河北綠色建筑節能關鍵技術破解之謎調查與商榷

文/周衛國

河北綠色建筑節能關鍵技術破解之謎調查與商榷

文/周衛國

綠色建筑的工作重點是節能，它以維護結構保溫節能為首。近年來，由于火災原因，使全國建筑節能工作陷入僵局，國家至今無法出臺一個明確、統一的規定，此問題被業內稱之為“世界性難題”。如今，該難題在河北得以解決，是河北的企業攻克了這個“世界性難題”。隨之，媒體上出現了‘不燃、不壞，無傳播’的科學命題，這在建筑節能領域的薄抹灰外墻外保溫行業中是一個科技創新之舉，填補了行業空白。它通過技術創新，使聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統在模型火試驗時，突破了迄今為止均被破壞、燃燒的瓶頸，實現了超常規的不燃燒目標。筆者認為，既然現實中存在著燃燒和不燃燒兩種不同結果，就應增加新術語對其加以區分。改變過去只有‘不具有火焰傳播性’單一術語的思維理念，實現特定的新、舊術語并存的思維理念新格局，勇于正視用保溫系統不燃取代可燃傳播的重大技術變革。

之前，為什么只有‘不具有火焰傳播性’的概念和定性？而現在又出現了‘不燃、不壞，無傳播’的全新概念和定性？二者術語有何區別？為什么要對外墻外保溫系統的防火性能進行驗證，只有滿足不具有火焰傳播性的保溫系統方能使用？為什么早被發達國家證明綜合性能最好、用量最大的聚苯板在短期內被大量的無機材料所取代？

國家2011年12月制定的《外墻外保溫系統技術要求及評價方法》征求意見稿第6.1節要求（詳見表9）中，對外墻外保溫系統防火性能的技術要求是：通過模型火試驗確定系統不具有火焰傳播性，……。同時規定，防火性能試驗按建筑工業行業標準《建筑外墻外保溫系統防火試驗方法》的規定進行。上述兩個《方法》均只對火焰傳播性的大、小進行測量判定和分級，對于‘不燃、不壞，無傳播’ 的外保溫系統的防火性能是否需要再制定一套方法與其相對應？

上述問題綜合性答案是：

目前的薄抹灰外墻外保溫系統在模型火試驗時，無一例外都出現系統薄抹灰保護層破壞，有機保溫材料燃燒的現象。因此，當系統中保護保溫材料的薄抹灰層破壞后，保溫材料完全暴露在火焰之中，它的燃燒性能對于保溫系統是否‘不具有火焰傳播性’至關重要。為此，國家對薄抹灰外墻外保溫系統中的保溫材料提出了具體分級要求。

假設，保溫系統‘不燃、不壞，無傳播’的現象存在，即保護保溫材料的薄抹灰層不被破壞，此時，有保護層保護的有機保溫材料不會燃燒，它的燃燒性能對于保溫系統是否具有火焰傳播性基本無關。那么，再依靠A級保溫材料限制火焰傳播的做法也就失去了意義。試想，歷經數小時烈火考驗不被破壞的保溫系統，再限制保溫材料的防火等級有何意義？

綜合性答案中前者與假設的本質區別是：

一個是因系統被破壞后引起燃燒、同時具有火焰傳播性，存在火焰傳播面積大和小的情況，要求火焰傳播能夠控制在規定的安全范圍內即可。此時，引起火焰傳播的原因是保溫系統的燃燒性能不達標；另一個是系統不燃燒、不破壞，根本不涉及火焰傳播的問題。此時，是燃燒性能達標的保溫系統保證了不會發生燃燒現象。

如果上述“假設”成立，我國的建筑節能外保溫系統是否會出現一次大的變革，相關的政策、標準勢必也要隨之調整而改變。為此，我們深入到‘不燃、不壞，無傳播’的發源地河北天冊節能科技有限公司，對“易推得”外墻外保溫系統的技術層面進行了深入探究，在理清頭緒后，得出了上述新思維、新觀念的綜合性答案。

具備防火功能的外保溫系統技術創新探秘

“易推得”外墻外保溫系統是依據上述“假設”理念激發出的一系列創造性思維概念，突破了傳統概念的框框另辟蹊徑。即在仍采用國家《行標》149的框架下，圍繞主要問題焦點分別尋找解決辦法，并在研究解決關鍵問題上下工夫。創新技術在成功解決薄抹灰外保溫系統防火等技術難題后，使不燃燒，不涉及火焰傳播性的思維設想變為現實，性能明顯高于‘不具有火焰傳播性’燃燒標準中最高的級別。

根據《行標》149現有主要問題的分析研究，他們提出的創新技術改進方案，仍然采用厚度不大于8毫米的薄抹灰保護層，保溫材料為聚苯板等原有技術方案，只是利用了改變材料材性、系統結構和增加構造措施等多項技術手段。該創新技術即保留了《行標》149的基本功能，又大幅度地改善和提高了《行標》149的主要技術性能。

通過對預定各項技術措施逐一進行可行性試驗驗證，在大量創新、試驗、改進工作的基礎上，完成了一系列大膽創新研究成果，摸索出了一整套改進技術方案，最終形成了具有河北省特色的“易推得”外墻外保溫系統。通過連續3個小時的模型火超極限試驗，該系統經受住了烈火考驗，取得了很好的效果，實地驗證了上述“假設”是成立的，證明河北省的全新理念和理論是可行的。

“易推得”創新方案的主要技術特點及做法：

1、針對系統保護層在發生火災的短時間內自身出現破壞的問題，《行標》149修改征求意見曾提出用增加保護層厚度的方法延長耐火極限破壞時間的改進方案。通過按照國家改進方案做到20毫米厚時的試驗情況看，試驗出現了應力爆裂破壞和脫落，延長耐火極限時間的效果并不明顯。經“易推得”發明團隊分析判斷，是由于保護層厚度的增加使之表面受熱應力加大的緣故。為此，創新技術仍維持原保護層厚度，通過增加薄抹灰保護層的構造措施，提高了保護層的綜合強度，保證了保護層在長期高溫燃燒時不破壞、不脫落。

如，創新技術在薄抹灰保護層下方增加了數條縱橫交錯的密肋，并在密肋中設置了相匹配的鋼筋網，與6毫米薄抹灰層中的玻纖網共同形成剛、柔組合體協同受力體系，其薄抹灰保護層厚度仍然可以控制在《行標》149規定的范圍內。該構造措施可保證薄抹灰保護層遭遇火災時，使薄抹灰保護層里、外溫差減小，不再發生因表面受熱應力過大引起爆裂破壞等問題。

又如，創新技術通過調整改進保護層材料的配方，既改善、提高了保護層抗燃燒的耐火性能，又避免了因保護層過薄遇火災時導致其強度下降，引起爆裂、脫落等破壞情況發生，耐火保護層大大延長了保溫系統耐火極限時間（達到了3個小時）。

由于針對現行薄抹灰保護層存在問題采取了相應的構造補救措施，保護層仍為用6毫米厚的薄抹灰做法（區別是改現場抹灰為工廠制作），但解決爆裂、燃燒和脫落等問題的效果卻非常理想。

2、《行標》149設置鋼制塑料錨栓加固的構造措施，對于薄抹灰保溫系統的防火具有極大的危害性，這是現有薄抹灰外墻外保溫系統不能防火的另一個原因。該保護層依靠保溫材料懸掛在外的設計構造不合理，存在技術缺陷，必然引發有機保溫材料在火災高溫中快速收縮，系統中的鋼制錨栓膨脹，這兩個方向相反的作用力使保護層與保溫材料很快剝離脫落，失去保護層保護的有機可燃保溫材料仍粘在墻體上迅速燃燒，這是我們在火災現場看到的情況。

創新技術取消了錨栓的連接方式，改為通過鋼筋混凝土構造連接的一體化技術（詳見中國建設報2011、11、24第五版頭條報道：如何定義建筑節能與結構一體化），并在鋼筋混凝土構造和鋼筋網密肋與薄抹灰層之間增設隔熱墊，降低了熱橋影響。該構造連接實現了系統中的保溫材料不再受力，最大限度延長了保溫系統的耐久性（可實現與建筑物同壽命），保證了遇高溫聚苯板收縮時薄抹灰層不脫落。

3、在剛性連接的保溫系統中，根據保護層材料熱膨脹系數計算結果，分區均勻設置了多個熱膨脹微調裝置，在對薄抹灰層的材料配方和系統構造進行優化、改進的基礎上，使其與建筑主體結構共同承擔了烈火的考驗，鋼筋混凝土構造連接的熱膨脹微調裝置有效地吸收并分散了熱應力，使該系統的薄抹灰保護層實現了在超常模型火試驗時不爆裂，不脫落，有效地保護了系統中的有機保溫材料不燃燒。

4、創新技術在系列改進措施的支撐下，保護層粘貼的面磚在3個小時模型火超極限試驗時，也經受了烈火考驗，取得了很好的效果。

5、創新技術“易推得”外墻外保溫系統采用了科學合理的生產、施工工藝，使其綜合造價與現行《行標》149外墻外保溫系統的綜合造價基本持平。

6、創新技術改進的基礎理論和總體思路：詳見《建設科技》2012、第7期“河北省外墻保溫防火現狀調研與思考”；中國建設報2011、9、29第五版“讀者來信”的相關報道，這里不再一一贅述。

創新思考與新觀點

燃燒性能分級是對應外墻外保溫系統整體而言，而不能針對外墻外保溫系統中的各種單一材料設定。

例如：對于汽車來講，汽油是使其行駛的動力來源，汽油通過發動機火花塞點火燃燒做功。按照慣性邏輯思維方式，汽油屬于易燃、易爆高危物品，理當遠離火源和不得隨意攜帶，但是在汽車這個狹小的空間里，它既不可能遠離火源，又必須隨身攜帶。

又如：很多住宅都在使用天然氣等可燃氣體燒水、做飯，它已成為人們日常生活不可缺失的一種易燃、易爆高危物品，整日伴隨身旁。

雖然我們偶見有汽車、燃氣等燃燒和爆炸發生火災的消息報道，卻不能因此給汽油、燃氣等設定一個燃燒性能分級的標準，更不能依靠改變汽油、燃氣等的燃燒性能來解決此問題。

這是一個安全理念需要更新的問題，它涵蓋了外墻外保溫系統‘不燃、不壞，無傳播’與‘不具有火焰傳播性’的安全理念。

‘不燃、不壞，無傳播’，“無”是指外墻外保溫系統在模型火試驗時，系統不發生燃燒現象，不存在有火焰傳播的問題；‘不具有火焰傳播性’，“不”是指外墻外保溫系統在模型火試驗時，系統發生燃燒現象后才會出現蔓延的趨勢，只是火焰傳播的范圍要求能夠控制在規定的區域內，存在有火焰傳播的問題，“不”字只是系統燃燒后為區別火焰傳播大與小的定量等級而設定的。

這里“無”和“不”一字之差的理念，使燃與不燃的定性形成了截然不同的兩種概念。

前者“無”的概念，如“易推得”外墻外保溫系統能夠做到不燃燒，不存在火焰傳播的問題，使薄抹灰外墻外保溫系統達到了不燃燒無火焰傳播的高水準（詳見中國建設報2012年9月3日報導）。因此，對該外墻外保溫系統的保溫材料要求類似上述舉例中的汽油、燃氣等，無需再對保溫材料劃分燃燒性能分級標準。此時的燃燒性能分級是對應外墻外保溫系統整體而言，必須對外墻外保溫系統整體燃燒性能進行分級判定，即根據《建筑設計防火規范》征求意見稿中的規定，參照不燃材料試驗方法對保溫系統的“耐火極限”提出明確要求，這里提出的耐火極限時間應該僅與火災逃生時間相關。

后者“不”的概念，是目前正在采用的外墻外保溫系統劃分燃燒性能分級標準的理念。因為，在國家做的幾十次模型火試驗中得到驗證，外墻外保溫系統均遭到不同程度的破壞和燃燒，證明現行并普遍采用的薄抹灰外墻外保溫系統存在火災隱患，所以，必須對外墻外保溫系統的保溫材料提出具體和明確的燃燒性能要求。

與專家商榷的問題

依靠技術創新推動技術革命，觀念更新和社會進步，這是人類、社會發展的動力及源泉，每當一個難題被攻破，就意味著社會進步的一個新起點的開始。“易推得外墻外保溫系統”的出現，使我們產生了許多新的思考，特別是概念和觀念的更新尤為重要。

1、是否對系統的“耐火極限”提出明確的時間分級要求？

新標準制定和修訂時，應將“外保溫系統耐火極限”的術語引入相關標準中，并以外墻外保溫系統的耐火極限時間長短判定外保溫系統的防火等級。

2、是否在劃分燃燒性能分級標準時，將不燃的系統設置為最高等級？

在新標準制定和修訂時，應增加不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統級別，作為在燃燒性能分級系列里的一個最高性能級別。

3、防火隔離帶是否必須一律設置？

設置防火隔離帶的目的是系統燃燒、破壞后，用于阻止火災蔓延的構造措施。所以對設置防火隔離帶的系統不能一概而論。應根據保溫材料及保溫系統的燃燒性能有所區分，特別是對于滿足不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統，可以不要求設置防火隔離帶。

4、是否硬性規定有機保溫材料的使用條件？

對于滿足不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統，可以無條件使用保溫材料，不再限制使用有機保溫材料的燃燒級別。

5、是否取消系統中 “錨栓加固” 的具體規定要求？

《行標》149設置鋼制塑料錨栓加固的構造措施，對于薄抹灰保溫系統的防火安全具有極大的危害性。應明確采取構造加固的技術措施即可。

6、滿粘無空腔的條件要求是否根據情況區別對待？

對不具有火焰傳播性的保溫系統要求滿粘無空腔做法意義重大；而對于滿足不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統，滿粘無空腔做法意義不大，且增加了施工難度和原材料費用。

7、粘貼面磚規定增加構造措施的要求是否要具體化？

外保溫系統主要依靠保溫材料受力的，不論增加何種構造措施，都應限制粘貼面磚；外保溫系統依靠保溫材料輔助受力的，設置或增加構造措施后，不應再對粘貼面磚加以限制（不包括現場粘貼面磚）。

8、是否延長耐久性，根據保溫系統構造的可靠性進行分級？

外保溫系統主要依靠保溫材料受力的，耐久性不少于25年；外保溫系統依靠保溫材料輔助受力的，設置或增加的構造措施合理，耐久性應與設定建筑物的壽命同步，實現外保溫系統與建筑物同壽命的綠色、環保奮斗目標。

最后建議：

1、國家在制定和修訂相關標準時，應對‘不燃、不壞，無傳播’與‘不具有火焰傳播性’的薄抹灰外墻外保溫系統區別對待。充分發揮‘不燃、不壞，無傳播’的薄抹灰外墻外保溫系統的優勢，科學合理地制定不同的技術指標。現行的《標準》征求意見稿是針對‘不具有火焰傳播性’的薄抹灰外墻外保溫系統制定的，它不僅不適用‘不燃、不壞，無傳播’的薄抹灰外墻外保溫系統，反而會形成對新技術、新產品的技術進步的掣肘。

2、消防部門也應像對待使用汽油和燃氣不分燃燒等級那樣，在保溫系統具備相應保護條件時，不再針對系統的材料提出苛刻要求。▲

周衛國，河北省墻材革新和建筑節能管理辦公室副主任、高級工程師