高层建筑外保温层火灾特点及扑救对策

王硕

摘要：为了科学预防和有效扑救高层建筑外保温层火灾，通过研究高层建筑外墙保温结构，分析了几起不同类型的高层建筑外墙保温火灾案例，总结出了此类火灾具有垂直蔓延迅速、易形成猛烈燃烧等显著特点，接着从战前准备、力量调派等方面提出了几点扑救对策，旨在促进此类火灾扑救效能的提升，减少人民群众的生命财产损失。

关键词：高层建筑；外墙保温；火灾扑救；疏散救人

高层建筑外墙通常敷设大量保温、装饰材料，内部电梯井、电缆井、风道等竖向管井等如不符合消防技术标准，一旦起火容易产生“烟囱效应”，加上外部风力，致使建筑很快形成立体燃烧，极易造成群死群伤或重特大事故。由于外墙保温层火灾扑救难度大，发生火灾时消防设施难以发挥作用，因此，研究高层建筑外墙保温层火灾扑救对策，是消防救援队伍正在面临的和亟待解决的问题。

1 建筑外墙保温结构

建筑外墙保温结构分为外墙外保温、外墙内保温结构，外墙外保温根据设置的位置不同可以分为墙面外保温、屋面外保温，墙面外保温根据建筑类型和建筑高度的不同可分为有空腔和无空腔两种。所谓外墙外保温，可以理解为给建筑物穿上一件保温外衣，这件外衣既要保温、隔热，还要美观。外墙外保温结构体系由以下5部分组成：

一是胶粘层。一般由黏结胶浆构成，根据需要可附加铆钉，当基面不符合粘贴要求时，可采用机械法固定。

二是保温层。GB50016—2014（2018年版）《建筑设计防火规范》第6.7条规定，建筑的内、外保温系统宜采用燃烧性能为A级（岩棉、矿棉、泡沫玻璃等）即不燃性的保温材料，不宜采用B2级（聚苯板EPS、挤塑板XPS、聚氨酯PU等）保温材料，严禁采用B3级保温材料，其中B3级保温材料正是屬于易燃材料，B2级保温材料虽然是普通可燃材料，但如果要使用，还“需采取严格的构造措施进行保护”[1]。

三是网格布。又称耐碱玻纤网格布，由中碱和无碱玻纤机织物为基础经耐碱处理而成，主要作用是改善饰面层的机械强度。

四是防护层。防护层是提升保温层抗裂性和抗冲击性的关键，一般由抹面胶浆构成。

五是装饰层。应采用燃烧性能为A级的材料，但建筑高度不大于50m时，可采用B1级材料，根据需要可选用外墙涂料和外墙等装饰材料。

2 高层建筑外墙保温火灾案例

2.1  烟花爆竹引起火灾的案例

2009年2月9日21时，在建的央视新台址园区文化中心发生特大火灾事故，大火持续6h，造成1名消防队员牺牲，6名消防队员和2名施工人员受伤，造成直接经济损16383万元。火灾发生原因是燃放烟花引燃了外墙保温材料聚氨酯和挤塑板。2011年2月3日0时13分，沈阳市皇朝万鑫酒店发生火灾，大火持续6h，经济损失达数十亿元，无人员伤亡。火灾发生的原因是燃放烟花不慎引起B座楼体外墙表面装饰材料和保温材料燃烧。

2.2  电火引起火灾的案例

2019年12月2日21时许，沈阳市浑南新区SR国际新城住宅区发生火灾，起火建筑共25层，起火部位为5层及以上外墙，大火持续3h，无人员伤亡，火灾发生的原因为102号楼A座5层某房间东侧屋插排电源线发生故障引燃周围可燃物。2021年8月27日14时许，大连凯旋国际大厦B座发生火灾，过火面积超过6000m2，该大厦建筑外墙保温层采用聚氨酯现场发泡喷涂，每隔3层设置岩棉隔离带。火灾发生的原因为大厦B座19层某室电动平衡车充电器电源线插头与插座接触不良发热引燃周围木质衣柜等可燃物，并蔓延至楼体外墙。

2.3  遗漏火源引起火灾的案例

2021年3月9日11时许，石家庄市长安区建设南大街29号众鑫大厦发生火灾。此起火灾造成建筑外墙立面部分过火，建筑内部分房间过火，毗邻建筑和部分车辆受损，过火面积15455m2，无人员伤亡。火灾发生的原因为大厦东南侧五楼外部平台西南角未熄灭的烟蒂等引燃平台西南角的纸质包装物、树叶等可燃物，进而引燃大厦外墙保温材料和铝塑板。

3 高层建筑外墙保温火灾特点

3.1  垂直蔓延迅速，易形成猛烈燃烧

一旦外墙保温发生火灾，火势会在水平和垂直方向上蔓延，垂直方向燃烧速度会很快，水平方向燃烧的速度相对慢些，由于不同保温材料在高温下的特性不同，火势可能从下向上蔓延，也可能从上向下蔓延。通常情况下，建筑高度与建筑外部风速成正比，据测定，10m高处的风速为5m/s，在相同条件下，30m高处的风速为8.7m/s，60m高处为12.3m/s，90m高处就达到了15m/s，建筑高则风速大，风助火势，火借风威，两者相互影响。由于风速的增加，风向的多变性，很容易导致建筑上下温度和压力差值，从而形成火风压，再加上烟囱效应，火灾很快从初期阶段发展到猛烈燃烧阶段。2011年2月3日，沈阳皇朝万鑫酒店发生火灾，局部小火点燃后，直至完全燃烧，时间仅用1min，而火灾从建筑11层蔓延到37层，时间也只用了15min。

3.2  由外向内蔓延，易形成立体燃烧

建筑外墙保温发生火灾时，墙壁上的开口或窗户对火势的蔓延起着关键作用，窗户的防火能力相对较弱。比如，火势由下向上蔓延，玻璃受热量影响最大的是下方区域，在下方区域向上逐渐变少，来自火焰的热浪在玻璃的平面上形成了一个“热梯度”，很容易导致玻璃“加热不均匀”迅速破碎。火势通过玻璃破碎的外窗开口部位，迅速引燃室内可燃物，各个窗口多火点向室内横向蔓延，形成建筑立体燃烧。

3.3  人员逃生困难，易造成群死群伤

高层建筑内部人员密集，一旦起火，要使被困人员快速疏散到地面或不受火势威胁的安全部位是一个难题。高层建筑高度高、层数多，垂直疏散距离远，疏散时间长，被困人员的疏散方向又与烟火蔓延方向相反。高层建筑普通电梯在火灾时因不防烟火或停电等原因而无法使用，安全疏散主要是靠内部疏散楼梯，而楼梯间内一旦窜入烟气，就会迫使被困人员在烟雾大、能见度低、热气流烘烤和心理极度惊恐的情况下进行疏散，增大安全疏散难度，易造成人员拥挤、窒息、伤亡。据国家消防救援局数据显示：2022年全年接报高层建筑火灾1.7万起，死亡260人，与2021年相比，起数上升276%，死亡人数上升44.4%。

3.4  飞火难以控制，易引燃周边建筑

高层建筑外墙保温材料燃烧易发生热熔性缩变，会飘落大量可燃物，燃烧的物体在坠落的过程中，受风力的影响，形成飞火，飞火飘落的远近与坠落物的大小和风力有关，有的几米，有的几十米甚至最远到数百米，飞火可以造成多个火点，严重威胁到周围建筑物以及居民的生命安全。如沈阳皇朝万鑫酒店火灾，建筑B座北侧外墙全部起火后，因飞火飘落引燃相邻的A座南侧外墙，A座南侧外墙火势通过窗口蔓延到30层、42层等部分房间，给火灾扑救工作造成了极大困难。

3.5  不确定因素多，易影响作战行动

兵无常势，火无常形，每一个火灾现场都有自身的特点。高层建筑外保温层火灾不确定因素为火场情况突变、建筑外墙结构损坏等突发事故，具体表现一是烟雾浓、毒性大。外墙保温材料如采用EPS（聚苯乙烯泡沫）、XPS（挤塑聚苯乙烯泡沫）、硬质PU（聚氨酯泡沫）等，这些材料在生产过程中加入了各种助剂，包括阻燃剂、发泡剂等，这些材料燃烧释放的大量有毒有害烟气，如HCN、CO及高分子化合物，消防灭火人员不仅要建筑在外墙进行火势控制外，还要组织一定力量内攻，这些有毒有害的烟气，严重影响人员疏散和灭火作战行动。二是坠落物多。有些建筑外设置玻璃幕墙，玻璃幕墙受高温和火焰作用，由于受热不均匀和表面温差太大等因素，一般在250℃左右就会开裂破碎形成“玻璃雨”，建筑外部的网格布因过热折断而导致外墙装饰层坠落，这些坠落物都会对灭火行动人员、车辆、装备造成潜在的危险。三是钢结构易变形。因混凝土结构重量大，高层建筑一般是采用钢结构或部分采用钢结构，钢结构耐火极限较低，普通的钢材在600℃的环境下，就会产生变形扭曲，因为高温导致钢结构變形，承受不了上面的重量，建筑物就会轰然倒塌。火场不确定因素多，会极大影响火情侦察、火场供水、人员疏散、战术实施等作战行动，甚至会威胁参战人员的生命安全。

3.6  灭火设施有限，易影响灭火效率

当前颁布的消防规范和技术标准主要面向建筑内部所配置的消防设施，外保温材料火灾不在建筑消防设施保护范围内，一旦建筑外墙外保温材料发生火灾，现有的自动灭火设施以及防火分隔等不能很好地发挥灭火作用。很多高层建筑在施工和改扩建工程中，外墙保温发生火灾，这类施工现场环境和道路条件较差，建筑材料乱堆乱放，正在施工的管道沟、排水设施等致使消防通道不畅通，一些已经投入使用的高层建筑由于管理不到位，责任人一味追求经济效益，易出现占用消防车道、占用消防登高操作场地和封闭灭火救援窗等隐患问题，导致发生火灾后，消防车辆不能靠近火场，举高消防车无法选择最佳作业面，而使用消防电梯进行内攻又会因电梯功能故障、烟雾浓重、供水线路蜿蜒、内部结构复杂等情况，使内攻路线不畅或存在射水死角，灭火剂不能发挥最佳的效能，严重影响灭火作战的效率。

4 高层建筑外保温层火灾的扑救对策

4.1  战前做好准备

一是强化“六熟悉”工作。根据辖区火灾事故特点要将高层建筑作为重点单位，队站指挥员要熟悉高层建筑结构和使用功能，逐一熟悉高层建筑的防火防烟分区、消防设施、疏散走道、避难层（间）、建筑消防车道、附近水源等情况，做到底数清、情况明，确保火灾发生后，第一时间调取资料，第一时间辅助决策，快速内攻救人、控火。二是强化消防设施测试工作。为强化消防救援人员对高层建筑消防设施熟悉测试和实战应用，沈阳市消防救援支队当前正在开展“高层建筑消防设施调查测试工作”，各大队和消防站逐一对辖区内高层建筑的消防控制室、室内（外）消火栓、水泵接合器、防烟排烟设施、消防电梯、防火卷帘等内容开展实地测试，形成以建筑消防设施应用为中心的实战练兵体系。三是强化高层专业队建设。按照“一高、一低、一大、一化”标准，沈阳支队组建专业灭火救援力量，其中依托启工消防救援站组建高层专业队，通过科学评估和实战测试，优化力量编成，完善指挥模式，强化车辆装备和人员配置，提升指战员在高层建筑火灾中的应变力、指挥力和作战力。四是强化联动联训机制。在日常工作中，要加强对高层建筑微型消防站的业务指导，达到“有队员、有装备、有战斗力”的标准。各级要定期组织灭火实战演练，及时启动应急响应联动机制，定期拉动公安、医疗、住建、电力、供水、燃气等联动单位到场协同处置，时刻做好战斗准备[2]。

4.2  优化力量调派

高层建筑外墙保温材料火灾要加强首批力量调派，最大限度调派充足力量到场处置，优先调集大功率水罐消防车、压缩空气泡沫消防车、超高层供水消防车、泵浦水罐消防车、大吨位水罐消防车、举高（喷射）消防车、抢险救援消防车、远程供水装置、照明车（夜间）、战勤保障车辆与装备赶赴现场，支队全勤指挥部要遂行出动。根据现场需要，作战指挥中心要调集医疗、公安、住建、供水、供电、供气等应急联动力量与建筑结构专家到场配合协同处置。

4.3  迅速火情侦察

及时、准确地获取着火建筑的基本情况是参战消防指战员实施科学决策和开展灭火战斗行动的首要条件。高层建筑外墙保温火灾通过外部、内部、消防控制室和询问知情人等多种方式开展火情侦察，要明确建筑外立面燃烧的层数、蔓延范围、举高层车操作的位置、消防救援窗口的位置和内部燃烧的房间部位，通过派出所、街道和社区，核实住户人数和信息，确定被困人员位置、数量和进攻路线。现场指挥部要科学评估外立面火势对上、下楼层和毗邻建筑威胁程度，以及建筑内部燃烧蔓延情况，及时确定灭火战斗主要任务。多个外立面立体燃烧时，应集中力量疏散人员，要利用疏散楼梯、消防电梯、举高消防车、室外平台等多种救援途径，全力营救被困人员。

4.4  内外结合控火

高层建筑外墙保温火灾应遵循“外攻为先、内外结合、上攻下控、层层堵截”的作战理念，积极灭火和控火。灭火指挥员应准确掌握起火点位置、发展蔓延态势、高空坠落物、飞火等情况，以便现场指挥部及时采取有效措施。要根据火点位置高度选择最佳的举高车操作场地，要利用举高消防车、车载炮从外部喷射灭火剂有效堵截、消灭火势。内攻作战指挥员要优先使用消防电梯，在起火层下一层或下二层停靠，利用室内消火栓沿室内楼梯铺设水带，每隔3～4层分段设置水枪阵地，重点在火势上层外墙或顶层出水灭火[3]。

4.5  逐層有序救人

燃烧范围大、到场力量多的外墙保温火灾现场，应建立现场作战指挥部，挂图作战、统一指挥，按照楼层划分任务段，逐层逐户有序开展搜救，要第一时间启动疏散应急广播，指引疏散方向，稳定被困人员情绪；组织搜救小组对起火层及起火层上部楼层疏散救人，并对已经搜救的户室做好标识，避免反复搜救，提高搜救效率；起火层以下楼层或受火势、烟气威胁较小的区域，应协调微型消防站、派出所和物业利用封闭楼梯、消防电梯疏散自救；在室外安全区域设置人员疏散集结点，安排专人清点人员、与社区物业核对信息，及时核对被困人员位置和数量，确保不漏一人。

4.6  现场有序移交

火灾扑救结束后，应全面、细致地检查清理现场，彻底清除一切隐蔽火源，将建筑内所有人员全部核准后，向有关部门或单位移交现场。撤离现场时，指挥员应清点参战指战员人数、整理器材装备。

参考文献：

[1]GB 50016—2014（2018年版） 建筑设计防火规范[S].

[2]消防救援局.建筑外墙保温材料火灾扑救指南[Z].2018.

[3]陈晓林，黄中杰.高层建筑外墙保温材料火灾扑救关键技术探讨[C]//2012中国消防协会科学技术年会论文集，2012：388-390.

Fire characteristics and countermeasures of external thermal insulation layer of high-rise buildings

Wang Shuo

（Shenyang Municipal Fire and Rescue Brigade， Liaoning Shenyang 110023）

Abstract： In order to scientifically prevent and effectively extinguish the fire of the external thermal insulation layer of high-rise buildings， by studying the external thermal insulation structure of high-rise buildings， several cases of different types of external thermal insulation fires of high-rise buildings are analyzed. It is concluded that this kind of fire has remarkable characteristics of rapid vertical spread and easy to form violent combustion. Then， from the aspects of pre-war preparation and force deployment， some countermeasures are put forward， aiming to promote the improvement of such fire fighting efficiency and reduce the loss of peoples lives and property.

Keywords： high-rise building; external wall insulation; fire fighting; evacuation and rescue