建筑外墙保温工程火灾事故的思考

2009年9月公安部、住房和城乡建设部联合颁布了《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》(公通字[2009]46号)，2011年3月公安部颁布了《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》(公消[2011]65号)。关于建筑保温、建筑消防安全已引起了政府和社会广泛关注，有关建筑保温、建筑防火安全方面的技术、监管等方面的问题值得大家深思。

一、国内建筑外墙保温工程典型火灾案例

1.典型案例

公安部65号文指出：近年来，南京中环国际广场、哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中心、北京央视新址附属文化中心、上海胶州教师公寓、沈阳皇朝万鑫大厦等相继发生建筑外保温材料火灾，造成严重人员伤亡和财产损失，建筑易燃可燃外保温材料已成为一类新的火灾隐患，由此引发的火灾已呈多发势头。

1)2009年4月19日，50层高的南京中环国际广场发生火灾。大火大约是在上午10时20分左右从大楼7层开始的， 20分钟左右即烧至楼顶，经过1个多小时扑救，疏散400多被困人员、没有造成人员伤亡。当日新闻报道，据初步调查过火区域为9至顶层两个相邻空调外机井，燃烧物主要为井壁保温层，过火面积约400m2。

2)2008年10月9日，正在施工建设中的哈尔滨经纬360度双子星大厦发生火灾。该建筑地下1层、地上28层，楼高99.8m。火灾始于建筑外墙，由于外墙材料易燃，火苗迅速窜至楼顶。经过消防官兵一个多小时的搜救，现场施工人员61人全部安全疏散。此次火灾造成该建筑外墙的部分装修材料被烧毁，过火面积约2000 m2。

3)2008年2月9日，在建过程中的北京央视新址北配楼（央视附属文化中心）因为违规燃放烟花爆竹造成重大火灾[1]。该建筑地上30层、地下3层，高159m，建筑面积10.3万m2，处于装修阶段。此起火灾系一起超高建筑外墙装饰材料立体燃烧、逆向蔓延迅速的特殊火灾，起火部位位于大楼顶部西侧中间位置，火势自上而下，由外而内迅速蔓延、燃烧速度之快、蔓延方式之特殊，在国内尚不多见。建筑外墙东西立面为钛锌合金板，钛锌板下层为聚氨酯、挤塑板等可燃保温材料，大火使钛锌板受热融化流淌，保温材料受热大面积燃烧，产生大量有毒气体。消防救援过程中，消防部队1人牺牲、6人受伤；据报道经济损失高达1.64亿元。

4)2010年11月15日，上海市静安区胶州路728号公寓大楼发生特别重大火灾事故，造成58人死亡，71人受伤，建筑物过火面积12000 m2，直接经济损失1.58亿元。据官方正式报道事故的直接原因是：在胶州路728号公寓大楼节能综合改造项目施工过程中，施工人员违规在10层电梯前室北窗外进行电焊作业，电焊溅落的金属熔融物引燃下方9层位置脚手架防护平台上堆积的聚氨酯保温材料碎块、碎屑引发火灾。该建筑28层，电焊工违规实施电焊作业引燃可燃物后，在极短时间内形成大面积立体式大火。

5)2011年2月3日，沈阳皇朝万鑫大厦发生火灾。据沈阳市公安局通报，烟花引燃11层外阳台的塑料草坪，塑料草坪被引燃后，引燃铝塑板结合处可燃胶条、泡沫棒、挤塑板，火势迅速蔓延扩大，致使建筑外窗破碎，引燃室内可燃物，形成大面积立体燃烧。该建筑是沈阳第一高楼，由三个塔楼构成，主楼A座顶尖高度219m，B、C座顶尖高度152m；火灾中B座公寓楼几乎完全烧光、只剩下主体框架，火势一度延烧至A座顶层。

2.案例分析

上述五个国内近期的典型火灾事故的损失极大，从事故的初步原因分析中都可以发现立体燃烧、保温可燃材料、高层建筑等关键词，在2010年5月31日南通第一高楼火灾事故、2010年9月9日长春高层住宅楼佳泰帝景城火灾事故、2010年9月乌鲁木齐5起建筑外墙保温工程火灾事故等相关案例中，也都可以找到立体燃烧、保温可燃材料、高层建筑等关键词；据初步查询，国外也有相关建筑外墙火灾的案例[2]。立体燃烧的结果是造成生命和财产的重大损失，保温材料是火灾中的燃烧物、是燃烧中大量烟雾和有毒气体的来源，高层建筑给逃生、救援带了极大的困难。

哲学家、物理学家海森伯的名言[3]：我们所观察到的不是自然界本身，自然界只是以我们提问的方式来展现的；自然科学只是自然界和人类相互作用的一部分。这句名言也可以引伸到现在讨论的问题上，这么多高层建筑保温工程的火灾案例，损失重大、教训惨痛，为什么会在近年出现如此多的高层建筑保温工程、立体燃烧形式的火灾？除了引起火灾的直接原因和间接原因外，还有什么问题没有被关注到？

从发生火灾危险源识别的角度来看，外墙保温工程的立体燃烧是一个新的危险源。我们以前并没有关注到这个盲点，未推广建筑外墙保温时，墙体基本为砂浆、面砖等不燃无机材料为主；推广建筑外墙保温应用后，对外墙有机保温材料的火焰传播规律认识严重不足。

二、建筑外墙保温的应用概况

1.国内外常见的建筑外墙保温材料及其燃烧性能

建筑外墙保温一般分为外墙自保温、外墙内保温、外墙夹芯保温、外墙外保温等四类，各类外围护体系的特点见表1。

表1 各类建筑外墙保温体系的特点

外墙自保温、外墙夹芯保温不会产生燃烧的问题，外墙内保温也有燃烧的隐患、但较难形成立体燃烧的大火，本文主要重点讨论外墙外保温燃烧问题[4]。

国内外常用于建筑保温体系的材料主要分为：（矿）岩棉、（铝箔）玻璃棉类、胶粉聚苯颗粒保温浆料类、酚醛树酯泡沫类、EPS、XPS类、聚氨酯硬泡类等，保温材料的燃烧性能等级大致可参考表2。

表2 外墙保温材料的燃烧性能等级[5]

2.国内相关规范标准情况

1)现行相关规范

《建筑设计防火规范》GB50016-2006、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-2005相关内容：有外墙和屋面构件耐火极限的要求，但没有防范外墙火焰传播的要求；GB50016第7.1.3条有涉及难燃烧体的建筑构造条文要求，但是否适用于外墙保温有待研究；GB50045附录A各类建筑构件的燃烧性能和耐火极限，表中未包括保温墙体。

目前现行有效的外墙外保温系统和工程标准主要有《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》JG 149-2003、《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》JG158-2004、《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004等，不同气候区也有相关的建筑节能、墙体保温的地方规程。这些标准对有机保温材料的燃烧性能分别有B1或B2级要求，个别是氧指数要求；这些标准中没有传播火焰传播、烟毒性的要求。

北京市去年新颁布的地方标准《外墙外保温工程施工防火安全技术规程》DB11/729-2010，对外墙保温材料的燃烧性能、施工防火、防火安全验收等做了明确规定，强制性条文要求EPS、XPS的燃烧性能不低于B2级，酚醛树酯泡沫和胶粉聚苯颗粒的燃烧性能不低于B1级；施工防火中对材料堆放、动用明火及灭火措施、成品保护等做出了强制性规定，但此标准仍未涉及到外墙火焰传播的技术要求。

2)现行相关产品标准和测试标准

涉及外墙保温材料相关产品标准、燃烧性能的测试方法标准详见表3。

表3 外墙保温材料的相关产品标准

现行材料燃烧性能分级标准是《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624-2006，分级标准是等同采用欧盟EN13501标准。现行检测标准主要包括《建筑材料不燃性试验方法》GB/T 5464-2010、《建筑材料难燃性试验方法》GB/T 8625-2005、《建筑材料可燃性试验方法》GB/T 8626-2007等约十项标准，现行建筑构配件耐火极限的检测标准主要包括《建筑构件耐火试验方法》GB9978-2008、《门和卷帘的耐火试验方法》GB7633-2008等。。这些检测标准中未涉及外墙保温火焰传播的测试方法。

3.欧美相关技术法规、标准情况

根据WTO/TBT[6]协议，欧美等国家和地区对产品的市场准入分别实施强制性的认证、自愿性的认证。涉及安全、健康等基本要求的，按技术法规的最低要求实施强制性认证制度；不涉及安全、健康要求的，或者需证明是高性能的，实施自愿性认证制度。

1)欧盟相关技术法规、标准和合格评定程序

A.  欧盟颁布了技术法规《建筑产品指令》(CPD89/106/EEC)，对建筑产品的六个基本性能(6ERs)的规定如下：

—  结构和稳定：荷载，结构安全，变形控制等；

—  防火安全：结构负载、火焰蔓延、烟雾控制、逃生和救援等；

—  节能：所需使用的能量尽可能少；

—  使用安全：防滑、防撞、防坠落等；

—  噪音：安静的工作、睡眠环境等；

—  卫生、健康与环境：有毒有害气体和微粒、辐射、污染、固态或液态废弃物、潮湿等。

对建筑产品的六个基本性能，必须统筹考虑、缺一不可。欧盟对涉及6ERs的建筑产品实施认证和技术批准两类监管，对于有标准的产品实施强制性产品认证(CE标志认证)，对于有标准的革新产品、无标准产品、或有工程应用要求的产品实施技术批准(ETA)。

欧盟对于建筑节能技术的应用在全世界都较领先，效果也非常明显，薄抹灰外墙外保温技术起源于欧洲上世纪60年代，70年代第一能源危机时得到重视和发展。欧盟对于建筑外墙保温采用技术批准(ETA)的监管手段，2000年颁布了技术批准的导则：《薄抹灰建筑外墙保温系统》ETAG004，2008年修订颁布。ETAG004-2008版对防火方面的规定主要有二条：

—  保温材料的燃烧性能按《火反应的测试和分级》EN 13501-1：2002进行测试分级，未做燃烧测试则按F级考虑；

—  欧盟对外墙保温外部火焰传播的火灾检测还没有统一的标准，此检测应根据各成员国相关要求进行。英国、德国等均有相应标准要求。

欧盟有关外墙保温外部火焰传播的火灾检测标准正在制定过程中。

B.英国相关技术法规和标准

英国涉及建筑外墙保温防火要求的技术法规是《建筑法规》[7]，该法规对建筑防火安全方面的主要内容如下：

—  B1章：火灾探测和报警、逃生措施；

—  B2和B3章：防范内部火焰传播；

—  B4章：防范外部火焰传播。建筑物必须防范火焰在外墙和屋面的传播、以及从一个建筑物传播到另一个建筑物；

—  B5章：救援措施。

该法规规定外墙不能提供火焰传播的途径，针对学校、住宅、商业建筑等，考虑建筑物高度、间距，对18m以上的建筑物的外部火焰传播做出了明确规定，主要内容包括材料燃烧性能、防火隔断等，外墙保温材料燃烧性能不低于A2级。外墙结构的防火性能也可以满足BR135的要求，如材料燃烧性能、防火隔断不能满足法规要求，则必须通过BS8414全尺寸的测试。

2002年，英国颁布了《外墙系统的火性能》BS8414标准，2007年修正颁布。BS8414规定了砖墙、框架外墙保温的外部火焰传播火灾检测方法，通过大尺寸构件的窗口火测试方法来判定火焰传播性能。

2)美国相关技术法规、标准和合格评定程序

美国的技术法规、标准体系比较特别，联邦、各州都有相应技术法规、但不完全相同（如果将各州看成是欧盟各个成员国，就可以理解了），技术法规是强制实施的。美国绝大部分标准化组织都是民间、私有的，其中200余个标准化组织经过美国标准研究院 ANSI认可，涉及建筑防火安全的标准化组织有NIST、UL、ASTM、ICC、FM、NFPA等，与外墙保温材料相关的技术机构有III、PIMA[8]（未被ANSI认可）。自愿性标准或其条款一旦被联邦或各州的技术法规完全或局部引用，就成为强制性技术法规的组成部分。由于美国技术法规和标准的特殊情况，只能介绍其中的局部。

美国在建筑节能技术方面的应用不如欧盟，有机保温材料有应用于屋面保温、墙体夹芯保温的，也有应用于有机覆面保温(Polyiso Sheathing Insulation)的（也就是欧盟的薄抹灰保温系统Thermal Insulation with Rendering）。

A.纽约州的建筑法规

选择纽约州作为研究对象，主要考虑纽约是美国第一大城市，其建筑法规可能有值得我们借鉴的地方。《纽约建筑法规》[9] Title 27/subchapter5规定了如何预防外部火焰传播，主要内容如下：

—  外墙开口、防火护墙；

—  可燃外墙装修；

—  可燃的外墙保温和隔声：保温材料和外侧覆面材料（含密封材料）火焰传播比率不超过25、烟传播比率不超过50；燃烧时分解物毒性不能强于在同等条件下纸和木材燃烧时产生的分解物发烟量；

—  屋面覆盖层、屋面结构。

同时《纽约建筑法规》Reference Standard RS-5[10]引用了相关标准如ASTM E119、E84、E108、E814、ANSI/ASTM D635、ANSI/ASTM D568等，这些标准也是纽约地方技术法规的组成部分。

B.UL、FM、ICC、NFPA等相关标准

美国在材料构件耐火极限等方面的标准主要是ASTM E119，基本与ISO、欧盟等国际标准相同；ASTM标准中与建筑材料、有机保温材料燃烧性能的相关标准有10余项，ASTM E 84 是有关建筑材料表面燃烧的隧道测试方法。UL、FM两个保险商实验室各有相关的涉及外墙外保温火灾检测的标准，也有涉及屋面有机保温材料防火的标准。NFPA259、275、285等标准也涉及建材和构件的防火测试。ICC-AC12等标准也涉及外墙保温防火应用。

UL 1040 、FM4880标准是类似于BS8414，也是大尺寸构件火灾检测，其方法是用多层阴角的构件来模拟保温覆面时的火灾、研究火焰的传播特性。

4.国内外情况分析

1)国内尚没有符合WTO/TBT要求的技术法规，建筑工程有设计、验收方面规范，其中强制性条文是必须执行的；另有相关产品标准、测试方法标准等。建筑防火设计方面的规范有防范建筑物之间火焰传播的技术要求，尚没有针对外墙保温防范火焰在外墙传播的技术要求；尚没有屋面保温防范火焰传播的技术要求。

建筑材料燃烧性能测试标准和分级、建筑构配件耐火极限测试标准于2006年修订颁布、等同采用国际标准。但国内尚没有建筑材料表面火焰传播、屋面材料火焰传播的测试标准。

2)欧美针对外墙保温、屋面保温均有相应的技术法规和标准，强制性技术法规明确规定了可燃烧材料应用于屋面、外墙的技术要求，主要要求包括火焰传播、燃烧性能、耐火极限等，相关标准的技术要求内容也比较齐全，相关强制性技术法规的要求也比较明确。

3)建筑材料的燃烧性能是建筑防火的重要内容，更重要的是如何防止火焰在建筑物内部和外部、建筑物之间快速蔓延。由于外墙有机可燃保温材料的广泛应用，建筑外墙防范火焰传播的技术要求应及时补充完善；由于各种直接或间接原因建筑物一旦发生火灾，由于外墙保温采取了防范火焰传播的技术措施、可以有效地避免立体燃烧的发生，为逃生、救援提供了有利条件，并使得火灾的损失降到最低。

三、技术管理的建议

1.安全管理的基本方法首先是危险源识别，其次采用技术防范措施（技防或物防）、采用人力防范措施。这几起典型案例教训是非常深刻的，要从中举一反三。外墙外保温的立体燃烧成为建筑火灾的一个新危险源。

建筑物、建筑产品要统筹考虑结构和刚度、防火、节能、隔声、卫生健康、安全使用等基本性能，不能顾此失彼。法规、标准的研究、编制要有足够的、广泛的代表性，技术工作不应受行政划分的限制。

2.根据国内外情况，应尽快开展多层外墙外保温（包括屋面、幕墙等外围护结构）外部火焰传播规律的研究，并根据研究结果补充、完善现行建筑防火规范、产品标准、测试标准等。急待编制和修订的标准、规范主要如下：

—  新编测试标准：《外墙外保温火性能测试标准和分级》、《建筑材料表面火焰传播性能和分级》等；

—  增补修订相关外墙外保温防火工程规范（行业或地方标准）；

—  增补修订GB50016、GB50045。

3.中国目前尚没有符合WTO/TBT要求的技术法规，工程方面的强制性条文原则性、系统性和完整性还不够，应尽快开展国内外相关技术法规的研究工作，并根据研究结果、尝试在发达地区和城市通过制定地方立法或技术法规的方式以系统、完整地规范相关安全、技术、质量要求。使强制性的技术底线更清晰明确，更有利于实施、监管，同时也有利于行业技术革新和发展。

4.应根据地理环境要求、建筑防火安全等性能要求，进一步权衡建筑节能的技术应用原则。“十一﹒五”期间北方严寒、寒冷地区采暖居住建筑节能效果非常明显，但全国范围内公共建筑的能耗居高不下，非采暖居住建筑节能效果不明显[11]。对于南方夏热冬冷地区、夏热冬暖地区，墙体保温并不是一项有效的节能措施。南方的特点是夏季空调用电负荷很大；南方地区通过遮阳、通风两项技术措施应用，在春秋两季可以不用空调，在夏季可以有效地降低太阳热辐射、有效地降低用电负荷。从经济投入产出比、安全等角度考虑，南方夏热冬冷地区、夏热冬暖地区，是否可以抛弃保温技术要求？此问题值得进一步反思；同时应大力研究建筑外遮阳、通风等针对性、有效的建筑节能技术，制定政策推广相关产品的建筑一体化应用。

四、其它管理建议

有了完善的法规和标准之后，就是整个相关社会活动的流程梳理、职能分配，政府为社会活动各方提供公共服务的定位和内容也就比较清晰了。

1.进一步理顺政府监管职能，根据强制性条文或者地方立法要求的技术、质量、安全等必须进行强制性监督，利用政府有限的资源管好建筑工程安全、技术、质量的底线。政府投资的项目必须纳入政府强制监督管理的范围。

2.市场投资行为中的建设项目要充分发挥市场机制的作用，对建筑工程的安全、技术、质量管理，由第三方专业机构实施社会化专业服务，通过合同约束工程建设各方的权利，政府进行相应的监管、管好安全技术质量的底线。

3.建筑物是一个特殊的商品，建设各行为主体可能并不是最终的用户或产权方，建设各行为主体应对开发单位负责、开发单位应对最终用户或产权方负责，各行为主体通过相应的合同约束双方的责权利。有些问题无法从技术角度、监管角度来彻底解决的，应尝试引入保险机制进行管理。要尽快建立商品房质量、保修、使用等方面的法律法规，维护最终用户或产权方的合法权利，让最终用户或产权方通过法律来维护自己的合法权利。

4.有关建筑监管仍存在政出多门的情况，消防是归公安消防部门管理的，工程安全质量是归建设行政主管部门管理，卫生健康是归卫生等部门管理的，等等。目前上海市建设行政管理采用的一门式管理模式，效果很好，但跨部门就不行了，是否可以再向跨部门协同管理、协同服务方面更进一步？

引用和注解：

[1]引自北京市公安消防总队在全国消防工作会议上的发言材料《北京央视新址在建附属文化中心大楼火灾情况分析》

[2] 英国BRE报告的五起建筑外墙火灾事故案例： Knowsley Heights -1991，Basingstoke -1992，Irvine -1999，Paddington/London -2003，The Edge/Manchester- 2004，Windsor Tower/Madrid -2005 。BRE是英国建筑科学院Building Research Establishment的缩写。

[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]建筑幕墙和屋面的燃烧问题也非常重要，已有相关火灾案例的报道：某石材幕墙内保温发生火灾；在2010年世博期间某工程屋面保温材料发生火灾等。这两个问题另专文讨论。

[5] 公安部“关于实施国家标准GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》若干问题的通知（公消[2007]182号），规定了新老分级标准的对应情况。表2中的保温材料燃烧性能分级是一个总体分布图，由于原材料、工艺、生产厂家等情况不同、同种保温产品的燃烧性能等级不尽相同。

[6]TBT(Technical Barrier to Trade)协议最主要的三项内容是技术法规(Technical Regulation)、标准(Standard)和合格评定程序(Conformity Assessment)。技术法规是通过立法机构颁布的、含有技术要求的、强制实施的；标准是标准化组织颁布的、含有技术要求的、自愿实施的，但标准被技术法规引用或列入合同时就具有强制性；合格评定程序是指采用检验、检查、认证等方法证明产品或服务质量是符合技术法规或标准的所有活动。

[7] Building Regulations and Approved Document B。有关外墙火焰传播引起火灾的提案详见英国议会文件Potential Risk of Fire Spread in Building External Cladding Systems。

[8] ANSI：American National Standards Institute

   NIST：National Institute of Standards and Technology，美国商业部下属机构。

   UL: Underwriters Laboratories Inc.，UL标准在北美被广泛地采用。

   ASTM：American Society for Testing and Materials

   ICC：International Code Council，1994年由覆盖美国的三个不同地理区域的建筑标准化组织BOCA、ICBO、SBCCI联合而成。

   FM：FM Approvals是全球最大的商业建筑保险商FM Global下属的技术评估机构。

   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 REQUIREMENTS

LIST OF REFERENCED NATIONAL STANDARDS

[11]《中国建筑节能年度发展研究报告（2010）》清华大学建筑节能研究中心