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2024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，更簡單維護保養。

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，積累了許多閱歷（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進展現狀，我們發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，準時打開排煙，尤其是可以應付更重大的火災狀況。

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，天花板和排煙窗口四周的空氣溫度在60-120秒鐘的時間內會快速上升到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）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/火災快速擴散/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到6000N/支以上，實際應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計。

氣動排煙窗可以不依靠遠程動力源：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狀況下，也能保證準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牢靠性。而電動排煙窗系統的管道內的動力電源線在這個高溫下，電阻阻抗急劇上升，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）和一般型（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，幾乎可以滿意全部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。當許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特別明顯，帶給客戶特別安靜的感受。

維護保養簡單：氣動開窗器的結構特別簡潔，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，而且其抗爆力量也特別好（爆炸所產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、合理保養的狀況下，可以反復開啟關閉10萬次以上。

造價低：由于結構簡潔，所以成本低。

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

我們應當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/跨行業之間的技術溝通，加強應用討論和規范制定，充實設計力量；

（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力量，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力量；

就肯定可以生產出創新型的、高性能、高效率的消防排煙窗，制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；但是假如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，就可以滿意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，會消失遲滯現象，而且這種現象并無規律可循，只能通過大量的實踐閱歷來減小遲滯現象。

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。

空壓機組的噪音大：空壓機組的噪音一般達到72dB以上，因此必需有特地的設備機房，而且必需做好隔音措施，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，這時候就必需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，必需定時更換機油和油，定時更換濾芯，并定時清理冷凝水，這就需要有專職人員負責日常的保養維護。

保溫要求：在北方地區，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，任何好的產品都必需圍繞“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，取得可持續進展。因此，我們必需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

通過我們的理論討論和大量的實踐閱歷的積累，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，我們已經完全把握了氣動排煙窗系統的設計，并在摸索中漸漸把握了氣動排煙窗系統的施