本发明涉及一种消防排烟窗，具体涉及一种多种开启方式的消防排烟窗系统，属于消防工程防排烟技术领域。
背景技术：
随着越来越多大型商业综合体与机场航站楼的建设，消防火灾等问题也成为影响此类工程建设安全评估的重要因素，由于该类场所火灾荷载巨大，高发烟量物质众多，一旦发生火灾，大量的co2气体及燃烧后消耗掉空气中氧气，引起人体缺氧而窒息，且火灾时物质燃烧产生大量热量，使烟气温度迅速升高，火灾初起5～20min烟气温度可达250℃，高温还会使人昏厥、烧伤；根据有关研究，烟气的蔓延速度在水平方向扩散速度是0.3～0.8m/s，垂直向上扩散速度是3～4m/s，烟气的扩散速度快，因此，要在发生火灾时及时有效地排除火灾中产生的大量烟气，在各类建筑中设置排热排烟窗就显得尤为重要。
现有建筑内部的机械排烟装置很难短时间内控制烟气层的沉降；现最常使用的手段是通过专用消防排热排烟窗，其结构一般包括通过有线或无线方式连接到控制柜上的烟雾传感器、温度传感器以及与控制排烟窗开启的机械传动装置，一旦烟雾传感器或者温度传感器检测到火灾信号时，会第一时间将信号传送到控制柜，控制柜控制机械传动装置打开排热排烟窗，但是这种结构设计成本较高，且在通过消耗能源来达到打开排热排烟窗的目的，一旦电路发生问题，还会造成整体系统失效，难以打开排烟窗。
因此，该类区域的排烟手段很大程度上还是需要依赖自然排烟，自然排烟手段是否及时有效则依赖于排烟窗系统的稳定性与可靠性。现有公开的排烟窗设计方案虽然存在电动或气动的开启方式，但是多数开启方式单一，稳定性不高。中国专利文献cn206942464u公开了一种气动开窗系统，提供一种在失电情况下，能缩短开窗机上的锁定气缸响应时间的远程释放机构，同时也提供了一种手动释放的机构，保证开窗系统的稳定增加了有手动开启方式，但是手动开启方式效率低，无法在短时间内实现完全开启，影响排烟效率。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种多种开启方式的消防排烟窗系统，具有多种开启方式，防止由于断电、人为等各种原因造成排烟窗无法打开的情况发生，同时开启速度快，排烟效率高。
为了解决上述问题，本发明一种多种开启方式的消防排烟窗系统，包括窗框和窗扇，窗框倾斜安装于商业体中庭顶部四周或者机场航站楼外墙，窗扇的底部铰接在窗框上，窗框与窗扇之间连接有电动关窗机，通过电动关窗机实现窗扇的开启和关闭；窗扇包括窗扇框架和扇面，扇面由充气气枕组成，充气气枕的四周通过熔断电阻丝与窗扇框架相连，窗框的下框架上设有充气支管和充气阀，充气支管与充气气枕相连为充气气枕充气；窗框上端安装有手动电动一体电磁锁，窗扇框架上端安装有与手动电动一体电磁锁的锁舌相互配合的锁扣；窗框的侧面还设有供电模块，供电模块包括供电控制电路、充电管理电路和锂电池组，锂电池组与充电管理电路相连，充电管理电路同时还具有两路外接电源分别连接市政电源和消防电源，充电管理电路与供电控制电路相连，供电控制电路具有两路供电，其中，a路为手动电动一体电磁锁供电，b路则分别为电动关窗机和熔断电阻丝供电；供电控制电路接出反馈线路与控制线路分别连接消防控制机柜，两条供电电路的通断状态由消防机柜控制，并实时向消防控制机柜反馈电路状态信息。
当发生火灾发生时，消防控制机柜通过控制线路控制供电电路中的a路，使手动电动一体电磁锁失电解锁，窗扇在重力作用下快速开启，此为第一种开启方式；
如果此时a路供电失效并通过反馈线路向消防控制机柜反馈失败信号，人员确定无误后通过控制线路控制熔断电阻丝所在供电线路的常开触点闭合，实现通电，熔断电阻丝在1min之内升温至300℃左右，与之啮合的充气气枕受热从窗扇框架上脱落，并且气枕炸裂，此为第二种开启方式；
如果熔断电阻丝也未成功实现熔断作业，并通过反馈线路向消防控制机柜继续报送失败信号，此时排烟窗可以采用外部人工强制性开启；人工打开手动电动一体电磁锁，使锁舌离开锁扣，窗扇在重力作用下快速开启，此为第三种开启方式。
进一步的，所述锁扣采用易熔合金材料制成，易熔合金材料的熔点范围在60℃-90℃。
当上述三种排烟窗开启方式均失效时，易熔合金材料制成的锁扣2在上层热烟气的作用下开始熔化逐渐失去支持力，窗扇失去锁扣锁紧力后在重力的作用下快速开启，完成第四种开启方式，这种开窗方式不受消防联动动作控制，只由热烟气层温度触发。
进一步的，所述充气气枕采用易熔膜材料制成；充气气枕的工作压力为200pa-250pa。
易熔膜材料为难燃材料，离火自熄，当温度达到200℃以上时，材料会受热挥发，无滴落现象，此时充气气枕会变软失去承载力，并从窗扇框架上脱落；易熔膜气枕工作压力为200pa-250pa，接触到明火时，内部气压会快速升高将气枕炸裂。
所述手动电动一体电磁锁包括锁舌、环形钢片、环形电磁铁，锁舌固定在环形钢片的中间并穿过环形电磁铁的中心区域，环形电磁铁固定在锁壳内，锁舌的外壁固定安装有齿条，齿条与传动齿轮组啮合，所述传动齿轮组中的主动轮与手柄相连并在手柄的带动下转动；环形电磁铁下端还设有复位机构，复位机构包括上导套、复位弹簧和下导套，下导套与外部锁壳固定，上导套固定在锁舌上，复位弹簧安装在上导套和下导套之间，锁舌下端依次穿过下导套和锁壳。
手动电动一体电磁锁的环形电磁铁在日常状态下始终处于通电状态，与锁舌相连的环形钢片在环形电磁铁的磁力吸引下克服复位弹簧的阻力带动锁舌下移，锁舌伸出锁壳与锁扣相连将窗扇锁定在窗框上；当供电控制电路中为手动电动一体电磁锁供电的a路常闭触点断开时，环形电磁铁失电失去磁力，锁舌在复位弹簧的弹性恢复力作用下带动上导套、环形钢片上移，从而脱离锁扣将电磁锁解开，窗扇在重力作用下快速开启。
电力解锁失效时，需要人工解锁，通过旋转手柄带动传动齿轮组中与齿条啮合的齿轮转动，从而带动齿条上下移动，当齿条向上移动时会带动与之相连的锁舌克服环形电磁铁的磁阻力向上移动，从而使锁舌的下端脱离锁扣，实现人工解锁。
为了进一步保证手工解锁时锁舌稳定上移，齿条的一侧连接有滑键，锁壳内设有固定轴，固定轴上设置有与滑键配合的滑槽；为了避免解锁过程中锁舌的上扬惯性损坏锁体，固定轴的上方固定有挡块。
进一步的，所述传动齿轮组包括主动大齿轮和从动小齿轮，主动大齿轮固定安装在主动轴的一端，手柄固定在主动轴的另一端，主动轴通过轴承安装在锁壳内，扭矩弹簧一端固定在主动轴上，另一端固定在锁壳上；从动小齿轮通过轴承安装在从动轴上，从动轴的两端固定在锁壳内壁上。
手柄旋转带动主动轴旋转从而带动主动大齿轮旋转，主动大齿轮与从动小齿轮啮合从而带动从动小齿轮围绕从动轴旋转，从动小齿轮与齿条啮合从而带动齿条的上下移动。
连接手柄的主动轴与锁壳之间设有扭矩弹簧，当手柄失去外力时主动轴带动主动大齿轮在扭矩弹簧的弹性恢复力作用下复位，使电磁锁继续保持锁紧状态。
进一步的，所述电动关窗机为螺杆式关窗机，螺杆式关窗机包括螺杆和电机，螺杆伸缩端通过可以180°旋转的铰接接头铰接在窗扇框架两侧的中间位置，电机通过旋转接头与固定在窗框两侧中间位置的电机支架连接，所述旋转接头设有可实现90°旋转的限位器。
螺杆式关窗机中电机旋转带动螺杆实现伸缩，从而实现窗扇的打开或关闭；电机采用供电模块中b路供电，接入48v直流电源，冲程为1.2m，提供关窗拉力不低于2kn，电机日常均为断电状态，且电机不设置电机刹车装置，断电状态下可自由滑动。
作为进一步改进，窗扇框架的两侧设置有滑槽，窗框的两侧安装有减速阻尼，减速阻尼上的缓冲支架与滑槽相互配合。
排烟窗上加装的减速阻尼能够避免窗扇过快的开启速度造成框架受损或人员受伤。
为了防止雨水对于充气气枕四周的熔断电阻丝产生影响，充气气枕与熔断电阻丝啮合表面敷设有防水材料。
本发明通过多种开启方式保证火灾发生时，排烟窗系统能够高效稳定开启，降低了排烟窗系统在火灾时的失效率，为大型航站楼或者商业综合体人员的安全疏散提供了宝贵的时间；所述开启方式综合了手动、电动以及烟气融化等多种手段，且采用多种供电方式，即使外接电源失效，也能够保证排烟窗的开启；本发明中采用易熔膜材料替代钢化玻璃，既能保证高透光率，也能减少外墙清洗频率，节约资源。
附图说明
图1为本发明排烟窗开启状态结构示意图；
图2为本发明排烟窗关闭状态结构示意图；
图3为本发明局部放大图；
图4为本发明电动手动一体电磁锁内部结构主视图；
图5为本发明电动手动一体电磁锁内部结构侧视图；
图6为本发明供电模块内部电路逻辑图；
图7为本发明排烟窗系统工作逻辑图。
图中：1、手动电动一体电磁锁；2、锁扣；3、熔断电阻丝；4、电动关窗机；5、旋转接头；6、窗框；7、窗扇；71、窗扇框架；72、充气气枕；8、供电模块；9、减速阻尼；10、充气支管；11、充气阀；12、铰接接头；13、锁舌；14、固定轴；15、滑键；16、齿条；17、环形钢片；18、环形电磁铁；19、复位弹簧；20、上导套；21、下导套；22、主动大齿轮；23、手柄；24、从动小齿轮；25、从动轴；26、扭矩弹簧；27、主动轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的阐述。
如图1至图7所示，一种多种开启方式的消防排烟窗系统，包括窗框6和窗扇7，窗框倾斜6安装于商业体中庭顶部四周或者机场航站楼外墙，窗扇7的底部铰接在窗框6上，窗框6与窗扇7之间连接有电动关窗机4，通过电动关窗机4实现窗扇7的开启和关闭；其特征在于，窗扇7包括窗扇框架71和扇面，扇面由充气气枕72组成，充气气枕72的四周通过熔断电阻丝3与窗扇框架71相连，窗框6的下框架上设有充气支管10和充气阀11，充气支管10与充气气枕72相连为充气气枕72充气；窗框6上端安装有手动电动一体电磁锁1，窗扇框架71上端安装有与手动电动一体电磁锁1的锁舌相互配合的锁扣2；窗框6的侧面还设有供电模块8，供电模块8包括供电控制电路、充电管理电路和锂电池组，锂电池组与充电管理电路相连，充电管理电路同时还具有两路外接电源分别连接市政电源和消防电源，充电管理电路与供电控制电路相连，供电控制电路具有两路供电，其中，a路为手动电动一体电磁锁1供电，b路则分别为电动关窗机4和熔断电阻丝3供电；供电控制电路接出反馈线路与控制线路分别连接消防控制机柜，两条供电电路的通断状态由消防机柜控制，并实时向消防控制机柜反馈电路状态信息。
当发生火灾发生时，消防控制机柜通过控制线路控制供电电路中的a路，使手动电动一体电磁锁1失电解锁，窗扇7在重力作用下快速开启，此为第一种开启方式；
如果此时a路供电失效并通过反馈线路向消防控制机柜反馈失败信号，人员确定无误后通过控制线路控制熔断电阻丝3所在供电线路的常开触点闭合，实现通电，熔断电阻丝3在1min之内升温至300℃左右，与之啮合的充气气枕72受热从窗扇框架71上脱落，并且气枕炸裂，此为第二种开启方式；
如果熔断电阻丝3也未成功实现熔断作业，并通过反馈线路向消防控制机柜继续报送失败信号，此时排烟窗可以采用外部人工强制性开启；人工打开手动电动一体电磁锁1，使锁舌离开锁扣2，窗扇7在重力作用下快速开启，此为第三种开启方式。
如图6所示，供电模块8与外接电源之间接入电源适配器，电源适配器对外接电源进行变压、交流变直流的处理，将220v交流电转变为48v直流电接入供电模块8；锂电池组的标准电压为48v，额定容量为50000mah，能够满足排烟窗系统30min的供电需求；充电管理电路嵌入chargeric芯片，根据检测是否有外接电源接入来改变电路结构，当外接电源电压低于48v时，供电控制电路b路改由锂电池组供电模式；当外接电源电压不低于48v时，外接电源对锂电池组进行充电并且保留通过供电控制电路b路对用电器供电的能力；锂电池组达到充电终止电压后，chargeric芯片切断外接电源对锂电池组的充电线路，保护电池组。
进一步的，所述锁扣2采用易熔合金材料制成，易熔合金材料的熔点范围在60℃-90℃。
当上述三种排烟窗开启方式均失效时，易熔合金材料制成的锁扣2在上层热烟气的作用下开始熔化逐渐失去支持力，窗扇7失去锁扣锁紧力后在重力的作用下快速开启，完成第四种开启方式，这种开窗方式不受消防联动动作控制，只由热烟气层温度触发。
进一步的，所述充气气枕72采用易熔膜材料制成；充气气枕72的工作压力为200pa-250pa。
易熔膜材料为难燃材料，离火自熄，当温度达到200℃以上时，材料会受热挥发，无滴落现象，此时充气气枕72会变软失去承载力，并从窗扇框架71上脱落；易熔膜气枕工作压力为200pa-250pa，接触到明火时，内部气压会快速升高将气枕炸裂。
如图4和图5所示，所述手动电动一体电磁锁包括锁舌13、环形钢片17、环形电磁铁18，锁舌13固定在环形钢片17的中间并穿过环形电磁铁18的中心区域，环形电磁铁18固定在锁壳内，锁舌13的外壁固定安装有齿条16，齿条16与传动齿轮组啮合，所述传动齿轮组中的主动轮与手柄23相连并在手柄13的带动下转动；环形电磁铁18下端还设有复位机构，复位机构包括上导套20、复位弹簧19和下导套21，下导套21与外部锁壳固定，上导套20固定在锁舌13上，复位弹簧19安装在上导套20和下导套31之间，锁舌13下端依次穿过下导套20和锁壳。
手动电动一体电磁锁1的环形电磁铁18在日常状态下始终处于通电状态，与锁舌13相连的环形钢片17在环形电磁铁18的磁力吸引下克服复位弹簧19的阻力带动锁舌13下移，锁舌13伸出锁壳与锁扣2相连将窗扇7锁定在窗框6上；当供电控制电路中为手动电动一体电磁锁1供电的a路常闭触点断开时，环形电磁铁18失电失去磁力，锁舌13在复位弹簧19的弹性恢复力作用下带动上导套20、环形钢片17上移，从而脱离锁扣2将电磁锁解开，窗扇7在重力作用下快速开启。
电力解锁失效时，需要人工解锁，通过旋转手柄23带动传动齿轮组中与齿条16啮合的齿轮转动，从而带动齿条16上下移动，当齿条16向上移动时会带动与之相连的锁舌13克服环形电磁铁18的磁阻力向上移动，从而使锁舌13的下端脱离锁扣2，实现人工解锁。
为了进一步保证手工解锁时锁舌13稳定上移，齿条16的一侧连接有滑键15，锁壳内设有固定轴14，固定轴14上设置有与滑键15配合的滑槽；为了避免解锁过程中锁舌13的上扬惯性损坏锁体，固定轴14的上方固定有挡块。
进一步的，所述传动齿轮组包括主动大齿轮22和从动小齿轮24，主动大齿轮22固定安装在主动轴27的一端，手柄23固定在主动轴27的另一端，主动轴27通过轴承安装在锁壳内，扭矩弹簧26一端固定在主动轴27上，另一端固定在锁壳上；从动小齿轮24通过轴承安装在从动轴25上，从动轴25的两端固定在锁壳内壁上。
手柄13旋转带动主动轴27旋转从而带动主动大齿轮22旋转，主动大齿轮22与从动小齿轮24啮合从而带动从动小齿轮24围绕从动轴25旋转，从动小齿轮24与齿条16啮合从而带动齿条16的上下移动。
连接手柄23的主动轴27与锁壳之间设有扭矩弹簧26，当手柄23失去外力时主动轴27带动主动大齿轮22在扭矩弹簧26的弹性恢复力作用下复位，使电磁锁继续保持锁紧状态。
如图1所示，所述电动关窗机4为螺杆式关窗机，螺杆式关窗机包括螺杆和电机，螺杆伸缩端通过可以180°旋转的铰接接头12铰接在窗扇框架71两侧的中间位置，电机通过旋转接头5与固定在窗框6两侧中间位置的电机支架连接，所述旋转接头5设有可实现90°旋转的限位器。
螺杆式关窗机中电机旋转带动螺杆实现伸缩，从而实现窗扇的打开或关闭；电机采用供电模块8中b路供电，接入48v直流电源，冲程为1.2m，提供关窗拉力不低于2kn，电机日常均为断电状态，且电机不设置电机刹车装置，断电状态下可自由滑动。
作为进一步改进，窗扇框架71的两侧设置有滑槽，窗框6的两侧安装有减速阻尼9，减速阻尼9上的缓冲支架与滑槽相互配合。
排烟窗上加装的减速阻尼9能够避免窗扇过快的开启速度造成框架受损或人员受伤。
为了防止雨水对于充气气枕72四周的熔断电阻丝3产生影响，充气气枕72与熔断电阻丝3啮合表面敷设有防水材料。
本系统具体开启过程如下：
火灾发生时，消防控制机柜通过控制线路断开供电控制电路a路中的常闭触点断开，电动手动一体电磁锁中的环形电磁铁18失电，失去对锁舌13的锁定作用，锁舌在复位弹簧的弹性恢复力驱动下回复到解锁位置，窗扇在重力作用下快速开启，完成开窗动作。减速阻尼9缓冲窗扇开启的冲击力，避免排烟窗结构受损造成意外。由于充电管理电路中设有锂电池组为a路供电，因此此开窗动作即使在消防电源、市政电源等外接电源全部失效的条件下，依然能够实现。
当第一种开启方式失效后，供电控制电路通过反馈线路向消防控制机柜反馈失败信号，消防控制室值班人员确定无误后，通过控制线路控制熔断电阻丝3所在供电线路的常开触点闭合，实现通电；熔断电阻丝3在1min之内升温至300℃左右，啮合处的膜材料受热从窗扇框架71上脱落，并且充气气枕72炸裂，完成开窗动作。
若熔断电阻丝3若未成功实现熔断作业，即第二种开启方式也失效时，供电控制电路会向消防控制机柜继续报送失败信号，消防控制室值班人员通过消防广播系统等方式，指挥专员达到指定排烟窗位置，采用外部人工强制性开启；外部人力通过紧急开窗手柄23驱动机械系统克服电磁力上抬锁舌13，完成解锁，窗扇7在重力作用下快速开启，完成开窗动作。
倘若上述三种开启方式均为及时开启，火灾所产生的热烟气在上层积聚，形成高温烟气层，易熔合金材料制成的锁扣2在上层热烟气的作用下开始熔化逐渐失去支持力，从而使窗扇7摆脱锁扣固定，在重力的作用下快速开启，完成开窗动作。