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河北綠色建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)破解之謎調(diào)查與商榷
2015/4/8 0:20:24
綠色建筑的工作重點是節(jié)能，它以維護結(jié)構(gòu)保溫節(jié)能為首。近年來，由于火災(zāi)原因，使全國建筑節(jié)能工作陷入僵局，國家至今無法出臺一個明確、統(tǒng)一的規(guī)定，此問題被業(yè)內(nèi)稱之為“世界性難題”。如今，該難題在河北得以解決，是河北的企業(yè)攻克了這個“世界性難題”。隨之，媒體上出現(xiàn)了‘不燃、不壞，無傳播’的科學(xué)命題，這在建筑節(jié)能領(lǐng)域的薄抹灰外墻外保溫行業(yè)中是一個科技創(chuàng)新之舉，填補了行業(yè)空白。它通過技術(shù)創(chuàng)新，使聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)在模型火試驗時，突破了迄今為止均被破壞、燃燒的瓶頸，實現(xiàn)了超常規(guī)的不燃燒目標。筆者認為，既然現(xiàn)實中存在著燃燒和不燃燒兩種不同結(jié)果，就應(yīng)增加新術(shù)語對其加以區(qū)分。改變過去只有‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴瘑我恍g(shù)語的思維理念，實現(xiàn)特定的新、舊術(shù)語并存的思維理念新格局，勇于正視用保溫系統(tǒng)不燃取代可燃傳播的重大技術(shù)變革。
之前，為什么只有‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴母拍詈投ㄐ裕慷F(xiàn)在又出現(xiàn)了‘不燃、不壞，無傳播’的全新概念和定性？二者術(shù)語有何區(qū)別？為什么要對外墻外保溫系統(tǒng)的防火性能進行驗證，只有滿足不具有火焰?zhèn)鞑バ缘谋叵到y(tǒng)方能使用？為什么早被發(fā)達國家證明綜合性能最好、用量最大的聚苯板在短期內(nèi)被大量的無機材料所取代？
國家2011年12月制定的《外墻外保溫系統(tǒng)技術(shù)要求及評價方法》征求意見稿第6.1節(jié)要求（詳見表9）中，對外墻外保溫系統(tǒng)防火性能的技術(shù)要求是：通過模型火試驗確定系統(tǒng)不具有火焰?zhèn)鞑バ裕�。同時規(guī)定，防火性能試驗按建筑工業(yè)行業(yè)標準《建筑外墻外保溫系統(tǒng)防火試驗方法》的規(guī)定進行。上述兩個《方法》均只對火焰?zhèn)鞑バ缘拇�、小進行測量判定和分級，對于‘不燃、不壞，無傳播’ 的外保溫系統(tǒng)的防火性能是否需要再制定一套方法與其相對應(yīng)？
上述問題綜合性答案是：
目前的薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)在模型火試驗時，無一例外都出現(xiàn)系統(tǒng)薄抹灰保護層破壞，有機保溫材料燃燒的現(xiàn)象。因此，當系統(tǒng)中保護保溫材料的薄抹灰層破壞后，保溫材料完全暴露在火焰之中，它的燃燒性能對于保溫系統(tǒng)是否‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴陵P(guān)重要。為此，國家對薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)中的保溫材料提出了具體分級要求。
假設(shè)，保溫系統(tǒng)‘不燃、不壞，無傳播’的現(xiàn)象存在，即保護保溫材料的薄抹灰層不被破壞，此時，有保護層保護的有機保溫材料不會燃燒，它的燃燒性能對于保溫系統(tǒng)是否具有火焰?zhèn)鞑バ曰緹o關(guān)。那么，再依靠A級保溫材料限制火焰?zhèn)鞑サ淖龇ㄒ簿褪チ艘饬x。試想，歷經(jīng)數(shù)小時烈火考驗不被破壞的保溫系統(tǒng)，再限制保溫材料的防火等級有何意義？
綜合性答案中前者與假設(shè)的本質(zhì)區(qū)別是：
一個是因系統(tǒng)被破壞后引起燃燒、同時具有火焰?zhèn)鞑バ裕嬖诨鹧鎮(zhèn)鞑ッ娣e大和小的情況，要求火焰?zhèn)鞑ツ軌蚩刂圃谝?guī)定的安全范圍內(nèi)即可。此時，引起火焰?zhèn)鞑サ脑蚴潜叵到y(tǒng)的燃燒性能不達標；另一個是系統(tǒng)不燃燒、不破壞，根本不涉及火焰?zhèn)鞑サ膯栴}。此時，是燃燒性能達標的保溫系統(tǒng)保證了不會發(fā)生燃燒現(xiàn)象。
如果上述“假設(shè)”成立，我國的建筑節(jié)能外保溫系統(tǒng)是否會出現(xiàn)一次大的變革，相關(guān)的政策、標準勢必也要隨之調(diào)整而改變。為此，我們深入到‘不燃、不壞，無傳播’的發(fā)源地河北天冊節(jié)能科技有限公司，對“易推得”外墻外保溫系統(tǒng)的技術(shù)層面進行了深入探究，在理清頭緒后，得出了上述新思維、新觀念的綜合性答案。
具備防火功能的
外保溫系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新探秘
“易推得”外墻外保溫系統(tǒng)是依據(jù)上述“假設(shè)”理念激發(fā)出的一系列創(chuàng)造性思維概念，突破了傳統(tǒng)概念的框框另辟蹊徑。即在仍采用國家《行標》149的框架下，圍繞主要問題焦點分別尋找解決辦法，并在研究解決關(guān)鍵問題上下工夫。創(chuàng)新技術(shù)在成功解決薄抹灰外保溫系統(tǒng)防火等技術(shù)難題后，使不燃燒，不涉及火焰?zhèn)鞑バ缘乃季S設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實，性能明顯高于‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴紵龢藴手凶罡叩募墑e。
根據(jù)《行標》149現(xiàn)有主要問題的分析研究，他們提出的創(chuàng)新技術(shù)改進方案，仍然采用厚度不大于8毫米的薄抹灰保護層，保溫材料為聚苯板等原有技術(shù)方案，只是利用了改變材料材性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和增加構(gòu)造措施等多項技術(shù)手段。該創(chuàng)新技術(shù)即保留了《行標》149的基本功能，又大幅度地改善和提高了《行標》149的主要技術(shù)性能。
通過對預(yù)定各項技術(shù)措施逐一進行可行性試驗驗證，在大量創(chuàng)新、試驗、改進工作的基礎(chǔ)上，完成了一系列大膽創(chuàng)新研究成果，摸索出了一整套改進技術(shù)方案，最終形成了具有河北省特色的“易推得”外墻外保溫系統(tǒng)。通過連續(xù)3個小時的模型火超極限試驗，該系統(tǒng)經(jīng)受住了烈火考驗，取得了很好的效果，實地驗證了上述“假設(shè)”是成立的，證明河北省的全新理念和理論是可行的。
“易推得”創(chuàng)新方案的主要技術(shù)特點及做法：
1、針對系統(tǒng)保護層在發(fā)生火災(zāi)的短時間內(nèi)自身出現(xiàn)破壞的問題，《行標》149修改征求意見曾提出用增加保護層厚度的方法延長耐火極限破壞時間的改進方案。通過按照國家改進方案做到20毫米厚時的試驗情況看，試驗出現(xiàn)了應(yīng)力爆裂破壞和脫落，延長耐火極限時間的效果并不明顯。經(jīng)“易推得”發(fā)明團隊分析判斷，是由于保護層厚度的增加使之表面受熱應(yīng)力加大的緣故。為此，創(chuàng)新技術(shù)仍維持原保護層厚度，通過增加薄抹灰保護層的構(gòu)造措施，提高了保護層的綜合強度，保證了保護層在長期高溫燃燒時不破壞、不脫落。
如，創(chuàng)新技術(shù)在薄抹灰保護層下方增加了數(shù)條縱橫交錯的密肋，并在密肋中設(shè)置了相匹配的鋼筋網(wǎng)，與6毫米薄抹灰層中的玻纖網(wǎng)共同形成剛、柔組合體協(xié)同受力體系，其薄抹灰保護層厚度仍然可以控制在《行標》149規(guī)定的范圍內(nèi)。該構(gòu)造措施可保證薄抹灰保護層遭遇火災(zāi)時，使薄抹灰保護層里、外溫差減小，不再發(fā)生因表面受熱應(yīng)力過大引起爆裂破壞等問題。
又如，創(chuàng)新技術(shù)通過調(diào)整改進保護層材料的配方，既改善、提高了保護層抗燃燒的耐火性能，又避免了因保護層過薄遇火災(zāi)時導(dǎo)致其強度下降，引起爆裂、脫落等破壞情況發(fā)生，耐火保護層大大延長了保溫系統(tǒng)耐火極限時間（達到了3個小時）。
由于針對現(xiàn)行薄抹灰保護層存在問題采取了相應(yīng)的構(gòu)造補救措施，保護層仍為用6毫米厚的薄抹灰做法（區(qū)別是改現(xiàn)場抹灰為工廠制作），但解決爆裂、燃燒和脫落等問題的效果卻非常理想。
2、《行標》149設(shè)置鋼制塑料錨栓加固的構(gòu)造措施，對于薄抹灰保溫系統(tǒng)的防火具有極大的危害性，這是現(xiàn)有薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)不能防火的另一個原因。該保護層依靠保溫材料懸掛在外的設(shè)計構(gòu)造不合理，存在技術(shù)缺陷，必然引發(fā)有機保溫材料在火災(zāi)高溫中快速收縮，系統(tǒng)中的鋼制錨栓膨脹，這兩個方向相反的作用力使保護層與保溫材料很快剝離脫落，失去保護層保護的有機可燃保溫材料仍粘在墻體上迅速燃燒，這是我們在火災(zāi)現(xiàn)場看到的情況。
創(chuàng)新技術(shù)取消了錨栓的連接方式，改為通過鋼筋混凝土構(gòu)造連接的一體化技術(shù)（詳見中國建設(shè)報2011、11、24第五版頭條報道：如何定義建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)一體化），并在鋼筋混凝土構(gòu)造和鋼筋網(wǎng)密肋與薄抹灰層之間增設(shè)隔熱墊，降低了熱橋影響。該構(gòu)造連接實現(xiàn)了系統(tǒng)中的保溫材料不再受力，最大限度延長了保溫系統(tǒng)的耐久性（可實現(xiàn)與建筑物同壽命），保證了遇高溫聚苯板收縮時薄抹灰層不脫落。
3、在剛性連接的保溫系統(tǒng)中，根據(jù)保護層材料熱膨脹系數(shù)計算結(jié)果，分區(qū)均勻設(shè)置了多個熱膨脹微調(diào)裝置，在對薄抹灰層的材料配方和系統(tǒng)構(gòu)造進行優(yōu)化、改進的基礎(chǔ)上，使其與建筑主體結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)了烈火的考驗，鋼筋混凝土構(gòu)造連接的熱膨脹微調(diào)裝置有效地吸收并分散了熱應(yīng)力，使該系統(tǒng)的薄抹灰保護層實現(xiàn)了在超常模型火試驗時不爆裂，不脫落，有效地保護了系統(tǒng)中的有機保溫材料不燃燒。
4、創(chuàng)新技術(shù)在系列改進措施的支撐下，保護層粘貼的面磚在3個小時模型火超極限試驗時，也經(jīng)受了烈火考驗，取得了很好的效果。
5、創(chuàng)新技術(shù)“易推得”外墻外保溫系統(tǒng)采用了科學(xué)合理的生產(chǎn)、施工工藝，使其綜合造價與現(xiàn)行《行標》149外墻外保溫系統(tǒng)的綜合造價基本持平。
6、創(chuàng)新技術(shù)改進的基礎(chǔ)理論和總體思路：詳見《建設(shè)科技》2012、第7期“河北省外墻保溫防火現(xiàn)狀調(diào)研與思考”；中國建設(shè)報2011、9、29第五版“讀者來信”的相關(guān)報道，這里不再一一贅述。
創(chuàng)新思考與新觀點
燃燒性能分級是對應(yīng)外墻外保溫系統(tǒng)整體而言，而不能針對外墻外保溫系統(tǒng)中的各種單一材料設(shè)定。
例如：對于汽車來講，汽油是使其行駛的動力來源，汽油通過發(fā)動機火花塞點火燃燒做功。按照慣性邏輯思維方式，汽油屬于易燃、易爆高危物品，理當遠離火源和不得隨意攜帶，但是在汽車這個狹小的空間里，它既不可能遠離火源，又必須隨身攜帶。
又如：很多住宅都在使用天然氣等可燃氣體燒水、做飯，它已成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇笔У囊环N易燃、易爆高危物品，整日伴隨身旁。
雖然我們偶見有汽車、燃氣等燃燒和爆炸發(fā)生火災(zāi)的消息報道，卻不能因此給汽油、燃氣等設(shè)定一個燃燒性能分級的標準，更不能依靠改變汽油、燃氣等的燃燒性能來解決此問題。
這是一個安全理念需要更新的問題，它涵蓋了外墻外保溫系統(tǒng)‘不燃、不壞，無傳播’與‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴陌踩砟睢?
‘不燃、不壞，無傳播’，“無”是指外墻外保溫系統(tǒng)在模型火試驗時，系統(tǒng)不發(fā)生燃燒現(xiàn)象，不存在有火焰?zhèn)鞑サ膯栴}；‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴�，“不”是指外墻外保溫系統(tǒng)在模型火試驗時，系統(tǒng)發(fā)生燃燒現(xiàn)象后才會出現(xiàn)蔓延的趨勢，只是火焰?zhèn)鞑サ姆秶竽軌蚩刂圃谝?guī)定的區(qū)域內(nèi)，存在有火焰?zhèn)鞑サ膯栴}，“不”字只是系統(tǒng)燃燒后為區(qū)別火焰?zhèn)鞑ゴ笈c小的定量等級而設(shè)定的。
這里“無”和“不”一字之差的理念，使燃與不燃的定性形成了截然不同的兩種概念。
前者“無”的概念，如“易推得”外墻外保溫系統(tǒng)能夠做到不燃燒，不存在火焰?zhèn)鞑サ膯栴}，使薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)達到了不燃燒無火焰?zhèn)鞑サ母咚疁剩ㄔ斠娭袊ㄔO(shè)報2012年9月3日報導(dǎo)）。因此，對該外墻外保溫系統(tǒng)的保溫材料要求類似上述舉例中的汽油、燃氣等，無需再對保溫材料劃分燃燒性能分級標準。此時的燃燒性能分級是對應(yīng)外墻外保溫系統(tǒng)整體而言，必須對外墻外保溫系統(tǒng)整體燃燒性能進行分級判定，即根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》征求意見稿中的規(guī)定，參照不燃材料試驗方法對保溫系統(tǒng)的“耐火極限”提出明確要求，這里提出的耐火極限時間應(yīng)該僅與火災(zāi)逃生時間相關(guān)。
后者“不”的概念，是目前正在采用的外墻外保溫系統(tǒng)劃分燃燒性能分級標準的理念。因為，在國家做的幾十次模型火試驗中得到驗證，外墻外保溫系統(tǒng)均遭到不同程度的破壞和燃燒，證明現(xiàn)行并普遍采用的薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)存在火災(zāi)隱患，所以，必須對外墻外保溫系統(tǒng)的保溫材料提出具體和明確的燃燒性能要求。
與專家商榷的問題
依靠技術(shù)創(chuàng)新推動技術(shù)革命，觀念更新和社會進步，這是人類、社會發(fā)展的動力及源泉，每當一個難題被攻破，就意味著社會進步的一個新起點的開始�！耙淄频猛鈮ν獗叵到y(tǒng)”的出現(xiàn)，使我們產(chǎn)生了許多新的思考，特別是概念和觀念的更新尤為重要。
1、是否對系統(tǒng)的“耐火極限”提出明確的時間分級要求？
新標準制定和修訂時，應(yīng)將“外保溫系統(tǒng)耐火極限”的術(shù)語引入相關(guān)標準中，并以外墻外保溫系統(tǒng)的耐火極限時間長短判定外保溫系統(tǒng)的防火等級。
2、是否在劃分燃燒性能分級標準時，將不燃的系統(tǒng)設(shè)置為最高等級？
在新標準制定和修訂時，應(yīng)增加不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統(tǒng)級別，作為在燃燒性能分級系列里的一個最高性能級別。
3、防火隔離帶是否必須一律設(shè)置？
設(shè)置防火隔離帶的目的是系統(tǒng)燃燒、破壞后，用于阻止火災(zāi)蔓延的構(gòu)造措施。所以對設(shè)置防火隔離帶的系統(tǒng)不能一概而論。應(yīng)根據(jù)保溫材料及保溫系統(tǒng)的燃燒性能有所區(qū)分，特別是對于滿足不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統(tǒng)，可以不要求設(shè)置防火隔離帶。
4、是否硬性規(guī)定有機保溫材料的使用條件？
對于滿足不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統(tǒng)，可以無條件使用保溫材料，不再限制使用有機保溫材料的燃燒級別。
5、是否取消系統(tǒng)中 “錨栓加固” 的具體規(guī)定要求？
《行標》149設(shè)置鋼制塑料錨栓加固的構(gòu)造措施，對于薄抹灰保溫系統(tǒng)的防火安全具有極大的危害性。應(yīng)明確采取構(gòu)造加固的技術(shù)措施即可。
6、滿粘無空腔的條件要求是否根據(jù)情況區(qū)別對待？
對不具有火焰?zhèn)鞑バ缘谋叵到y(tǒng)要求滿粘無空腔做法意義重大；而對于滿足不燃、不壞，無傳播的外墻外保溫系統(tǒng)，滿粘無空腔做法意義不大，且增加了施工難度和原材料費用。
7、粘貼面磚規(guī)定增加構(gòu)造措施的要求是否要具體化？
外保溫系統(tǒng)主要依靠保溫材料受力的，不論增加何種構(gòu)造措施，都應(yīng)限制粘貼面磚；外保溫系統(tǒng)依靠保溫材料輔助受力的，設(shè)置或增加構(gòu)造措施后，不應(yīng)再對粘貼面磚加以限制（不包括現(xiàn)場粘貼面磚）。
8、是否延長耐久性，根據(jù)保溫系統(tǒng)構(gòu)造的可靠性進行分級？
外保溫系統(tǒng)主要依靠保溫材料受力的，耐久性不少于25年；外保溫系統(tǒng)依靠保溫材料輔助受力的，設(shè)置或增加的構(gòu)造措施合理，耐久性應(yīng)與設(shè)定建筑物的壽命同步，實現(xiàn)外保溫系統(tǒng)與建筑物同壽命的綠色、環(huán)保奮斗目標。
最后建議：
1、國家在制定和修訂相關(guān)標準時，應(yīng)對‘不燃、不壞，無傳播’與‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴谋∧ɑ彝鈮ν獗叵到y(tǒng)區(qū)別對待。充分發(fā)揮‘不燃、不壞，無傳播’的薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)的優(yōu)勢，科學(xué)合理地制定不同的技術(shù)指標�，F(xiàn)行的《標準》征求意見稿是針對‘不具有火焰?zhèn)鞑バ浴谋∧ɑ彝鈮ν獗叵到y(tǒng)制定的，它不僅不適用‘不燃、不壞，無傳播’的薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)，反而會形成對新技術(shù)、新產(chǎn)品的技術(shù)進步的掣肘。
2、消防部門也應(yīng)像對待使用汽油和燃氣不分燃燒等級那樣，在保溫系統(tǒng)具備相應(yīng)保護條件時，不再針對系統(tǒng)的材料提出苛刻要求�！�
【作者簡介】
周衛(wèi)國，河北省墻材革新和建筑節(jié)能管理辦公室副主任、高級工程師