Jak zwiększyć bezpieczeństwo pożarowe budynków w szkielecie drewnianym?

W obecnych czasach większą część życia spędzamy w pomieszczeniach. Niezależnie, czy jest to dom czy biuro, dla naszego wewnętrznego komfortu musimy mieć pewność, że są to obiekty zapewniające ochronę przed działaniem ognia. Jak wiemy, pojedyncze materiały nie są w stanie zapewnić pełnej ochrony przeciwpożarowej. Tylko przemyślane, kompleksowe systemy gwarantują skuteczność i bezpieczeństwo w tym zakresie. Saint-Gobain jako światowy lider na rynku budowlanym jest zobowiązany do dbania również o ten aspekt życia.

^{fot. Saint-Gobain}

W sierpniu 2020 roku zrealizowano eksperyment, który pozwolił sprawdzić w warunkach polowych, tzn. warunkach rzeczywistych, zachowanie wielu rozwiązań Saint-Gobain przyczyniających się do poprawy zabezpieczenia ogniowego budynków. Przeprowadzono go 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. Efektem eksperymentu jest opinia techniczna przygotowana przez ITB.

^{fot. Saint-Gobain}

Czytaj również: Czym się charakteryzuje dom w stylu skandynawskim?

Wnioski po eksperymencie, które zostały zawarte w Opinii Technicznej Instytutu Techniki Budowlanej „Jaką rolę pełnią rozwiązania i produkty firmy Saint-Gobain w zapewnieniu bezpieczeństwa pożarowego budynku?” są tak interesujące, że warto je omówić w kilku punktach.

1. 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 dla 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.

2. Spełnienie wymagań podstawowych

Wymagania z zakresu bezpieczeństwa pożarowego to tylko jedno z 7 wymagań podstawowych, jakie powinny spełniać budynki. Na przykład w przypadku izolacyjności akustycznej w lekkiej konstrukcji drewnianej największym problemem 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 jej izolacyjności akustycznej. 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 – ze względu na swoją niepalność – szczelnie otulając elementy konstrukcji ogranicza możliwość destrukcji termicznej drewnianego szkieletu.

3. Wełna mineralna szklana i jej rola w zabezpieczeniu konstrukcji

Izolacyjność wełny mineralnej szklanej daje zaskakujące rezultaty, co zostało potwierdzone podczas eksperymentu 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 temperaturyi w konsekwencji – destrukcję przegrody.

4. 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 oraz odpowiednie zabezpieczenie elementów instalacji, np. puszek elektrycznych, istotnie wpływają na ostateczne parametry przegrody.

5. Płyty gipsowe – pierwsza linia ochrony przed ogniem

Analiza wyników eksperymentu pożarowego wykazała, że w zapewnieniu odporności ogniowej przegród kluczową rolę 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.

^{fot. Saint-Gobain}

6. 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. Dzięki temu nie dopuszcza się do rozwoju pożaru i przeniesienia go na inne części budynku, a to z kolei tworzy warunki niezbędne do przeprowadzenia ewakuacji i ewentualnej akcji ratowniczo-gaśniczej.

7. Rola drzwi i okien w uzyskaniu bezpieczeństwa budynku.

Drzwi i okna pełnią istotną rolę w uzyskaniu bezpiecznego 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 przekraczająca 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) i nieostre, a więc bezpieczne, kawałki.

Badaniom poddano również szkło laminowane VSG. Charakteryzuje się ono podwyższoną odpornością na włamanie, lepszą izolacyjnością akustyczną oraz dużą wytrzymałością szczątkową. W sytuacji pożaru szkło laminowane jest w stanie wytrzymać znacznie wyższe temperatury. Ponadto, szkło laminowane charakteryzuje się dużą nośnością szczątkową. Nawet w przypadku rozbicia szkło przyklejone do folii nie rozsypuje się na kawałki.

^{fot. Saint-Gobain}

Czytaj również: Budowa domu drewnianego – co warto wiedzieć i komu zlecić wykonanie?

Pełna Opinia Techniczna ITB dostępna jest na stronie: https://www.saint-gobain.pl/multicomfort/dom-bezpieczny-pozarowo-raporty.

Zachęcamy również do śledzenia kolejnych odcinków cyklu dokumentalnego „Dom Bezpieczny Pożarowo” na kanale YouTube Saint-Gobain w Polsce.