河北省外墙外保温防火市场探索研究

为防火而改变保温材料的性能和材质,事关我国建筑节能应用保温材料的重大变革以及河北省的建筑节能外墙外保温工作的发展。据河北省外保温火灾情况调查统计,因外墙外保温材料及保温系统引发火灾的情况主要表现在三个层面。

  本文在分析研究河北省建筑外墙外保温体系防火现状及问题的基础上,以建筑节能防火为主题进行了调研,从理论与实践的高度,对保温材料自身防火和保温系统构造防火等方法分类进行了可行性研究和论述,提出“对保温材料和系统防火性能的要求应区别对待,对于外墙外保温系统来讲,满足保温系统整体的防火性能更为重要”的观点,同时提出了今后外墙外保温体系防火的工作思路及发展导向。

  EPS板与汽油哪个更易燃烧?很明显按照防火性能试验的要求,汽油易燃的级别要远远低于EPS板。原本风马牛不相及的两个问题硬是被搅在了一起,原本没有意义的对比突然变得有了重大意义。近日,面对大量的咨询和提问,身为建筑节能工作的管理者,深感问题重大。

  为防火而改变保温材料的性能和材质,事关我国建筑节能应用保温材料的重大变革以及河北省的建筑节能外墙外保温工作的发展。为此,笔者调研了相关单位和火灾现场,并根据调研结果和专业知识,认为当前应重点解决以下问题。

  一、正确理解防火规定,重视火灾诱因及危害性

  近年来,各地相继发生建筑外保温材料火灾,造成人员伤亡和财产损失。为此,公安部发布公消 2011 65号文件,规定从严执行“民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料”。“从严执行”对于建筑节能外墙外保温行业的影响巨大,引发了工程半停工或停工、A级保温材料出现严重短缺和断档、劣质A级保温材料降低准入门槛等问题。

  正确认识火灾中有机保温材料燃烧的危害因素对进行有效火灾防护极为重要。国家有关部门限制易燃保温材料使用的规定是必要的,特别是对不具备构造防火功能的外墙外保温系统。但是,随之出现的片面要求保温材料防火性能必须达到A级,防火的呼声几乎压住并取代了建筑保温节能工作的问题不能不引起重视。再者,国家的两个部门对建筑节能工作重点出现了歧义。

  一是公安部要求必须使用A级防火保温材料,出现了只关注防火要求的达标,忽视了A级保温材料的综合性能通常较差、对建筑节能保温系统整体性能达标影响很大的问题。

  二是住房和城乡建设部要求保温系统应同时具备节能、安全性、耐久性且达到防火要求。这样的保温系统通常需使用性能优越但防火不是A级的保温材料,虽然保温系统很优秀但不满足公安部的要求。

  目前河北省符合A级防火要求的高性能保温材料量少价高,保温材料的选择范围受到限制。很多建筑节能工程因保温材料影响处于停工状态,建筑节能工程因此走向了另一个极端,违背了建筑节能工作的初衷。根据河北省市场情况,其造价在经济上也很难承受,如果任其发展,将会严重干扰河北省的建筑节能市场主体。

  二、研究火灾产生的原因及存在问题

  根据调研的情况来看,不论起火原因如何,易燃保温材料已成为火势蔓延的帮凶。这些火灾大部分是在生产、立体交叉作业施工阶段,遇到明火或电焊渣引燃保温材料;少部分是建筑物已竣工或投入使用后,因建筑物内部发生火灾时火焰从窗口溢出并向上蔓延、相邻建筑物火灾、靠近外墙的易燃物燃烧等多种情况所造成的热辐射,致使外墙外保温系统的饰面层脱落引燃保温材料。这是外墙外保温系统设计缺陷留下的无法避免的火灾隐患,饰面层脱落加速了火势的蔓延,就像推倒多米诺骨牌一样,很快引发火烧连营的灾难。

  据河北省外保温火灾情况调查统计,因外墙外保温材料及保温系统引发火灾的情况主要表现在三个层面。

  一是在有机保温板材的生产及储存过程中。二是在外墙外保温施工过程中。在此层面发生火灾的主要原因是在保温板粘贴上墙后,由于抹面层施工工序未能及时跟上,加之与其他工种同时交叉作业而被明火引燃,占目前的火灾比例相对较大。三是在竣工验收前后或投入使用阶段。

  还有一种情况是在外墙外保温系统已经完工,但尚未竣工验收交付使用期间,此问题应特别引起重视。

  我们调研施工现场和火灾现场后认为,第一和第二个层面均属于材料和管理问题,重点是管理问题。根据德国专家介绍,在德国,外墙外保温系统在施工阶段没有发生过引起火灾的情况。此阶段的问题通过制订外墙外保温施工防火安全管理规定,重点加强安全教育和施工现场的监管力度是可避免的。第三个层面是我们调研的重点。它在材料、施工、标准等方面均存在问题。根据46号文件设置防火隔离带的规定,在严格执行欧标的前提下,设置防火隔离带可视为系统的防火构造。由于中国现有标准存在技术设计缺陷且与欧洲标准有较大差异,在此只能将设置防火隔离带视为可以缓解火灾速率的局部防火构造措施。例如我国薄抹灰系统标准规定3毫米的饰面保护层,非常不利于防火。又如加锚栓锚固的规定与欧标不同,锚栓结构也有较大差异。我国标准中增设锚栓的规定存在技术缺陷,在系统中的作用弊大于利,特别是在遇火灾时对系统的破坏威力巨大,EPS板为热缩性材料遇热收缩,锚栓为热涨材料在锚栓反向支撑和热涨力作用下,饰面保护层瞬间被剥离脱落。该技术缺陷导致设置防火隔离带的构造措施基本无济于事,其亡羊补牢的行为也收效甚微。

  还有一个应该重视的问题,人们对外墙外保温材料防火的热门话题大多停留在第二层面。而根据对火灾现场踏勘及研究试验、分析外墙外保温火灾发生的诱因,按照发生火灾层面的分类,我们认为,前两个层面的火灾可以避免,唯有第三个层面的火灾是无法避免的,才是危害最大的隐患。因此,欧洲标准规定必须采取设置防火隔离带措施。

  据德国专家介绍,德国外保温火灾主要发生于建筑物交付使用后的使用过程中,建筑物交付使用后发生的外保温火灾约占10%。而我国随着人民生活水平的不断提高,用电、燃气、室内装修易燃材料的增多以及产品质量、安全性能差等问题,住户发生火灾的几率加大,发生火灾时易引燃外保温系统火灾,这种情况在今后将会出现上升趋势,预计会超过10%。因此,应防患于未然,提高外墙外保温系统的防火要求。根据我国城市高层建筑多的特点,对外墙外保温系统的防火要求应更加严格。不论是国内自主创新研发的系统产品,还是从国外引进的系统产品,都一定要适合我国建筑的特点和国情,满足防火安全要求。

  三、运用辩证法研究探索解决办法

  有机保温材料易燃对人和物造成的直接危害是巨大的,限制使用达不到A级防火保温材料的规定是正确的、及时的。但要如何限制?是摆在我们面前需要认真解决的首要问题。

  目前,河北省应对此问题基本形成了两种解决思路。一是通过提高保温材料自身的防火等级来满足系统防火等级,即选用无机保温材料;二是采取技术措施对不达标的保温材料通过与A级防火材料复合,使其整体达到A级防火保温材料要求,即系统构造防火达标。然而,这里出现了两种不可忽视的现象。

  其一,选择的A级不燃保温材料基本都是无机保温材料,虽然保温材料的防火问题解决了,却给外墙外保温系统带来了后患,这与欧洲新标准的指导思想也是背道而驰的。

  其二,一些新技术只是在难燃保温材料单面或双面复合一层无机材料后,便认为该复合保温板达到了A级防火保温材料要求,忽视了该系统构造防火达标的技术要求和对第三层面火灾类型的防范,殊不知系统发生火灾是无法避免且危害最大的隐患,这里出现以保温材料达标取代了保温系统整体达标的模糊概念。

  我们在调研中厘清和解决了以下问题:

  1.转变思维方式、研究技术创新方法。

  我们受到消防车为什么能将易燃易爆危险品汽油带进火灾现场的启发,联想到家用轿车为什么使用危害乘车人生命的易燃易爆危险品汽油为动力?在弄清了许许多多的为什么之后,我们看到了建筑节能外墙外保温工作的希望,即同类问题可以采用同类的思维方式去解决。为什么消防车要使用易燃易爆品汽油当燃料,因为它是车辆驱动性能最好且物美价廉的燃料,在对汽油采取安全措施后,可以带入火灾现场,易燃易爆危险性不会影响到它的正常使用。该结论同样适用于外墙外保温系统,具体讲,虽不是A级但保温性能优良的可燃材料,在对保温系统结构采取安全措施后,亦应允许在外墙外保温系统中使用。我们应准确理解对保温材料和保温系统防火性能的要求和区别。试想,如果系统本身已达到了防火要求,还有必要对保温材料提出那么苛刻的要求吗?

  2.在现有技术基础上自主创新、完善、提高。

  针对现行标准是否科学的界定,我们查阅了相关欧洲标准(欧洲技术许可组织)2000年发布的《抹灰饰面的外墙外保温体系欧洲技术许可》和最新发布的《带抹灰层的墙体外保温复合体系指南》,发现新旧标准区别很大,特别是指导思想发生了变化。这个新标准代表欧洲带抹灰层外墙外保温体系的技术结晶,应为我国今后的发展方向。该标准涵盖的薄抹灰层系统,从复合体系角度,对系统内部各个有关组成部分作出规定,重点对检验方法和使用合理性进行评估与判定。新标准强调达到的性能要求,不规定具体的技术做法,只要满足标准规定的性能要求即可,技术做法的不拘一格为技术发展拓展了想象空间。而我国引进的欧洲标准国产化时仅局限于薄抹灰层系统,这就为薄抹灰系统的防火安全留下了遗憾和隐患。

  所以,我们认为旧标准本身存在的技术缺陷,不要试图通过提高保温材料的防火等级来解决它的先天不足,这样的方式是违背科学发展规律的,是国力难以承受的。为解决上述问题,应根据我国城市高层建筑多的特点(欧洲以低层建筑为主),对外墙外保温系统防火提出更加明确的要求。由于国情不同,不能以模仿取胜,只有靠创新才能突破瓶颈。今后不论是国内自主创新研发的外保温系统,还是从国外引进的外保温系统,都一定要适合我国建筑的特点和国情。

  3.统筹解决实际效果和经济性的矛盾。

  目前,亟待澄清和解决的原则性问题是,解决外保温国家标准设计构造存在的问题,还是提高保温材料的防火等级问题?我们认为,要求提高保温材料防火等级主要是基于保温系统不防火。因此,解决系统防火和饰面层脱落的问题至关重要,国家应尽快调整解决标准中设计构造存在的问题,而不是将重点放在如何提高防火级别上。

  四、河北省外墙外保温系统防火走向何方

  我们认为国家应充分利用优质保温材料的功能优势,通过各种优质材料的优化复合,使建筑节能保温系统整体实现节能效果、安全性、耐久性、防火等综合功能,千万不能简单地将保温材料自身的防火性能作为取舍保温系统的依据。为此提出如下意见:

  1.从保温系统构造上解决防火问题更加实际。对保温材料和系统防火性能要求应区别对待。对于外墙外保温系统来讲,满足保温系统整体的防火性能更为重要。因此,在保温系统整体防火构造性能满足防火要求时,保温材料的燃烧性能达到B2级要求即可,否则,保温材料的燃烧性能必须达到A级。

  2.保温材料为复合材料时,应以保温材料整体的性能为准入依据,同时验证该系统的整体性能应能够满足防火性能要求。反之,系统满足防火性能要求时,复合材料防火性能可不视为准入依据。对于系统不满足要求的,应判定该复合保温材料的燃烧性能未达要求。

  3.杜绝在建筑物上采用无防火构造的外墙外保温系统。因为标准本身存在技术构造设计问题,所以防火隔离带应视为局部防火构造,鉴于它对系统整体防火的作用,应慎重选用。

  4.注重解决问题的效果与实践。外墙外保温系统的耐火极限应以可燃物的燃烧时间为参照依据,在国内没有标准对此作出规定的情况下,消防部门应认可其与墙体一起组合成的墙体为非燃烧体,耐火等级等同所附墙体的级别。

  5.目前推广应用的外墙外保温系统,普遍存在火灾隐患,特别是在高层、超高层建筑物上虽然采用了防火隔离带构造的保温系统,但仍存在较大火灾风险,必须针对国情研究其适应性、可靠性,绝不能盲目照搬一蹴而就。

  五、创新发展中的感悟与启迪

  通过分析多种技术发明思想,我们清楚地感到这些技术是在另辟蹊径,它们在发现欧洲旧标准和我国国标存在的技术缺陷后,抓住外墙外保温系统引发火灾的主要矛盾,从实际出发提出了在源头上解决防火问题的思路,使问题得到根本解决。从中我们受到了很多启迪。

  启迪一:求真务实,跳出欧标框框,走自己的路。

  火灾的发生是不可避免的,如何预防引发外保温系统火灾的发生?在欧洲采取设置防火隔离带、采用A级保温材料等方法都是行之有效的办法。但是,其实施的难度都是我国国力难以承受的,这才引发了目前这种被动局面,这是盲目效仿造成的,它极大地束缚了人们的思想,限制了人们的发明创造。我省的技术发明,就是跳出来的成果,国外并没有这种思维方式和先例可以借鉴。

  启迪二:不能就事论事、人云亦云,要置身圈外看问题。

  汽油会因意外事故发生爆炸及火灾直接危害着乘车人生命,为什么家用轿车还选用易燃易爆危险品汽油为动力?假设我们将汽油从油箱中抽出,放置在敞口的容器内使用,再假设我们用火烧装满汽油的轿车油箱,其后果如何将不言而喻。这足以证明以EPS板本身的防火性能来论外墙外保温系统的整体防火性能的成败,是极不科学的。

  启迪三:不要把简单事情复杂扩大化,创新才有出路。

  选择好的外墙外保温系统就必须提高工程造价,这似乎已经成为大家的共识。调研中看到一些缺乏创新的技术设计都较复杂,设计者心理作用认为只有复杂的设计才能解决世界性的难题,岂不知这恰恰限制了其技术的发展和推广应用。复杂并不与实际效果成正比,简单的技术也可获得异曲同工的惊人效果,证明鱼和熊掌是可以兼得的。

  启迪四:发展复合材料功能优势是材料科学发展的前沿。

  历史的发展证明,很多靠单一材料不可能完成的事情,通过复合材料的发展使其成为现实。例如,仅使用混凝土不可能建造高楼大厦,但是通过与钢材的复合制成的钢筋混凝土就可以轻而易举地实现。外墙外保温系统也不例外,通过各种材料的优化组合,利用各种材料的优势互补,既可以满足防火要求,又可以保留保温系统原有的功能。

  我们在工作和调研中感受到,一连串的问号困扰着我们,迫使我们不得不冷静、理性地去思考。我国“外保温”正面临升级换代的重大转折。如何转?转向何方?这些问题的答案关系我国建筑节能成败的重大决策。

  通过在保温系统技术构造上解决防火问题的探索,我们悟出了解决有机保温材料燃烧性能的途径很多,关键是哪种思路和方法更易被公众所接受和认同。再不能盲目引进国外的相关技术,特别是国外主要用于低层建筑的外墙外保温系统,与我国高层建筑较多的外墙外保温系统存在很大差异,还会大幅度提高工程造价和施工难度,我国的经济基础决定了必须采取慎之又慎态度,必须坚持走适合我国国情发展的道路。

  (作者系河北省墙材革新和建筑节能管理办公室副主任)

  周卫国

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