Bezpieczeństwo pożarowe budynków w szkielecie drewnianym – wnioski z raportu po eksperymencie
Na terenie Ośrodka Szkoleniowego Państwowej Straży Pożarnej w Pionkach, w ramach pracy statutowej NZP-124, realizowanej w Instytucie Techniki Budowlanej we współpracy z Państwową Strażą Pożarną, przeprowadzono eksperyment pożarowy.
Jego celem było sprawdzenie w warunkach polowych, tzn. warunkach rzeczywistych, zachowanie wielu rozwiązań Saint-Gobain, które przyczyniają się do poprawy zabezpieczenia ogniowego budynków. Efektem eksperymentu jest opinia techniczna Instytutu Techniki Budowlanej „Jaką rolę pełnią rozwiązania i produkty Saint-Gobain w zapewnieniu bezpieczeństwa pożarowego budynku?”
Odtworzenie warunków rzeczywistych i normowych w eksperymencie
W eksperymencie pożarowym, w kolejnych jego etapach udało się uzyskać temperatury zbliżone - a w wielu miejscach nawet przewyższające - temperatury normowe, tj. odpowiednie dla krzywej standardowej przytoczonej w warunkach technicznych, która odpowiada w pełni rozwiniętemu pożarowi wewnętrznemu, czy do krzywej zewnętrznej, charakterystycznej dla pożarów zewnętrznych. Oznacza to, że działające na konstrukcję obciążenie ogniowe było miarodajne i odpowiadało realnym pożarom, z jakimi mamy do czynienia w przypadku normalnie użytkowanych budynków.
Spełnienie wymagań podstawowych
Wymagania z zakresu bezpieczeństwa pożarowego to tylko jedno z 7 wymagań podstawowych, jakie powinny spełniać budynki. Na przykład w lekkiej konstrukcji drewnianej największym problemem w przypadku izolacyjności akustycznej jest fakt, że zmiana jednego elementu w przegrodzie - korekta jego grubości lub gęstości - skutkuje zmianą izolacyjności całej przegrody. Dochodzi do tego jeszcze ogromny wpływ zastosowanych rozwiązań połączeń poszczególnych przegród budynku i precyzja ich wykonania. Jak się okazuje, dokładnie te same cechy - jakie są istotne przy ocenie odporności ogniowej przegrody - mają zastosowanie przy ocenie izolacyjności akustycznej przegrody. Płyta gipsowo-kartonowa zabezpiecza elementy, które chcemy chronić, jednocześnie stanowiąc masę istotną z punktu widzenia akustycznego. Wełna mineralna zwiększa szczelność oraz izolacyjność akustyczną przegrody, a także - szczelnie otulając elementy konstrukcji – ze względu na swoją niepalność ogranicza możliwość destrukcji termicznej drewnianego szkieletu.
Wełna mineralna szklana i jej rola w zabezpieczeniu konstrukcji
Izolacyjność wełny mineralnej szklanej daje zaskakujące rezultaty, co zostało to potwierdzone podczas eksperyment pożarowego. Pomimo panującej na parterze temperatury ponad 1000°C, w pomieszczeniu powyżej - dzięki niepalności oraz doskonałej izolacyjności wełny mineralnej szklanej - temperatura przez cały przebieg pożaru nie przekroczyła 23°C. Warto podkreślić, że eksperyment trwał godzinę. Bardzo ważną kwestią jest również wykorzystanie niepalnej wełny mineralnej w budowie przegród. Teoretycznie w bezpieczeństwie pożarowym bardziej wszechstronnym materiałem jest wełna mineralna skalna. Eksperyment pokazał jednak, że kiedy okładziny (płyty gipsowe) są izolatorami i nie dopuszczają do istotnego wzrostu temperatur w przegrodzie, lepiej sprawdzi się wełna mineralna szklana. Jej zaletą jest lepsza izolacyjność w niższych temperaturach w porównaniu z wełną skalną oraz korzystniejsza wartość współczynnika przewodzenia ciepła (lambda), co powoduje, że w przegrodzie powstaje „poduszka”, skutecznie ograniczająca wzrost temperatury i w konsekwencji destrukcję przegrody.
Bezpieczeństwo pożarowe a akustyka
W zakresie akustyki i bezpieczeństwa pożarowego mamy jeszcze jedno podobieństwo. W obydwu przypadkach jakość wykonania przegród, ich szczelność, prawidłowe rozwiązanie detali połączeń, odpowiednie zabezpieczenie elementów instalacji np. puszek elektrycznych, istotnie wpływają na ostateczne parametry przegrody.
Płyty gipsowe - pierwsza linia ochrony przed ogniem
Analiza wyników eksperymentu pożarowego wykazała, że kluczową rolę w zapewnieniu odporności ogniowej przegród odgrywał układ otulenia niepalną wełną mineralną oraz szczelne osłonięcie płytami gipsowo-kartonowymi lub gipsowo-włóknowymi - mocowanymi przy użyciu stalowych łączników mechanicznych - które w zasadzie pełniły funkcję izolacji ogniochronnej. Taki układ zapewniał optymalną współpracę w warunkach pożarowych.
Szczelność budynku to nie tylko mniejsze straty ciepła oraz prawidłowe zarządzanie wilgocią
Odpowiednia szczelność budynków sprawia, że w wielu przypadkach pożarów w pomieszczeniach z zamkniętymi oknami i drzwiami ogień samoczynnie zgaśnie. Jest to o tyle istotne, że dzięki temu nie dopuszcza się do rozwoju pożaru i przeniesienia go na inne części budynku, jak również są umożliwione niezbędne warunki do prowadzenia ewakuacji i ewentualnej akcji ratowniczo-gaśniczej.
Rola drzwi i okien w uzyskaniu bezpieczeństwa budynku
W przypadku okien istotne znaczenie dla ich trwałości podczas pożaru ma rodzaj materiału, z którego wykonane są ramy oraz rodzaj przeszklenia. Samo szkło jest odporne nawet na bardzo wysokie temperatury i teoretycznie limitem jest tu temperatura jego topnienia, czyli ponad 1000°C. Większe niebezpieczeństwo stanowią wysokie różnice temperatur występujące w obrębie jednej tafli w tym samym czasie. Pod wpływem temperatury nagrzana część zwiększa swoją objętość, co skutkuje pojawieniem się wysokich naprężeń wewnątrz szklanej tafli. W przypadku podstawowego szkła typu float różnica temperatur pomiędzy dwoma punktami jednej tafli, która przekracza 40 K, może doprowadzić do pęknięcia termicznego. Jednak ze względu na zespolenie w pakiet dwukomorowy szkło zachowuje dłużej swoją szczelność.
Odmienna sytuacja występuje w przypadku szkła hartowanego ESG, które charakteryzuje się dużo większą wytrzymałością niż zwykłe szkło. Takie szkło pęka termicznie dopiero przy gradiencie rzędu 220 K. Ma to oczywiście istotne znaczenie w przypadku działania ognia – tego rodzaju przeszklenie dłużej zachowuje swoją integralność w warunkach pożarowych. Dodatkowo tafla pęka na całej powierzchni, rozsypując się na drobne (ok. 0.5 cm2 powierzchni) i nieostre - a więc bezpieczne - fragmenty.
Pełna Opinia Techniczna ITB, dostępna jest na stronie.
Zachęcamy również do śledzenia kolejnych odcinków cyklu dokumentalnego „Dom Bezpieczny Pożarowo” na kanale Youtube Saint-Gobain w Polsce.
