我國正處于城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展時期,每年大約新建20億平方米的建筑。此外,全國既有房屋建筑面積累計已接近了400億平方米,其中達到建筑節(jié)能設計標準的只有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,我國面臨新建建筑和既有建筑的雙重建筑節(jié)能任務。我國“十一五”規(guī)劃中提出要完成建筑節(jié)能65%%總目標,根據國內外建筑節(jié)能所取得的一系列成功經驗,要完成總目標任務,其建筑節(jié)能的關鍵性保溫主體材料在現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,均無法充當我國建筑節(jié)能65%中主體保溫材料。
??????? 目前,在建筑領域內大規(guī)模應用的高效建筑節(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,它們在世界建筑節(jié)能史上發(fā)揮了巨大的作用。其中PU是目前世界上公認最佳保溫絕熱材料,其導熱系數為所有保溫材料中最低、熱工性能最為優(yōu)越的一類材料,其導熱系數僅為0.018~0.023W?m?k,25毫米厚的聚氨酯硬質泡沫塑料的保溫效果相當于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,保溫厚度約相當于EPS的一半。根據熱工計算,若要完成我國建筑節(jié)能65%總目標,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)展趨勢是保溫性、防火性更強的PU泡沫正在逐步取代保溫性、防火性差的EPS、XPS
??????? 不解決中國建筑節(jié)能保溫技術系統(tǒng)中的泡沫塑料防火安全問題和整個建筑保溫防火安全問題,將會成為中國建筑節(jié)能中對后人無法交待的建筑火災大隱患。中國建筑節(jié)能決不能照搬照抄外國模式,必須研制符合中國國情的具有抗火災功能的新型PU材料,建立中國式建筑保溫節(jié)能體系。
??????? EPS、XPS、PU均屬有機保溫材料,最大的優(yōu)點是質輕、保溫、隔熱性好。但最大的缺陷是防火安全性差,且易老化。燃燒時煙霧大、毒性大,承重性、使用年限均不如無機保溫材料。特別是EPS泡沫、XPS泡沫的耐火性極差,在80℃就產生熔融變形滴落。因而在歐美等發(fā)達國家,對重要建筑、高層建筑進行外墻保溫均有嚴格的防火要求。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(并考慮燃燒時煙氣及毒性),且分為若干等級。不同等級的系統(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)由于涉及嚴重的防火問題,在美國有20多個州禁止使用;在英國,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,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不再生產防火性差的EPS板,而且很多保險公司已禁止給EPS板保溫的建筑進行質量保險。在韓國、澳洲等地的建筑保溫市場EPS、XPS泡沫已經被禁止使用。然而,在中國大規(guī)模推廣應用的EPS聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng),在國內沒有提出防火的規(guī)定或標準,幾乎所有聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的生產單位都對其存在的火災隱患不管不顧,或者避而不談,甚至一些國際知名的外墻外保溫公司進入中國市場后,為了利潤的最大化,也利用中國外墻外保溫市場的不規(guī)范現狀,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),不考慮其所在國的范圍和限制,這對中國的高層建筑和超高層建筑帶來相當危險的隱患后果。
??????? 國外發(fā)達國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)生火災時的危害相對矛盾不太突出。然而在中國,尤其東部發(fā)達地區(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。在國外很少見到以全現澆混凝土剪力墻、混凝土框架輕質砌塊填充高層居住群建筑,此類建筑結構不僅單體面積大,而且建筑高度比國外的高許多。
??????? 國內高層建筑中采用的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保溫材料,未經阻燃加工處理時,均屬易燃體。經阻燃加工處理后,最多能達到“難燃體”,無法達到“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“復合型墻體”。EPS板、XPS板、PU板應是墻體構件,按《建筑設計防火規(guī)范》GBJ16和《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045的要求,三級以上耐火等級建筑構件的墻體燃燒性能應是“不燃性”。我國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,要求耐火等級均在三級以上。實踐表明,由于易燃外墻外保溫材料特別是EPS泡沫達不到耐火等級的三級以上建筑墻體“不燃體”的規(guī)定,導致火災發(fā)生的案例比比皆是。
??????? 從上述兩個“規(guī)范”要求出發(fā),以建筑構件的耐火極限來考察目前國內正推行的“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到0.325小時,遠遠達不到兩個“規(guī)范”的三級耐火等級“應大于0.75小時耐火極限”的規(guī)定。更為可怕的是在飾面層耐火極限超過0.325小時后,飾面層背面的苯板外表會迅速升溫可達1400℃以上,大大超過了EPS板使用溫度的750℃。溫度超過750℃后,EPS全部融化、滴落,完全失去了隔火作用。一旦火災發(fā)生,這種“薄抹灰EPS保溫系統(tǒng)”墻體反而會使火災加劇,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)能問題是解決了,但造成后果是火災的隱患大大增加了。原來是不燃體的墻體,加上可燃保溫層,使原來建筑群中建筑防火間距大大不夠,無疑這種外保溫系統(tǒng)使原有建筑群防火間距大大縮小,反而大大增加了火災的隱患。這種防火間距嚴重超標,火災一旦發(fā)生,造成建筑物的損失將會更大。 [Page]
??????? 根據上述分析,目前我國采用高效節(jié)能泡沫塑料(EPS、XPS、PU)用于“薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)”中,對人口高度密集、居住高度密集,以多層和高層為主建筑群,進行大規(guī)模節(jié)能改造,所取得的后果是節(jié)能問題解決了,但火災的隱患卻大大增加了。
??????? 外墻外保溫系統(tǒng)復合在結構墻體外側,其本身燃燒性能和耐火極限無論是抵抗相鄰建筑火災侵害,還是阻止本身建筑火勢的進一步蔓延,都是很重要的問題。但我國的外墻外保溫技術系統(tǒng)普遍存在一個誤區(qū),認為保溫材料在建筑物的外墻,因而對保溫材料防火性要求可以降低,有的甚至公開提出:“高效節(jié)能保溫塑料其防火性能只需確?,F場正常所需要的一個離火自熄的安全性就行了,沒有必要追求更高”、“國外對保溫泡沫塑料防火要求指標很低,照樣大規(guī)模使用,中國沒有必要搞高指標的防火要求”、“我國的建筑節(jié)能外墻保溫市場如此之大,建議相關制定阻燃標準的部門,應針對建筑節(jié)能外墻保溫系統(tǒng)盡快建立一個相應的阻燃標準,避免套用不合適的阻燃指標,引起材料的阻燃性能比實際需求的過剩,造成不必要的浪費,甚至有可能由于不合理的追求過剩的阻燃性能,給類似聚氨酯PU泡沫這樣優(yōu)良的產品帶來不應該產生的技術門檻和成本門檻,影響其推廣應用”……