建筑外墙外保温材料的建筑节能与防火

1、建材世界DOI:10.3963/.42-1783.TU.2011.04.0212011年 第32卷 第4期建筑外墙外保温材料的建筑节能与防火李 航(中诚建筑设计有限公司,上海201700)摘 要: 文章通过分析外墙外保温材料火灾产生的原因,结合外墙外保温材料的国内外现状,立足现实,提出了外墙外保温材料相应的火灾防火措施。关键词: 建筑节能; 保温材料; 防火措施BuildingEnergySavingandFireSafetyoftheBuilding'sExteriorWallInsulationMaterialsLIHang(ZhongchengArchitecturalDesig

2、nCo,Ltd,Shanghai201700,China)Abstract: Thisarticleintroducesfirereasonofexteriorwallinsulationmaterials,tellsitscivilandforeigndevelop-ments,givessomefiresafetymeasuresforrealcondition.Keywords: buildingenergysaving; insulationmaterials; firesafetymeasures2009年2月9日晚21时,在建的央视新台址园区文化中心发生特大火灾事故,大火持续6h,

3、造成1名消防队员牺牲,6名消防队员和2名施工人员受伤,造成直接经济损失16383万元。火灾发生原因是燃放烟花引燃了外墙保温材料聚氨酯和挤塑板。2010年11月15日下午14时,上海胶州路上正在进行保温节能改造的静安区教师公寓发生大火。短短4min,火势迅速蔓延至整栋大楼。大火持续燃烧4h,导致58人遇难,70余人不同程度受伤,经济损失达数亿元。火灾原因是违规操作电焊渣引燃了外墙保温材料聚氨酯。2011年2月3日零时13分,沈阳皇朝万鑫大厦发生火灾,大火持续6h,经济损失达数十亿元,所幸无人遇难和伤亡。造成火灾的原因是燃放烟花不慎引起B座楼体外墙表面装饰材料和保温材料燃烧。近年来,接二连三的建筑

4、外墙外保温火灾事故的发生,引起社会及有关部门的普遍关注。2011年3月14日,公安部消防局发布公消201165号 关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知 ,规定在新标准发布前,民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的不燃材料。65号文同时还规定:将民用建筑外保温材料纳入建设工程消防设计审核、消防验收和备案抽查范围。凡建设工程消防设计审核和消防验收范围内的设有外保温材料的民用建筑,均应将建筑外保温材料的燃烧性能纳入审核和验收内容。从发布之日起,各地受理的建设工程消防设计审核和消防验收申报项目,要严格执行本通知要求。对已经审批同意的在建工程,如建筑外保温采用易燃、可燃材料的,应提

5、请政府组织有关主管部门督促建设单位拆除易燃、可燃保温材料;对已经审批同意但尚未开工的建设工程,建筑外保温采用易燃、可燃材料的,应督促建设单位更改设计、选用不燃材料,重新报审。收稿日期:2011-03-26.作者简介:李 航(1983-),技术员.E-mail:xiaomeo_o建材世界2011年 第32卷 第4期此前,在2009年9月25日,住房和城乡建设部与公安部联合发布了公通字200946号文 民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定 。该文规定:民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级,且不应低于B2级。居住建筑高度达到100m及以上、公共建筑高度达到50m及以上、幕墙式建筑高度达到24m及

6、以上的,保温材料的燃烧等级应为A级。65号文件颁布以来,使得广大设计从业人员顿时陷入无建材可选的困境。如何解决建筑外墙高效保温节能与保温材料防火之间的矛盾,成为业内最关心的话题。1 外墙保温材料发展应用现状保温材料按燃烧性能或氧指数分为A级、B级。氧指数是指在规定的条件下,材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度。A级为不燃材料,B1为难燃材料,B2为可燃材料,B3为易燃材料。按照燃烧性能,用于建筑外墙的保温材料可分为3大类:一是以矿物棉和岩棉为代表的无机保温材料,通常被认定为不燃材料A级;二是以胶粉聚苯颗粒保温浆料为代表的有机-无机复合型保温材料,通常被认定为难燃材料B1级;三是以聚

7、苯乙烯泡沫塑料(包括EPS板和XPS板)、硬泡聚氨酯和改性酚醛树脂为代表的有机保温材料,通常被认定为可燃材料B2级。大部分有机类保温材料添加阻燃剂后燃烧性能也只达到B1级,比如EPS板通过添加阻燃剂只能达到B2级;XPS板能达到B1级,但对生产工艺要求较高;普通PU最易燃,且产生剧毒烟雾,如要达到B1级防火要求,其成本较高。表1表4为典型保温材料的基本属性和综合性比较1。表1 各类保温材料性能表产品名称聚苯乙烯(EPS)挤塑聚苯板(XPS)胶粉聚苯颗粒聚氨酯岩棉、玻璃棉特种防火酚醛板导热系数0.0410.0290.060.0280.0450.04绿色性生产环保生产环保生产环保生产不环保生产不环

8、保生产不环保回收性不可回收可回收不可回收不可回收不可回收可回收材料级别B2级B2级B1级B2级A级B1级表2 各类无机保温材料性能表名称矿(岩)棉板玻璃棉板泡沫玻璃保温板硬质硅酸盐保温板无机保温砂浆密度/(kg m-3)12016032、40、8160200 300 300 30000导热系数/(W (m )-1)0.0400.0460.0430.0640.070 0.070 0.070 0.085强度/kPa压 20拉 7.5-压400800压 300压 200压 400表3 各类有机保温材料燃烧性能燃烧性能材料名称(含阻燃剂)氧指数/%聚苯乙烯泡沫板挤塑式聚苯乙烯保温板硬质聚氨酯泡沫材料酚

9、醛泡沫保温材料30.429.522.849.5燃烧时间/s10101010燃烧高度/mm9012021030烟密度等级2145721建材世界 2011年 第32卷 第4期表4 不同外墙保温系统综合性能比较材料岩棉矿棉胶粉聚苯颗粒聚苯乙烯板综合性能情况燃烧等级为A级,属无机保温,抗拉强度极低,不适宜外墙粘贴,施工难度大,国内无配套辅材,吸水率较大,保温效果一般燃烧等级为B1级,导热系数高,施工难度大,保温效果差。燃烧等级为B2级,未添加阻燃剂时氧指数仅为18%;燃烧的热释放量较大,受火后收缩、熔化,导致外保温系统内产生空腔,轰燃状态下燃烧剧烈,燃烧的滴落物具有引燃性,导热系数一般,施工难度一般。

10、燃烧等级为B2级,属于高度易燃材料,未添加阻燃剂时氧指数仅为16.5%;热分解和燃烧的产物主要有氰化氢,一氧化碳,异氰酸酯等,燃烧的烟气毒性很大,导热系数低,施工难度一般。燃烧等级为B1级(两面复合2mm砂浆后可达到A级),在400 以上只灼烧或阴烧,无火焰。发烟量很小,是目前有机保温材料中阻燃性能最优的一种材料,导热系数较低,施工难度一般。聚氨酯硬泡特种防火酚醛板1.1 国内外墙保温材料发展应用现状目前我国在外墙外保温材料应用方面,聚苯乙烯泡沫塑料占整个外墙外保温材料的80%左右,发展迅速。主要原因是与玻璃纤维、岩棉和保温砂浆等保温材料相比,其导热系数小,保温隔热效果更好,价格较便宜,同时配

11、套的施工技术较为成熟,形成了相对完善的标准、规范体系。但其防火性能差,易燃烧,燃烧时产生大量有毒气体。由于材料本身特性以及各种防火措施和管理措施没有落实到位,火灾事故时有发生。无机保温材料如岩棉、泡沫玻璃、膨胀珍珠岩/玻化微珠等,防火性能更好,但导热系数高,保温节能效果相对较差,在严寒地区和寒冷地区不能保证节能效率,更不能满足65%以上的节能标准要求1.2 国外外墙保温材料发展应用现状2。欧美发达国家,对重要建筑、高层建筑使用外墙保温材料均有严格的防火要求。对保温系统和绝热材料作燃烧性能及耐火极限试验(并考虑燃烧时烟气及毒性),且分为若干个等级,以适应不同范围的建筑防火要求。在燃烧性能达到A级

12、标准的无机保温材料中,岩棉在欧洲已具备成熟的外墙外保温应用技术,但我国生产的岩、矿棉保温材料普遍存在抗拉强度低、耐水性和耐久性差的问题,影响其在外墙保温上的应用。欧洲(德、奥)和美国采用防火性能达到要求的EPS和XPS制作夹芯复合墙体和屋面,建造学校图书馆(3层)、教室(3层)和宠物医院(4层)以及别墅(2层)等建筑。他们对EPS和XPS等要求是:产品标准规定氧指数普遍大于35%,而企业生产的产品氧指数实际达到36%38%,有的达到40%;其阻燃剂采用优质的磷、氮系阻燃剂,不但阻燃效果好,可以在12s内自熄,而且不会产生燃烧滴落物引燃的现象,其燃烧产生气体为烟密度极低的一缕缕青烟。而我国建筑市

13、场的EPS和XPS常常出现不加阻燃剂或者加入质量低劣的阻燃剂,往往达不到阻燃效果和防火安全要求,多数EPS采用卤族阻燃剂,一旦失火冒出浓烈黑烟,就容易造成人员窒息死亡3。建材世界2 建筑外墙外保温火灾原因与对策分析2011年 第32卷 第4期65号文件的出台,在行业内引起了强烈的反响。应该在安全性的基础上选择有效性,还是在有效性的基础上选择安全性,成为行业内探讨的问题。通过对南京中环国际广场、哈尔滨经纬360 双子星大厦、济南奥体中心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等一系列火灾的统计分析,可以看出,根据发生火灾的阶段,外墙外保温火灾大体可以分为两种情况:一是施工阶

14、段发生的火灾,即发生在保温材料在施工现场的码放阶段以及在保温材料上墙以后表面未作面层处理的阶段。另一种情况是建筑投入使用阶段发生的火灾。近年来绝大多数的外墙外保温火灾属于第一种情况。外墙外保温火灾之所以易发生在施工阶段,是因为保温材料的氧指数较低,施工现场又是多工种复杂交叉作业的地方2,在施工阶段未做阻燃措施的情况下,容易被烟头、电焊火花等小火焰引燃,迅速燃烧,短时间内放出很多热量,形成轰燃,并继续引燃其他可燃物质,形成火灾。某些工程使用不符合相关产品标准要求的保温材料,也是火灾易发的原因之一。通过以上分析可知,在这种情况下,控制火灾可以从提高保温材料的可点燃性入手,而未必一定使保温材料不燃。

15、正如木材也是可燃材料,但是不易点燃,并不禁止木材作为建筑材料。降低保温材料的可点燃性,即提高材料的氧指数,是降低火灾的关键有效手段。如果材料的氧指数能做到35%以上,将很难被点燃,若能提高到40%以上,阻燃效果将会更好。建筑防火也除了材料防火还有构造防火的方式。目前可以在材料防火的基础上,结合构造防火。构造形式有3种:保护层,包括防护层和饰面层,其厚度和质量的稳定性,对系统层面构造的抗火能力起着决定性作用;防火隔离,包括建筑层的防火隔离带、门窗洞口的隔火构造、系统自身的分仓构造等;空墙封堵,在火灾条件下,由于系统中热塑性保温材料受火后的收缩、熔化甚至燃烧,可能导致空腔的形成或封闭空腔的贯通,对

16、系统的阻火性产生不利的影响。综上所述,预防外墙外保温火灾的有效方案总结如下:1)提高保温材料的特性,可点燃性,即氧指数,使其不易被点燃,离火自熄;2)加强材料市场的管理,保证保温材料的性能确实达到产品标准要求;3)重视保温材料的构造防火,针对不同的保温材料进行适用的构造措施,确保保温材料在系统完成后防火构造措施落实到位;4)加强施工现场监管,总体协调施工进度和施工工序,提高工程施工质量以及保证施工工序合理,保证外保温系统施工不被其他工种施工破坏或干扰。3 结 语立足现实,理性对待,不能因为部分外保温材料可燃引起火灾,就全盘否定其在建筑节能中的作用。保温材料的关键性能指标是导热系数要低,氧指数要高,使用性能好,而并不是单纯的强调A级不燃,而不顾其保温性能低效。外墙保温材料要求既节能又安全防火,已经成为不可逆转的世界趋势。对于火