Ocena bezpieczeństwa pożarowego elewacji na podstawie badań w dużej skali

W badaniach ocenie podlegać może w zależności od przyjętej normy rozprzestrzenianie ognia w pionie, w poziomie oraz wewnątrz systemu, charakterystyka wzrostu temperatury w funkcji czasu, odpadanie części w tym płonących elementów oraz ocena uszkodzenia systemu w trakcie badania oraz po badaniu po odsłonięciu warstwy wierzchniej.

W krakowskim oddziale Sieci Badawczej ŁUKASIEWICZ - Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, poza badaniami według normy polskiej PN-B-02867:2013, od 2018 roku prowadzone są badania ogniowe nienośnych systemów okładzin zewnętrznych, elewacji podwieszanych oraz bezspoinowych systemów izolacji cieplnej na działanie ognia w kontrolowanych warunkach zgodnie z brytyjską normą BS 8414-1. Zasady klasyfikacji na podstawie badań według BS 8414-1 określa dokument BR 135.

Ogień, na którego działanie zostaje wystawiony system poddawany ocenie, to zewnętrzne źródło ognia lub w pełni rozwinięty pożar (po rozgorzeniu) w pomieszczeniu, wydostający się przez otwór w fasadzie, taki jak otwór okienny, który poddaje okładzinę działaniu płomieni wydostających się na zewnątrz lub pochodzących z zewnętrznego źródła pożaru.

Metoda badawcza polega na symulacji w pełni rozwiniętego pożaru w pomieszczeniu przylegającym do fasady budynku, wydostającego się na zewnątrz przez otwór w fasadzie. Odpowiada to najbardziej częstemu scenariuszowi pożaru, gdzie ogień wydobywa się z otworu okiennego i rozprzestrzenia się po elewacji. W badaniu tym system okładzin zewnętrznych zostaje zainstalowany na zewnętrznej murowanej powierzchni pionowej symulującej fasadę budynku w formie fasady głównej wraz z przylegającym do niej prostopadłym skrzydłem fasady. Stanowisko badawcze stanowi zatem konfigurację narożną, która należy uznać jako bardziej krytyczny układ od układu pojedynczej ściany.

Główną ścianę, na której montowana jest próbka badawcza, stanowi powierzchnia pionowa o minimalnej szerokości 2,6 m, wznosząca się przynajmniej 6 m powyżej szczytu otworu komory spalania o wymiarach około 2×2 m.

Boczną ścianę stanowi powierzchnia pionowa tej samej wysokości co główna ściana badawcza, prostopadła i prostopadła do niej, o minimalnej szerokości 1,5 m.

Komora spalania umieszczona jest w podstawie głównej ściany badawczej, tak aby ogień mógł przedostawać się przez otwór znajdujący się w podstawie głównej ściany badawczej. Na RYS. 1 przedstawiono schemat ściany badawczej do badań zgodnie z BS 8414­‑1:2015+A1:2017.

W trakcie badania oceniany jest zakres uszkodzenia okładzin zewnętrznych, a w szczególności zdolność systemu okładzin zewnętrznych do powstrzymania rozprzestrzeniania ognia w górę lub jego przenikania przez system. Zarejestrowane zostają wszelkie odpadające elementy systemu elewacyjnego oraz obszary penetracji przez ogień.

Temperatury mierzone są na dwóch poziomach, na linii znajdującej się 2,5 m nad górną krawędzią komory spalania oraz na wysokości 5 m. Pomiar dokonywany jest na zewnątrz okładziny oraz w każdej warstwie lub szczelinie wewnątrz próbki badawczej o grubości powyżej 10 mm. Rozmieszczenie termopar przedstawiono na RYS. 2.

System rejestracji danych musi umożliwiać zapis w odstępach co najmniej 10-sekundowych, a w trakcie badania próbka w sposób ciągły podlega rejestracji audiowizualnej z zastosowaniem czterech kamer.

Po zamontowaniu próbki badawczej do stanowiska badawczego należy ją pozostawić do upłynięcia czasu odpowiedniego do wysezonowania wszystkich jej komponentów.

Próbkę badawczą w czasie wykonania, sezonowania oraz testowania zabezpiecza się przed niekorzystnymi warunkami zewnętrznymi, takimi jak woda, obciążenie wiatrowe i temperatura otoczenia wykraczającą poza zakres –5°C do +40°C. Natomiast temperatura otoczenia w momencie rozpoczęcia badania powinna oscylować pomiędzy 5°C a 35°C.

Prędkość przepływu powietrza na poziomie 2 mierzona 1 m z przodu środkowej linii otworu komory spalania w jakimkolwiek kierunku nie może na początku badania przekraczać 2 m/s.

Źródłem ognia jest stos z drewna sosnowego (FOT. 1) o masie prawie 400 kg.

Listwy mają wymiar boku 5 cm i długości sięgające 1 m i 1,5 m. Istotna jest również gęstość samego drewna. W momencie badania zawartość wilgoci w drewnie powinna mieścić się w zakresie 10% do 15% masy.

Do równomiernego rozpalenia stosu używa się dodatkowo pasków płyty pilśniowej oraz spirytusu mineralnego. Tak przygotowane źródło ciepła emituje w czasie ponad 30 minut ciepło o nominalnej wartości całkowitej 4500 MJ ze szczytową wartością 3 ±0,5 MW.

W trakcie badania (FOT. 2-4) rejestruje się czas wystąpienia zdarzeń, takich jak zmiana warunków spalania i wszelkich zmian właściwości mechanicznych systemu elewacyjnego, a w szczególności odspojenie jakiejkolwiek części systemu (płonącej lub nie), a także wszelkie obszary penetracji ognia. Badanie trwa maksymalnie 60 minut, natomiast samo źródło ciepła zgasi się po 30 minutach od zapłonu. Przez cały czas badania prowadzi się rejestracje temperatur oraz ­audiowizualną.

Dopuszcza się dwa przypadki zakończenia badania przed czasem:

• jeśli w którymś momencie badania płomień sięgać będzie powyżej aparatury badawczej lub
• zaistnieje zagrożenie bezpieczeństwa pracowników lub ryzyko uszkodzenia sprzętu.

Ocenę systemu elewacyjnego dokonuje się również po badaniu. Po jego wychłodzeniu (w przeciągu 24 godzin od badania) w celu określenia zakresu zniszczeń, takich jak odpryski, stopienie, zniekształcenie i rozwarstwienie (osmolenie dymem lub przebarwienie nie jest oczywiście brane pod uwagę), zwracając uwagę na następujące elementy:

• zasięg płomieni na powierzchni systemu okładzin (w pionie i poziomie),
• zasięg płomieni oraz uszkodzenia w pośrednich warstwach (w pionie i poziomie),
• szacowany zasięg płomieni oraz uszkodzenia w szczelinie, w przypadku istnienia takiej szczeliny (w pionie i poziomie),
• zakres, w jakim zewnętrzna powierzchnia systemu okładzin uległa spaleniu lub odpadła,
• szczegóły odpadnięcia częściowego lub całościowego systemu elewacyjnego.

Do oceny powyższych parametrów konieczne jest często częściowe rozebranie systemu. Na FOT. 5 i FOT. 6 przedstawiono wygląd próbki po zakończonym badaniu.

Badanie ogniowe według wymagań brytyjskiej normy BS 8414-1 w polskich realiach stanowi innowacyjne podejście do zagadnienia bezpieczeństwa pożarowego. Badanie to umożliwia w stopniu bardziej złożonym niż polska norma PN-B­‑02867:2013 ocenę zachowania systemu elewacyjnego w trakcie pożaru, a przede wszystkim przyjęte kryteria oceny pozwalają na dokonanie analizy jaki element ocieplenia i w jakim stopniu przyczynia się do rozwoju pożaru.

Jednocześnie należy podkreślić, że kryteria klasyfikacyjne na podstawie tego badania są zacznie bardziej rygorystyczne niż w przypadku polskiej normy i obejmują jedynie testowane rozwiązanie.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!