Odporność ogniowa domu prefabrykowanego – mamy na to badania!
Bezpieczeństwo pożarowe to 1 z 7 wymagań stawianych nowo powstałym budynkom. Dotyczy to również domów powstających w technologii prefabrykacji – wszystkie nieruchomości przeznaczone do celów mieszkalnych podlegają tym samym przepisom budowlanym. Każda klasa odporności pożarowej budynku jest ściśle określona przez prawo, w tym przez Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 oraz krajowe regulacje, takie jak Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Normy wskazują, że w razie pożaru struktura nieruchomości musi pozostać stabilna, a domownicy powinni mieć wystarczająco dużo czasu na ewakuację. Wciąż pojawiają się jednak wątpliwości czy konstrukcja drewniana również zapewni bezpieczeństwo w takiej sytuacji. W dzisiejszym artykule nie tylko przybliżymy parametry związane z klasyfikacją ogniową domu, ale także na podstawie przeprowadzonych badań udowodnimy, że technologia prefabrykacji nie ma sobie równych!
Znaczenie odporności pożarowej w budownictwie
Bezpieczeństwo pożarowe to fundament projektowania i stawiania obiektów budowlanych, wynikający z konieczności ochrony życia, zdrowia oraz mienia. Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011, każdy budynek musi być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, aby minimalizować ryzyko powstawania i rozprzestrzeniania się pożaru. Kluczowe przepisy krajowe, takie jak Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, szczegółowo określają wymagania, które muszą spełniać poszczególne elementy konstrukcyjne budynków. Nie można także zapomnieć o normie PN-EN 13501-1 opisującej między innymi klasy reakcji na ogień danych materiałów.
Odporność domu na płomienie jest jednym z najważniejszych kryteriów bezpieczeństwa pożarowego, ponieważ to od niego zależy, jak długo budynek będzie w stanie oprzeć się destrukcyjnemu działaniu ognia. Klasy odporności pożarowej, oznaczone literami od A do E, definiują zdolność elementów konstrukcyjnych do spełniania swojej funkcji w warunkach pożaru. Klasa A oznacza najwyższe wymagania, gdzie główna konstrukcja nośna musi wytrzymać nawet do 240 minut w warunkach pożaru, co zapewnia odpowiedni czas na ewakuację i działania ratunkowe.
W praktyce bezpieczeństwo pożarowe jest osiągane nie tylko poprzez spełnienie norm dotyczących nośności ogniowej, ale także przez zastosowanie materiałów ograniczających rozprzestrzenianie się ognia i dymu oraz umożliwiających bezpieczną ewakuację. Takie podejście jest nie tylko wymogiem prawnym, ale przede wszystkim etycznym zobowiązaniem architektów i wykonawców.
Eksperyment pożarowy w Pionkach. ©Saint-Gobain
Klasyfikacja ogniowa budynków i elementów budowlanych
W Polsce, jak i w całej Unii Europejskiej, zasady dotyczące bezpieczeństwa pożarowego są ściśle regulowane przez normy, które ustanawiają jednoznaczne wymagania dotyczące reakcji na ogień, rozprzestrzeniania płomieni oraz odporności ogniowej.
Odporność na ogień jest określana za pomocą 3 podstawowych kryteriów:
- nośność ogniowa (R) to czas, w którym element konstrukcyjny zachowuje swoje właściwości nośne,
- szczelność ogniowa (E) odnosi się do zdolności przegrody do zapobiegania przedostawaniu się płomieni i gorących gazów,
- izolacyjność ogniowa (I) dotyczy zdolności przegrody do ograniczenia wzrostu temperatury po stronie nienagrzewanej.
Klasyfikacje, takie jak R E I 120 oznaczają, że dany element musi spełniać wymagania nośności, szczelności i izolacyjności przez co najmniej 120 minut.
Na podstawie Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie można wyróżnić następujące klasy odporności ogniowej:
Tak jak wspominaliśmy, nieruchomości są przypisywane do 1 z 5 klas odporności pożarowej, od A (najwyższa) do E (najniższa). W par. 209. Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 roku można znaleźć podział budynków ze względu na bezpieczeństwo pożarowe. Domy jedno- oraz wielorodzinne należą do kategorii ZL IV. Przepisy wskazują, że niskie nieruchomości do 12 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości do 4 kondygnacji nadziemnych włącznie przypisuje się do klasy odporności pożarowej budynku na poziomie D, lecz im wyższy poziom, tym bezpieczniej.
Natomiast reakcja na ogień określa, jak dany materiał zachowuje się pod wpływem płomieni, tj. jak szybko się zapala, jaką ilość ciepła wydziela oraz czy wytwarza dym lub płonące krople.
- Materiały klasyfikowane są w siedmiu podstawowych klasach od A1 (niepalne) do F (brak wymagań).
- Dodatkowe klasy oznaczają poziom emisji dymu (s1, s2, s3) oraz generowanie płonących kropli (d0, d1, d2), co daje pełniejszy obraz bezpieczeństwa pożarowego materiałów.
To właśnie dzięki znajomości klas reakcji na ogień oraz odporności materiałów na płomienie możliwe jest skuteczne ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru. To zwiększa poczucie bezpieczeństwa w sytuacjach zagrożenia zdrowia lub życia.
Eksperyment pożarowy w Pionkach. ©Saint-Gobain
Odporność pożarowa budynku prefabrykowanego – co mówią badania?
Eksperyment pożarowy przeprowadzony w sierpniu 2020 roku w Ośrodku Szkoleniowym Państwowej Straży Pożarnej w Pionkach był przełomowym wydarzeniem w badaniach nad odpornością ogniową elementów domów prefabrykowanych o drewnianej konstrukcji szkieletowej. Został zrealizowany przez Instytut Techniki Budowlanej we współpracy z Komendą Główną Państwowej Straży Pożarnej oraz firmą Unihouse i Grupą Saint-Gobain. Miał na celu zweryfikowanie, czy nowoczesne technologie budownictwa drewnianego są w stanie spełnić najwyższe standardy bezpieczeństwa pożarowego.
Na potrzeby eksperymentu zbudowano dom prefabrykowany o powierzchni ponad 110 m², składający się z dwóch kondygnacji i pięciu pokojów, trzech łazienek i korytarza. Budynek został wyposażony we wszystkie standardowe instalacje, takie jak rury, kable, kanały wentylacyjne oraz typowe uszkodzenia, jakie można spotkać w rzeczywistych mieszkaniach. Wszystko po to, aby badania zostały przeprowadzone w jak najbardziej autentyczny sposób. W przeciwieństwie do warunków laboratoryjnych, gdzie w piecach palone są oddzielnie konkretne elementy, w tym przypadku próbie była poddawana cała konstrukcja. Dzięki temu sytuacja była znacznie bliższa prawdziwej akcji pożarowej, co pozwoliło na wysnucie bardziej precyzyjnych wniosków dotyczących klasyfikacji ogniowej.
Eksperyment obejmował 6 scenariuszy pożarowych, z których 3 dotyczyły pożarów wewnętrznych, a 3 zewnętrznych testujących różne typy elewacji. Ten najbardziej spektakularny trwał godzinę, a temperatura w pokoju na dolnej kondygnacji sięgnęła 1160°C. Mimo tego w pomieszczeniu na drugim piętrze na podłodze odnotowano temperaturę pokojową w wysokości 23°C. Prefabrykowany budynek piętrowy o konstrukcji szkieletowej przetrwał ekstremalne warunki, spełniając wymagania dotyczące nośności, szczelności i izolacyjności ogniowej. Było to możliwe nie tylko za sprawą zwartej konstrukcji, ale również wykorzystania odpowiednich materiałów.
Eksperyment pożarowy w Pionkach. ©Saint-Gobain
Rola materiałów w odporności ogniowej domów prefabrykowanych
Wątpliwości związane z drewnianymi domami prefabrykowanymi i ich bezpieczeństwem pożarowym pojawiają się głównie ze względu na konstrukcję. Warto jednak wiedzieć, że w takich projektach wykorzystywane jest drewno konstrukcyjne C24, które jest strugane czterostronnie i ma fazowane krawędzie. Dzięki temu w sytuacji pożaru płomienie „ślizgają się” po belkach. Aby budynek z elementów prefabrykowanych mógł szczycić się wysoką odpornością pożarową, niezbędne są również wysokiej jakości materiały budowlane wchodzące w skład systemów przegród zewnętrznych i wewnętrznych.
Płyty gipsowo-kartonowe są jednym z najczęściej stosowanych materiałów do ochrony konstrukcji drewnianych. Dzięki swoim właściwościom, takim jak niepalność i zdolność do absorpcji ciepła, znacząco opóźniają moment, w którym drewniana konstrukcja osiąga temperaturę zapłonu. W eksperymencie przeprowadzonym w Pionkach płyty g-k odegrały kluczową rolę, chroniąc konstrukcję przed bezpośrednim działaniem ognia i umożliwiając zachowanie jej nośności nawet w ekstremalnych warunkach pożarowych. Ich odpowiednie zamocowanie w połączeniu z zastosowaniem stalowych łączników mechanicznych, zapewniło dodatkową stabilność i integralność przegród.
Wełna mineralna stanowi nieodzowny element izolacji ogniowej biernych systemów przeciwpożarowych. Jej głównym zadaniem jest ograniczenie przepływu ciepła przez przegrodę i zapobieganie wzrostowi temperatur w jej wnętrzu.
W przegrodach budynku zastosowano wełnę szklaną, która według europejskiej klasyfikacji ogniowej posiadała najwyższą klasę reakcji na ogień A1. Szklana wełna mineralna wykazuje się również lepszą wartością współczynnika przewodzenia ciepła (lambda) niż wełna skalna. Dzięki obu tym zależnościom podczas pożaru w przegrodzie utworzyła się swego rodzaju „poduszka”, która skutecznie ochroniła konstrukcję z drewna przed destrukcją. Wniosek: połączeniu z płytami gipsowo-kartonowymi szklana wełna mineralna tworzy układ, który nie bierze czynnego udziału w pożarze i skutecznie opóźnia rozprzestrzenianie się ognia, jednocześnie zachowując integralność przegrody.
W kontekście ochrony pożarowej nie można także zapomnieć o przeszkleniach. W trakcie jednego ze scenariuszy eksperymentu w Pionkach badano zachowanie zwykłego szkła typu float w pakietach szybowych. Takie szkło jest wrażliwe na różnice temperatur w obrębie tafli, dlatego podczas eksperymentu doszło do jego pęknięcia termicznego, lecz ze względu na jego zespolenie w pakiet dwukomorowy, pęknięte szkło zachowało swoją szczelność do momentu celowego rozbicia. Dwa inne scenariusze obejmowały badanie zachowania szkieł charakteryzujących się znacznie większą odpornością na działanie ognia – szkła hartowanego ESG oraz laminowanego VSG.
- Szkło hartowane, dzięki swojej zdolności do wytrzymywania dużych różnic temperatur, zapewnia dłuższą integralność przeszklenia podczas pożaru. Nawet jeśli dojdzie do jego pęknięcia, to przyjmuje ono formę tafli rozsypującej się na nieostre fragmenty o powierzchni 0,5 m2, które nie zagrażają życiu ani zdrowiu.
- Natomiast szkło laminowane powstałe z połączenia dwóch lub więcej tafli specjalną folią PVB nie rozbija się nawet w bardzo wysokich temperaturach, a odłamki pozostają przyklejone do folii.
Ze względu na te właśnie właściwości, co potwierdził eksperyment, w budynkach o podwyższonych wymaganiach przeciwpożarowych zaleca się stosowanie szkła hartowanego i laminowanego.
Badania wskazują jasno, że powtarzalność elementów domów prefabrykowanych oraz ich wysoka jakość uzyskana za sprawą produkcji w kontrolowanych warunkach fabrycznych to przepis na klasę odporności ogniowej budynku zgodną ze standardami. Co więcej, szczelność konstrukcji przegród osiągnięta dzięki odpowiednim materiałom i technologiom może skutecznie ograniczać rozwój pożaru, a w skrajnych przypadkach nawet prowadzić do jego samoczynnego wygaśnięcia z powodu braku dopływu świeżego powietrza.
Przeczytaj też: fakty i mity o domach prefabrykowanych.
Źródła:
- https://www.saint-gobain.pl/sites/mac3.saint-gobain.pl/files/2022-01/eksperyment-pozarowy-w-pionkach_opinia_techniczna_instytutu_techniki_budowlanej.pdf
- https://www.saint-gobain.pl/sites/mac3.saint-gobain.pl/files/2022-01/Booklet_poz%CC%87ar_final.pdf
- https://www.saint-gobain.pl/documents/nasze-raporty/dom-bezpieczny-pozarowo-wnioski-z-eksperymentu.pdf
- http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20020750690/O/D20020690.pdf
