建筑外墻外保溫系統消防安全研究

●楊培成

(大同市消防支隊，山西 大同 037006)

隨著我國經濟建設的快速發展，“節能減排”已成為我國實現可持續發展目標的一項重要產業政策。而外墻保溫又是建筑節能中的重中之重，且已成為建筑墻體的主要保溫方式。但近年來接連發生的北京央視大樓火災，南京國際中環廣場火災，烏魯木齊德匯廣場火災，上海膠州路高層居民住宅樓火災凸現了目前建筑外墻保溫技術存在的防火安全性問題，對保溫節能的繼續發展敲響了警鐘。因此，如何提高建筑外墻保溫系統的防火安全性能已成為亟須解決的問題。

一、建筑外墻保溫材料火災的特點

(一)火災蔓延速度快，容易形成立體火災

建筑外墻保溫材料發生火災后，由于火焰與外墻面之間的空氣受熱逃逸形成負壓，周圍冷空氣的壓力會致使煙火貼墻面而向上蔓延。在蔓延過程中，隨著建筑物高度的增加，建筑物周圍的風力不斷加大，加之建筑物周圍熱對流形成的旋風造成火勢迅速蔓延，而且火勢在主要向上蔓延的同時，還會向兩側蔓延，甚至會出現跳躍式燃燒。隨著火災的發展，建筑外墻保溫材料的火焰還會通過外墻的窗口、孔洞等開口部位引燃建筑室內的可燃物，使火災由外向內蔓延，致使整個建筑物起火，當火災發展到猛烈燃燒階段時，火焰夾著濃煙，向上翻卷，形成大面積的立體火災。

(二)火災在燃燒蔓延過程中會產生大量的有毒氣體和濃煙

目前建筑工程中大量使用的外墻保溫材料是聚苯乙烯泡沫和硬泡聚氨酯，這些材料均為有機保溫材料，未經阻燃處理時，氧指數很低(聚苯乙烯的氧指數只有18)，非常容易燃燒，燃燒時在釋放較大熱量的同時還會產生大量的有毒氣體(CO、CO2、苯、甲苯、乙醛、氰化物等)和濃煙。據有關資料顯示，許多參加撲救聚本乙烯泡沫外墻保溫材料火災的消防隊員在滅火結束后的三天內，從呼吸道內還能咳出黑色的痰液，這是因為火場燃燒產物中有大量的類似于苯聚合的高分子產物被消防隊員吸入呼吸道而造成的。而且需要特別注意的是，這些材料即使經過阻燃處理并經材料防火試驗達到難燃標準的，在實際的火災情況下，由于受到持續性高溫和高輻射熱的作用，仍然可能會劇烈燃燒。

(三)火災撲救困難

1.建筑外墻保溫材料一旦發生火災，由于其火焰豎向傳播速度很快，火災在較短時間之內就會從建筑物外墻起火部位蔓延到建筑物上部，并且當火災發展到一定階段時，火災從室外蔓延到室內，使建筑物上下、內外全都起火，因而大大增加了火災撲救難度。

2.有機保溫材料受熱后存在熔融、收縮的特性，在火災中其熔融的液滴不斷向下滴落，這些燃燒的滴落物不僅具有引燃性，而且可能會對撲救火災的消防隊員造成傷害。特別是當建筑外墻保溫系統采用聚苯板薄抹灰網格布粘貼面磚做法時，一旦發生火災，因聚苯板受熱產生的熱熔縮變形以及網格布過熱折斷會導致貼面瓷磚墜落，從而對逃生人員和火災撲救人員造成危害。

3.室內固定消防設施難以有效發揮作用。建筑物內設置的固定消防設施主要是為撲救建筑物內的火災設置的，當建筑物外墻面保溫材料發生火災后，室內固定消防設施的滅火作用極其有限，只能主要依靠高噴消防車，A類泡沫消防車等移動的滅火設施進行滅火，但由于消防車供水壓力和噴水流量有限，對高層建筑或超高層建筑外墻較高部位的火災在短時間內很難控制。

二、建筑外墻外保溫系統存在的問題

(一)建筑外墻外保溫材料大量使用可燃的有機保溫材料

目前我國建筑外墻保溫材料分為有機保溫材料、無機保溫材料、有機無機復合保溫材料三大類，通常使用的有模塑、擠塑聚苯、聚氨酯、巖棉、酚醛、漿料等多種保溫材料，但在工程實際中大量使用的主要是聚本乙烯泡沫和硬泡聚氨酯等可燃的有機保溫材料，雖然這些有機保溫材料具有保溫效果好、造價低等優點，但其材料本身的易燃性及在燃燒時產生大量有毒氣體的特性也是造成火災事故頻發和人員大量傷亡的主要原因。

(二)建筑外墻外保溫系統尚無完整的防火技術規范

隨著保溫節能的推廣，我國建筑保溫節能的規模已處于世界領先的地位，但縱觀我國現行的消防技術標準，對建筑外墻保溫系統尚無完整的防火技術要求，在已發布的行業標準《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》、《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》和《外墻外保溫工程技術規程》中也只是對外墻保溫材料的燃燒性能提出了要求，而對外墻外保溫系統防火等級的分級標準、防火構造和限定使用范圍在現行的國家消防技術標準中還沒有具體的規定。

(三)建筑外墻外保溫系統的整體防火安全性差

建筑外墻外保溫系統通常是由界面層(混凝土等光面墻)、熱保溫層和飾面層構成的具有保溫隔熱效能的體系。目前廣泛應用的主要有聚苯乙烯泡沫(EPS)板薄抹灰系統、擠塑聚苯乙烯泡沫(XPS)板薄抹灰外保溫系統、聚氨酯泡沫(PU)薄抹灰外保溫系統、膠粉EPS顆粒保溫漿料外保溫系統、現澆混凝土復合無網EPS板外保溫系統、巖棉薄抹灰外保溫系統等，其中，EPS板薄抹灰外墻外保溫系統為全國普遍推廣使用的技術，幾乎占節能建筑的90%以上。但聚苯板薄抹灰系統整體防火性能較差，主要體現在一是聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統多以點黏式粘貼，保溫板材和基層墻面容易形成空腔。二是保溫層在水平和垂直方向及建筑物的外墻轉角兩側以及窗口、門洞周圍未采用不燃性材料進行防火分隔。三是火災發生后，聚苯板受熱產生的熱熔縮變形以及網格布過熱折斷會導致瓷磚墜落，對逃生人員和火災撲救人員造成危害，特別是當墻體保溫材料表面砂漿龜裂、脫落后，會很快引燃保溫材料，使火災迅速蔓延。

三、提高建筑外墻外保溫系統防火安全性對策

(一)制定符合我國國情的建筑外墻外保溫系統防火技術規范

歐美國家對外墻保溫系統均有防火安全標準規定，而且標準規范比較系統，如歐洲標準E－TAG004《有抹面層的外墻外保溫復合系統歐洲技術標準認證》中規定，防火等級的測定和相關的測試需進行兩次:一次為整個體系，另一次僅為保溫材料。同時要求對外墻外保溫的防火要求將依據法律、法規和適用于建筑物最終使用的管理條例而定。美國紐約州建筑指令中明確規定耐火極限低于2h的聚苯板薄抹灰墻外保溫系統不允許用在高于22.86m的住宅建筑中，德國有因聚苯板薄抹灰系統防火安全性達不到要求而不能在22m以上建筑物使用的相關規定;英國有18 m以上建筑物不允許使用聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統的規定。因此在制定我國的建筑外墻外保溫系統防火技術規范時可以參考歐美國家的相關標準規定，但同時要緊緊結合我國的實際情況，特別是結合目前我國社會整體消防安全意識較為薄弱，而城市化發展又非常迅速，高層、超高層建筑在城市建設中大量出現，建筑密集，人員集中的實際情況，制定出在保溫系統分級標準、防火構造、限定使用范圍等方面嚴于歐美國家的建筑外墻外保溫系統防火技術規范。

(二)采用防火構造，提高外墻外保溫系統的整體防火安全性

采用可燃或難燃外墻保溫材料時，只有采取防火構造，才能提高外墻外保溫系統的整體防火安全性。外墻外保溫系統的防火構造措施包括無空腔構造、防火隔斷和防火保護面層。

1.無空腔構造。有機保溫板與基層墻體之間或與裝飾面層之間如果有空腔存在，將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。因此，無空腔做法可解決空腔帶來的火災危害。所以在保溫板的施工工藝中，要避免使用產生空腔的點粘法，盡量采用滿粘法。

2.防火隔斷。防火隔斷即系統的防火隔離條帶構造或防火分倉構造，能夠有效地阻止火焰蔓延，防止外墻外保溫系統墻面整體燃燒。防火隔斷可選擇礦棉和玻化微珠保溫漿料等不燃材料，并且在垂持方向和水平方向都應該設置。也可以利用窗臺或伸縮縫，采用混凝土板作為隔火條帶。防火隔斷的尺寸應該根據建筑的重要性和保溫材料的燃燒性能確定，外形要與建筑外立面效果協調。

3.防火保護面層。保護面層可以減少和消除火災對保溫材料的侵襲，水泥砂漿就可以作為保溫層的防火保護面層，不過在火災條件下，普通水泥砂漿容易開裂，影響防護效果，應該改善防護砂漿的耐火性能;也可以采用玻化微珠保溫漿料和巖棉等不燃材料作為防火保護面層。防火面層的厚度越厚，防火保護效果越好，應該通過試驗和外墻外保溫的防火要求確定防火保護面層的種類和厚度。

(三)積極推廣使用不燃無機保溫材料組成的建筑外墻保溫系統

建筑外墻外保溫系統的火災危險性主要取決于保溫材料的燃燒性能，保溫材料是外墻外保溫系統防火性能的核心，采用無機不燃材料組成的保溫系統可以大大降低外墻保溫系統的火災危險性，從而從根本上解決外墻外保溫系統防火安全性問題。

巖棉、玻璃棉、膨脹玻化微珠保溫漿料均為無機不燃保溫材料，特別是巖棉，是一種優質高效的保溫材料，具有容重輕、導熱系數小、不燃無毒、化學性能穩定、使用周期長等優點，在國外大量使用。但由于國產巖棉板價格較高及其在抗拉強度及吸水率等技術性能指標與國外產品相差較大，因而其在外墻保溫系統方面的應用受到了限制，如能改善其抗拉強度及吸水率等技術性能指標并適當降低價格，就可以在我國大面積推廣其在外墻保溫系統的應用。與巖棉、玻璃棉相比，膨脹玻化微珠保溫漿料防火性能和經濟性能都好，值得推廣，不過要加強施工質量控制，確保膨脹玻化微珠保溫漿料的保溫性能和力學性能，此外，還應該加強膨脹珍珠巖、膨脹蛭石等無機保溫砂漿的研究開發和推廣應用。

粉煤灰也叫飛灰，一般由熱電廠煙囪收集的灰塵制得，屬于火山灰性質的混合材料，是一種防火性能非常好的隔熱材料。目前國內多個單位已研制成功了以粉煤灰、水泥、水泥改性劑、發泡劑為主要成分的無機防火保溫板，該產品具有節能、環保、防火、隔音吸聲、耐久抗裂、不老化等優點，是一種應用前景非常廣闊的不燃無機保溫材料。

頻繁、慘烈的因建筑外墻保溫材料引發的火災警示我們，建筑外墻外保溫系統存在的火災隱患已經成為了事關民生安全的重大問題，針對我國的實際情況，只有建立完善建筑外墻外保溫系統防火技術規范、積極推廣使用不燃無機保溫材料、嚴格防火技術措施才能從根本上解決建筑外墻外保溫系統的防火安全性問題，從而減少和杜絕因建筑外墻保溫材料引發的火災。

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