建筑送风/排烟风门现场泄漏测量方法评估及其与实验室测试的比较

《Fire》：Evaluation of a Field Leakage Measurement Method for Building Air-Supply and Smoke-Exhaust Dampers and Comparison with Laboratory Testing

　　

本研究建立并初步评估了一种用于送风/排烟风门的便携式现场泄漏测量方法。研究人员从三种品牌各取一樘普通风门，以及三种品牌各取一樘气密风门，对每樘风门的两个侧面（送风侧与排烟侧）均进行了测试；同时将气密风门的现场结果与实验室测量进行了比较。泄漏量随压差增大而增加，普通风门的结果符合幂律关系。在相同压差下，全部234个可比的现场测点均显示排烟侧泄漏大于送风侧泄漏。在25 Pa下，所有普通风门均超过本研究设定的25 m³/h筛查值，而气密风门的仪表读数低于该值；由于这些读数低于直接校准的流量范围，仅用于趋势表征和初步筛查。在400 Pa以下，现场与实验室结果呈现相似趋势，但不意味着计量等效。标称Class 1级气密风门在250 Pa下的单位面积泄漏率落在AMCA Publication 511-21的Class 3范围内，在1100 Pa下落在UL 555S的Class III范围内。对于相同尺寸和构型的产品，排烟侧可能提供更保守的筛查方向。鉴于样本量有限、低流量校准证据不足以及环境记录不完整，需要进行更广泛的验证；上述比较不能替代正式的认证测试。

### 研究背景与存在问题

火灾产生的热烟气含有燃烧产物和悬浮颗粒，在热浮升力作用下沿压差路径在建筑内传播，威胁人员疏散。台湾地区建筑技术规则等要求紧急升降梯专用楼梯间前室设防烟分区与排烟设备；送风/排烟风门在火灾楼层需开启排烟，而在非火灾楼层或无需动作区域应保持关闭并限制漏风，否则泄漏会破坏气流与压力平衡，降低送风与排烟风机效率。国际标准如ANSI/AMCA Standard 500-D-18（风门实验室测试方法）、UL 555S（烟雾风门泄漏等级标准）、AMCA Publication 511-21（AMCA认证评级手册）等主要规定实验室测试与产品分级，但实验室性能不必然代表安装后状态；以往便携式非破坏现场泄漏测量主要用于门，针对风门的现场方法尚未系统建立。因此研究人员旨在建立和初步评估一种可移动现场泄漏测量方法，比较普通风门与气密风门在不同压差和压力方向下的泄漏特性，并与实验室结果比较。

### 研究设计、关键方法与样本

现场系统由鼓风机、Meriam Z50MC2-2层流流量计、STG700压力变送器、Testo 510微压计及700 mm×700 mm×200 mm可拆卸测试腔组成；先以空白板测量装置泄漏，再对每樘风门两侧在5 Pa至最高约250–400 Pa以5 Pa间隔进行三次重复测量，用幂律模型拟合压差-泄漏曲线，并按理想气体/湿度公式修正至标准状态。实验室装置按ANSI/AMCA Standard 500-D-18配置。样本为市场上三种品牌普通风门各一樘、三种品牌气密风门各一樘；气密风门现场测试后经约50 km运输至实验室。

### 主要结果

#### 3.1 普通风门

通过对G1、G2、G3三樘普通风门的现场双侧测试，发现泄漏随压差增大；在所有48/48直接配对压力点上，排烟侧泄漏均大于送风侧。六条现场曲线的幂律指数n为0.5445–0.6545，R²为0.9945–0.9996。观察到高压下风门叶片中部受压力载荷而贴紧、周边间隙扩大，使排烟侧泄漏增量更大。将曲线外推至1100 Pa得518.68–1079.85 m³/h，但该外推仅为探索性，不能作为分级或认证结果。

#### 3.2 气密风门

##### 3.2.1 现场测试结果

S1、S2、S3在5 Pa至250–400 Pa范围测试；186/186配对点显示排烟侧泄漏更大，连同普通风门共234/234个可比压力点均满足排烟侧大于送风侧。25 Pa时所有气密风门仪表指示均低于25 m³/h筛查值，但低于Meriam直接校准下限24.16 m³/h，故仅用于趋势判断和初步筛查。250 Pa时六条曲线的面积归一化泄漏率为202.40–279.51 m³/h/m²，高于AMCA Publication 511-21 Class 2参考值183.6 m³/h/m²，低于Class 3参考值730.8 m³/h/m²。

##### 3.2.2 实验室测试

三樘气密风门经运输后按ANSI/AMCA Standard 500-D-18测试。低于400 Pa时，同一试样的现场与实验室压力-泄漏曲线趋势相似，但不代表计量等效。1100 Pa时六条曲线的面积归一化泄漏率为485.33–685.33 m³/h/m²，高于UL 555S Class II参考值365.76 m³/h/m²，低于Class III参考值1463.04 m³/h/m²；排烟侧仍比送风侧高约9.49%–11.10%。这些比较属于研究性比较，不替代正式认证测试。

### 讨论

讨论指出，气密风门较普通风门多出叶片边缘密封、内框密封件、固定件等构造，可能是低泄漏的重要相关因素，但各泄漏路径的贡献未独立量化。方向性差异与压力方向、平行叶片几何、边框约束、密封接触和受压变形有关，属于机械上合理的关联而非单一变形机制的直接证明。现场方法时间效率较高：安装测试腔约0.25–0.30 h，每方向测量约2.75 h；现场可达到约250–400 Pa，但不能直接复现1100 Pa。三重复测量在直接校准流量范围内平均变异系数为0.90%，95%不超过2.07%，支持现场方法重复性良好。主要限制包括环境记录不完整、低流量校准证据不足、校准时效、测试腔流动场未独立验证、样本量小等；未来需扩展低流量校准、保留完整环境与稳定记录，并开展更多规格、构型、人为缺陷试样以及普通风门的现场-实验室双向验证。

### 结论

得出如下结论：在相同压差下，六樘试样的排烟侧泄漏均大于送风侧，全部234个可比压力点均满足Q_o > Q_i；对于相同尺寸和构型产品，排烟侧可作为更保守的现场初步筛查方向，但样本量不足以确立“仅测排烟侧”的通用规则。25 Pa时普通风门均超过25 m³/h筛查值，气密风门均低于该值；因低于直接校准流量下限，仅用于相对趋势和初步筛查。气密风门的低泄漏与叶片边缘密封、内框密封件等构造密切相关，但各泄漏路径贡献未独立量化。低于400 Pa时现场与实验室趋势相似，重复性良好，但不能证明计量精度等效。250 Pa与1100 Pa下，标称Class 1气密风门的面积归一化泄漏分别落在AMCA Publication 511-21 Class 3和UL 555S Class III参考范围内。现阶段该便携式方法可用于现场筛查，但完整的k=2不确定度评估仍受低流量校准证据不足、环境与稳定记录不完整限制；在制定通用验收程序前，还需更广泛的验证，上述比较不能替代正式认证测试。