刘锋 胡永腾 黄振利
（北京振利节能环保科技股份有限公司，北京102615）
摘要： 本文建立了外墙外保温窗口火试验火源数学模型，简化处理火源燃烧时放出的热量，并以此作为边界条件，用数值分析方法求解外墙外保温墙体的一维温度场。通过对胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板外墙外保温系统窗口火试验数值模拟，并与实际试验数据作对比，证明了数值模拟的科学性，为试验方案的设定提供了更加科学合理的依据。通过对聚苯板外表面温度场数值模拟，很好地证明了防火保护层厚度可以有效的抵抗火辐射，大幅度降低系统的火灾安全性。
关键词：外墙外保温；火灾；火源辐射；数值模拟；防火保护层厚度
1 前言
近年来，我国外墙外保温系统火灾事故不断，如2006年10月4日的济宁兴唐•金茂大厦火灾、2007年6月29日的新疆乌鲁木齐金华城火灾、2008年7月2日的北京大学兵乓球馆火灾和2009年2月9日的北京中央电视台新大楼北配楼火灾等，着火物质都是有机保温材料，外墙外保温系统和有机保温材料的防火问题受到了越来越多的关注。
大尺寸窗口火试验是目前公认的检验外保温系统构造防火性能的有效方法。通过窗口火试验，能够观测试验火焰沿外保温系统水平或垂直传播能力，试验状态能够充分反映外保温系统在实际火灾中的整体防火能力，能够对外保温系统工程的整体防火性能进行检验。
大尺寸模型火试验需要耗费大量的人力、物力和财力，如果对试验方案的设定没有一定的预期，就会造成试验的盲目性和极大的资源浪费。
本文旨在通过数值模拟，对外墙外保温系统窗口火试验提供理论指导，在试验方案确定之前对结果进行定性的预测，为我们到达预期的试验目的，提供更加合理有效的途径。
2 试验简介
该试验参考英国BS 8414-1《Fire performance of external cladding systems–Part 1：Test meod for non-loadbearing external cladding systems applied to e face of e building》（《外部包覆 系统的防火性能－第1部分：建筑外部的非承载包覆系统试验方法》）。
BS 8414-1窗口火试验描述了应用于建筑表面并在控制条件下暴露于外部火焰的非承载外部包覆系统、包覆系统之上的遮雨屏及外保温系统的防火性能评价方法。火焰的暴露方式表征外部火源或室内完全扩展(轰燃后)火焰，从窗口处溢出对包覆体形成外部火焰的影响。
BS 8414-1窗口火试验模拟内部火灾对建筑物的攻击，用于检验建筑外保温系统的火焰传播性。其优点与墙角火试验相同，从实际火灾对建筑物的攻击概率来看，更具有普遍意义。如图1所示，说明了室内火灾从建筑物的窗口沿外保温系统向外扩散的原理。当外保温系统具有阻止火焰传播的能力时，火灾不会扩散。图2为窗口火试验模型，根据BS 8414-1，模型高8.4 m，主试验墙宽3.5 m，与主试验墙成90°角的回转墙（副墙）宽2.5 m，燃烧室位于主垂直试验墙的底部，窗口尺寸为2.0 m×2.0 m，火焰能够从垂直的主试验墙底部的开口喷出。
以BS 8414-1测试方法为基础提出的性能标准和分类方法主要考虑的是远离火源部位的火势蔓延和发生的几率，系统性能将根据以下3个准则来评估：外部火势蔓延、内部火势蔓延、机械性能。