的壓力就不足以驅動驅動氣動開窗器，這時候就必須等待空壓機為儲氣罐補充壓力以后，整個系統才能恢復運行。這方面，電動開窗器的電源可以做到不間斷供應。

空壓機組的保養要求高：空壓機組在運行過程中，必須定時更換機油和潤滑油，定時更換濾芯，并定時清理冷凝水，這就需要有專職人員負責日常的保養維護。

保溫要求：在北方地區，壓縮空氣管道必須做好保溫隔熱措施，防止壓縮空氣在傳輸過程中產生冷凝水，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，都是需要在系統設計和產品開發中加以逐步完善的。當然，從消防排煙功能這個角度來看，有些缺點是完全與排煙功能無關的，完全不影響消防排煙的效果。但是，任何好的產品都必須圍繞“技術”和“人性化”兩個原則逐步推陳出新、更新換代，才能在激烈的市場競爭中保持核心競爭力，取得可持續發展。因此，我們必須務實的面對上述缺點，持續改進我們的產品和服務。

4.結論和展望

通過我們的理論研究和大量的實踐經驗的積累，并在參考了國內外科研機構的文獻和國內外同行的產品資料的基礎上，我們已經完全掌握了氣動排煙窗系統的設計，并在摸索中逐漸掌握了氣動排煙窗系統的施工工藝和施工組織，已經完全能為客戶提供整體的符合國家規范/設計指標/客戶需求/性價比高的氣動排煙窗系統（包括產品和服務）。

隨著我們對氣動排煙窗系統的深入了解，我們應該不斷投入資金和技術力量，在“技術含量”和“人性化”方面不斷推陳出新、更新換代，才能在激烈的市場競爭中保持核心競爭力，取得可持續發展，才能獲得良好的社會效益、企業利潤、個人成就。