防火保温一体化板防火等级测试中的热释放速率测试

防火保温一体化板是建筑外墙实现节能与防火双重目标的核心材料，其防火等级直接关系建筑火灾安全性。在防火等级测试中，热释放速率测试是最能反映材料火灾动态行为的关键指标——它不仅衡量材料燃烧时的热量释放强度，更能预测火灾蔓延的速度与规模，是连接材料性能与实际火灾风险的“桥梁”。对于防火保温一体化板而言，热释放速率测试的准确性，直接影响其燃烧性能分级的科学性，进而关系到建筑工程的消防安全验收与后期使用安全。

热释放速率：防火性能的“动态晴雨表”

热释放速率（Heat Release Rate，HRR）是材料燃烧时单位时间内释放的热量，单位为千瓦每平方米（kW/m²，针对单位面积试样）或兆瓦（MW）。它的核心价值在于“动态捕捉火灾发展”——火灾的危害本质是热量积累，热释放速率越高，单位时间内释放的热量越多，越容易引燃周围可燃物，加速火灾蔓延。比如，一款表面带防火涂层的EPS一体化板，初期燃烧时涂层形成碳化层，热释放速率仅50kW/m²，但涂层烧穿后，EPS芯材快速燃烧，热释放速率骤升至300kW/m²，这种“先低后高”的动态变化，只有热释放速率测试能精准记录。

与“不燃性”等静态指标不同，热释放速率是“过程指标”。例如，岩棉一体化板（不燃材料）的热释放速率曲线几乎是一条水平线（PHRR≈30kW/m²），说明其燃烧时热量释放稳定且极低；而普通EPS一体化板（可燃材料）的曲线是“尖峰状”（PHRR≈500kW/m²），说明其燃烧剧烈，热量集中释放。这种差异直接反映了材料的火灾风险。

测试的标准依据：从国标到国际通用规则

热释放速率测试的核心标准是GB/T 16172-2007《建筑材料热释放速率试验方法》，该标准等效采用ISO 5660-1:2002《对火反应试验 热释放速率 第1部分：锥形量热仪法》，适用于平板状建筑材料（包括防火保温一体化板）。标准明确了测试原理、设备、流程与数据处理方法，是国内防火等级评定的“硬指标”。

此外，GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》将热释放速率纳入分级要求：A级（不燃）要求PHRR≤150kW/m²、THR（总热释放量）≤15MJ/m²；B1级（难燃）要求PHRR≤300kW/m²、THR≤45MJ/m²；B2级（可燃）要求PHRR≤750kW/m²、THR≤150MJ/m²。这些数值基于火灾实验数据——比如150kW/m²的PHRR，对应材料燃烧时的热量不足以让周围空气达到轰燃温度（约500℃），能有效阻止火灾蔓延。

对于出口产品，需遵循目标市场标准：如美国ASTM E1354-20（锥形量热仪测试）、欧盟EN 13823（建筑制品的对火反应测试），这些标准与ISO 5660-1原理一致，但在试样尺寸、辐射通量选择上略有差异。

核心设备：锥形量热仪的“四大核心系统”

热释放速率测试的关键设备是锥形量热仪，它通过“辐射加热+氧气消耗法”模拟火灾场景，精准测量热释放速率。设备主要由四部分组成：

一是锥形加热器：呈圆锥状，内部电阻丝加热，能提供0~100kW/m²的可控辐射通量（常用50kW/m²模拟典型室内火灾）。加热器下方的石英窗可观察试样燃烧状态。

二是称重系统：高精度电子天平（精度±0.1g），实时记录试样质量变化。质量损失速率与热释放速率直接相关——EPS燃烧时质量快速下降，对应热释放速率骤升；岩棉燃烧时质量几乎不变，热释放速率极低。

三是烟气分析系统：基于“氧气消耗原理”（每消耗1kg氧气释放13.1MJ热量），通过测量烟气中氧气浓度变化计算热释放速率，误差小于5%，是国际公认的最准确方法。

四是数据采集系统：计算机软件实时记录热释放速率、质量损失、氧气浓度等参数，生成时间-热释放速率曲线，曲线的“峰值”（PHRR）和“面积”（THR）是分级关键。

测试流程：从试样到结果的“六步规范”

热释放速率测试需严格遵循标准流程，确保结果可比，具体分为六步：

第一步，试样准备：切割成100mm×100mm的正方形（厚度≤50mm，超过则切割至50mm，保留表面层），表面平整无损伤——若表面有划痕，热量会局部渗透，影响燃烧行为。

第二步，状态调节：在23±2℃、50±5%湿度下静置24小时，消除含水率影响——潮湿的岩棉板初期需蒸发水分，会延迟燃烧，导致初始热释放速率偏低。

第三步，设备校准：用辐射热计校准加热器的辐射通量（误差≤2%），用氮气-空气混合气体校准氧气传感器，设置通风率为0.024m³/s（模拟自然通风）。

第四步，试样安装：固定在样品架上，表面与加热器底部距离25mm（确保辐射均匀），底部通风孔保持畅通。

第五步，启动试验：开启加热器，试样达到燃点后开始燃烧，记录数据至燃烧结束或1800秒（30分钟）。

第六步，数据处理：计算PHRR（峰值）、THR（总热释放量）、AHRR（平均热释放速率），输出测试报告。

结果与防火等级：数值背后的安全逻辑

热释放速率结果直接对应防火等级，以GB 8624-2012为例：

A级（不燃）：PHRR≤150kW/m²、THR≤15MJ/m²。这类材料以无机芯材（岩棉、玻璃棉）为主，燃烧时几乎不释放热量，如岩棉一体化板的PHRR通常≤50kW/m²，完全符合A级要求。

B1级（难燃）：PHRR≤300kW/m²、THR≤45MJ/m²。芯材多为阻燃EPS/XPS，表面防火涂层形成碳化层，延缓芯材燃烧。例如，某品牌阻燃EPS板的PHRR=280kW/m²，THR=42MJ/m²，符合B1级。

B2级（可燃）：PHRR≤750kW/m²、THR≤150MJ/m²。芯材为普通EPS/聚氨酯，无防火涂层，燃烧剧烈，如普通EPS板的PHRR=550kW/m²，不能用于高层建筑。

需注意，热释放速率并非唯一指标，还需结合不燃性、烟密度等综合评定——如某板PHRR符合A级，但烟密度等级（SDR）=80（超过A级的75），仍不能评为A级。

测试中的“隐形变量”：控制误差的关键

热释放速率结果易受多种因素影响，需严格控制：

一是辐射通量：50kW/m²模拟“初期火灾”，75kW/m²模拟“发展期”，若选75kW/m²，PHRR会更高——测试前需明确通量，默认50kW/m²。

二是试样厚度：厚度影响热量传递，50mm厚的岩棉板热量穿透慢，热释放速率低；100mm厚的岩棉板热容量大，THR略高——标准规定试样厚度为实际使用厚度，超过50mm需切割。

三是通风率：标准通风率0.024m³/s，过低则氧气不足，热释放速率偏低；过高则燃烧剧烈，速率偏高。

四是试样老化：防火涂层开裂、芯材受潮会导致热释放速率升高，试样需用未老化的新鲜样品，存储不超过6个月。

常见误区：别让“想当然”误导判断

热释放速率应用中存在四大误区，需澄清：

误区一：“热释放速率低=等级高”——错。若PHRR=100kW/m²（符合A级），但THR=20MJ/m²（超过A级的15），说明燃烧时间长，总热量多，仍不能评A级。

误区二：“不燃材料不用测”——错。硅酸钙板（不燃）高温下会分解，释放少量热量（PHRR≈30kW/m²），不测试无法确认是否符合A级。

误区三：“测试是‘纸上谈兵’”——错。锥形量热仪结果与实际火灾相关性达85%以上，PHRR=350kW/m²的EPS板，实际火灾中燃烧速度明显快于符合B1级的产品。

误区四：“峰值是唯一指标”——错。需关注“上升速率”（RHRR）：PHRR=200kW/m²但上升速率10kW/m²·s的材料，火灾风险比PHRR=250kW/m²但上升速率5的更高，因为燃烧速度更快。