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防火阀的结构和工作原理

1 概述

顾名思义，防火阀就是用来阻断来自火灾区的烟气及火焰通过，并在一定时间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求的阀门。建筑物发生火灾时，大火沿通风、空调系统的管道迅速蔓延，造成重大损失的案例是很多的。为了将火灾引起的损失减少到最小程度，就必须采取有效的防火、防排烟措施，以控制火势蔓延，而防火阀在通风、空调及防排烟系统中的合理设置，则起到了重要的作用。然而，在很多设计工程中，防火阀选型错误，设置位置不合理的现象屡见不鲜。

2 防火阀的结构和工作原理

防火阀的结构主要由阀体和执行机构组成。阀体由壳体、法兰、叶片及叶片联动机构等组成。执行机构由外壳、叶片调节机构、离合器、温度熔断器等组成。防火阀的执行机构是通过金属易熔片和离合器机构来控制叶片的转动。

当管道内所输送的气体温度达到易熔金属片的熔化温度时，易熔片熔断，其芯轴上的压缩弹簧和弹簧销钉迅速打下离合器垫板，这时，离合器和叶片调节机构脱开，由于阀体上装有两个扭转弹簧，使叶片受到扭力而发生转动。由此可见，防火阀的执行机构采用机械传动原理，不需电、气及其它能源，因而可保证在任何情况下均能起到防火作用。防火阀的通断根据系统的要求，系统停用与正常运行时是位于开启状态的，如管内输送气体温度低于所选定的金属易熔片的熔点时，属正常运行状态，阀门是敞开的。只有当运行工况超过正常使用的状态，阀门才自动关闭，达到保安的作用。

3 防火阀的种类及其性能

表2 

注：字母含义：S—手动   W—带温度熔断器  V—风量调节  D—电磁铁动作       Y—远距离控制   M—电动复位    F—风量调节

所谓远距离控制是将操作装置安装在距阀体6m以内的任何部位并通过控制缆绳来控制阀体，其余操作装置均安装在阀体上，实行就地操作。

4 防火阀在设计工程中的合理使用

建筑物一旦发生火灾，往往会造成严重的伤亡事故和经济损失，尤其是空调建筑和高层建筑，做好防火及防排烟显得特别重要。设计中，应熟悉相关的规范要求，在通风空调系统上设防火阀，在排烟管道上设排烟防火阀，以防止火灾时有毒高温烟气传输，引起火灾蔓延扩大和毒性损失加重。

4.1 通风空调系统中防火阀的设置与选用

4.1.1 《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2001年版)及《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)对防火阀的设置均有要求，总结起来，有以下几条：

(1) 风管穿越防火分区处；

(2) 穿越通风、空调机房及重要的或火灾危险性大的房间隔墙和楼板处；

(3) 垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上应设防火阀，但多层建筑的每个防火分区其通风、空调系统均独立设置时，则该防火分区内的水平风管与垂直总管的交接处可不设防火阀；

(4) 穿越变形缝处的两侧风管上各设一个。

上述部位的防火阀,平时常开，当火灾中其温度达到70℃时，则自动关闭。防火阀应靠近防火分隔处设置，且应单独设支、吊架。当防火阀暗装时，应在安装部位设置检修口。

4.1.2 厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道，当没有采取防止回流的措施时，则必须在支管上设置防火阀。公共建筑厨房，由于油烟温度较高，为防止防火阀产生误动作，在排油烟管道与垂直风道交接处，应设置150℃熔断的防火阀。

4.1.3 空调集中新风系统设计中防火阀的设置

新风系统形式通常有分层设置水平式新风系统和垂直式新风系统

(1) 分层设置水平式新风系统

新风系统按楼层分别设置。新风吸入方式有两种，一种是新风通过从外墙上开洞从室外吸取；另一种是设一总新风竖风道，各层新风机组从竖风道取风。前一种取新风方式，不需在新风机组入口处设防火阀，后者集中取新风，对于高层建筑，总新风竖风道要跨越防火分区，每层新风机组的吸入口风管上应设70℃熔断的防火阀。

(2) 垂直式新风系统

垂直式新风系统是室外空气经过新风机组处理后，通过竖风道送至空调房间，一般新风机组设在屋顶。对于建筑层高较低，水平敷设新风管有困难的情况下比较适用。对于高层建筑，竖风道要跨越防火分区，送风口要求设置70℃熔断的防火阀。

总之，高层民用建筑在其层高条件允许的情况下，宜分层按每个防火分区设置空气调节系统。当需要在垂直方向分设空气调节系统（包括新风系统），每个系统所辖层数宜按4.1.4条规定执行。

4.1.4 通风、空调系统横向应按每个防火分区设置，竖向布置不宜超过5层；当管道设有防止回流设施或设有防火阀，且各层设有自动喷水灭火系统时，其竖向连接的层数可不受此限制。

4.1.5通风管道不宜穿过防火墙和非燃烧体楼板等防火分隔物，如必须穿过时，应在穿过处设70℃熔断防烟防火阀。当火灾烟雾通过防火分隔物处，该防火阀就能立即关闭。该防火阀一般采用烟感器控制，而不是采用易熔金属或易熔元件控制，这样可以及时有效地防止火灾蔓延和扩大。

4.1.6 当建筑物内不设消防控制室时，风管上可选用不带电信号的防火阀；当建筑物内设有消防控制室时，可将带电信号输出装置的防火阀的信号引至消防控制室，考虑到通风空调系统风道上防火阀数量很多，可仅在影响面较大的部位或穿越防火分区处的风管上设带电信号的防火阀，而只影响个别房间的部位设置不带电信号的防火阀。

4.1.7 当设置防火阀的部位有风量调节要求，可设防火调节阀。

4.2 防排烟系统中防火阀的设置与选用

4.2.1 在排烟风机的入口总管上应设置当烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀，且应与排烟风机连锁，当排烟防火阀关闭时，风机停止运转。排烟风机应保证在280℃时能连续工作30min。需要说明的是，排烟防火阀设置在排烟风机前、后，要依具体情况灵活确定。以地下室排烟系统为例：

(1) 当地下室仅为一层，且排烟经竖风道排至室外时，排烟防火阀宜设置在排烟风机入口总管上，如图2所示；

(2) 当地下室层数在二层及二层以上，各层共用一排烟竖井时，则每层排烟防火阀应设置在排烟风机出口总管上，即紧靠排烟竖井一侧设置，如图3所示。

4.2.2 不论是竖向布置的走道排烟系统(如图4所示)还是水平式布置的房间排烟系统(如图5所示)，均应在排烟支管与竖风道连接处设置280℃时能自动关闭的排烟防火阀。

排烟防火阀设置常开或常闭，对于房间排烟系统，当负担一个防火分区的排烟管道带多个防烟分区的排烟口时，应在该防火分区干管上设常开的排烟防火阀，同时各防烟分区支管上设常闭的排烟口或排烟阀；对于走道排烟系统，可参照下一条中相关规定。

4.2.3 机械排烟系统横向宜按防火分区设置，每层水平风管不宜穿越防火分区，但一些工程的某些楼层面积较大，按防火分区设排烟系统有困难，必须穿越时，应在穿越处设280℃时能自动关闭的排烟防火阀(如图5所示)。

排烟防火阀设置常开或常闭，视排烟口的形式而定。

(1) 当设常闭的排烟口时，排烟支管上设常开的排烟防火阀；

(2) 当设普通常开型风口时，排烟支管上设常闭的排烟防火阀；

(3) 当设常闭型专用防火排烟口时，则排烟支管上不设排烟防火阀。

4.2.4 设置机械排烟的地下室应考虑进风设施，当采用机械进风系统时，应在风机入口管道上设置70℃熔断的防火阀。

4.2.5 对于机械加压送风系统，可在加压送风机入口管道上设置70℃熔断的防火阀，以防止新风入口受火、烟威胁，将烟气输送至楼层内。

5 结论

通风空调系统及防排烟系统设计中，应因地制宜合理设置和选用防火阀。

参考文献

1. 公安部消防局.建筑消防设施工程技术. 北京：新华出版社，1998.

2. 中华人民共和国国家标准GBJ 16-87(2001年版).建筑设计防火规范. 北京：中国计划出版社，2001.

3. 中华人民共和国国家标准 GB50045-95(2001年版).高层民用建筑设计防火规范. 北京：中国计划出版社，2001.

4. 中华人民共和国国家标准 GB19-87(2001年版).采暖通风与空气调节设计规范. 北京：中国计划出版社，2001.

5. 北京市建筑设计研究院.建筑设备专业设计技术措施.北京：中国建筑工业出版社，1998.

6. 杨昌智 刘光大 李念平.暖通空调工程设计方法与系统分析. 北京：中国建筑工业出版社，2001.