建筑外保溫系統消防安全問題及對策研究

●吳振坤

(安徽省消防總隊，安徽合肥 230000)

近年來，我國發生多起與建筑外保溫材料有關的火災事故，造成了嚴重的經濟損失和人員傷亡。2008年7月27日和11月11日，濟南奧體中心體育館在施工過程中連續發生建筑外保溫材料火災;2009年2月9日，央視火災中建筑外保溫材料遇火后的大面積快速滴落燃燒將建筑外保溫系統的消防安全問題推向前所未有的焦點位置;2010年11月15日，上海膠州路58人死亡70人受傷的特別重大火災事故，使得節能環保工作中的消防問題再次引起全國上下高度關注;2011年2月3日沈陽皇朝萬鑫國際大廈火災事故，又再次聚焦建筑外保溫系統消防問題。不斷發生的重特大火災事故引起全社會對建筑外保溫系統消防安全問題的重視和關注，2011年央視“3·15”晚會對混亂的建筑外保溫材料市場進行了專題曝光，并在隨后的“經濟半小時”等節目中不斷進行跟蹤報道，引起社會強烈反響。因此有必要深入研究建筑外保溫系統消防安全問題。

1 建筑外保溫系統

建筑外保溫系統是指由保溫層、抹面層、固定材料(膠粘劑、輔助固定件等)構成并適于安裝在外墻外表面的非承重保溫構造的總稱。該系統是目前國際上普遍采用的一種利用墻體材料來進行建筑節能的體系，其基本原理就是在建筑外墻體外側貼上一層保溫隔熱材料，以隔斷室內外熱量通過墻體材料的傳遞，從而有效解決因冬夏兩季室內外溫差大所造成的能源損耗問題，并對外墻體起到保護和裝飾作用。隨著近年來節能環保工作的不斷深入，建筑外保溫行業已成為我國建筑領域新興產業。

1.1 建筑外保溫材料

建筑外保溫材料通常指的是外保溫系統中保溫層所用材料。常見的有機外保溫材料主要包括熱塑性材料膨脹聚苯乙烯板(EPS板)、擠塑聚苯乙烯板(XPS板)和熱固性材料硬泡聚氨酯(PU)、酚醛泡沫(PF)等;常見的無機外保溫材料包括巖棉、微孔玻璃、膨脹珍珠巖等;常見的有機無機復合外保溫材料包括膠粉聚苯顆粒保溫漿料等。

1.2 建筑外保溫系統常見做法

建筑外保溫系統常見做法有:(1)薄抹灰系統。薄抹灰系統是由粘結層、保溫層、抹面層和飾面層組成，其中粘結層材料為粘接劑，保溫層材料一般常用EPS板、XPS板、PU板、巖棉等，抹面層材料為抹面膠漿，飾面層材料可為涂料或飾面砂漿。建筑主體結構完成后，保溫材料采用膠粘劑固定在基層墻體上，再依次進行抹面層和飾面層施工。(2)現場噴涂系統。現場噴涂系統主要指現場噴涂硬泡聚氨酯外保溫系統(簡稱PU噴涂系統)，由界面層、現場噴涂硬泡聚氨酯保溫層、界面砂漿層、找平層、抹面層和涂料飾面層組成。現場噴涂系統與薄抹灰系統最大的區別在于保溫材料由現場噴涂后發泡形成。(3)保溫裝飾板系統。保溫裝飾板系統由膠粘劑、保溫裝飾板、嵌縫材料、密封材料和輔助固定件構成。施工時，先在基層墻體上做防水找平層，采用粘錨結合的方式將保溫裝飾板固定在基層上，并采用保溫嵌縫材料封填板縫。保溫裝飾板由襯板、飾面板和保溫材料復合預制成型，現場僅進行拼裝，因此又稱為一體化系統。(4)膠粉聚苯顆粒保溫砂漿系統。膠粉聚苯顆粒保溫砂漿由膠粉料和聚苯乙烯顆粒組成，并且聚苯乙烯顆粒體積比不小于80%，采用現場成型抹灰工藝。這類保溫系統起步較早，砂漿防火性能好，但導熱系數大，保溫性能差，粘接強度低且易開裂，在我國很多地區已限用。

2 建筑外保溫系統火災危險性

2.1 材料的燃燒性能

目前我國最常用的外保溫材料是EPS板和XPS板，這兩種材料市場份額超過80%，但未經過特殊處理的這兩種材料的燃燒性能為B2或B3級，而且EPS板、XPS板為熱塑性材料，受火后極易形成大面積滴落、流淌火災，火災危險性極大。另一種常見材料是PU板及現場發泡PU，燃燒性能一般為B2級，即使經阻燃處理也難以達到不燃要求，2010年上海“11·15”火災中，外墻保溫施工現場正是使用的現場發泡PU，電焊火花引燃腳手架后，點燃PU材料導致火災迅速蔓延擴大。從上述幾種材料的燃燒性能來看，目前我國普遍使用的外保溫材料都是易燃、可燃材料，而一些燃燒性能相對較好的外保溫材料，因為環境污染(如巖棉)、保溫效果差(如膠粉聚苯顆粒)、吸水性高(如微孔玻璃、膨脹珍珠巖)、施工難度大(如酚醛泡沫)等原因，無法得到推廣使用。目前還沒有一種保溫、環保、防火、施工便捷四者兼備的材料。表1列舉了幾種常見外保溫材料的理化性能比較。

表1 幾種常見外保溫材料的導熱系數及性能比較

2.2 外保溫系統易形成“煙囪效應”

除了材料的燃燒性能，外保溫系統一個重要的火災危險性來源于構造。火焰自下而上的卷吸及熱塑性外保溫材料燃燒后的滴落、流淌，很容易造成外保溫材料垂直方向的上下蔓延。特別是在幕墻構造中，通常幕墻內部采用薄抹灰系統或現場噴涂系統，外部為幕墻空腔結構。幕墻－空氣間層－保溫板構造中保溫板在幕墻內部與幕墻保持一定的空隙，空隙內存在大量空氣，外保溫材料一旦被引燃，內部極易形成“煙囪效應”，火災迅速蔓延。2011年2月3日沈陽萬鑫大廈火災，即為EPS板燃燒后在幕墻內的煙囪效應導致火災迅速擴大蔓延。而且該類火災因為幕墻擋住了消防用水接觸外保溫材料，火災撲救難度極大，央視新址北配樓西立面的鈦鋅板－擠塑板就是這一類構造，造成了嚴重的火災損失。

2.3 施工現場火源難于管理

按現有的常見工藝，在建筑外保溫施工期間，不僅大量使用易燃、可燃的外保溫材料如EPS板等，并且在抹灰前易燃、可燃的外保溫材料處于裸露狀態，施工現場的切割、焊接、電氣設備、生活用火、甚至是施工工人亂扔的煙頭都可能導致火災。2008年濟南奧體中心體育館兩起火災事故都是施工人員電焊操作引燃外保溫層材料所致。

3 加強建筑外保溫系統消防安全監管工作的對策

隨著節能環保理念的深入，建筑外保溫系統在我國勢必將得到更大范圍的推廣應用。建筑外保溫系統火災多發，對消防工作“部門依法監管”的能力和水平提出了新的要求，必須盡快采取有效措施，破解當前建筑外保溫系統的消防安全監管難題。

3.1 完善法規體系，盡快出臺操作性強的國家消防技術規范

任何一個行業要保持健康有序地發展，必須制定統一嚴格的安全標準，遵循科學可持續的發展規則。建筑外保溫行業在我國全面發展已超過10年，但到目前為止尚無國家層面的技術規范。目前惟一沿用的建筑外保溫行業規范是JGJ144－2004《外墻外保溫工程技術規程》(以下簡稱《規程》)，而該《規程》并未涉及消防技術規定。2009年央視火災后，公安部、住房和城鄉建設部聯合制定下發了《民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》(以下簡稱《暫行規定》)。由于僅是一部規范性文件，《暫行規定》在各地未能得到有效執行，上海“11·15”火災及沈陽萬鑫大廈火災都暴露出這部規范性文件在消防安全管理中執行不力的嚴重問題。雖然2011年公安部再次以部門文件的形式對《暫行規定》進行了從嚴要求，但時至今日建筑外保溫國家技術規范仍然遲遲未能面世。

國家標準的缺失給建筑外保溫系統的正常發展帶來了問題，使得強制性規范對產業良性發展的引領作用和對低端產能的淘汰作用無法發揮。原有行業標準由于缺乏必要的消防安全要求，導致建筑外保溫行業存在嚴重的先天性問題。歐美標準基本都規定建筑在22m以上部分應使用不燃的保溫材料，如在德國的法律法規中明確規定超過22m的建筑嚴禁使用有機可燃保溫材料，因此聚苯板外保溫系統只能用于低于22m的建筑中，高于22m的建筑大部分使用巖棉外保溫系統;在英國18m以上建筑必須采用按英國標準0級或歐洲標準B級以上的材料，即必須采用不燃或難燃材料;在美國紐約州明確規定耐火極限低于2h的聚苯板薄抹灰建筑外保溫系統不允許應用在高于22.86m的住宅建筑中。與歐美等國家的標準相比，我國的建筑外保溫技術在推廣之初未能嚴格消防標準，造成大量的低端保溫材料產能盲目發展，低價劣質易燃產品充斥市場，整個行業徘徊在低水平低層次，并且這些企業仍處在成本回收期。由于國家強制性標準的缺失，而之前文件式管理模式缺乏必要的連續性和約束力，現有的低端產能集體處于觀望狀態，甚至以種種理由阻礙國家標準的出臺和統一，導致落后產能不能有序退出市場，高端產能無法良性發展。特別是由于缺乏國家強制性標準，防火性能長期被剔除于建筑外保溫材料成本之外，不應流入市場的易燃、可燃材料得以堂而皇之參加市場競爭，并占據價格等優勢，市場陷入無序競爭的“惡性循環”。因此建議必須盡快借鑒歐美成熟的規范標準，制定嚴格的國家技術規范，盡快淘汰低端產能，嚴格規范市場行為，保證產業的健康安全發展。

3.2 重視新技術應用，促進建筑外保溫系統的多元化發展

由于歷史的原因，在短時間內，我國滿足防火要求的難燃、不燃外保溫材料產能還難以滿足使用需要，因此在重視材料防火的同時，必須高度重視系統防火，大力發展建筑外保溫系統構造防火技術，解決外保溫系統的防火安全問題。特別是下面幾種經實踐檢驗行之有效的構造技術應在編制國家技術規范中加以搜集整理并通過圖集形式統一，以利于推廣應用。(1)防火隔離帶。防火隔離帶能夠有效地阻止火焰蔓延，防止建筑外保溫系統墻面整體燃燒，起到“防火分區”和“防火間距”的作用。建議在外墻保溫系統特別是在空腔構造的幕墻結構中應大量應用防火隔離帶。防火隔離帶應選擇不燃材料，在空腔結構中垂直和水平方向都應該設置。防火隔斷的尺寸應根據建筑的重要性和保溫材料的燃燒性能確定并在規范中予以明確規定。需要指出的是，對于使用熱塑性可燃、易燃材料的建筑外保溫系統，由于發生火災時易形成滴落、流淌火災，即使設置防火隔離帶也容易發生火災“跳躍式”蔓延，因此應用防火隔離帶技術，必須同時對建筑外保溫材料做出一定的限制。(2)擋火梁。為防止建筑內部火災向外卷吸蔓延引燃建筑外保溫材料，應規定使用非A級外保溫材料的建筑物外墻開口部位(如外窗)上方應設置擋火梁。這種隔火構造方式原理與防火隔離帶類似，不燃材料的擋火梁水平設置于門窗洞口的上邊緣，并伸出門窗洞口豎向邊緣一定長度，以防止室內火焰向上卷吸蔓延。(3)幕墻集成拼裝。在建筑外保溫系統施工常用的幕墻－空氣間層－保溫板結構中，保溫板與基層墻體之間或與裝飾面層之間有空腔存在，在火災發生時為燃燒提供氧氣，在火災發生后提供煙囪通道，加速火災的蔓延。解決“空腔結構”的問題是設置“無空腔結構”或“空腔分倉結構”。幕墻集成拼裝技術應用“空腔分倉結構”將保溫材料與裝飾面層集成為小面積的集成塊，可有效避免出現大面積的“空腔結構”。(4)防火保護面層。現有的薄抹灰系統，將水泥砂漿等作為保溫層的防火保護面層，但在火災條件下，水泥砂漿容易開裂，影響防護效果。因此應重點研究改善防護砂漿的耐火性能，通過研發復合材料抹面層及抹面技術，解決防裂和防火的雙重問題。

3.3 探索技術措施，保證現有隱患問題得到整改

對于目前存在大量已建成的使用不合格建筑外保溫材料的建筑，應區別對待，通過積極探討整改隱患的技術措施，推動現有隱患問題得到有效整改。(1)對于高層甚至超高層建筑物采用聚苯板薄抹灰網格布粘貼面磚的建筑外保溫系統，應整體進行拆除更換不燃保溫材料。因為這種做法的危險性極大，一旦火災發生，聚苯板受熱產生的熱熔縮變形以及網格布過熱折斷易導致瓷磚墜落，會對人員造成潛在的致命危險。(2)對于高層甚至超高層建筑物采用聚苯板薄抹灰涂料飾面的建筑外保溫系統，一般也應拆除更換。確實難以更換的，建議可考慮利用屋頂試驗消火栓出水，設置沿墻水幕保護措施。當然這一做法的前提是消火栓系統的設計流量及消火栓泵的揚程能滿足要求。沿墻水幕保護對于幕墻－空氣間層－聚苯板保溫結構更為適用，一是可避免拆除幕墻更換保溫材料的巨大浪費，二是從美觀性來講水幕噴頭可直接設置于頂部空氣間層。建議探討沿墻水幕保護技術作為新建建筑保溫層保護技術的可行性。(3)需要特別指出的是，我國現行規范GB50016－2006《建筑設計防火規范》和 GB50045－95《高層民用建筑設計防火規范》(2005年版)均規定:在外墻滿足防火墻要求的前提下，建筑之間的防火間距可適當折減，甚至一定條件下的防火間距可不限。但在建筑外保溫材料大量使用易燃、可燃材料的情況下，外墻已成為火災蔓延的途徑。因此，對于多層建筑之間防火間距不滿足6m、高層建筑之間防火間距不滿足13m情況下的現有建筑，建筑外保溫材料應作為隱患整治的重點，凡使用非A級保溫材料的外保溫系統均應全部拆除更換。建議下一步在編制建筑外保溫系統消防技術規范時，對于此類情況的建筑應重點從嚴要求。

3.4 加大監管力度，嚴厲整治建筑外保溫材料防火問題

當前混亂的建筑外保溫材料市場要求政府及職能監管部門必須采取有效措施，進一步加大對外保溫材料的監管力度，保護人民群眾的生命財產安全。在建筑工程消防設計審核及消防設計備案抽查過程中，必須對建筑外保溫系統設計重點嚴格審查，對設計中選用不符合要求保溫材料的，在責令改正的同時一律追究設計單位設計責任并從嚴從重予以處罰。在施工過程中，必須加強對施工現場的檢查力度，嚴格落實施工單位及監理單位責任，嚴格從源頭監管。對于現場發現使用不符合要求的保溫材料的，一律追究施工單位、監理單位責任并從嚴從重處罰。在施工檢查中，要督促并指導施工單位建立施工現場消防安全責任制度，落實動火、用電、易燃可燃材料等消防管理制度和操作規程，保障施工現場具備消防安全條件，保證在建工程竣工驗收前消防通道、消防水源、消防設施與器材、消防安全標志等完好有效;要督促建設單位、監理單位充分重視建筑外保溫材料產品現場見證取樣環節，并加大消防部門直接抽樣送檢的頻次，確保送檢材料的真實性和代表性，保證結果的科學性和準確性。在建筑工程消防驗收及竣工驗收備案抽查階段，要在見證取樣結果的基礎上，大力加強現場的實地檢查，以高度的責任心做好建筑外保溫材料的管理和監督工作。消防部門在執法過程中必須加強與建設主管部門、產品質監部門、工商部門的聯系，多部門合作聯合執法，把住生產、銷售、使用、維護各個環節，確保建筑外保溫材料問題得到徹底解決。

3.5 落實責任追究，嚴格執行火災責任倒查制度

一系列重特大火災事故的慘痛教訓再次警醒人們:規范建筑外保溫材料的管理必須采取更為強有力的措施。要真正落實更為嚴格的火災責任追究制度，凡涉及到建筑外保溫系統設計、施工不符合要求的，必須從源頭開始倒查，嚴格追究生產廠家、經銷商、建設單位、設計單位、施工單位、監理單位的責任，重處重罰，采取強有力措施凈化市場。同時，對于監管部門也必須采取更為嚴格的責任倒查制度，追究有關部門和個人的監管責任，切實采取超常規手段，保證建筑外保溫市場健康有序發展。

3.6 增強防范意識，做好特殊火災的應急救援準備

建筑外保溫材料火災原因具有一定的特殊性，必須有針對性地加強施工階段及節假日等特殊時段的火災預防。(1)施工階段的防范重點應在外保溫系統施工區域及施工時段。在施工現場動用電焊、切割等明火時，必須確認明火作業涉及區域內沒有裸露的可燃材料，并設專人監督，做好應急措施，必要時可在外保溫材料表面設置水泥砂漿等不燃材料作為保護層以及考慮在外保溫材料進入施工現場前涂刷防火界面漆等。要特別加強建筑外保溫系統施工現場消防安全的“四個能力”建設，施工單位應結合施工現場的特點，有重點地進行消防安全知識教育，增強職工的消防安全意識，使施工人員了解外保溫材料的火災危險性及特點，會撲救初期火災，會自救逃生疏散，確保消防安全宣傳到位、制度到位、設施到位、責任到位。(2)對于節假日等特殊時段，要科學合理劃定煙花爆竹燃放區域及燃放時段，并嚴格加以執行。建筑物業管理單位要加強“四個能力”建設，要擔負起宣傳、教育的責任，在特殊時段加強“禁燃禁放”或燃放規則的宣傳;要擔負起發現和消除火災隱患的責任，對于特殊時段要不間斷的進行防火巡查，及時發現火災隱患并撲救初期火災;要擔負起群眾應對突發狀況培訓的責任，保證火災情況下逃生有措施、疏散不慌亂。(3)針對建筑外保溫系統火災燃燒速度快、蔓延迅速，容易形成立體火災，煙氣毒害性大，高空墜落物多等特點，消防部門必須提前謀劃，認真做好建筑外保溫火災的滅火救援準備。要根據建筑外保溫系統的火災特點，深入研究與室內火災撲救的差異性，在裝備使用的實戰效能上下功夫，科學合理地制定滅火作戰預案。要根據不同天氣狀況對外保溫系統火災的影響，組織火災撲救和疏散救人的實戰演練，在訓練與實戰中找對策、想辦法，有效提高撲救外保溫系統火災的能力和水平。

3.7 加強行業自律，推動保溫材料市場健康安全發展

建筑外保溫行業在我國起步較晚，但由于缺乏有效監管，一開始就進入了無序競爭的惡性循環，低價劣質產品、低端產能充斥整個市場，新興材料得不到有效推廣和發展，一個不爭的事實是全國A級保溫材料現有產能達不到一個普通城市的需要量，行業低端發展的亂象可見一斑。建筑外保溫行業從業者必須在職能部門有效監管的同時，加強行業自律，充分認識到行業的潛力;珍惜市場機遇，避免短視行為，通過規范自身的經營行為，自覺與假冒偽劣作斗爭;嚴格執行國家標準，建立市場誠信，切實保證建筑外保溫產業真正健康有序的發展。

[1]JGJ144－2004，外墻外保溫工程技術規程[S].

[2]10J121，外墻外保溫建筑構造(2010年版)[S].

[3]宋長友，陳丹林，黃振利，等.高層建筑耐火外墻外保溫系統技術研究[J].建筑科學，2008，24(2):94 －104.

[4]公安部消防局.建筑消防設施工程技術[M].北京:新華出版社，1998.

[5]曹勇兵.建筑外墻保溫系統的防火安全隱患解析[J].安全，2009，(8):21－23.

[6]郭國旗，陳廣松，朱國慶.建筑外墻保溫防火問題探討[J].消防科學與技術，2009，(4):170 －173.