ISO 21925-22021 耐火试验.空气分配系统用防火挡板.第2部分膨胀挡板标准立项发展报告

耐火试验空气分配系统用防火挡板第2部分：膨胀挡板标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FireResistanceTests—FireDampersforAirDistributionSystems—Part2:IntumescentDampers摘要随着现代建筑向高层化、复杂化和功能综合化方向快速发展，建筑通风与空气分配系统的防火安全设计已成为保障人员生命财产安全的关键环节。防火挡板作为空气分配系统中阻止火焰和烟气跨区域蔓延的核心装置，其耐火性能的准确评估直接关系到建筑防火分区的有效性。国际标准化组织（ISO）于2021年6月25日正式发布ISO21925-2:2021《耐火试验空气分配系统用防火挡板第2部分：膨胀挡板》，填补了膨胀型防火挡板国际耐火试验方法标准的空白。本标准在ISO21925-1通用试验方法的基础上，针对膨胀材料独特的受热膨胀机理，系统规定了试验装置、初始温度、升温条件、膨胀触发判定及耐火性能评估等技术要求，适用于在常温下依靠膨胀材料保持气流通道开启、遇火受热后通过材料膨胀致密封闭以阻止火焰和烟气传播的防火挡板产品。本报告全面阐述该标准的立项背景、技术内容、编制原则、预期效益及主要参与单位，分析其与欧盟EN1366-10、美国UL555S等区域性标准的协调关系及差异化特征，并对该标准在我国的转化应用前景提出建议。该标准的实施将为膨胀型防火挡板的性能评价提供统一的国际技术准则，促进全球范围内消防产品的互认与合作，对提升建筑整体消防安全水平具有重要的推动作用。关键词：耐火试验；防火挡板；膨胀挡板；空气分配系统；国际标准；消防工程；建筑防火Keywords:Fireresistancetest;Firedamper;Intumescentdamper;Airdistributionsystem;Internationalstandard;Fireprotectionengineering;Buildingfiresafety1引言1.1研究背景建筑通风与空气调节系统是现代建筑不可或缺的组成部分，其在维持室内空气质量、调节温湿度环境方面发挥着至关重要的作用。然而，通风管道系统在火灾情境下亦成为火焰和有毒烟气跨防火分区传播的主要通道。据统计，建筑火灾中因烟气窒息致死的人数占火灾总死亡人数的80%以上，而通风管道系统正是烟气扩散的最主要途径之一。因此，在空气分配系统中设置有效的防火挡板，确保其在火灾条件下能够可靠地阻隔火焰和烟气的蔓延，是建筑防火设计的关键技术措施。防火挡板按工作原理和结构形式的不同，主要分为传统机械驱动式（依靠易熔合金或温感元件触发关闭）和膨胀式（依靠膨胀材料受热体积膨胀致密封闭）两大类型。近年来，随着新型膨胀材料技术的日趋成熟，膨胀型防火挡板凭借其结构紧凑、无需外部驱动、安装灵活、维护简便等优势，在建筑通风系统中的推广应用日益广泛，尤其适用于空间受限或对美观要求较高的场所。1.2标准立项的必要性在国际标准层面，针对空气分配系统用防火挡板耐火试验方法的系统规范长期处于空白状态。虽然ISO/TC92（火灾安全技术委员会）框架下已制定了多项与建筑构件耐火试验相关的基础标准，但专用于防火挡板的国际耐火试验方法标准一直未能出台。区域内，欧盟已发布了EN1366-10标准，对防火挡板的耐火试验方法作出了规定；美国UL555S则针对烟控挡板制定了相应的试验标准。但由于技术体系、试验条件和性能判定准则的差异，这些区域性标准难以直接作为国际通行的技术依据。膨胀材料（如膨胀石墨、硅酸钠基复合材料等）的受热膨胀行为是一个涉及物理-化学耦合作用的复杂过程，其膨胀倍率、膨胀速率、膨胀压力和膨胀产物的稳定性受温度场分布、升温速率、约束条件及环境湿度等多因素影响。因此，膨胀型防火挡板的耐火性能评价方法与传统的机械驱动式防火挡板存在本质差异，需要针对性地制定专门的试验程序和技术指标。在此背景之下，ISO/TC92/SC2（耐火试验分技术委员会）启动了ISO21925系列标准的编制工作，并于2021年正式发布ISO21925-2:2021，专门针对膨胀型防火挡板的耐火试验方法作出系统规定，填补了该领域的国际标准空白。2标准概述2.1标准基本信息ISO21925-2:2021《耐火试验空气分配系统用防火挡板第2部分：膨胀挡板》由国际标准化组织（ISO）下属的ISO/TC92/SC2耐火试验分技术委员会负责制定，于2021年6月25日正式发布。该标准为ISO21925系列标准的第2部分，与ISO21925-1《第1部分：一般要求》共同构成完整的防火挡板耐火试验方法体系。标准正文为英文版本，分类号归属于建筑材料和构件的阻燃性领域，当前状态为现行有效。2.2标准适用范围本标准适用于以下类型的防火挡板产品：-安装于建筑物空气分配系统（通风、空调及排烟管道）中的膨胀型防火挡板；-在正常工况下依靠膨胀材料维持气流通道畅通、不阻碍空气流通的防火挡板；-火灾条件下通过膨胀材料受热体积膨胀形成致密封闭层，阻止火焰和高温烟气穿越防火分区边界的装置。标准同时明确了不适用范围：不适用于仅依靠机械驱动（如弹簧驱动、电动执行机构）实现关闭的防火挡板，该类产品的试验方法由ISO21925-1或其他相关标准予以规定；亦不适用于以防火封堵材料或其他非定型膨胀制品进行管道穿越封堵的施工做法。2.3标准主要技术内容|章节|技术内容要点||------|-------------||范围|明确膨胀挡板定义、适用产品类型及边界条件||规范性引用文件|列出ISO834-1等基础耐火试验标准||术语与定义|规定“膨胀挡板”“触发温度”等关键术语||符号与缩略语|统一标准中使用的量和单位||试验原理|描述膨胀挡板在标准升温条件下的受热响应过程||试验装置|规定试验炉结构、测试管道段构造及安装框架要求||初始条件|规定试验前状态调节、初始温度条件||试验程序|升温条件、膨胀触发判定、完整性/隔热性观测||性能判定|耐火完整性E、耐火隔热性I的判定准则||试验报告|规定报告应包含的信息和格式要求|3标准立项背景与发展历程3.1国际标准化背景ISO/TC92是国际标准化组织中负责火灾安全领域标准制定的专业技术委员会，其下设的SC2分技术委员会专门从事建筑构件耐火试验方法标准的制修订工作。多年来，SC2已制定了包括ISO834系列（建筑构件耐火试验）、ISO3008（门和卷帘耐火试验）、ISO3009（玻璃构件耐火试验）等多项基础性试验方法标准，为全球建筑构件耐火性能评价提供了统一的技术依据。然而，在防火挡板耐火试验领域，ISO层面长期缺乏专门的方法标准。这导致了不同国家和地区在进行防火挡板耐火性能评价时，所采用的试验装置结构、升温条件、试件安装方式及性能判定准则存在显著差异。例如：-欧盟：依据EN1366-10进行防火挡板试验，试验采用标准时间-温度曲线，要求同时评估耐火完整性和隔热性，并设置特定的压差条件；-美国：防火挡板试验需遵循UL555（防火挡板标准）的要求，采用独立的试验方法和判定准则；-中国：GB15930-2007规定了建筑通风和排烟系统用防火阀门的试验方法，主要适用于机械式防火阀。上述区域性差异严重阻碍了消防产品的国际贸易和技术交流。对于同一防火挡板产品，制造商在不同市场进行认证时需重复进行昂贵的耐火试验，增加了产品开发和市场准入的时间与经济成本。在此背景下，ISO/TC92/SC2在2010年代中期启动了防火挡板耐火试验方法国际标准的编制工作，旨在统一全球范围内的试验方法和评价准则，促进消防产品的国际互认。3.2膨胀挡板技术发展驱动膨胀型防火挡板的核心功能材料为膨胀阻火材料，主要包括可膨胀石墨、硅酸钠基（水玻璃）复合材料、膨胀型防火涂料及复合膨胀条等。当温度达到材料设计的触发温度（通常为150℃～300℃）时，膨胀材料发生剧烈的体积膨胀（膨胀倍率可达10～50倍），在挡板叶片间隙和气流通道内形成致密的隔热阻火层，从而阻断火焰和烟气的传播路径。与传统机械驱动式防火挡板相比，膨胀挡板具有以下显著特点：-无需外部动力源：膨胀触发完全依赖材料自身的物理化学响应，不依赖电力、弹簧或温感元件，可靠性高且不受断电影响；-结构紧凑：膨胀材料可嵌入薄型叶片结构中，挡板整体厚度小、重量轻，安装空间需求小；-维护成本低：无活动机械部件，长期运行稳定性好；-正常工况通透性强：挡板在常温和非火灾状态下不阻碍气流，通风阻力小。然而，膨胀挡板也面临一些技术挑战：膨胀材料的长期老化性能、受环境湿度影响的稳定性、膨胀层在气流冲击下的抗剥落能力等，均对其耐火可靠性构成潜在风险。因此，建立科学、严谨的膨胀挡板耐火试验方法标准，对于准确评价该类产品的防火性能、推动技术改进和质量提升具有关键意义。3.3标准编制历程ISO21925-2标准的编制工作经历了系统严谨的流程。2017年，在ISO/TC92/SC2的框架下，由中国、英国、德国、法国、日本等多国专家组成的工作组正式启动标准编制工作。编制过程中充分参考了ISO21925-1的框架结构，并结合膨胀挡板特有的技术特点，重点解决了以下关键问题：1.试件安装方式：明确膨胀挡板在测试管道中的安装位置、固定方式和密封处理要求；2.膨胀触发判断：规定了判断膨胀材料是否有效触发的观测方法和判定准则；3.升温条件选择：确定采用ISO834-1标准时间-温度曲线作为标准火灾条件；4.膨胀变形约束：规定了试件边界约束条件，模拟实际安装中管道和建筑的约束效应。经过多轮工作组会议讨论、委员会草案（CD）和最终国际标准草案（FDIS）阶段的投票修订，标准最终于2021年6月25日正式发布。4标准技术要点解析4.1试验装置与设备要求标准对膨胀挡板耐火试验的试验装置作出了明确的技术要求。试验炉应符合ISO834-1规定的基本要求，能够按照标准时间-温度曲线控制炉内温度。测试管道段是安装试件（被测防火挡板）的专用管道结构，其截面尺寸、壁厚和材质应模拟实际应用条件，一般推荐使用与产品实际安装相匹配的矩形或圆形管道。安装框架应刚性地将测试管道段固定于试验炉的开口位置，确保在试验过程中不因热膨胀或结构变形产生非预期泄漏。标准对温度测量仪器的精度和布置、炉内压力的测量与控制方法、烟气观测装置等也作出了相应规定。4.2试验程序试样调节与初始条件。标准规定试样在试验前应在温度（23±5）℃、相对湿度（50±20）%的环境条件下进行状态调节，时间不少于14天，以消除材料含水率差异对试验结果的影响。试验开始时，试件初始温度应处于5℃～40℃范围内，以确保试验结果的重复性和可比性。膨胀触发与过程观测。试验过程中应对膨胀挡板的膨胀触发情况进行持续观测，包括膨胀材料开始明显膨胀的时间、膨胀层致密封闭气流通道的时间、膨胀层有无开裂和脱落等。如试验过程中发现膨胀材料未正常触发，应记录原因并在试验报告中予以说明。耐火性能观测。防火挡板的耐火性能主要通过耐火完整性（E）和耐火隔热性（I）两个核心指标进行判定。-耐火完整性（E）是指试件在受火条件下保持阻挡火焰和高温烟气穿过的能力。试验中通过棉垫点燃试验、缝隙探棒测试及持续火焰观测等方法判断完整性是否丧失。-耐火隔热性（I）是指试件在受火条件下保持背火面温度不超过规定限值的能力，通常要求背火面平均温升不超过140℃，任意点最高温升不超过180℃。4.3性能判定准则标准规定，膨胀挡板的耐火性能以满足以下全部条件为合格：|判定项目|技术指标||---------|---------||耐火完整性（E）|试验过程中无火焰持续燃烧、无烟气穿透、棉垫未被点燃、缝隙探棒未穿过||耐火隔热性（I）|背火面平均温度≤初始温度+140℃；任意点最高温度≤初始温度+180℃||膨胀有效性|膨胀材料正常触发，形成连续致密的封闭层，无影响耐火性能的结构破坏|5标准间关系与国际协调5.1与ISO21925-1的关系ISO21925-1《耐火试验空气分配系统用防火挡板第1部分：一般要求》规定了防火挡板耐火试验的通用原则、试验装置的基础要求和基本试验程序，适用于各类防火挡板产品。ISO21925-2作为系列标准的组成部分，在遵循第1部分总体框架的前提下，针对膨胀挡板的特殊性进行了补充和调整。两部分标准应配合使用，共同构成完整的试验方法体系。在使用ISO21925-2时，应结合ISO21925-1确定的一般要求执行。5.2与区域标准的协调ISO21925-2的制定充分参考了EN1366-10和UL555S等区域标准的技术内容，力求在试验原则上保持一致，以减少不同标准体系间的技术壁垒。与EN1366-10相比，ISO21925-2在试验装置和升温条件上基本一致，但在膨胀触发判定和状态调节要求等方面根据国际范围内的技术共识进行了优化。与UL555S相比，两者在防火挡板分类体系上存在差异，ISO21925-2采用的E/I分类体系在欧洲和亚洲地区应用更广。标准发布后，将为各国转化采用国际标准提供依据，有助于推动防火挡板耐火试验方法在全球范围内的协调统一。6主要起草单位介绍ISO21925-2:2021的制定汇聚了来自全球多个国家的消防科学研究机构、标准化组织、检测认证机构和行业企业的技术专家。在标准编制过程中，来自以下代表性机构的技术专家发挥了核心作用：-英国BSI（英国标准协会）：作为长期活跃于ISO/TC92/SC2的重要成员，英国在防火挡板耐火试验领域拥有丰富的研究积累和技术经验；-德国DIN：在防火阀和挡板产品的标准化和认证方面具有深厚的技术积淀；-法国AFNOR：在膨胀材料性能评价和耐火试验方法方面有着系统的研究基础；-中国应急管理部四川消防研究所：作为中国在ISO/TC92/SC2的积极成员，在标准编制中贡献了大量试验数据和研究成果；-日本建筑研究所：在高层建筑防火技术和耐火试验领域具有国际影响力。特别值得指出的是，中国作为ISO/TC92/SC2的P成员（积极成员），在ISO21925-2的编制过程中发挥了重要作用。中国专家团队在膨胀挡板产品的研发、试验验证和标准条款制定等方面提供了重要的技术支撑。随着我国建筑消防标准的不断提升和消防产品出口需求的增长，该标准的发布也为我国膨胀防火挡板产品的质量评价和国际贸易提供了重要的技术依据。7结论与展望ISO21925-2:2021的发布填补了膨胀型防火挡板耐火试验方法在国际标准层面的空白，为全球范围内该类产品的性能评价和质量认证提供了统一的技术准则。该标准的实施具有多方面的重要意义：推动国际贸易和技术交流。统一的试验方法和判定准则将降低消防产品跨国认证的技术壁垒，促进防火挡板产品在国际市场上的流通和互认。促进技术进步和产品创新。标准中科学的试验方法将激励制造商持续改进膨胀材料的配方和挡板的结构设计，推动产品向更高耐火性能和高可靠性方向发展。提升建筑消防安全水平。准确的耐火性能评价将为建筑设计人员提供可靠的选型依据，确保防火挡板在实际火灾中发挥预期作用。支撑标准体系的完善与协同。ISO21925-2与ISO21925-1的配套使用，构成了完整的防火挡板耐火试验方法体系，同时也为后续编制其他特定类型防火挡板的标准奠定了方法论基础。参考文献[1]ISO21925-2:2021,Fireresistancetests—Firedampersforairdistributionsystems—Part2:Intumescentdampers[S].Geneva:InternationalOrgani