我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展時(shí)期,每年大約新建20億平方米的建筑。此外,全國(guó)既有房屋建筑面積累計(jì)已接近了400億平方米,其中達(dá)到建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的只有2億平方米,僅占全部城鄉(xiāng)建筑總面積的0.04%。按照建設(shè)部的要求,既有建筑的節(jié)能改造要到2020年全部完成。因此,我國(guó)面臨新建建筑和既有建筑的雙重建筑節(jié)能任務(wù)。我國(guó)“十一五”規(guī)劃中提出要完成建筑節(jié)能65%%總目標(biāo),根據(jù)國(guó)內(nèi)外建筑節(jié)能所取得的一系列成功經(jīng)驗(yàn),要完成總目標(biāo)任務(wù),其建筑節(jié)能的關(guān)鍵性保溫主體材料在現(xiàn)階段只能選用高效節(jié)能泡沫保溫材料,其它保溫材料由于保溫效果太差,均無(wú)法充當(dāng)我國(guó)建筑節(jié)能65%中主體保溫材料。
目前,在建筑領(lǐng)域內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用的高效建筑節(jié)能保溫材料主要有EPS(聚苯乙烯泡沫)、XPS(擠塑聚苯乙烯泡沫)和PU(聚氨酯泡沫)等三種,它們?cè)谑澜缃ㄖ?jié)能史上發(fā)揮了巨大的作用。其中PU是目前世界上公認(rèn)最佳保溫絕熱材料,其導(dǎo)熱系數(shù)為所有保溫材料中最低、熱工性能最為優(yōu)越的一類材料,其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.018~0.023W?m?k,25毫米厚的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料的保溫效果相當(dāng)于40毫米厚的EPS、45毫米的礦棉、380毫米厚的混凝土或860毫米的普通磚。在同樣保溫效果下,保溫厚度約相當(dāng)于EPS的一半。根據(jù)熱工計(jì)算,若要完成我國(guó)建筑節(jié)能65%總目標(biāo),PU厚度只需3厘米,而EPS板厚度需7厘米以上,XPS板厚度需5厘米以上。
一、建筑節(jié)能總發(fā)展趨勢(shì)是保溫性、防火性更強(qiáng)的PU泡沫正在逐步取代保溫性、防火性差的EPS、XPS
不解決中國(guó)建筑節(jié)能保溫技術(shù)系統(tǒng)中的泡沫塑料防火安全問(wèn)題和整個(gè)建筑保溫防火安全問(wèn)題,將會(huì)成為中國(guó)建筑節(jié)能中對(duì)后人無(wú)法交待的建筑火災(zāi)大隱患。中國(guó)建筑節(jié)能決不能照搬照抄外國(guó)模式,必須研制符合中國(guó)國(guó)情的具有抗火災(zāi)功能的新型PU材料,建立中國(guó)式建筑保溫節(jié)能體系。
EPS、XPS、PU均屬有機(jī)保溫材料,最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、保溫、隔熱性好。但最大的缺陷是防火安全性差,且易老化。燃燒時(shí)煙霧大、毒性大,承重性、使用年限均不如無(wú)機(jī)保溫材料。特別是EPS泡沫、XPS泡沫的耐火性極差,在80℃就產(chǎn)生熔融變形滴落。因而在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,對(duì)重要建筑、高層建筑進(jìn)行外墻保溫均有嚴(yán)格的防火要求。一般都要求保溫系統(tǒng)和絕熱材料作燃燒性能及耐火極限試驗(yàn)(并考慮燃燒時(shí)煙氣及毒性),且分為若干等級(jí)。不同等級(jí)的系統(tǒng)和材料適用不同范圍的建筑防火要求。到目前為止,EPS板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)由于涉及嚴(yán)重的防火問(wèn)題,在美國(guó)有20多個(gè)州禁止使用;在英國(guó),18米以上的建筑不允許使用EPS板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng);在德國(guó),規(guī)定22米以上的建筑也不允許使用EPS板薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)。
目前,歐洲的許多夾心板材廠已經(jīng)不再生產(chǎn)防火性差的EPS板,而且很多保險(xiǎn)公司已禁止給EPS板保溫的建筑進(jìn)行質(zhì)量保險(xiǎn)。在韓國(guó)、澳洲等地的建筑保溫市場(chǎng)EPS、XPS泡沫已經(jīng)被禁止使用。然而,在中國(guó)大規(guī)模推廣應(yīng)用的EPS聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng),在國(guó)內(nèi)沒(méi)有提出防火的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn),幾乎所有聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的生產(chǎn)單位都對(duì)其存在的火災(zāi)隱患不管不顧,或者避而不談,甚至一些國(guó)際知名的外墻外保溫公司進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后,為了利潤(rùn)的最大化,也利用中國(guó)外墻外保溫市場(chǎng)的不規(guī)范現(xiàn)狀,特別在高層、甚至超高層建筑上,依然采用易燃的EPS板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng),不考慮其所在國(guó)的范圍和限制,這對(duì)中國(guó)的高層建筑和超高層建筑帶來(lái)相當(dāng)危險(xiǎn)的隱患后果。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑以多層和別墅為主,故而高效節(jié)能泡沫塑料防火安全性的要求可以不高,甚至可以降低,發(fā)生火災(zāi)時(shí)的危害相對(duì)矛盾不太突出。然而在中國(guó),尤其東部發(fā)達(dá)地區(qū),是人口密集區(qū)域,城市人口居住高度集中,居住的建筑以多層和高層為主,有的高層建筑群呈扎堆狀況。在國(guó)外很少見(jiàn)到以全現(xiàn)澆混凝土剪力墻、混凝土框架輕質(zhì)砌塊填充高層居住群建筑,此類建筑結(jié)構(gòu)不僅單體面積大,而且建筑高度比國(guó)外的高許多。
國(guó)內(nèi)高層建筑中采用的EIFS外墻保溫裝飾系統(tǒng)做法較多,其保溫系統(tǒng)通常是采用三種保溫材料:最為普通的是EPS,其次是XPS,再次是聚氨酯板PU。這三種泡沫塑料均屬有機(jī)保溫材料,未經(jīng)阻燃加工處理時(shí),均屬易燃體。經(jīng)阻燃加工處理后,最多能達(dá)到“難燃體”,無(wú)法達(dá)到“不燃體”。因而采用上述三種泡沫塑料所組成的“薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)”是“復(fù)合型墻體”。EPS板、XPS板、PU板應(yīng)是墻體構(gòu)件,按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045的要求,三級(jí)以上耐火等級(jí)建筑構(gòu)件的墻體燃燒性能應(yīng)是“不燃性”。我國(guó)居民住宅建筑恰好大多屬于4層及4層以上的多層和高層建筑,要求耐火等級(jí)均在三級(jí)以上。實(shí)踐表明,由于易燃外墻外保溫材料特別是EPS泡沫達(dá)不到耐火等級(jí)的三級(jí)以上建筑墻體“不燃體”的規(guī)定,導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的案例比比皆是。
從上述兩個(gè)“規(guī)范”要求出發(fā),以建筑構(gòu)件的耐火極限來(lái)考察目前國(guó)內(nèi)正推行的“薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)”,其保溫板外面所加飾面保護(hù)層,可視為非承重墻。由于其厚度很薄,通常只有13毫米厚,它的耐火極限僅能達(dá)到0.325小時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到兩個(gè)“規(guī)范”的三級(jí)耐火等級(jí)“應(yīng)大于0.75小時(shí)耐火極限”的規(guī)定。更為可怕的是在飾面層耐火極限超過(guò)0.325小時(shí)后,飾面層背面的苯板外表會(huì)迅速升溫可達(dá)1400℃以上,大大超過(guò)了EPS板使用溫度的750℃。溫度超過(guò)750℃后,EPS全部融化、滴落,完全失去了隔火作用。一旦火災(zāi)發(fā)生,這種“薄抹灰EPS保溫系統(tǒng)”墻體反而會(huì)使火災(zāi)加劇,尤其在高層建筑群中,在外墻均做上“薄抹灰保溫系統(tǒng)”,其節(jié)能問(wèn)題是解決了,但造成后果是火災(zāi)的隱患大大增加了。原來(lái)是不燃體的墻體,加上可燃保溫層,使原來(lái)建筑群中建筑防火間距大大不夠,無(wú)疑這種外保溫系統(tǒng)使原有建筑群防火間距大大縮小,反而大大增加了火災(zāi)的隱患。這種防火間距嚴(yán)重超標(biāo),火災(zāi)一旦發(fā)生,造成建筑物的損失將會(huì)更大。 [Page]
根據(jù)上述分析,目前我國(guó)采用高效節(jié)能泡沫塑料(EPS、XPS、PU)用于“薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)”中,對(duì)人口高度密集、居住高度密集,以多層和高層為主建筑群,進(jìn)行大規(guī)模節(jié)能改造,所取得的后果是節(jié)能問(wèn)題解決了,但火災(zāi)的隱患卻大大增加了。
外墻外保溫系統(tǒng)復(fù)合在結(jié)構(gòu)墻體外側(cè),其本身燃燒性能和耐火極限無(wú)論是抵抗相鄰建筑火災(zāi)侵害,還是阻止本身建筑火勢(shì)的進(jìn)一步蔓延,都是很重要的問(wèn)題。但我國(guó)的外墻外保溫技術(shù)系統(tǒng)普遍存在一個(gè)誤區(qū),認(rèn)為保溫材料在建筑物的外墻,因而對(duì)保溫材料防火性要求可以降低,有的甚至公開(kāi)提出:“高效節(jié)能保溫塑料其防火性能只需確?,F(xiàn)場(chǎng)正常所需要的一個(gè)離火自熄的安全性就行了,沒(méi)有必要追求更高”、“國(guó)外對(duì)保溫泡沫塑料防火要求指標(biāo)很低,照樣大規(guī)模使用,中國(guó)沒(méi)有必要搞高指標(biāo)的防火要求”、“我國(guó)的建筑節(jié)能外墻保溫市場(chǎng)如此之大,建議相關(guān)制定阻燃標(biāo)準(zhǔn)的部門,應(yīng)針對(duì)建筑節(jié)能外墻保溫系統(tǒng)盡快建立一個(gè)相應(yīng)的阻燃標(biāo)準(zhǔn),避免套用不合適的阻燃指標(biāo),引起材料的阻燃性能比實(shí)際需求的過(guò)剩,造成不必要的浪費(fèi),甚至有可能由于不合理的追求過(guò)剩的阻燃性能,給類似聚氨酯PU泡沫這樣優(yōu)良的產(chǎn)品帶來(lái)不應(yīng)該產(chǎn)生的技術(shù)門檻和成本門檻,影響其推廣應(yīng)用”……