高層建筑外墻保溫系統(tǒng)防火措施研究

史慧芳 青島黃海學(xué)院建筑工程學(xué)院講師

王 璐 青島黃海學(xué)院建筑工程學(xué)院副教授

孔凡全 山東中原建工實業(yè)有限公司工程師

高層建筑指的是高度在27 m 以上的住宅建筑以及高度在24 m以上的非單層廠房、倉庫與其他民用建筑。高層建筑的產(chǎn)生與發(fā)展，為解決用地資源緊張與基建項目不斷增多之間的矛盾做出了突出貢獻?，F(xiàn)代建筑行業(yè)中，外墻保溫系統(tǒng)已經(jīng)成為高層建筑中必不可少的重要組成部分。出于安全性的考慮，高層建筑外墻保溫系統(tǒng)不僅要具備良好的保溫隔熱性能，還要具備一定的防火性能，以有效預(yù)防和控制火災(zāi)的危害，保障建筑及人員安全。

1 建筑外墻保溫系統(tǒng)

目前來說，建筑外墻保溫系統(tǒng)主要分為外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)、外墻夾芯保溫系統(tǒng)、外墻自保溫系統(tǒng)以及外墻外保溫系統(tǒng)4 種類型[1]。其中，外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)是在建筑外墻的內(nèi)部設(shè)置保溫層，即在外墻墻體的內(nèi)側(cè)安裝各種具有保溫性能的材料。外墻夾芯保溫系統(tǒng)是在外墻的內(nèi)側(cè)和外側(cè)墻壁之間放置保溫材料，內(nèi)側(cè)、外側(cè)墻壁可采用磚和砌塊等墻體材料。采用夾芯保溫系統(tǒng)的時候，可以由兩面墻組成墻體，并在兩面墻中間的位置設(shè)置保溫層，還可以采用空心混凝土砌塊，并將保溫材料填充在孔洞中。

外墻自保溫系統(tǒng)指的是采用本身便具有保溫性能的材料建造建筑外墻墻體。為保證安全性，這種材料除了具有保溫隔熱性能外，還有阻燃的功能，如加氣混凝土砌塊便是一種保溫性能和阻燃性能兼具的材料。外墻外保溫系統(tǒng)是最為常用的一種外墻保溫系統(tǒng)，具有適用范圍廣、可基本消除熱橋問題、可優(yōu)化室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量、可保持室溫的穩(wěn)定性、可改善墻體潮濕情況、適用于舊建筑物的節(jié)能改造、可提高墻體的氣密性與防水性、保溫材料用量較少成本較低以及不占用房屋使用面積等優(yōu)勢。從防火性能考慮，外墻外保溫系統(tǒng)包覆在建筑外墻上，跨越了層間防火分區(qū)，且形成了一個連通的區(qū)域，在發(fā)生火災(zāi)的情況下，極易發(fā)生蔓延。鑒于此，高層建筑對外墻外保溫系統(tǒng)的防火性要求較高。

2 影響高層建筑外墻保溫系統(tǒng)防火性能的因素

2.1 保溫材料

外墻保溫系統(tǒng)的防火性能直接受到保溫材料性能的影響，若是保溫材料具有可燃性，則會增加火災(zāi)風(fēng)險，若是保溫材料為不可燃性材料，則可有效預(yù)防火災(zāi)[2]。在我國，外墻外保溫系統(tǒng)是高層建筑最為常見的一種外墻保溫系統(tǒng)，而外墻外保溫系統(tǒng)中，經(jīng)常使用硬泡聚氨酯、XPS 以及EPS 等保溫材料，這些材料均屬于可燃材料，極易導(dǎo)致外墻保溫系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)。隨著高層建筑的發(fā)展，其相關(guān)規(guī)范標(biāo)準也在不斷完善，尤其是節(jié)能和環(huán)保方面的要求越來越嚴格，為降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗，外墻保溫系統(tǒng)得到了越來越多的應(yīng)用，這些可燃保溫材料在未來也會得到更多的應(yīng)用。鑒于此，必須進一步提高對外墻保溫系統(tǒng)防火問題的重視。

2.2 防火措施

盡量避免火災(zāi)事故的發(fā)生、將火災(zāi)事故的危害控制在最小范圍內(nèi)以及將火災(zāi)蔓延區(qū)域控制在最小范圍內(nèi)是建筑防火設(shè)計的主要目標(biāo)。針對外墻保溫系統(tǒng)的防火，應(yīng)借鑒建筑防火分區(qū)的方式，將整個外墻保溫系統(tǒng)劃分為若干個防火分區(qū)，有效控制火災(zāi)蔓延。以外墻外保溫系統(tǒng)為例，目前我國外墻外保溫系統(tǒng)包覆在外墻上，跨越了層與層之間的防火分區(qū)，且形成了連續(xù)的可燃性保溫層，一旦遭遇火災(zāi)事故，便會迅速蔓延，且是左、右、上、下蔓延，甚至變成立體火災(zāi)。雖然我國《民用建筑外墻保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》提出要設(shè)置防火隔離帶，但是實踐過程，這一規(guī)定的執(zhí)行情況并不樂觀，埋下諸多安全隱患。

2.3 施工風(fēng)險

調(diào)查、分析高層建筑外墻保溫系統(tǒng)的火災(zāi)事故發(fā)生情況發(fā)現(xiàn)，在施工過程中發(fā)生的火災(zāi)高達80%以上[3]。這些火災(zāi)事故的出現(xiàn)，主要原因在于現(xiàn)場施工過程中存在諸多風(fēng)險，主要包括4 點：一是施工現(xiàn)場未開展有效的消防安全管理，未設(shè)置專門的保溫材料堆放場地，材料露天堆放，或者直接碼放在保溫工程周圍，未做防火保護措施、未設(shè)置消防安全標(biāo)志；二是消防器材配置不全，未設(shè)置消防車道；三是由于外墻保溫系統(tǒng)施工是一個復(fù)雜的作業(yè)，施工中經(jīng)常會出現(xiàn)動火立體交叉作業(yè)，電焊渣濺落和明火等均會導(dǎo)致可燃性保溫材料的燃燒，引發(fā)火災(zāi)；四是施工使用的保溫材料質(zhì)量不佳，阻燃性能不達標(biāo)，也可能會發(fā)生火災(zāi)事故。

3 提高外墻保溫系統(tǒng)防火性能的措施

3.1 合理選擇保溫材料

為提高外墻保溫系統(tǒng)的防火性能，應(yīng)使用具有良好防火性能的保溫材料，可從以下幾個方面入手。

首先，采用不燃保溫材料是提升外墻保溫系統(tǒng)防火性能的有效措施之一，但卻不是唯一的措施。我國新階段主要采用聚氨酯硬泡和聚苯乙烯泡沫塑料作為保溫材料，其占比約為80%，但是這兩種保溫材料均具有可燃性，容易出現(xiàn)火災(zāi)，因此需采用具有防火性能的保溫材料[4]。加氣混凝土砌塊是最常見也是技術(shù)比較成熟的一種保溫材料，其主要由加氣劑（鋁粉）、粉煤灰、石灰以及水泥等原材料組成，各種原材料混合攪拌均勻后，再經(jīng)過澆筑、切割以及蒸壓養(yǎng)護等一系列工序生產(chǎn)而成。加氣混凝土砌塊具備良好的保溫隔熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)大約是普通粘土磚15%，還具備良好的防火性能，在600 ℃的高溫環(huán)境下的力學(xué)性能依然可以保持穩(wěn)定。

其次，借助阻燃改性技術(shù)提升有機保溫材料的阻燃性能。有機保溫材料具有諸多優(yōu)勢，如導(dǎo)熱系數(shù)較低、保溫隔熱性能較好、成本降低以及節(jié)能環(huán)保等，但其具有可燃性。針對有機保溫材料的這一缺點，可采用阻燃改性技術(shù)來提升其阻燃性能。目前，難燃性PIR 保溫板和EPS 保溫板已經(jīng)在國外得到了應(yīng)用，我國應(yīng)借鑒國外先進理念與技術(shù)，加大對有機保溫材料阻燃改性技術(shù)的研究，積極開發(fā)具有良好阻燃性能、價格合理、低煙且低毒的有機保溫材料。

最后，開發(fā)無機保溫材料。通常情況下，采用難燃型或不燃性保溫材料的外墻保溫系統(tǒng)，防火性能相對較好，不容易發(fā)生火災(zāi)。鑒于此，應(yīng)積極加大對不燃性無機保溫材料的開發(fā)，不僅要開發(fā)更多類型的無機保溫材料，還要不斷進行升級，以滿足我國建筑外墻保溫市場的需求。就現(xiàn)階段來說，無機保溫材料在我國的應(yīng)用較少，主要原因包括兩個方面：一方面，我國高質(zhì)量的保溫制品生產(chǎn)技術(shù)水平相對落后，且關(guān)于無機保溫材料的外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用方面的研究與實踐較少；另一方面，無機保溫材料如巖棉類等，礦產(chǎn)資源相對缺乏，成本較高，難以滿足巨大的市場需求。鑒于此，應(yīng)加大對有機—無機復(fù)合型保溫材料的研究，開發(fā)保溫隔熱性能與防火性能兼具、經(jīng)濟合理且可大量生產(chǎn)的外墻保溫系統(tǒng)。

3.2 合理選擇構(gòu)造型式

我國國土面積遼闊，高層建筑所在地區(qū)不同，對外墻保溫隔熱性能的要求也有一定的差異[5]。針對外墻保溫系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)建筑實際情況進行合理選擇。例如，可將外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)或者是外墻外保溫系統(tǒng)與外墻夾芯保溫系統(tǒng)結(jié)合起來，以減少外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)和外墻外保溫系統(tǒng)中保溫材料的厚度，減少火災(zāi)風(fēng)險。

3.3 加強施工安全管理

建筑外墻保溫系統(tǒng)施工中，應(yīng)在施工現(xiàn)場切實做好安全管理。結(jié)合建筑外墻保溫系統(tǒng)的特點及施工情況，開展安全培訓(xùn)，宣傳消防知識，加大防火巡查力度和消防安全檢查力度，減少施工現(xiàn)場發(fā)生的火災(zāi)，具體可從幾個方面入手：一是檢查保溫材料，為提高外墻保溫系統(tǒng)的防火性能，必須確保保溫材料的質(zhì)量達標(biāo)，不合格材料嚴禁投入使用；二是外墻保溫系統(tǒng)施工中，必須嚴格按照設(shè)計要求，分區(qū)段進行，嚴格控制各區(qū)段之間的防火間距；三是保溫材料未涂抹防護層的情況下，裸露施工高度不可超過3 個樓層，且要及時覆蓋，以控制保溫材料的裸露時間和面積；四是特殊工種，如電工、氣焊以及電焊等必須持證上崗；五是施工現(xiàn)場需配備充足的消防設(shè)備；六是動用明火必須嚴格遵循用火管理制度辦理相應(yīng)手續(xù)，動火前清理干凈現(xiàn)場及周圍的可燃物，并要安排專門人員進行監(jiān)管，動火后檢查現(xiàn)場，確保無火災(zāi)隱患遺留。

4 結(jié)語

保溫材料、防護措施以及施工風(fēng)險等是影響高層建筑外墻保溫系統(tǒng)防火性能的主要因素。為提高外墻保溫系統(tǒng)的防火性能，應(yīng)合理選擇保溫材料和構(gòu)造型式，加強施工安全管理，從而有效預(yù)防火災(zāi)事故，維護建筑及人員安全。