EN 13501-1:2018 建筑产品燃烧性能分级报告指南
1. 战略导论：欧盟对火反应（Reaction to Fire）评估体系的逻辑核心
在欧盟建筑产品法规（CPR）的顶层设计中，EN 13501-1（Euroclass 系统）不仅是一项技术标准，更是消除成员国间技术壁垒、实现安全基准统一的战略工具。该体系通过引入 FIGRA（火灾增长速率指数）和 THR（总热释放量）等量化物理指标，取代了各国早期模糊的定性描述，为全球建材进入欧洲市场提供了统一的“科学契约”。
作为研发与合规专家，必须严谨区分火灾安全设计中的两个本质概念：
- 对火反应（Reaction to Fire）：模拟火灾初期，关注材料在受热时如何通过物理化学反应贡献热量、传播火焰、产生烟雾及滴落物。它是决定火灾是否会发展为“闪燃”的关键。
- 耐火性能（Fire Resistance）：模拟火灾充分发展期，关注结构构件（如梁、柱、防火墙）在高温攻击下维持承载力（R）、完整性（E）和隔热性（I）的能力，通常以分钟计。
EN 13501-1 构建了 A1 至 F 七个等级，其对火灾发展的潜在贡献度如下表所示：
| 燃烧等级 | 性能表现定义 | 对火灾发展的潜在贡献度 |
|---|---|---|
| A1 | 不燃 (Non-combustible) | 无任何贡献 |
| A2 | 不燃/极有限燃烧 | 极有限贡献 |
| B | 可燃 (Combustible) | 极低火灾载荷，极有限贡献 |
| C | 可燃 | 较低火灾载荷，有限贡献 |
| D | 可燃 | 显著火灾载荷，中等贡献 |
| E | 高度易燃 | 高火灾载荷，极易引发闪燃 |
| F | 未分类 | 性能未定或未达最低要求 |
理解这一宏观架构是编制合规报告与开展产品研发优化的逻辑起点。
2. 专业提示词框架：符合认证要求的报告生成模组
一份高质量的分级报告需具备严谨的法律声明与详实的数据矩阵。以下模组可作为生成标准化报告的 Prompt 模板：
2.1 报告核心要素模组
- 基本信息区：
- [产品标识]：如“Compact laminate for external claddings, type: EDF”。
- [应用领域]：常规建材 / 铺地材料 (fl) / 线性管道热绝缘产品 (L)。
- [标准引用]：EN 13501-1:2018（及对应国家标准如 ČSN EN 13501-1）。
- 测试方法矩阵：
- 预期 A1/A2 级：关联 ISO 1182（不燃性）及 ISO 1716（热值测试）。
- 预期 B/C/D 级：关联 EN 13823 (SBI) 及 ISO 11925-2（小火焰测试）。
- 预期 E 级：仅关联 ISO 11925-2。
- 数据采集与阈值判定：
- [热量指标]：$\text{FIGRA}_{\text{0.2MJ}}$、$\text{FIGRA}_{\text{0.4MJ}}$ ($\text{W/s}$)、$\text{THR}_{\text{600s}}$ ($\text{MJ}$)。
- [产烟指标]：$\text{SMOGRA}$ ($\text{m}^2/\text{s}^2$)、$\text{TSP}_{\text{600s}}$ ($\text{m}^2$)。
- [滴落指标]：600秒内是否有燃烧滴落物/微粒及其持续时间。
2.2 分级声明规范
标准化表达必须组合“主等级 + 产烟附加级 + 滴落附加级”。
- 示例：
Reaction to fire classification: B-s1, d0 - 专家释义：该表达清晰标示了产品在火灾中的爆发力受控、极低产烟量且无引燃性滴落物。
研发优化不应仅停留在文字表述，理解上述参数背后的物理机理才是攻克高等级分级的关键。
3. 核心测试方法与关键物理量深度析构
3.1 不燃性与热值测试 (ISO 1182 & ISO 1716)
这是冲击 A1/A2 等级的“硬门槛”，测试的是材料的本质物理稳定性。
- ISO 1182：在 $750^\circ\text{C}$ 电炉中，$\text{A1}$ 级要求温升 $\Delta T \leq 30^\circ\text{C}$，质量损失 $\Delta m \leq 50$%，持续火焰时间 $t_{\text{f}} = 0$。
- ISO 1716：通过氧弹热量计测量总燃烧热 ($\text{PCS}$)。对于非匀质产品，主要成分的 $\text{PCS}$ 必须控制在 $\leq 2.0 \text{ MJ/kg}$ ($\text{A1}$ 级) 或 $\leq 3.0 \text{ MJ/kg}$ ($\text{A2}$ 级)。
3.2 单体燃烧项 (SBI, EN 13823)：研发过程中的“大考”
SBI 模拟了房间角落着火的动态场景。
- $\text{FIGRA}_{\text{0.2MJ}}$ 与 $\text{FIGRA}_{\text{0.4MJ}}$：这是衡量火灾“爆发力”的核心指标。$\text{A2}$ 与 $\text{B}$ 级的 $\text{FIGRA}$ 阈值均为 $\leq 120 \text{ W/s}$。若 $\text{HRR}$（热释放速率）未达到 $\text{0.2MJ}$ 或 $\text{0.4MJ}$ 阈值，则不计算对应 $\text{FIGRA}$。
- $\text{THR}_{\text{600s}}$：反映前 10 分钟释放的“总体能量”。$\text{A2/B}$ 级要求 $\leq 7.5 \text{ MJ}$。
- LFS（横向蔓延）：否决性指标。火焰若蔓延至试样长翼边缘，则无法评为 B 级或以上，即使 FIGRA 达标。
3.3 特殊应用领域的分类差异
- 线性管道 ($\text{L}$ 后缀)：针对 $\text{D}_{\text{L}}$ 级，其 $\text{FIGRA}$ 阈值显著放宽至 $\leq 2100 \text{ W/s}$，但必须满足 $\text{THR}_{\text{600s}} \leq 100 \text{ MJ}$。
- 铺地材料 ($\text{fl}$ 后缀)：评价核心为临界辐射通量 ($\text{CHF}$)。$\text{B}_{\text{fl}}$ 级要求 $\text{CHF} \geq 8.0 \text{ kW/m}^2$。
4. 研发战略：针对高性能分级的配方与结构优化
工程师在研发高性能建筑产品时，常面临 A2 与 B 级之间的“战略陷阱”。
4.1 A2 与 B 级的本质跨越
致命误区：许多研发团队在 $\text{SBI}$ 测试中拿到了 $\text{FIGRA} \leq 120 \text{ W/s}$ 和 $\text{THR} \leq 7.5 \text{ MJ}$ 的优异数据，便认为 $\text{A2}$ 级稳操胜券。
专家警示：$\text{A2}$ 级需要额外的“不燃性”旁路验证（$\text{ISO 1182}$ 或 $\text{1716}$），而 $\text{B}$ 级仅需小火焰测试（$\text{ISO 11925-2}$）。如果产品的有机物含量 ($\text{PCS}$) 超过 $3.0 \text{ MJ/kg}$，即使 $\text{SBI}$ 表现完美，也将被强制降至 $\text{B}$ 级。
4.2 非匀质材料的 PCS 能量贡献风险
研发工程师必须对多层复合材料的每一层进行能量核算：
- 主成分：$\text{PCS}$ 限值通常为 $\leq 2.0 \text{ MJ/kg}$。
- 内部次要成分：$\text{PCS}$ 限值严苛至 $\leq 1.4 \text{ MJ/m}^2$。胶黏剂和薄涂层虽然占比极小，但在氧弹热量计中往往是能量释放的主要源头，需精确计算其“能量贡献”以防整体评级失败。
4.3 FIGRA 攻坚与附加等级 (s & d) 的制衡
- FIGRA 控制：针对表面可燃的复合材料，通过优化表面护膜的热惰性，可有效延缓 FIGRA 峰值的出现。
- 烟密度 (s) 的配方权衡：这是阻燃研发中的经典博弈。增加卤素阻燃剂虽能有效抑制火焰蔓延（满足主等级），但常会导致产烟量剧增，使产品从 s1 跌至 s2/s3。工程师应优先考虑无卤膨胀型阻燃体系或抑烟剂（如硼酸锌）。
- 燃烧滴落 (d) 防御：热塑性材料（如 EPS/XPS）在受热时粘度降低极易引发滴落。研发中必须引入交联技术或添加抗滴落助剂（如 PTFE 分散体），以确保达到 d0 等级，避免引发二次引燃。
5. 跨国标准映射与实验室物流管理
5.1 标准等效性与合规出海
在国际贸易中，EN 13501-1 已成为 CE 标记的强制性前提。其与传统标准的映射关系如下：
| EN 13501-1 等级 | 德国 DIN 4102 等级 | 中国 GB 8624 等级 | 战略意义 |
|---|---|---|---|
| A1 / A2 | A1 / A2 | A | 不燃材料基准 |
| B / C | B1 | B1 | 难燃，EN 标准在烟/滴落上更先进 |
| D / E | B2 | B2 | 常规可燃 |
| F | B3 | B3 | 易燃，禁止用于核心部位 |
5.2 实验室实操：调节周期与风险管理
样品预处理（Conditioning）的温湿度控制直接影响水分平衡，进而决定测试重现性。工程师必须严格遵循以下周期：
- 8 周：阻燃处理的木基产品、水泥基产品。
- 4 周：非阻燃木基产品、石膏板、硅酸钙板及含吸湿材料的产品。
- 2 周：其他常规产品。 忽视调节周期会导致测试结果在认证环节出现重大偏差，造成项目进度的巨大损失。
6. 附件
| 等级 | 性能定义 | 主要测试方法 | 核心评价指标 | 火灾发展贡献度 | 产烟/滴落物附加分类 | 适用产品类别 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A1 | 不燃 (Non-combustible) | EN ISO 1182, EN ISO 1716 | 温升 $\Delta T \le 30$ °C; 质量损失 $\Delta m \le 50%$ ; 持续火焰时间 $t_{f} = 0$ ; 总燃烧热 $PCS \le 2.0$ MJ/kg | 无任何贡献 | 不适用 | 建筑制品（除铺地材料、线性管道、电缆） |
| A2 | 不燃 (有限贡献) | EN ISO 1182 (或 EN ISO 1716) + EN 13823 (SBI) | $\Delta T \le 50$ °C; $\Delta m \le 50%$ ; $t_{f} \le 20$ s; $PCS \le 3.0$ MJ/kg; $FIGRA \le 120$ W/s; $THR_{600s} \le 7.5$ MJ; LFS < 试样边缘 | 极有限贡献 | s1, s2, s3; d0, d1, d2 | 建筑制品（除铺地材料、线性管道、电缆） |
| B | 可燃，极有限贡献 | EN 13823 (SBI) + EN ISO 11925-2 | $FIGRA \le 120$ W/s; $THR_{600s} \le 7.5$ MJ; LFS < 试样边缘; 60s内 $F_{s} \le 150$ mm (30s点火) | 极低火灾载荷 | s1, s2, s3; d0, d1, d2 | 建筑制品 |
| C | 可燃，有限贡献 | EN 13823 (SBI) + EN ISO 11925-2 | $FIGRA \le 250$ W/s; $THR_{600s} \le 15$ MJ; LFS < 试样边缘; 60s内 $F_{s} \le 150$ mm (30s点火) | 较低火灾载荷 | s1, s2, s3; d0, d1, d2 | 建筑制品 |
| D | 可燃，中等贡献 | EN 13823 (SBI) + EN ISO 11925-2 | $FIGRA \le 750$ W/s; 60s内 $F_{s} \le 150$ mm (30s点火) | 显著火灾载荷 | s1, s2, s3; d0, d1, d2 | 建筑制品 |
| E | 高度易燃 | EN ISO 11925-2 | 20s内 $F_{s} \le 150$ mm (15s点火) | 高火灾载荷，易闪燃 | d2 (或不分类) | 建筑制品 |
| F | 未分类/性能未定 | 无或未通过E级测试 | 无性能要求 | 极高风险 | 无 | 建筑制品 |
| $A1_{fl} - F_{fl}$ | 铺地材料燃烧性能 | EN ISO 1182, EN ISO 1716, EN ISO 9239-1, EN ISO 11925-2 | 临界辐射通量 CHF ( $B_{fl} \ge 8.0$ , $C_{fl} \ge 4.5$ , $D_{fl} \ge 3.0$ $kW/m^{2}$ ); 产烟率 (TSP) | 对应 A1-F 各级贡献度 | s1, s2 | 铺地材料 |
| $A1_{L} - F_{L}$ | 线性管道隔热产品性能 | EN ISO 1182, EN ISO 1716, EN 13823 | $FIGRA$ ( $D_{L}$ 级放宽至 2100 W/s); $THR_{600s}$ ( $D_{L}$ 级 $\le 100$ MJ) | 对应管道内火灾蔓延贡献 | s1, s2, s3; d0, d1, d2 | 线性管道隔热产品 |
| $A1_{ca} - F_{ca}$ | 电缆燃烧性能 | EN 13501-6, EN 50399 等 | 热释放率; 蔓延距离; 产烟率; 滴落物; 酸度 (a1, a2, a3) | 对应电缆线路火灾贡献 | s, d, a (酸度分级) | 电线电缆 |
总结
EN 13501-1 不仅仅是建筑安全的技术底线，它更像是一份衡量材料研发精密度的“科学契约”。作为技术专家，我们必须从分子结构控制 PCS 能量，从表面工程控制 FIGRA 增长，并在阻燃性与产烟量之间寻求最优平衡点，方能助力产品在全球市场立于合规制高点。