幕墙的节能保温与防火安全分析

浅谈幕墙的节能保温与防火安全分析

摘要:笔者根据多年从业经验，就高层幕墙的节能保温与防火安全进行探讨，以供同仁参考。

关键词:节能保温；火灾隐患；防治措施；阻燃性

中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：

引言

2009年2月9日晚上发生的中央电视台新址北配楼火灾，持续燃烧6h，西、南、东侧外墙装修材料几乎全部烧尽,过火面积达10万平米，7人受伤，其中一名消防员牺牲。中央电视台新址北配楼共30层，高159m，建筑面积103648平米，主体结构为钢筋混凝土结构，外立面装修材料南北侧为玻璃幕墙，东西立面为钛锌板幕墙，幕墙外层表皮保温材料为挤塑板（xps），内层表皮保温材料为防火棉，外层表皮防水材料为三元乙丙防水膜。初步查明火灾系违规燃放烟花爆竹引燃保温材料所致，火势沿保温材料向上下左右多方向迅速蔓延，瞬间从北配楼顶部蔓延到整个外墙，外墙着火之后，由于室内的自动消防设施不能覆盖外墙，火灾几乎无法控制，造成了极其恶劣的后果。此次事件影响深远，教训惨重，引发了社会的强力反响，也引发了我国建筑行业的讨论与反思：提升建筑节能保温系统中节能材料的防火性能，改良节能保温系统的防火构造是当前最重要最紧迫的任务。

1 节能保温系统的隐患分析

总所周知，这些年来，我国的建筑行业使用的节能保温系统主要

包括以下三类：以无机类保温材料为主的节能保温系统，其节能材料主要是岩棉、微膨胀保温浆料等；以有机无机复合保温材料为主的节能保温系统，在我国，其节能材料主要是以胶粉（或水泥基）聚苯颗粒保温为主；以有机高分子保温材料为代表的节能保温系统，其节能保温材料主要是模塑聚苯乙烯泡沫塑料eps、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料xps、聚氨酯材料pu/pir、酚醛泡沫pf等。以上三种保温系统材料，以无机类保温材料为主的节能保温系统已不能满足外保温的要求，目前尚不具备广泛应用的技术条件。同样的，以有机无机复合保温材料为代表的节能保温系统虽然其具有一定程度的防火功能，但导热系数偏大，同时大多数复合保温浆料质量不稳定，难以保证工程质量，在允许使用的复合保温砂浆层厚度范围内，单独使用很难达到公用民用建筑节能设计标准中对外墙平均传热系数限值的规定，相关技术已落后现行规定，目前全国范围内保温浆体材料已列入限制使用技术正逐步淘汰出市场。目前，市场上使用最多的节能保温系统为以有机高分子保温材料为代表的节能保温系统，其保温性能基本能达到节能低碳的综合要求，但从中央电视台新址北配楼等火灾情况来看，有机高分子保温材料的防火性能是其发展的短板。具体来说，有机高分子保温系统中聚苯板薄抹灰系统占目前市场份额的比例很高，但在发达国家因其防火性能较差，而对其使用范围有严格的限制，但在国内前些年没有标准对此作出规定。几乎所有聚苯板薄抹灰外墙外保温做法的生产单位对聚苯板薄抹灰系统的火灾隐患都视而不见，利用国家外墙外保温系统

规范不健全，不成熟的现状，在高层甚至在建筑高度达百米这样的超高层建筑物上仍采用此种产品。国内一些高层建筑上用聚苯板薄抹灰网格布粘贴面砖的外墙外保温做法也相当普遍，这种做法的危险性在于：火灾一旦发生，不仅有机保温板燃烧产生的有毒气体和火焰会给逃生者带来巨大危险，同时因聚苯板受热产生的热熔缩变形以及网格布过热折断而导致瓷砖坠落，对建筑外围和相关救助人员也造成潜在的危险。目前国内外墙外保温系统中约80％的主体保温材料为有机可燃材料，而且系统又以防火性能较差的聚苯板薄抹灰系统为主，为建筑安全留下了隐患。

2 提高防火性能的措施及对策

如何提高防火性能，一直是人们亟待解决的难题，一般情况下，人们主要从以下两点出发：①提升系统保温材料的阻燃性，根据《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的相关要求，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。故提升保温材料的防火性能是整个保温系统防火性能的重中之重，从目前的节能材料发展的趋势来看，pf酚醛泡沫材料具有优良的保温性能及可靠的防火性能。在发达国家酚醛发泡材料发展迅速，已广泛应用于建筑、国防、外贸、贮存、能源等领域。其难燃等级高，防火性能好，用明火灼烧后其表面只是形成一层碳化层，不会出现燃烧、变形现象，根本上杜绝了发生火灾的可能性。不仅可以用于传统外墙外保温系统，还可以用于构筑传统eps/xps/pu 等外墙保温系统防火隔离带，用作幕墙内的防火保温隔热材料，以及高低温场合的

防火保温隔热材料。②强化保温材料系统防火措施及技术性处理，关于技术性处理这块，主要分为：界面处理、空腔处理、防火隔断以及防火保护面层四个方面，关于界面的处理，砂浆的原始功能在于使两种相互粘结性差的材料实现有效粘结，尤其是挤塑聚苯板和聚氨酯保温材料与聚合物砂浆之间的粘结，无界面处理或处理不当引发质量问题的工程事故时有发生，因此越来越多的人开始重视相邻材料的界面处理问题。而适当的界面砂浆处理还会起到另一个重要作用，即防火作用，涂覆防火型界面砂浆的聚苯板氧指数明显提高，例如氧指数为31％的聚苯板在防火界面砂浆处理后氧指数升为36％。如果全部可燃的有机保温材料在进入施工现场前涂覆或喷涂上墙后（如现场喷涂聚氨酯）马上涂覆界面砂浆，其可满足诸如电焊火花、烟头等小火源的攻击。关于空腔处理，有机保温板与基层墙体之间或与装饰面层之间如果有大量空腔存在将在火灾发生时为燃烧提供氧，在火灾发生后提供烟囱通道，加速火灾的蔓延。目前，根据《建筑节能质量验收规范gb50411-2007》等要求，保温板与基层墙体粘结面积应≥40%，且面砖饰面层其保温板与基层墙体粘结面积应≥50%。关于防火隔断，系统的防火隔离带构造或防火分仓构造的设置，能够有效地阻止火焰蔓延。防火隔断可选择多种轻质不燃或难燃材料，如德国采用的是高强矿棉板，目前国内使用较普遍的是pf 酚醛泡沫。2009年《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》出台，其内容对目前民用住宅节能保温系统防火隔离带设置有了全面规定：（一）高度大于等于60m小于100m的建

筑，当采用b2级保温材料时，每层应设置水平防火隔离带。（二）高度大于等于24m小于60m的建筑，其当采用b2级保温材料时，每两层应设置水平防火隔离带。（三）高度小于24m的建筑，当采用b2级保温材料时，每三层应设置水平防火隔离带。防火隔离措施一方面可以有效阻止炙热气流上窜，另一方面阻止保温材料熔融后向下滴落，从而减轻外来火对可燃保温材料外保温墙面破坏的范围和程度。关于防火保护面层，防护面层的厚度和质量稳定性，决定系统层面受到热量或火焰侵袭时对内侧有机保温材料的保护能力。防火保护面层可选用不燃或难燃材料，从目前各种防火保护面层来看，普通水泥砂浆在作为防火保护面层时，由于刚性材料易开裂、与有机保温材料的粘结性差和自重大等缺陷使其没有应用的可能。所以寻找轻质找平材料作为防火保护面层是一个好的选择，就目前而言，市场上应用较多的胶粉基或水泥基抗裂砂浆，是现有技术条件下最优的选择，而对于其它轻质材料做防火保护面层是否会引发其它问题还有待实践验证。轻质防火保护面层不仅提供了系统的防火性，还能起到辅助保温的作用，可适当减少有机保温材料的厚度。

综上所述，想要从根本上解决节能保温与防火问题任重而道远，相关课题的研究还有很长的路要走，需要从业人员在实践中不断的努力和探索。从根本上杜绝类似于央视大楼这样的悲剧发生。［参考文献］

［1]宋长友.外墙外保温防火构造应用经济分析［j].建筑科学，