Ocena stopnia rozprzestrzeniania ognia przez ściany zewnętrzne w Polsce oraz w Wielkiej Brytanii

*****
Artykuł porusza kwestie bezpieczeństwa pożarowego budynków. Omówiono w nim wymagania krajowe oraz zestawiono je z wymaganiami brytyjskimi.

Assessment of fire spread through external walls in Poland and Great Britain

The article deals with the issue of fire safety of buildings. The discussed domestic requirements are compared with British requirements.
*****

Przykładem takiego zdarzenia jest pożar wieżowca Grenfell ­Tower (FOT. 1), znajdującego się w londyńskiej dzielnicy Kensington, w czerwcu 2017 r. Pierwsze zgłoszenie dotyczące pożaru odebrano o 00:54 czasu lokalnego. Jego powodem była awaria lodówki w kuchni jednego z mieszkań na 4. piętrze. Ogień po wydostaniu się przez okno mieszkania na elewację błyskawicznie się rozprzestrzenił i już o 1:30 objął całość budynku [1]. Tak gwałtowne rozprzestrzenienie się ognia było możliwe przez system dociepleń, gdzie materiałem termoizolacyjnym były płyty PIR. Oprócz łatwopalności i zdolności do szybkiego rozprzestrzeniania ognia poliizocyjanuran podczas spalania wydziela wysoce toksyczne cyjanki. Dodatkowo w systemie dociepleń wykonanym na Grenfell Tower znajdowały się pustki powietrzne, które spowodowały efekt komina, rozprowadzając płomienie wzdłuż całej elewacji [2]. Wskutek pożaru zginęły 72 osoby [3].

Czytaj też: Bezpieczeństwo pożarowe złożonych systemów izolacji cieplnej ETICS

Oprócz tego najtragiczniejszego w skutkach pożaru warto wymienić pożary:

• w Dubaju (Marina Torch (FOT. 2) – dwukrotnie, 20 lutego 2015 r. wybuchł pożar na szczycie The Marina Torch, pożar rozprzestrzenił się w ciągu kilku minut na ponad 15 pięter, natomiast w nocy z 3 na 4 sierpnia 2017 r. w budynku ponownie doszło do pożaru, który udało się ugasić po dwóch godzinach),
• w Ulsan (Ulsan Samhwan Art. ­Nouveau (FOT. 3) - 8 października 2021 r. pożar rozpoczął się na 12. piętrze i rozprzestrzenił się na wszystkie 33 piętra, akcja gaśnicza trwała 14 godz., 88 osób hospitalizowano, brak ofiar śmiertelnych) czy mający miejsce ostatnio
• pożar wieżowca Torre dei Moro w Mediolanie (FOT. 4) (brak ofiar śmiertelnych, ewakuowano 70 rodzin, straty materialne liczone w setkach milionów euro).

Na chwilę obecną nie istnieje zharmonizowana norma na badania rozprzestrzeniania ognia przez ściany zewnętrzne. Każdy z krajów członkowskich UE posiada własne regulacje w tym zakresie. Poszczególne metody różnią się od siebie zarówno w zakresie czasu trwania badania, rozmiarów makiet poddawanych badaniom jak i ocenianych w trakcie badania parametrów i wymagań odnośnie do kryteriów, jakie powinny spełniać badane systemy (TABELA 1).

W niniejszym artykule omówiono wymagania krajowe oraz zestawiono je z wymaganiami brytyjskimi.

Ocena stopnia rozprzestrzeniania ognia przez ściany zewnętrzne w Polsce, zgodnie z wymaganiami normatywnymi oraz Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (z późniejszymi zmianami), dokonywana jest wg normy PN-B 02867:2013-07 [8].

Badanie wykonywane jest na makiecie o wymiarach minimalnych 1,8×2,3 m. Jako źródło ognia stosowany jest ok. 20-kilogramowy stos z drewna sosnowego o wilgotności w przedziale 12–15% imitujący płonący przedmiot znajdujący się w bezpośrednim sąsiedztwie elewacji budynku, np. kosz.

Pomiar temperatury dokonywany jest w czterech punktach: dwóch na wysokości 1,5 m (linia L1) oraz dwóch na wysokości 2,25 m (linia L2). Punkty te oddalone są o 12,5 cm od centralnej osi pionowej makiety poddawanej badaniu. W trakcie badania zapewniana jest szybkość przepływu powietrza w przedziale 1,5–2,5 m/s (mierzona na górnej krawędzi stosu drewna) – przepływ ten uzyskiwany jest poprzez zastosowanie odpowiedniego wentylatora.

Całość badania trwa 30 min i podzielona jest na dwa 15-minutowe etapy – pierwszy, w trakcie którego próbka badawcza wystawiona jest na działanie ognia, oraz drugi, w trakcie którego dokonywana jest ocena wizualna w zakresie występowania spalania, tlenia, żarzenia, powtórnego zapalenia itp. po odciągnięciu źródła ognia. Przykładowe zdjęcia z przebiegu badań przedstawiono na FOT. 5–6.

Zależnie od konfiguracji systemu ociepleń badaniu poddawanych jest od 3 do 12 próbek systemu ociepleń, które na podstawie wartości temperaturowych uzyskanych w badaniu, oraz poczynionych obserwacji klasyfikowane są jako nierozprzestrzeniające ognia (NRO), słabo rozprzestrzeniające ogień (SRO) oraz silnie rozprzestrzeniające ogień (SiRO) zgodnie z TABELĄ 2.

Zupełnie inaczej wyglądają badania prowadzone wg wymagań brytyjskich.

Badanie na podstawie BS 8414-1:2020-04 symuluje ogień wychodzący na elewację budynku przez okno lub otwór w fasadzie w sytuacji rozwiniętego pożaru pomieszczenia wewnątrz tego budynku. Obiektem badanym w tej metodzie jest kompletny system dociepleń. Dzięki dużej skali badania dobrze oddane są faktyczne warunki panujące podczas prawdziwych pożarów. Badanie przeprowadza się na ścianie narożnej, gdzie ściana boczna (9,7×1,5 m) jest ustawiona do ściany głównej (9,7×2,6 m) pod kątem 90°. Jest to konfiguracja najmniej korzystna pod względem wystąpienia pożaru [9].

System dociepleń na ścianie badawczej wykonuje się zgodnie z instrukcją i zaleceniami producenta (FOT. 7–9).

Badaniu mogą zostać poddane dowolne konfiguracje systemów docieplających oparte zarówno na polistyrenie jak i wełnie mineralnej (również połączenie EPS z wełną mineralną w postaci pasów przeciwpożarowych) [10, 11, 12].

Komora spalania imitująca otwór okienny u podstawy ściany ma wymiary 2 m szerokości, 2 m wysokości oraz 1 m głębokości i jest usytuowana na środku ściany głównej. Znajduje się w niej stos z drewna sosnowego o wilgotności w zakresie 10–15%. Drewno zostaje ułożone w stos (FOT. 10) zgodnie z wytycznymi normy. Do podpalenia stosu używa się podłużnych kawałków płyty pilśniowej, które po uprzednim, co najmniej 5-minutowym nasączaniu w benzynie lakowej są wprowadzane do wnętrza stosu [9].

Na makiecie badawczej, imitującej ocieplenie rzeczywistego budynku, znajduje się 56 punktów pomiarowych umiejscowionych zarówno na zewnątrz elewacji, jak i w warstwie zbrojącej oraz materiale termoizolacyjnym na trzech równych poziomach (RYS.) tj.:

• poziom 1: 2,5 m powyżej górnej krawędzi komory spalania (8 termopar zewnętrznych),
• poziom 2: 5 m powyżej górnej krawędzi komory spalania (8 termopar zewnętrznych oraz 16 termopar wewnętrznych),
• poziom 3: 7,5 m powyżej górnej krawędzi komory spalania (8 termopar zewnętrznych oraz 16 termopar wewnętrznych).

Termopary zewnętrzne (FOT. 11) wystają 5 cm nad powierzchnię elewacji. Termopary wewnętrzne są usytuowane w środku systemu dociepleń. Na każdym poziomie termopary są osadzone w ośmiu punktach (pięć na ścianie głównej i trzy na ścianie bocznej) zgodnie ze schematem zawartym w normie. Temperatura podczas badania rejestrowana jest w 10-sekundowych interwałach [9].

Do rozpoczęcia badania przeprowadzanego na zewnątrz temperatura otoczenia (mierzona na termoparach pierwszego poziomu) musi zawierać się w przedziale od 5 do 35°C. Prędkość wiatru mierzona metr od poziomu drugiego termopar nie może przekraczać 2 m/s. Nie mogą również występować żadne opady atmosferyczne lub mgła. Wszystkie te warunki są sprawdzane 5 min przed planowanym rozpoczęciem badania. W przypadku badań realizowanych w Grupie Badawczej Chemia Budowlana Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych całość badania jest rejestrowana na czterech kamerach – po dwie na każde ze skrzydeł ściany badawczej [9].

Całość badania trwa godzinę (przy czym rejestracja wideo oraz odczytów z termopar jest włączana 5 min przed rozpoczęciem badania) i można podzielić je na dwa etapy.

• Pierwszym jest 30-minutowa ekspozycja na ogień przy obciążeniu ogniowym na poziomie ok. 4,5 GJ ze szczytową wartością oscylującą na poziomie 3 megawatów (FOT. 12).
• Po 30 min źródło ognia zostaje zagaszone i następuje 30-minutowa obserwacja ściany poddawanej badaniu w zakresie ponownego rozgorzenia oraz występowania płonących kropli lub odpadów stałych.

Podczas badania prowadzi się obserwację ściany ze szczególnym uwzględnieniem następujących etapów:

• zasięg i rozchodzenie się płomienia po ścianie zarówno w pionie, jak i poziomie,
• zapłon warstwy wierzchniej elewacji,
• odpadanie elementów ściany oraz to, czy płoną,
• jakiekolwiek obserwowalne uszkodzenia ściany jak pęknięcia, powstawanie dziur itp.

Obserwacje prowadzi się ze stoperem włączonym w momencie rozpoczęcia badania (podpalenia stosu) i wszystkie odnotowywane wydarzenia zapisuje się razem z czasem, w którym wystąpiły.

Możliwe jest przedwczesne zakończenie badania, jeżeli dojdzie do jednego z niżej wymienionych warunków:

• płomień rozprzestrzeni się powyżej trzeciej linii termopar,
• zaistnieje ryzyko zagrożenia personelu lub uszkodzenia sprzętu.

Do 24 godz. od zakończenia badania przeprowadzane są oględziny ściany poddawanej badaniu polegające na usunięciu warstwy zbrojącej na całej jej powierzchni o wizualnej ocenie zniszczeń w materiale termoizolacyjnym (FOT. 13).

Wszystkie odnotowane obserwacje, zdjęcia oraz wykres temperatur zarejestrowany przez termopary w trakcie trwania badania zawiera się w raporcie końcowym.

Literatura

 1. M. Bulman, „Grenfell Tower graphic: what we know about how the fire spread”, „The Independent” 16 czerwca 2017 r. [dostęp 15.09.2021 r.].
 2. A. Griffin, „The fatal mistake made in the Grenfell Tower fire”, „The Independent” 14 czerwca 2017 r. [dostęp 15.09.2021 r.].
 3. „Grenfell Tower fire: Who were the victims?”, BBC News, 30 maja 2018 r. [dostęp 15.09.2021 r.].
 4. N. Oxford, https://twitter.com/Natalie_Oxford/status/874835244989513729/photo/1, zdjęcie użyte na zasadzie licencji CC BY 4.0.
 5. https://www.nbcnews.com/news/world/large-fire-breaks-out-dubai-s-torch-tower-one-tallest-n789421, zdjęcie autorstwa Mitch Williams [dostęp 21.09.2021 r.].
 6. https://tekdeeps.com/large-fire-in-the-residential-commercial-complex-in-downtown-ulsan-being-caught-in-a-great-flame-general-sympathetic-media-news-news-agency/ [dostęp 21.09.2021 r.].
 7. https://tvn24.pl/swiat/wlochy-mediolan-pozar-wiezowca-w-mediolanie-wieza-moro-w-ogniu-budynek-niemal-calkowicie-zniszczony-5334817 [dostęp 22.09.2021 r.].
 8. PN-B-02867:2013-07, „Ochrona przeciwpożarowa budynków. Metoda badania stopnia rozprzestrzeniania ognia przez ściany zewnętrzne od strony zewnętrznej oraz zasady klasyfikacji”.
 9. BS 8414-1:2020, „Fire performance of external cladding systems Part 1: Test method for non loadbearing external cladding systems fixed to, and supported by, a masonry substrate”.
10. M. Niziurska, M. Wieczorek, K. Borkowicz, „Badania systemów ociepleń w dużej skali”, „Materiały Budowlane” 1/2021, s. 27–29.
11. M. Niziurska, M. Wieczorek, K. Borkowicz, „Badania systemów ociepleń w dużej skali. Część II”, „Materiały Budowlane” 2/2021, s. 1–3.
12. M. Niziurska, M. Wieczorek, K. Borkowicz, „Fire safety in the aspect of sustainable use of natural resource”, „Sustainability” 14(3)/2022, pp. 1224.
13. M. Niziurska, B. Chruściel, M. Wieczorek, „Badania systemów ociepleń na bazie EPS w dużej skali z uwzględnieniem pasów MW”, „IZOLACJE” 1/2020.