淺論建筑外墻保溫系統(tǒng)與防火性能

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　建筑外墻保溫是建筑節(jié)能的重要內容之一，其核心是保溫材料。不同類型材料的導熱系數(shù)差異較大，導熱系數(shù)越小，其保溫隔熱性能越好，一般來說，有機保溫材料熱工性能要優(yōu)于一般無機保溫材料。

　與世界各國一樣，目前我國保溫材料大多采用有機高分子發(fā)泡保溫材料，如模塑聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS），硬質發(fā)泡聚氨酯等，雖然相應的產品標準都對其阻燃性能提出了要求，但限于目前應用的技術水平和技術條件，其本質上仍屬可燃材料，材料自身的阻燃性能指標尚不能完全滿足建筑防火安全的要求。

　“外墻外保溫系統(tǒng)”是指依附于建筑外墻上、位于建筑主體結構外墻外側的系統(tǒng)，對建筑起保溫作用。外墻外保溫系統(tǒng)又可采用粘貼、噴涂、澆注和機械錨固等多種施工方法，但保溫材料是直接附著在基層墻體上的，外部的裝飾材料可以是涂料、面磚、石材、金屬板材等，也可以做成帶龍骨的幕墻保溫系統(tǒng)。系統(tǒng)都是有基層墻體作為支撐的，沒有基層墻體的全幕墻系統(tǒng)暫未列入研究內容。根據(jù)國外的先進經驗，針對不同類型的外墻外保溫系統(tǒng)采取科學適度的防火構造措施（例如設置防火隔離帶、加厚防火保護層）可以滿足建筑成品整體構造防火安全的要求，確保建筑物在火災發(fā)生時火情不會蔓延。

　因此，完善外保溫系統(tǒng)的整體構造應作為提高我國建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火安全性能的重要途徑。

　防火評價試驗先行

　對外保溫系統(tǒng)進行防火安全性能評價是以試驗為基礎的，采用的試驗模型應能夠表征系統(tǒng)在實際火災中的狀態(tài)，試驗結果應客觀地反映外保溫系統(tǒng)的防火安全性能。只有選擇正確的試驗方法，才能客觀、科學地評價外保溫系統(tǒng)防火安全性能。

　從試樣尺度劃分試驗方法的類別，包括小尺寸試件試驗、中尺寸試件試驗和大尺寸模型火試驗。小尺寸試驗主要是對保溫材料的燃燒性能進行檢驗；中尺寸試驗可以對保溫材料的燃燒性能進行檢驗，也可以針對具有某種構造的外保溫系統(tǒng)進行檢驗，但所涵蓋的系統(tǒng)構造往往十分有限；大尺寸試驗可以對整個外保溫系統(tǒng)的所有構造進行檢驗。

　對于外保溫系統(tǒng)整體構造的防火安全性能或火焰?zhèn)鞑バ?，主要采用大尺寸模型火試驗進行檢驗。目前在我國有試驗基礎的大尺寸試驗方法有兩個：一是美國的UL1040：2000標準，目前國內通稱為“墻角火試驗”；二是英國的BS8414-1：2002標準，目前國內通稱為“窗口火試驗”，也是國際上采用的針對外保溫系統(tǒng)的防火試驗方法。

　墻角火試驗以美國的UL1040為代表。試驗時火源位于試驗模型的墻角，試驗模型和試驗結果更適用于內保溫。窗口火試驗以英國的BS8414為代表，試驗時火源位于試驗模型底部模擬窗口的燃燒室內，試驗模型和試驗結果更適用于外保溫。

　為了將BS8414-1：2002標準轉化為適合我國外墻外保溫系統(tǒng)應用的試驗和評價方法，2008年，中國建筑科學研究院建筑防火研究所申請了住房和城鄉(xiāng)建設部建工行業(yè)標準《建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火試驗方法》的編制任務。經過幾十次大比例窗口火的試驗研究，確立了非等效采用英國BS8414-1：2002的編制原則，目前已進入報批階段。在《建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火試驗方法》規(guī)定的窗口火試驗中，試驗模型模擬垂直的建筑面由主墻和與之垂直的副墻構成。外保溫系統(tǒng)安裝在建筑面上。試驗模型底部燃燒室的開口模擬實際建筑中樓層的窗口或洞口，點燃的木材或燃氣的火焰從窗口溢出，模擬房間內發(fā)生轟燃后的火焰從窗口或洞口溢出時對外保溫系統(tǒng)的攻擊，檢驗外保溫系統(tǒng)的受損程度，并對其火焰?zhèn)鞑バ赃M行判定。試驗用火源采用約400kg的木材，30分鐘內釋放的總熱量約為4500MJ，熱釋放速率峰值約為（3±0.5）MW，比正常使用條件下建筑內可燃燒物的量要大很多，試驗條件非常苛刻。

　從實際火災對建筑物的攻擊概率來看，中國建筑科學研究院建筑防火研究所與相關科研團隊一起，選擇了窗口火試驗這一具有普遍意義的方法。從2006年3月開始至2011年11月，研究團隊針對不同構造的外墻外保溫系統(tǒng)，先后進行了56次外保溫系統(tǒng)的大尺寸模型火試驗，其中，墻角火試驗10次，窗口火試驗46次。

　試驗結果

　1.EPS外墻外保溫系統(tǒng)