建筑外保温系统消防安全问题及对策研究

●吴振坤

(安徽省消防总队，安徽合肥 230000)

近年来，我国发生多起与建筑外保温材料有关的火灾事故，造成了严重的经济损失和人员伤亡。2008年7月27日和11月11日，济南奥体中心体育馆在施工过程中连续发生建筑外保温材料火灾;2009年2月9日，央视火灾中建筑外保温材料遇火后的大面积快速滴落燃烧将建筑外保温系统的消防安全问题推向前所未有的焦点位置;2010年11月15日，上海胶州路58人死亡70人受伤的特别重大火灾事故，使得节能环保工作中的消防问题再次引起全国上下高度关注;2011年2月3日沈阳皇朝万鑫国际大厦火灾事故，又再次聚焦建筑外保温系统消防问题。不断发生的重特大火灾事故引起全社会对建筑外保温系统消防安全问题的重视和关注，2011年央视“3·15”晚会对混乱的建筑外保温材料市场进行了专题曝光，并在随后的“经济半小时”等节目中不断进行跟踪报道，引起社会强烈反响。因此有必要深入研究建筑外保温系统消防安全问题。

1 建筑外保温系统

建筑外保温系统是指由保温层、抹面层、固定材料(胶粘剂、辅助固定件等)构成并适于安装在外墙外表面的非承重保温构造的总称。该系统是目前国际上普遍采用的一种利用墙体材料来进行建筑节能的体系，其基本原理就是在建筑外墙体外侧贴上一层保温隔热材料，以隔断室内外热量通过墙体材料的传递，从而有效解决因冬夏两季室内外温差大所造成的能源损耗问题，并对外墙体起到保护和装饰作用。随着近年来节能环保工作的不断深入，建筑外保温行业已成为我国建筑领域新兴产业。

1.1 建筑外保温材料

建筑外保温材料通常指的是外保温系统中保温层所用材料。常见的有机外保温材料主要包括热塑性材料膨胀聚苯乙烯板(EPS板)、挤塑聚苯乙烯板(XPS板)和热固性材料硬泡聚氨酯(PU)、酚醛泡沫(PF)等;常见的无机外保温材料包括岩棉、微孔玻璃、膨胀珍珠岩等;常见的有机无机复合外保温材料包括胶粉聚苯颗粒保温浆料等。

1.2 建筑外保温系统常见做法

建筑外保温系统常见做法有:(1)薄抹灰系统。薄抹灰系统是由粘结层、保温层、抹面层和饰面层组成，其中粘结层材料为粘接剂，保温层材料一般常用EPS板、XPS板、PU板、岩棉等，抹面层材料为抹面胶浆，饰面层材料可为涂料或饰面砂浆。建筑主体结构完成后，保温材料采用胶粘剂固定在基层墙体上，再依次进行抹面层和饰面层施工。(2)现场喷涂系统。现场喷涂系统主要指现场喷涂硬泡聚氨酯外保温系统(简称PU喷涂系统)，由界面层、现场喷涂硬泡聚氨酯保温层、界面砂浆层、找平层、抹面层和涂料饰面层组成。现场喷涂系统与薄抹灰系统最大的区别在于保温材料由现场喷涂后发泡形成。(3)保温装饰板系统。保温装饰板系统由胶粘剂、保温装饰板、嵌缝材料、密封材料和辅助固定件构成。施工时，先在基层墙体上做防水找平层，采用粘锚结合的方式将保温装饰板固定在基层上，并采用保温嵌缝材料封填板缝。保温装饰板由衬板、饰面板和保温材料复合预制成型，现场仅进行拼装，因此又称为一体化系统。(4)胶粉聚苯颗粒保温砂浆系统。胶粉聚苯颗粒保温砂浆由胶粉料和聚苯乙烯颗粒组成，并且聚苯乙烯颗粒体积比不小于80%，采用现场成型抹灰工艺。这类保温系统起步较早，砂浆防火性能好，但导热系数大，保温性能差，粘接强度低且易开裂，在我国很多地区已限用。

2 建筑外保温系统火灾危险性

2.1 材料的燃烧性能

目前我国最常用的外保温材料是EPS板和XPS板，这两种材料市场份额超过80%，但未经过特殊处理的这两种材料的燃烧性能为B2或B3级，而且EPS板、XPS板为热塑性材料，受火后极易形成大面积滴落、流淌火灾，火灾危险性极大。另一种常见材料是PU板及现场发泡PU，燃烧性能一般为B2级，即使经阻燃处理也难以达到不燃要求，2010年上海“11·15”火灾中，外墙保温施工现场正是使用的现场发泡PU，电焊火花引燃脚手架后，点燃PU材料导致火灾迅速蔓延扩大。从上述几种材料的燃烧性能来看，目前我国普遍使用的外保温材料都是易燃、可燃材料，而一些燃烧性能相对较好的外保温材料，因为环境污染(如岩棉)、保温效果差(如胶粉聚苯颗粒)、吸水性高(如微孔玻璃、膨胀珍珠岩)、施工难度大(如酚醛泡沫)等原因，无法得到推广使用。目前还没有一种保温、环保、防火、施工便捷四者兼备的材料。表1列举了几种常见外保温材料的理化性能比较。

表1 几种常见外保温材料的导热系数及性能比较

2.2 外保温系统易形成“烟囱效应”

除了材料的燃烧性能，外保温系统一个重要的火灾危险性来源于构造。火焰自下而上的卷吸及热塑性外保温材料燃烧后的滴落、流淌，很容易造成外保温材料垂直方向的上下蔓延。特别是在幕墙构造中，通常幕墙内部采用薄抹灰系统或现场喷涂系统，外部为幕墙空腔结构。幕墙－空气间层－保温板构造中保温板在幕墙内部与幕墙保持一定的空隙，空隙内存在大量空气，外保温材料一旦被引燃，内部极易形成“烟囱效应”，火灾迅速蔓延。2011年2月3日沈阳万鑫大厦火灾，即为EPS板燃烧后在幕墙内的烟囱效应导致火灾迅速扩大蔓延。而且该类火灾因为幕墙挡住了消防用水接触外保温材料，火灾扑救难度极大，央视新址北配楼西立面的钛锌板－挤塑板就是这一类构造，造成了严重的火灾损失。

2.3 施工现场火源难于管理

按现有的常见工艺，在建筑外保温施工期间，不仅大量使用易燃、可燃的外保温材料如EPS板等，并且在抹灰前易燃、可燃的外保温材料处于裸露状态，施工现场的切割、焊接、电气设备、生活用火、甚至是施工工人乱扔的烟头都可能导致火灾。2008年济南奥体中心体育馆两起火灾事故都是施工人员电焊操作引燃外保温层材料所致。

3 加强建筑外保温系统消防安全监管工作的对策

随着节能环保理念的深入，建筑外保温系统在我国势必将得到更大范围的推广应用。建筑外保温系统火灾多发，对消防工作“部门依法监管”的能力和水平提出了新的要求，必须尽快采取有效措施，破解当前建筑外保温系统的消防安全监管难题。

3.1 完善法规体系，尽快出台操作性强的国家消防技术规范

任何一个行业要保持健康有序地发展，必须制定统一严格的安全标准，遵循科学可持续的发展规则。建筑外保温行业在我国全面发展已超过10年，但到目前为止尚无国家层面的技术规范。目前惟一沿用的建筑外保温行业规范是JGJ144－2004《外墙外保温工程技术规程》(以下简称《规程》)，而该《规程》并未涉及消防技术规定。2009年央视火灾后，公安部、住房和城乡建设部联合制定下发了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(以下简称《暂行规定》)。由于仅是一部规范性文件，《暂行规定》在各地未能得到有效执行，上海“11·15”火灾及沈阳万鑫大厦火灾都暴露出这部规范性文件在消防安全管理中执行不力的严重问题。虽然2011年公安部再次以部门文件的形式对《暂行规定》进行了从严要求，但时至今日建筑外保温国家技术规范仍然迟迟未能面世。

国家标准的缺失给建筑外保温系统的正常发展带来了问题，使得强制性规范对产业良性发展的引领作用和对低端产能的淘汰作用无法发挥。原有行业标准由于缺乏必要的消防安全要求，导致建筑外保温行业存在严重的先天性问题。欧美标准基本都规定建筑在22m以上部分应使用不燃的保温材料，如在德国的法律法规中明确规定超过22m的建筑严禁使用有机可燃保温材料，因此聚苯板外保温系统只能用于低于22m的建筑中，高于22m的建筑大部分使用岩棉外保温系统;在英国18m以上建筑必须采用按英国标准0级或欧洲标准B级以上的材料，即必须采用不燃或难燃材料;在美国纽约州明确规定耐火极限低于2h的聚苯板薄抹灰建筑外保温系统不允许应用在高于22.86m的住宅建筑中。与欧美等国家的标准相比，我国的建筑外保温技术在推广之初未能严格消防标准，造成大量的低端保温材料产能盲目发展，低价劣质易燃产品充斥市场，整个行业徘徊在低水平低层次，并且这些企业仍处在成本回收期。由于国家强制性标准的缺失，而之前文件式管理模式缺乏必要的连续性和约束力，现有的低端产能集体处于观望状态，甚至以种种理由阻碍国家标准的出台和统一，导致落后产能不能有序退出市场，高端产能无法良性发展。特别是由于缺乏国家强制性标准，防火性能长期被剔除于建筑外保温材料成本之外，不应流入市场的易燃、可燃材料得以堂而皇之参加市场竞争，并占据价格等优势，市场陷入无序竞争的“恶性循环”。因此建议必须尽快借鉴欧美成熟的规范标准，制定严格的国家技术规范，尽快淘汰低端产能，严格规范市场行为，保证产业的健康安全发展。

3.2 重视新技术应用，促进建筑外保温系统的多元化发展

由于历史的原因，在短时间内，我国满足防火要求的难燃、不燃外保温材料产能还难以满足使用需要，因此在重视材料防火的同时，必须高度重视系统防火，大力发展建筑外保温系统构造防火技术，解决外保温系统的防火安全问题。特别是下面几种经实践检验行之有效的构造技术应在编制国家技术规范中加以搜集整理并通过图集形式统一，以利于推广应用。(1)防火隔离带。防火隔离带能够有效地阻止火焰蔓延，防止建筑外保温系统墙面整体燃烧，起到“防火分区”和“防火间距”的作用。建议在外墙保温系统特别是在空腔构造的幕墙结构中应大量应用防火隔离带。防火隔离带应选择不燃材料，在空腔结构中垂直和水平方向都应该设置。防火隔断的尺寸应根据建筑的重要性和保温材料的燃烧性能确定并在规范中予以明确规定。需要指出的是，对于使用热塑性可燃、易燃材料的建筑外保温系统，由于发生火灾时易形成滴落、流淌火灾，即使设置防火隔离带也容易发生火灾“跳跃式”蔓延，因此应用防火隔离带技术，必须同时对建筑外保温材料做出一定的限制。(2)挡火梁。为防止建筑内部火灾向外卷吸蔓延引燃建筑外保温材料，应规定使用非A级外保温材料的建筑物外墙开口部位(如外窗)上方应设置挡火梁。这种隔火构造方式原理与防火隔离带类似，不燃材料的挡火梁水平设置于门窗洞口的上边缘，并伸出门窗洞口竖向边缘一定长度，以防止室内火焰向上卷吸蔓延。(3)幕墙集成拼装。在建筑外保温系统施工常用的幕墙－空气间层－保温板结构中，保温板与基层墙体之间或与装饰面层之间有空腔存在，在火灾发生时为燃烧提供氧气，在火灾发生后提供烟囱通道，加速火灾的蔓延。解决“空腔结构”的问题是设置“无空腔结构”或“空腔分仓结构”。幕墙集成拼装技术应用“空腔分仓结构”将保温材料与装饰面层集成为小面积的集成块，可有效避免出现大面积的“空腔结构”。(4)防火保护面层。现有的薄抹灰系统，将水泥砂浆等作为保温层的防火保护面层，但在火灾条件下，水泥砂浆容易开裂，影响防护效果。因此应重点研究改善防护砂浆的耐火性能，通过研发复合材料抹面层及抹面技术，解决防裂和防火的双重问题。

3.3 探索技术措施，保证现有隐患问题得到整改

对于目前存在大量已建成的使用不合格建筑外保温材料的建筑，应区别对待，通过积极探讨整改隐患的技术措施，推动现有隐患问题得到有效整改。(1)对于高层甚至超高层建筑物采用聚苯板薄抹灰网格布粘贴面砖的建筑外保温系统，应整体进行拆除更换不燃保温材料。因为这种做法的危险性极大，一旦火灾发生，聚苯板受热产生的热熔缩变形以及网格布过热折断易导致瓷砖坠落，会对人员造成潜在的致命危险。(2)对于高层甚至超高层建筑物采用聚苯板薄抹灰涂料饰面的建筑外保温系统，一般也应拆除更换。确实难以更换的，建议可考虑利用屋顶试验消火栓出水，设置沿墙水幕保护措施。当然这一做法的前提是消火栓系统的设计流量及消火栓泵的扬程能满足要求。沿墙水幕保护对于幕墙－空气间层－聚苯板保温结构更为适用，一是可避免拆除幕墙更换保温材料的巨大浪费，二是从美观性来讲水幕喷头可直接设置于顶部空气间层。建议探讨沿墙水幕保护技术作为新建建筑保温层保护技术的可行性。(3)需要特别指出的是，我国现行规范GB50016－2006《建筑设计防火规范》和 GB50045－95《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)均规定:在外墙满足防火墙要求的前提下，建筑之间的防火间距可适当折减，甚至一定条件下的防火间距可不限。但在建筑外保温材料大量使用易燃、可燃材料的情况下，外墙已成为火灾蔓延的途径。因此，对于多层建筑之间防火间距不满足6m、高层建筑之间防火间距不满足13m情况下的现有建筑，建筑外保温材料应作为隐患整治的重点，凡使用非A级保温材料的外保温系统均应全部拆除更换。建议下一步在编制建筑外保温系统消防技术规范时，对于此类情况的建筑应重点从严要求。

3.4 加大监管力度，严厉整治建筑外保温材料防火问题

当前混乱的建筑外保温材料市场要求政府及职能监管部门必须采取有效措施，进一步加大对外保温材料的监管力度，保护人民群众的生命财产安全。在建筑工程消防设计审核及消防设计备案抽查过程中，必须对建筑外保温系统设计重点严格审查，对设计中选用不符合要求保温材料的，在责令改正的同时一律追究设计单位设计责任并从严从重予以处罚。在施工过程中，必须加强对施工现场的检查力度，严格落实施工单位及监理单位责任，严格从源头监管。对于现场发现使用不符合要求的保温材料的，一律追究施工单位、监理单位责任并从严从重处罚。在施工检查中，要督促并指导施工单位建立施工现场消防安全责任制度，落实动火、用电、易燃可燃材料等消防管理制度和操作规程，保障施工现场具备消防安全条件，保证在建工程竣工验收前消防通道、消防水源、消防设施与器材、消防安全标志等完好有效;要督促建设单位、监理单位充分重视建筑外保温材料产品现场见证取样环节，并加大消防部门直接抽样送检的频次，确保送检材料的真实性和代表性，保证结果的科学性和准确性。在建筑工程消防验收及竣工验收备案抽查阶段，要在见证取样结果的基础上，大力加强现场的实地检查，以高度的责任心做好建筑外保温材料的管理和监督工作。消防部门在执法过程中必须加强与建设主管部门、产品质监部门、工商部门的联系，多部门合作联合执法，把住生产、销售、使用、维护各个环节，确保建筑外保温材料问题得到彻底解决。

3.5 落实责任追究，严格执行火灾责任倒查制度

一系列重特大火灾事故的惨痛教训再次警醒人们:规范建筑外保温材料的管理必须采取更为强有力的措施。要真正落实更为严格的火灾责任追究制度，凡涉及到建筑外保温系统设计、施工不符合要求的，必须从源头开始倒查，严格追究生产厂家、经销商、建设单位、设计单位、施工单位、监理单位的责任，重处重罚，采取强有力措施净化市场。同时，对于监管部门也必须采取更为严格的责任倒查制度，追究有关部门和个人的监管责任，切实采取超常规手段，保证建筑外保温市场健康有序发展。

3.6 增强防范意识，做好特殊火灾的应急救援准备

建筑外保温材料火灾原因具有一定的特殊性，必须有针对性地加强施工阶段及节假日等特殊时段的火灾预防。(1)施工阶段的防范重点应在外保温系统施工区域及施工时段。在施工现场动用电焊、切割等明火时，必须确认明火作业涉及区域内没有裸露的可燃材料，并设专人监督，做好应急措施，必要时可在外保温材料表面设置水泥砂浆等不燃材料作为保护层以及考虑在外保温材料进入施工现场前涂刷防火界面漆等。要特别加强建筑外保温系统施工现场消防安全的“四个能力”建设，施工单位应结合施工现场的特点，有重点地进行消防安全知识教育，增强职工的消防安全意识，使施工人员了解外保温材料的火灾危险性及特点，会扑救初期火灾，会自救逃生疏散，确保消防安全宣传到位、制度到位、设施到位、责任到位。(2)对于节假日等特殊时段，要科学合理划定烟花爆竹燃放区域及燃放时段，并严格加以执行。建筑物业管理单位要加强“四个能力”建设，要担负起宣传、教育的责任，在特殊时段加强“禁燃禁放”或燃放规则的宣传;要担负起发现和消除火灾隐患的责任，对于特殊时段要不间断的进行防火巡查，及时发现火灾隐患并扑救初期火灾;要担负起群众应对突发状况培训的责任，保证火灾情况下逃生有措施、疏散不慌乱。(3)针对建筑外保温系统火灾燃烧速度快、蔓延迅速，容易形成立体火灾，烟气毒害性大，高空坠落物多等特点，消防部门必须提前谋划，认真做好建筑外保温火灾的灭火救援准备。要根据建筑外保温系统的火灾特点，深入研究与室内火灾扑救的差异性，在装备使用的实战效能上下功夫，科学合理地制定灭火作战预案。要根据不同天气状况对外保温系统火灾的影响，组织火灾扑救和疏散救人的实战演练，在训练与实战中找对策、想办法，有效提高扑救外保温系统火灾的能力和水平。

3.7 加强行业自律，推动保温材料市场健康安全发展

建筑外保温行业在我国起步较晚，但由于缺乏有效监管，一开始就进入了无序竞争的恶性循环，低价劣质产品、低端产能充斥整个市场，新兴材料得不到有效推广和发展，一个不争的事实是全国A级保温材料现有产能达不到一个普通城市的需要量，行业低端发展的乱象可见一斑。建筑外保温行业从业者必须在职能部门有效监管的同时，加强行业自律，充分认识到行业的潜力;珍惜市场机遇，避免短视行为，通过规范自身的经营行为，自觉与假冒伪劣作斗争;严格执行国家标准，建立市场诚信，切实保证建筑外保温产业真正健康有序的发展。

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