標簽： 國家標準
外保溫防火分級寫入國家標準的工作基礎
1、國內外保溫防火技術研究歷程回顧 2003年以前，中國外保溫防火問題沒有引起足夠的重視，外保溫行業內關于防火問題的技術研究一片空白，出現大量現在看起來火災隱患巨大的工程案例。 我國外保溫防火技術研究始于2003年北京市科委課題《高耐火外墻外保溫系統技術研究》，課題研究由北京六建集團和北京振利高新技術有限公司共同完成，主要科研成果為開發了多種高耐火外墻外保溫系統，并初步對外保溫系統防火性能進行小型和大型防火試驗研究，尤其是第一次引入了國外大型外保溫防火試驗，為后期的建設部課題《外墻保溫體系防火試驗方法、防火等級評價標準及建筑應用范圍的技術研究》（項目編號：06-k5-35）（下文簡稱防火分級課題）奠定了基礎。 外保溫防火分級課題是由北京振利公司、中國建筑科學研究院建筑防火研究所、建設部科技發展促進中心、北京市消防產品質量監督檢測站、清華大學、中國建筑材料科學研究院等八家單位共同完成，06年2月開始至07年9月課題驗收歷時18個月，該課題完成了多組大中小型試驗，共獲得近十萬個數據，初步擬定了外保溫防火分級及適用建筑高度的技術成果，并出版了一本專著。參與驗收會的領導和行業內專家對該課題的技術成果予以高度評價和肯定，并建議繼續深化研究，盡快申報編制外墻外保溫系統防火試驗方法和防火安全性分級標準。 至此，上述兩個課題的研究及同期頻發的外保溫火災事故引起了行業內領導、專業人士的高度重視，并有行業內的企業跟進進行外保溫防火隔離帶或無機保溫砂漿做保護層的大型防火試驗研究，為該課題做了有益的補充。 由于在建設部課題中采用的外保溫窗口火試驗方法用于檢驗外保溫防火的科學性和合理性，2008年建設部將大型窗口火試驗納入建設部行業標準草案并已經啟動。 2、建設部外保溫防火分級課題成果解讀 2.1外保溫火災的三種傳播途徑及三種構造措施 火災的發生、發展就是一個火災發展蔓延、能量傳播的過程。熱傳播是影響火災發展的決定性因素。熱量傳播有以下三種途徑：熱傳導、熱對流和熱輻射。而通過試驗發現，外保溫防火構造三要素：無空腔、防火保護面層、防火隔斷。它們之間存在著一定的對應關系。 熱的傳播形式與火災發生的某些階段關系密切，可以說，熱的傳播形式是火災發展到一定階段的結果，而一定火災發展階段，又體現出某些熱的傳播形式。 火災初起階段，由于開始燃燒面積小，火焰強度弱，因而其熱輻射的能力小。由于附近溫度沒有多大升高，此階段，火災蔓延的形式主要是熱傳導。影響熱傳導的主要因素是：溫差、導熱系數和導熱物體的厚度和截面積。導熱系數愈大、厚度愈小、傳導的熱量愈多。因此，在外保溫系統構造中增加有機保溫材料表面的防火保護層構造是一種有效抵抗或延緩火災初期熱傳導的有效手段。 隨著火勢的逐漸增大，火焰的溫度升高，此時火災已處于發展階段。此時，火災的蔓延不僅靠熱傳導，而且加上了熱輻射和熱對流，在這三種基本傳熱形式的共同作用下，把火場燃燒的猛烈程度推上了頂點?；饒鲋型L孔洞面積愈大，熱對流的速度愈快；通風孔洞所處位置愈高，熱對流速度愈快。熱對流是熱傳播的重要方式，是影響初期火災發展的最主要因素。在外保溫系統中保溫材料內外兩側的空腔構造為熱對流提供了環境條件，因此，無空腔構造是可以大大減少熱對流加速火災蔓延速度的可能。熱輻射是指以電磁波形式傳遞熱量的現象。當火災處于發展階段時，熱輻射成為熱傳播的主要形式。外保溫系統中防火保護層和防火分倉在火災發展階段可以很好的解決熱輻射對火災蔓延的促進。 而到了火災熄滅階段，由于可燃物趨于耗盡，火勢越來越小，最后熄滅，在此階段，無論那種熱的傳播形式都不再起作用了。 2.2外保溫防火分級內涵解讀 外保溫分級編制的基礎來自建設部外保溫防火分級課題的技術成果。該分級主要依據錐型量熱計和大尺寸窗口火試驗方法，將獲得的熱釋放速率峰值和火焰傳播性作為外保溫系統防火分級的主要判據指標，并提出各指標對應的適用建筑高度，如表1。 表1外保溫系統防火等級實驗性能要求及適用建筑高度 防火等級及適用建筑高度保溫材料燃燒性能系統試驗要求 熱釋放速率峰值（kW/m2）火焰傳播性（℃） 等級適用建筑高度 Ⅰ無限制不燃類≤5T2≤300 Ⅰ無限制難燃或可燃類≤5T2≤200且T1≤300 Ⅱ高層建筑（34層以下或100m以下）≤10T2≤300且T1≤500 Ⅲ中高層建筑（18層以下或54m以下）≤25T2≤300 Ⅳ多層住宅（8層以下或24m以下）≤100¬T2≤500 2.2.1防火等級劃分主要考慮的實驗性能指標 總結國外的經驗，對建筑外保溫系統的防火性能要求應考慮兩個方面的問題：一是點火性：在有火源或火種的條件下，系統是否能夠被點燃以及熱釋放速率峰值的大小。同時考慮火災情況下對逃生影響較大的煙霧和毒氣釋放問題。這些指標可用小試驗取得，以方便檢測。這些性能指標可利用錐型量熱計試驗來檢測。二是傳播性：當有燃燒或火災時，系統是否具有阻隔火焰傳播的能力，系統對外部火源攻擊的抵抗能力或防火性能要求。該項目測試方法的選擇原則是采用代表實際使用的外保溫系統（包括構造防火部分）并應與真實火災有較好的相關性。這樣的試驗必須使用大尺寸試驗才能解決。外保溫系統的窗口火試驗，能夠涵蓋包括防火構造在內的外保溫系統構造，可以觀測試驗火焰沿外保溫系統的水平或垂直傳播能力，試驗狀態能夠充分反映外保溫系統在實際火災中的整體防火能力，能夠對外保溫系統工程的整體防火性能進行檢驗。從實際火災對建筑物的攻擊概率來看，大尺寸窗口火試驗更具有普遍意義。 基于以上分析，該分級標準采用了兩個最重要的指標對外保溫系統進行分級，一是通過錐型量熱計試驗得出的熱釋放速率峰值，二是窗口火試驗得出的火焰傳播性。 （1）保溫系統熱釋放速率峰值 保溫系統不僅有保溫材料，還包括抗裂防護層材料和飾面材料等，在實際使用過程中的最小單元是連續的制品單體。因此，它的燃燒性能比保溫材料更接近于實際使用情況。所以要對其進行燃燒性能分級。目前已有相關國際和國內的制品燃燒性能分級標準（EN13501-1，GB8624-2006）。國際上首先是明確了外保溫系統必須按照相關標準進行分級，對于有構造防火的系統，要進行大尺寸（包括防火構造）試件火焰傳播性試驗，然后由當地建筑指令確定不同防火級別的外保溫系統所適用的建筑。但在我國現有標準規范中沒有明確對外墻保溫系統進行燃燒性能（或防火性能）分級，未規定針對外保溫系統大尺寸火焰傳播性試驗方法和指標，更沒有相關標準規范規定不同防火等級的外墻保溫系統應該對應應用于哪個防火級別的建筑上。 從試驗結果來看，熱釋放速率峰值和總放熱量是評價外保溫系統抗火能力的關鍵技術指標，與其火焰傳播性具有一定的內在對應關系。從本質上講，熱釋放速率的大小與保護層的厚度直接相關，而保護層厚度是影響外保溫防火性能的關鍵要素之一，因此，熱釋放速率峰值是評價外保溫系統整體防火安全性能的主要技術參數。 熱釋放速率的測定可以利用小比例的錐型量熱計試驗來完成。錐型量熱計試驗是根據量熱學耗氧原理，模擬材料的實際火災狀態，同時測定材料的點火性能、熱釋放、煙及毒性氣體等，整個試驗是一個連續過程。試驗過程中將材料燃燒的所有產物收集起來并經過一個排氣管道，氣體經過充分混合后，測出其質量流量和組分。測量時，至少要將O2的體積分數測出來，要得到更精確的結果則還要測出CO、CO2的體積分數。這樣通過計算可得到燃燒過程中消耗的氧氣質量，并運用耗氧量原理，就可以得到材料燃燒過程中的熱釋放速率。 熱釋放速率峰值反應了系統放熱速度和及其峰值大小，能反應火災情況下對火災的貢獻及對基層墻體燃燒極限的影響。 圖1錐型量熱計試驗原理模型和實物示意圖 （2）保溫系統火焰傳播性 外保溫系統的火災危險性在于火焰傳播，而EN13501–1(GB8624–2006)標準中采用的單體燃燒試驗方法(EN13823：SBI試驗)是在ISO9705房間墻角火試驗方法的基礎上衍生的，針對的是建筑室內裝修材料，分級依據是材料受火條件下的熱釋放，沒有充分考慮可燃有機保溫材料的火焰傳播性，試驗條件下外保溫系統的受火狀態與實際火災情景不符。目前已有聚苯乙烯保溫板的供應商拿到了C級甚至B級的檢驗報告，但C級的聚苯乙烯保溫板本身也不能滿足外保溫的防火安全性能要求。由于聚苯乙烯保溫板屬熱塑性材料，受火后融化，滴落燃燒物具有引燃性，不能阻止火焰的傳播。因此，燃燒性能等級不宜作為外保溫系統防火安全性能的評價依據。歐美國家基本上是根據保溫材料和制品燃燒性能等級以及系統的火焰傳播性對外保溫系統防火性能進行綜合評價，并依據當地法規要求確定其適用建筑范圍?；鹧鎮鞑バ詫嶒灴梢园碆S8414－1:2002《外部包覆系統的防火性能－第1部分：建筑外部的非承載包覆系統試驗方法》進行試驗，水平線1距窗口頂部2.5m（L1），水平線2距窗口頂部5.0m（L2）。 窗口火試驗描述了應用于建筑表面并在控制條件下暴露于外部火焰的非承載外部包覆系統、包覆系統之上的遮雨屏及外墻外保溫系統的防火性能評價方法?；鹧娴谋┞斗绞奖碚魍獠炕鹪椿蚴覂韧耆珨U展(轟燃后)火焰，從窗口處溢出對包覆體形成外部火焰的影響。 BS8414-1窗口火試驗，模擬內部火災對建筑物的攻擊，用于檢驗建筑外墻外保溫系統的火焰傳播性。從實際火災對建筑物的攻擊概率來看，更具有普遍意義。如圖1所示，說明了室內火災從建筑物的窗口沿外墻外保溫系統向外擴散的原理。當外墻外保溫系統具有阻止火焰傳播的能力時，火災不會擴散。圖2為窗口火試驗模型。
