根据某公司近10年的统计，空调箱出现的火源，大多来自电气元件和耗电功率大的部件，如：电控箱进入导电粉尘导致相间短路、电控箱接线端子结露导致动力线短路、电加热无风断电和超温断电保护失效等等。空调箱一旦发生火灾，将严重威胁设备、人员和建筑安全，甚至带来不可估量的财产损失。因此，解决空调箱的防火安全问题，不仅要遵守相关防火设计规范、电气设计规范、空调设计规范，合理设计空调机组的防火构造并落实，还要从非金属材料的源头上进行把关，重中之重是有效确保大量使用的箱体面板保温材料的防火级别。

一、 过分依赖防火构造、弱化材料阻燃建立的火灾防线并不可靠

　　某公司分析了近10年空调箱自身发生火灾的案例（见表1）。由于空调箱面板芯材采用可燃材料，具有三明治夹芯板结构的空调箱在真实火灾中并不能抵抗火焰和高温，且不能阻止火灾的蔓延。

表1    空调箱起火典型案例

　　 “机组箱体采用的绝热、隔声材料，应无毒、无腐蚀、无异味和不易吸水，其材料外露部分和箱体具有不燃或难燃特性[2]”。该条文对芯材防火等级没做规定，仅要求防火构造的不燃或难燃，并不能满足防火安全需要。更应该向以下条文看齐，“当风管内设有电加热器时，电加热器前、后各800mm范围内的风管和穿过设有火源等容易起火房间的风管及其保温材料均应采用不燃材料”。若干建筑的真实火灾也一再证实，夹心(复合)保温材料具有不燃或难燃特性，并不能阻止高温传热使中间所夹易燃、可燃泡沫燃烧。有机保温材料自身的特有燃烧性能是造成保温系统整体防火安全性能差的主要根源。

二、易燃、可燃保温材料会导致火灾轰燃

　　经过多年研究总结，现已发现不同燃烧性能的材料与实体火灾发生轰燃的对应关系（见表2）。

表2    燃烧性能分级与参考火灾场景的对比关系表

　　由表2可知，B1级材料对火灾发展贡献非常有限，对应实体火灾不轰燃。可燃B2级材料对火灾有贡献，B2(E)级在100kW火源下2min内会发生轰燃，易燃B3级更是连小火焰都无法抵挡。由于B2级、B3级的保温材料均是有严重火灾隐患的保温材料，因此空调箱保温材料至少应是B1级难燃材料。

三、空调箱箱体保温材料的现状和需求

　　目前硬质聚氨酯(PUR)泡沫是空调箱箱体保温中应用最广泛的材料。2015年底，某公司在调研B1级聚氨酯时，收集了4家主流空调厂的50mm厚空调箱聚氨酯保温面板并委托权威第3方对其芯材进行了性能检测。结果显示，聚氨酯添加阻燃剂后，氧指数以外的检测参数与阻燃剂添加量呈负相关，不仅抗压强度变小，吸水率和开孔率增加，芯材氧指数也未达到B2级的OI≥26%指标，属于易燃级别（见表3）。

表3  4家空调箱硬质聚氨酯保温芯材性能检测结果

　　大家在重点关注硬质聚氨酯泡沫的绝热性能时，却忽视了它的燃烧特性。硬质聚氨酯泡沫在没有经过分子结构改性时属于易燃B3级，市场上技术水平较高的企业也只能生产可燃B2级，它们均存在严重的火灾隐患。市场上号称达到B1级的聚氨酯泡沫铺天盖地，但是真正纯泡沫达到难燃B1级的聚氨酯没有供应。

　　调研还发现，一些厂家为了促成聚氨酯销售，只强调氧指数而刻意回避热释放速率，这种误导很有代表性。为了氧指数可以过关，有的企业在原有的聚氨酯中简单添加无机固体粉末（如石墨），有的企业在受试面即外表面复合无机材料（如砂浆），无机复合物及阻燃剂虽能增加氧指数，但对燃烧热值影响不大，检验时热释放速率仍然无法达标。

　　核电站由于存在放射源，任何规模的火灾均可能引发极大负面影响。最新第3代核电站华龙一号针对核电空调保温材料的防火性能提出了更高的要求，其核岛空调技术规格书要求绝热材料的性能在最高III类的前提下，防火性能不低于B1级[6]。空调箱发生火灾虽是小概率事件，属于平均工业风险，但是远高于核安全可接受的概率，应高度关注并致力于降低此风险。只有芯材真正达到难燃B1级，面板自身能阻截火灾的扩散和蔓延才能满足核电空调箱的安全性要求。“在确保安全的基础上高效发展核电”是当前我国核工业发展的一项重要政策，必须保证核电站在安全生产上做到“万无一失”。

四、 常用保温材料小析和选择

工业常用的保温材料主要有无机纤维类如玻璃棉、矿棉与岩棉等，泡沫塑料类如聚乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、泡沫酚醛塑料、硬质聚氨酯泡沫等。

　　玻璃棉和岩棉等无机保温材料具有良好的阻燃性能且价格便宜，适用于作输送高温流体管道的隔热层和建筑保温。材料缺点是密度大、吸湿性高、抗震性能和环保性能较差。同时，材料本身含有大量有害物质，无法满足环保及健康要求。

　　聚苯乙烯泡沫(简称聚苯板)和挤塑聚苯乙烯泡沫(简称挤塑板)均是热塑性有机保温材料。热塑性材料在燃烧性能检测初期会高速吸收热量，致使检测到的热量很少，从而制造一个难燃B1级的假象。以聚苯板为例，它没有碳化功能，在真实火灾中超过75℃就开始融化、滴落，温度再高即被引燃。另外，聚苯板粘结性差，难与钢板结合。

　　酚醛泡沫也是绝热工程常用的材料，它遇高温时表面会生成碳化层，燃烧性能非常理想。但是，它抗压、抗弯曲性能差，材料脆性强，易粉化和吸水，粘结性也不好，易导致泡沫与钢板分离。此外，酚醛泡沫是酸性材料，会对结合的钢材产生腐蚀。酚醛泡沫不稳定会释放对人体有害的甲醛，因此不合适做空调箱的保温材料。 

　　聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合后发泡而成的高分子聚合物。硬质聚氨酯泡沫导热系数优异，大量应用于冷库和空调箱保温中。

　　聚异氰脲酸脂(PIR)泡沫又称为改性聚氨酯泡沫，其尺寸稳定性优良、耐温范围广、导热系数绝佳。在燃烧性能上，新型B1级改性聚氨酯泡沫遇高温火攻击时，能迅速在表面形成焦碳皮结构，阻隔碳化层里面的泡沫免受火焰攻击、能抵抗火焰的穿透蔓延。燃烧产生的烟气达到了准安全的毒性指标，即使温度高达400℃，仍几乎无挥发物逸出。

　　以上常用保温材料综合性能对比见表4。综上，改性聚氨酯无疑是核电空调箱保温的最佳选择。

表4  常用保温材料综合性能比较表

五、新型B1级改性聚氨酯泡沫技术方案

　　B1级PIR由于原料特殊、发泡工艺苛刻，一般工厂未能掌握。目前杨宗焜专家团队自主创新的无卤化、结碳膨胀型难燃化PIR技术路线在国内居于领先地位。该项科研成果已成功实现了产业转化，并以企业署名送样至国家防火建筑材料质量监督检验中心检测，燃烧性能达到GB 8624-2006的C-s3,d0,t2级相当于GB8624-2012的B1级。

　　无卤化、结碳膨胀型难燃化PIR技术路线的核心是通过聚氨酯材料分子结构的改性，高倍提升碳化功能，使易燃的有机聚氨酯变为难燃、甚至接近不燃材料。该PIR泡沫不仅耐高温，遇高温火碳化后还兼具抗火、隔火的功能。核心聚醚、各组分的配比和生产工艺是实现B1级改性聚氨酯泡沫的3要素。PIR生产工艺苛刻但容易实现规模化生产，核心聚醚价格较高，但在组合料中占比仅为20%左右，如图1所示。PIR大批量生产时仅比市面通行的B2级聚氨酯价格稍高，很有应用前景和推广价值。

图1    B1级PIR各组分配比

注：各组分按1.7:0.53:0.47配比，各组分总质量数是2.7（1.7+0.53+0.47），各组分占比为1.7/2.7,0.53/2.7,0.47/2.7

六、如何判别燃烧性能合格的聚氨酯保温材料

　　国家防火建筑材料质量监督检验中心根据GB8624提供的检验项目和内容最具权威性，是正确判别保温材料的燃烧性能的指导性文件。

1. 是否有9个完整的检验项目

　　除了检验项目必须完整，B1级材料燃烧性能测试的重点应是燃烧增长速率指数(FIGRA0.4MJ)。FIGRA0.4MJ引用自欧标，是材料燃烧性能的必检项，燃烧增长速率合格值是FIGRA0.4MJ≤250W/s，目前国内企业送检试样实测值一般在300～900W/s之间。因为氧指数较容易检测，通过氧指数检测便于快速判断产品是否容易被引燃，它只是附加检验指标，不能只以氧指数来认定难燃B1级。

2.查阅检验报告备注中是否有“试样受火面为任意一面”的说明

　　若注明的是“采用硅酸钙板(或砂桨等无机材料)为所送试样的背板”等字样，说明该试样是有机材料与无机材料复合的夹芯材料。即使它通过难燃B1级的检测，也不能轻易认同燃烧性能合格，因为它回避了芯材的检测。

3.查验保温材料的密度

　　保温材料的密度直接决定其导热系数、强度、尺寸稳定性。一般聚氨酯密度在45～60kg/m³之间，有的企业为抬高氧指数，大量添加无机物导致密度大幅增加，这些取巧手段不仅牺牲了绝热性能，还平添吸水率提高、抗拉拔强度下降等质量问题。

七、结语

　　随着华龙一号核电站示范工程相继在福清和防城港开工建设，回望国务院发布《中国制造2025》，特别是核电走出去国家战略的实施，华龙一号和CAP1400[1]必将以“双龙探海”的姿态竞逐欧美这样的核电强国和成熟市场，带领中国核电装备制造业驰骋国际舞台。英国布拉德韦尔B项目拟采用中国自主三代核电技术华龙一号，这无疑向国内核电装备制造企业吹响了技术升级的号角。

　　核岛通风空调系统对确保核安全、限制放射性物质释放和环境保护都起着至关重要的作用，是反应堆重要的辅助屏障系统，也是核电站的纵深防御3措施之一。核电建设是一个庞大的系统工程，安全必须落实到每一个细节,“以安全铸就安全”。华龙一号的核岛空调箱保温材料等同采用了欧标B1级标准，研制难燃B1级硬质改性聚氨酯泡沫作为核岛空调的保温材料就是核电空调借船出海的契机，将倒逼国内相关企业不断提高技术水平。若不思进取，不仅没有做到真正的安全，反而把安全变成了一成不变的代名词。我国核电在走向国际市场的过程中，只有各级装备制造商应加快推进核电设备技术升级，并积极参与到广泛的国内和国际合作中，掌握世界先进技术，实现持续创新，才能在更高的起点上参与世界核电的竞争。