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建筑外墻保溫工程火災事故的思考

來源:2012年年會論文集  作者:陸津龍 徐勤  日期:2012-5-17
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  2009年9月公安部、住房和城鄉建設部聯合頒布了《民用建筑外保溫系統及外墻裝飾防火暫行規定》(公通字[2009]46號),2011年3月公安部頒布了《關于進一步明確民用建筑外保溫材料消防監督管理有關要求的通知》(公消[2011]65號)。關于建筑保溫、建筑消防安全已引起了政府和社會廣泛關注,有關建筑保溫、建筑防火安全方面的技術、監管等方面的問題值得大家深思。
  本文由專家授權于中國幕墻網發表,未經許可嚴禁轉載!
  2.3   歐美相關技術法規、標準情況
  根據WTO/TBT[6]協議,歐美等國家和地區對產品的市場準入分別實施強制性的認證、自愿性的認證。涉及安全、健康等基本要求的,按技術法規的最低要求實施強制性認證制度;不涉及安全、健康要求的,或者需證明是高性能的,實施自愿性認證制度。

  1) 歐盟相關技術法規、標準和合格評定程序
  A. 歐盟頒布了技術法規《建筑產品指令》(CPD89/106/EEC),對建筑產品的六個基本性能(6ERs)的規定如下:

  .結構和穩定:荷載,結構安全,變形控制等;

  .防火安全:結構負載、火焰蔓延、煙霧控制、逃生和救援等;

  .節能:所需使用的能量盡可能少;

  .使用安全:防滑、防撞、防墜落等;

  .噪音:安靜的工作、睡眠環境等;

  .衛生、健康與環境:有毒有害氣體和微粒、輻射、污染、固態或液態廢棄物、潮濕等。

  對建筑產品的六個基本性能,必須統籌考慮、缺一不可。歐盟對涉及6ERs的建筑產品實施認證和技術批準兩類監管,對于有標準的產品實施強制性產品認證(CE標志認證),對于有標準的革新產品、無標準產品、或有工程應用要求的產品實施技術批準(ETA)。

  歐盟對于建筑節能技術的應用在全世界都較領先,效果也非常明顯,薄抹灰外墻外保溫技術起源于歐洲上世紀60年代,70年代第一能源危機時得到重視和發展。歐盟對于建筑外墻保溫采用技術批準(ETA)的監管手段,2000年頒布了技術批準的導則:《薄抹灰建筑外墻保溫系統》ETAG004,2008年修訂頒布。ETAG004-2008版對防火方面的規定主要有二條:

  .保溫材料的燃燒性能按《火反應的測試和分級》EN 13501-1:2002進行測試分級,未做燃燒測試則按F級考慮;

  .歐盟對外墻保溫外部火焰傳播的火災檢測還沒有統一的標準,此檢測應根據各成員國相關要求進行。英國、德國等均有相應標準要求。

歐盟有關外墻保溫外部火焰傳播的火災檢測標準正在制定過程中。

  B.英國相關技術法規和標準
  英國涉及建筑外墻保溫防火要求的技術法規是《建筑法規》[7],該法規對建筑防火安全方面的主要內容如下:

  .B1章:火災探測和報警、逃生措施;

  .B2和B3章:防范內部火焰傳播;

  .B4章:防范外部火焰傳播。建筑物必須防范火焰在外墻和屋面的傳播、以及從一個建筑物傳播到另一個建筑物;

  .B5章:救援措施。

  該法規規定外墻不能提供火焰傳播的途徑,針對學校、住宅、商業建筑等,考慮建筑物高度、間距,對18m以上的建筑物的外部火焰傳播做出了明確規定,主要內容包括材料燃燒性能、防火隔斷等,外墻保溫材料燃燒性能不低于A2級。外墻結構的防火性能也可以滿足BR135的要求,如材料燃燒性能、防火隔斷不能滿足法規要求,則必須通過BS8414全尺寸的測試。

  2002年,英國頒布了《外墻系統的火性能》BS8414標準,2007年修正頒布。BS8414規定了磚墻、框架外墻保溫的外部火焰傳播火災檢測方法,通過大尺寸構件的窗口火測試方法來判定火焰傳播性能。

  2) 美國相關技術法規、標準和合格評定程序
  美國的技術法規、標準體系比較特別,聯邦、各州都有相應技術法規、但不完全相同(如果將各州看成是歐盟各個成員國,就可以理解了),技術法規是強制實施的。美國絕大部分標準化組織都是民間、私有的,其中200余個標準化組織經過美國標準研究院 ANSI認可,涉及建筑防火安全的標準化組織有NIST、UL、ASTM、ICC、FM、NFPA等,與外墻保溫材料相關的技術機構有III、PIMA[8](未被ANSI認可)。自愿性標準或其條款一旦被聯邦或各州的技術法規完全或局部引用,就成為強制性技術法規的組成部分。由于美國技術法規和標準的特殊情況,只能介紹其中的局部。

  美國在建筑節能技術方面的應用不如歐盟,有機保溫材料有應用于屋面保溫、墻體夾芯保溫的,也有應用于有機覆面保溫(Polyiso Sheathing Insulation)的(也就是歐盟的薄抹灰保溫系統Thermal Insulation with Rendering)。

  A. 紐約州的建筑法規
  選擇紐約州作為研究對象,主要考慮紐約是美國第一大城市,其建筑法規可能有值得我們借鑒的地方。《紐約建筑法規》[9] Title 27/subchapter5規定了如何預防外部火焰傳播,主要內容如下:

  .外墻開口、防火護墻;

  .可燃外墻裝修;

  .可燃的外墻保溫和隔聲:保溫材料和外側覆面材料(含密封材料)火焰傳播比率不超過25、煙傳播比率不超過50;燃燒時分解物毒性不能強于在同等條件下紙和木材燃燒時產生的分解物發煙量;

  .屋面覆蓋層、屋面結構。

  同時《紐約建筑法規》Reference Standard RS-5[10]引用了相關標準如ASTM E119、E84、E108、E814、ANSI/ASTM D635、ANSI/ASTM D568等,這些標準也是紐約地方技術法規的組成部分。

  B. UL、FM、ICC、NFPA等相關標準
  美國在材料構件耐火極限等方面的標準主要是ASTM E119,基本與ISO、歐盟等國際標準相同;ASTM標準中與建筑材料、有機保溫材料燃燒性能的相關標準有10余項,ASTM E 84 是有關建筑材料表面燃燒的隧道測試方法。UL、FM兩個保險商實驗室各有相關的涉及外墻外保溫火災檢測的標準,也有涉及屋面有機保溫材料防火的標準。NFPA259、275、285等標準也涉及建材和構件的防火測試。ICC-AC12等標準也涉及外墻保溫防火應用。

  UL 1040 、FM4880標準是類似于BS8414,也是大尺寸構件火災檢測,其方法是用多層陰角的構件來模擬保溫覆面時的火災、研究火焰的傳播特性。

  2.4  國內外情況分析
  1) 國內尚沒有符合WTO/TBT要求的技術法規,建筑工程有設計、驗收方面規范,其中強制性條文是必須執行的;另有相關產品標準、測試方法標準等。建筑防火設計方面的規范有防范建筑物之間火焰傳播的技術要求,尚沒有針對外墻保溫防范火焰在外墻傳播的技術要求;尚沒有屋面保溫防范火焰傳播的技術要求。

  建筑材料燃燒性能測試標準和分級、建筑構配件耐火極限測試標準于2006年修訂頒布、等同采用國際標準。但國內尚沒有建筑材料表面火焰傳播、屋面材料火焰傳播的測試標準。

  2) 歐美針對外墻保溫、屋面保溫均有相應的技術法規和標準,強制性技術法規明確規定了可燃燒材料應用于屋面、外墻的技術要求,主要要求包括火焰傳播、燃燒性能、耐火極限等,相關標準的技術要求內容也比較齊全,相關強制性技術法規的要求也比較明確。

  3) 建筑材料的燃燒性能是建筑防火的重要內容,更重要的是如何防止火焰在建筑物內部和外部、建筑物之間快速蔓延。由于外墻有機可燃保溫材料的廣泛應用,建筑外墻防范火焰傳播的技術要求應及時補充完善;由于各種直接或間接原因建筑物一旦發生火災,由于外墻保溫采取了防范火焰傳播的技術措施、可以有效地避免立體燃燒的發生,為逃生、救援提供了有利條件,并使得火災的損失降到最低。

  3  技術管理的建議
  3.1  安全管理的基本方法首先是危險源識別,其次采用技術防范措施(技防或物防)、采用人力防范措施。這幾起典型案例教訓是非常深刻的,要從中舉一反三。外墻外保溫的立體燃燒成為建筑火災的一個新危險源。

  建筑物、建筑產品要統籌考慮結構和剛度、防火、節能、隔聲、衛生健康、安全使用等基本性能,不能顧此失彼。法規、標準的研究、編制要有足夠的、廣泛的代表性,技術工作不應受行政劃分的限制。

  3.2  根據國內外情況,應盡快開展多層外墻外保溫(包括屋面、幕墻等外圍護結構)外部火焰傳播規律的研究,并根據研究結果補充、完善現行建筑防火規范、產品標準、測試標準等。急待編制和修訂的標準、規范主要如下:

  .新編測試標準:《外墻外保溫火性能測試標準和分級》、《建筑材料表面火焰傳播性能和分級》等;

  .增補修訂相關外墻外保溫防火工程規范(行業或地方標準);

  .增補修訂GB50016、GB50045。

  3.3  中國目前尚沒有符合WTO/TBT要求的技術法規,工程方面的強制性條文原則性、系統性和完整性還不夠,應盡快開展國內外相關技術法規的研究工作,并根據研究結果、嘗試在發達地區和城市通過制定地方立法或技術法規的方式以系統、完整地規范相關安全、技術、質量要求。使強制性的技術底線更清晰明確,更有利于實施、監管,同時也有利于行業技術革新和發展。

  3.4  應根據地理環境要求、建筑防火安全等性能要求,進一步權衡建筑節能的技術應用原則。“十一﹒五”期間北方嚴寒、寒冷地區采暖居住建筑節能效果非常明顯,但全國范圍內公共建筑的能耗居高不下,非采暖居住建筑節能效果不明顯[11]。對于南方夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區,墻體保溫并不是一項有效的節能措施。南方的特點是夏季空調用電負荷很大;南方地區通過遮陽、通風兩項技術措施應用,在春秋兩季可以不用空調,在夏季可以有效地降低太陽熱輻射、有效地降低用電負荷。從經濟投入產出比、安全等角度考慮,南方夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區,是否可以拋棄保溫技術要求?此問題值得進一步反思;同時應大力研究建筑外遮陽、通風等針對性、有效的建筑節能技術,制定政策推廣相關產品的建筑一體化應用。

  4 其它管理建議
  有了完善的法規和標準之后,就是整個相關社會活動的流程梳理、職能分配,政府為社會活動各方提供公共服務的定位和內容也就比較清晰了。

  4.1  進一步理順政府監管職能,根據強制性條文或者地方立法要求的技術、質量、安全等必須進行強制性監督,利用政府有限的資源管好建筑工程安全、技術、質量的底線。政府投資的項目必須納入政府強制監督管理的范圍。

  4.2  市場投資行為中的建設項目要充分發揮市場機制的作用,對建筑工程的安全、技術、質量管理,由第三方專業機構實施社會化專業服務,通過合同約束工程建設各方的權利,政府進行相應的監管、管好安全技術質量的底線。

  4.3  建筑物是一個特殊的商品,建設各行為主體可能并不是最終的用戶或產權方,建設各行為主體應對開發單位負責、開發單位應對最終用戶或產權方負責,各行為主體通過相應的合同約束雙方的責權利。有些問題無法從技術角度、監管角度來徹底解決的,應嘗試引入保險機制進行管理。要盡快建立商品房質量、保修、使用等方面的法律法規,維護最終用戶或產權方的合法權利,讓最終用戶或產權方通過法律來維護自己的合法權利。

  4.4  有關建筑監管仍存在政出多門的情況,消防是歸公安消防部門管理的,工程安全質量是歸建設行政主管部門管理,衛生健康是歸衛生等部門管理的,等等。目前上海市建設行政管理采用的一門式管理模式,效果很好,但跨部門就不行了,是否可以再向跨部門協同管理、協同服務方面更進一步?

  引用和注解
  [1]引自北京市公安消防總隊在全國消防工作會議上的發言材料《北京央視新址在建附屬文化中心大樓火災情況分析》
  [2] 英國BRE報告的五起建筑外墻火災事故案例: Knowsley Heights -1991,Basingstoke -1992,Irvine -1999,Paddington/London -2003,The Edge/Manchester- 2004,Windsor Tower/Madrid -2005 。BRE是英國建筑科學院Building Research Establishment的縮寫。

  [3] Werner Heisenberg’s quotes:What we observe is not nature itself, but nature exposed to our method of questioning. Natural Science does not simply describe and explain nature; it is part of the interplay between nature and ourselves; it describes nature as exposed to our method of questioning.
  [4] 建筑幕墻和屋面的燃燒問題也非常重要,已有相關火災案例的報道:某石材幕墻內保溫發生火災;在2010年世博期間某工程屋面保溫材料發生火災等。這兩個問題另專文討論。

  [5] 公安部“關于實施國家標準GB8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級》若干問題的通知(公消[2007]182號),規定了新老分級標準的對應情況。表2中的保溫材料燃燒性能分級是一個總體分布圖,由于原材料、工藝、生產廠家等情況不同、同種保溫產品的燃燒性能等級不盡相同。

  [6] TBT(Technical Barrier to Trade)協議最主要的三項內容是技術法規(Technical Regulation)、標準(Standard)和合格評定程序(Conformity Assessment)。技術法規是通過立法機構頒布的、含有技術要求的、強制實施的;標準是標準化組織頒布的、含有技術要求的、自愿實施的,但標準被技術法規引用或列入合同時就具有強制性;合格評定程序是指采用檢驗、檢查、認證等方法證明產品或服務質量是符合技術法規或標準的所有活動。

  [7] Building Regulations and Approved Document B。有關外墻火焰傳播引起火災的提案詳見英國議會文件Potential Risk of Fire Spread in Building External Cladding Systems。

  [8] ANSI:American National Standards Institute
  NIST:National Institute of Standards and Technology,美國商業部下屬機構。

  UL: Underwriters Laboratories Inc.,UL標準在北美被廣泛地采用。

  ASTM:American Society for Testing and Materials
  ICC:International Code Council,1994年由覆蓋美國的三個不同地理區域的建筑標準化組織BOCA、ICBO、SBCCI聯合而成。

  FM:FM Approvals是全球最大的商業建筑保險商FM Global下屬的技術評估機構。

  NFPA:National Fire Protection Association
  III:International Isocyanate Institute
  PIMA:Polyisocyanurate Insulation Manufacturers Association
  [9] Building Code of the City of New York, Title 27/subchapter5,ARTICLE 4 PREVENTION OF EXTERIOR FIRE SPREAD
§27-335.1 Acoustical and thermal insulation; use in noncombustible construction.
  [10] Reference Standard 5 REFERENCE STANDARD RS-5 FIRE PROTECTION CONSTRUCTION REQUIREMENTSLIST OF REFERENCED NATIONAL STANDARDS
  [11]《中國建筑節能年度發展研究報告(2010)》清華大學建筑節能研究中心
  注:作者工作于上海市建筑科學研究院,長期從事建筑工程和建筑材料的檢測、檢查工作,了解國內外建筑領域的合格評定技術。

  此文調研過程中參考了英國建筑法規、美國紐約州建筑法規,以及歐盟、英國、美國等相關標準和技術資料。上海建科檢驗有限公司姚玉梅、郁佳胤、馮靜慧提供了國內相關保溫、防火方面的技術資料,并參與相關討論。
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