POŽÁRNÍ BEZPEČNOST KONSTRUKCÍ S PĚNOVÝM POLYSTYRENEM

IZOLAČNÍ PRAXE

2.

POŽÁRNÍ BEZPEČNOST KONSTRUKCÍ S PĚNOVÝM POLYSTYRENEM Úvod 1. Vznik požáru a požární prevence 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Fáze požáru budovy Důsledky požáru: ztráty na životech a materiální škody Všeobecné zásady požární prevence Protipožární opatření týkající se izolačních materiálů Označení značkou CE

2. Požární odolnost izolačních výrobků z EPS

2.1 2.2 2.3 2.4

Požární odolnost izolačních výrobků ze samozhášivého EPS Spalné teplo Toxicita kouře vznikajícího při spalování EPS Vývin kouře při hoření

3. Požární bezpečnost izolačních výrobků z EPS a pojištění 3.1 Analýza velkých požárů 3.2 Úloha izolačních materiálů při požáru

4. Požární bezpečnost EPS aplikací 4.1 4.2 4.3 4.4

Nehořlavé podlahy a základy budov s EPS izolací Nehořlavé stěny s EPS izolací Nehořlavé ocelové sendvičové panely s EPS izolací Požární bezpečnost střech s trapézovým plechem a EPS izolací

5. Závěr

Použitá literatura

Jakýkoliv požár, je vždy pro všechny postižené velkým neštěstím. Hlavním problémem je relativně vysoká škoda, a s tím spojené vysoké pojistné. Tento dokument analyzuje význam izolačních materiálů, a to především pěnového polystyrenu – EPS, při hodnocení požární bezpečnosti budov. Jak si dále ukážeme, správně navržená a provedená tepelná izolace budovy nemá zásadní vliv na požární bezpečnost, avšak výrazně přispívá ke snižování emisí oxidu uhličitého a prevenci před globálním oteplováním. Jedinečné vlastnosti pěnového polystyrenu z něho činí ideální materiál s širokým uplatněním ve stavebnictví. Tento dokument si klade za cíl objasnit požární charakteristiky pěnového polystyrenu jako stavebního materiálu. Slouží jako užitečný zdroj informací pro všechny, kteří se zajímají o požární bezpečnost budov – majitelé domů, architekti, hasiči, pojišťovny a další. Členové EUMEPS (Evropské sdružení výrobců EPS) se dlouhodobě snaží pochopit zájmy jednotlivých zainteresovaných skupin a následně hledat vhodná řešení, ať jde o majitele budovy který chce pohodlně a bezpečně bydlet v cenově dostupném domě, o stavebního dělníka, který preferuje spolehlivý, bezpečný výrobek, s nímž se mu dobře pracuje nebo o hasiče, jehož zájmem je minimalizovat rizika, kterým je vystaven v nouzových situacích.

Proč je EPS tak široce používaným materiálem? Technické výhody: • Nízká hmotnost, vysoká pevnost v tlaku, vzhledem k mechanickým vlastnostem použitelný i pro velmi náročné aplikace. • Vysoká izolační účinnost a stálost vlastností (neprojevují se účinky stárnutí např. vlivem snižování obsahu nadouvadel, zvyšováním obsahu vody ap.). • Jednoduchá, čistá a bezpečná práce s tímto materiálem. • Možnost jakéhokoliv tvarování lisováním a řezáním . • Pěnový materiál s uzavřenými buňkami, inertní, biologicky neutrální. • V České republice v samozhášivém provedení.

Zdravotní a bezpečnostní aspekty: • Neuvolňuje vlákna nebo prach, nedráždí pokožku, oči nebo plíce. • Není třeba používat osobní ochranné prostředky ani speciální oblečení. Přátelský k životnímu prostředí: • Trvanlivý materiál - nerozkládá se vlivem vody, procesem hnití, působením plísní nebo UV zářením, zůstává kompaktní po vibracích. • Výroba EPS má nízký dopad na životní prostředí. • Snadná a úplná recyklovatelnost. • Neobsahuje formaldehyd ani látky poškozující ozónovou vrstvu (HCFC nebo CFC). Optimální poměr cena / užitné vlastnosti: • Velmi zajímavá cena s ohledem na vysoké užitné vlastnosti.

1

Požární bezpečnost konstrukcí s pěnovým polystyrenem

1. Vznik požáru a požární prevence Aby mohlo dojít k požáru, musí být současně přítomné tyto tři základní faktory - „požární trojúhelník“: hořlavý materiál, kyslík a zápalný zdroj. Hořlavý materiál a kyslík jsou běžně dostupné, třetí faktor – zápalný zdroj – může vzniknout úmyslně nebo neúmyslně. K jeho vzniku může přispět plamen, jiskra, cigareta nebo elektrický zkrat.

1.1 Fáze požáru budovy Pokud se budova denně používá při běžných teplotních podmínkách, mezi hořlavým materiálem a kyslíkem existuje přirozená rovnováha. Pokud se ale hořlavý materiál dostane do styku s dostatečným množstvím zápalné energie, tato rovnováha se naruší a může dojít ke vzniku požáru s následujícími fázemi: vznícení, rozvoj požáru, intenzívní hoření a uhasínání. Tuhé materiály nehoří přímo, ale zahříváním se z nich uvolňují hořlavé plyny. V první fázi požáru dochází k uvolnění a hromadění těchto plynů, teplota je však stále nízká. Po určitém čase nastává prudký rozvoj požáru – náhlé vzplanutí (flash over). Zvyšující se množství hořícího materiálu dosáhne teploty náhlého vzplanutí, která se pak následně zvýší ze 100 °C na 750 °C. Nahromaděné plyny vzplanou a požár se šíří po celé

místnosti. Lidem je nepříjemná už teplota nad 45 °C; delší pobyt při teplotě nad 65 °C může poškodit plíce a při ještě vyšší teplotě lidé dlouho nepřežijí. Po náhlém vzplanutí dosáhne požár svého vrcholu. Jeho další vývoj je limitovaný dostupností kyslíku, a to prostřednictvím větrání. Po dosažení náhlého vzplanutí jsou šance na záchranu lidí a majetku na exponovaném místě minimální, protože teplota je vysoká, kyslíku je nedostatek a předměty jsou poškozené teplem a sazemi. Požár nakonec v důsledku vyhoření hořlavého materiálu sám dohasne. EPS měkne při teplotě okolo 100 °C, což je teplota, při které mají lidé minimální šanci na přežití. V této fázi požáru není k dispozici téměř žádný kyslík a vzduch se v důsledku vysoké koncentrace oxidu uhličitého a kysličníku uhelnatého stává toxickým. Během fáze rychlého rozvoje požáru, tj. náhlého vzplanutí, se dřevo samo vznítí při teplotě asi 340 °C, EPS při 450 °C a skelná vata při 700 °C. To znamená, že čas na záchranu lidí a majetku je omezený na první fázi požáru, která je zcela nezávislá na izolačním materiálu. Po náhlém vzplanutí se lidé, kteří se nacházejí v místnosti, nedají zachránit a znehodnocený je i majetek. Takovým důsledkům lze zabránit lokalizací požáru. Vliv EPS v dobře navržené konstrukci rozdělené na požární úseky je minimální. EPS by měl být použit vždy pouze v kombinaci s jinými materiály odolnými proti ohni.

Jednotlivé fáze vývoje požáru (teplota – čas ISO TR 9122-1[1])

Teplota

Fáze 1 Vznícení Žhnutí

2

Fáze 2 Rozvoj požáru

Fáze 3 Intenzivní hoření

Fáze 4 Uhasínání

Flashover Čas


1.2 Důsledky požáru: ztráty na životech a materiální škody Úplně zabránit vzniku požáru není možné. Společnost vždy hledá optimální rovnováhu mezi náklady na preventivní opatření a následky požáru. Výsledkem tohoto procesu jsou stavební předpisy. Moderní stavební předpisy mají tendenci přiklánět se k požadavkům na základě vlastností dané stavební konstrukce jako celku. Na tuto skutečnost reagovala Evropská unie přijetím směrnice o stavebních výrobcích CPD (Construction Product Directive), která byla iniciovaná roku 1998, a v které hrají hlavní roli kritéria založená na užitných vlastnostech. Některé starší stavební předpisy ještě stále používají popisný přístup. Příkladem by mohly být požadavky na nehořlavost izolačního materiálu. Alternativou na bázi užitných vlastností jsou kritéria pro stavební prvky, jako jsou podlaha, stěna, strop a střecha. Výsledkem přístupu na bázi užitných vlastností je lepší požární bezpečnost při nižších nákladech. Příkladem mohou být Holandsko a Nový

Zéland, jejichž stavební předpisy jsou založeny zejména na užitných vlastnostech. Počet úmrtí následkem požáru v Holandsku je v současnosti 6,4 a na Novém Zélandě 9,65 na 1 milión obyvatel v porovnaní s 13,3 v Evropě a 25,0 v USA , kde se používají především popisné stavební předpisy. Kromě toho ze statistiky vyplývá, že stavební předpisy na bázi užitných vlastností představují efektivní přístup k omezení škod způsobených požárem. Škody v důsledku požárů tvoří v Holandsku jen 0,2 % a na Novém Zélandě 0,11 % z hrubého národního produktu, zatímco v Evropě je to průměrně 0, 27 %. Náklady na prevenci dosahují v Holandsku 0,3 % a na Novém Zélandě 0,18 % z hrubého národního produktu. Taková země, jako je Dánsko, která používá požární předpisy převážně popisného charakteru, utratí za požární prevenci o 60% víc, ale i její škody jsou o 95 % vyšší a ztráty na životech při požárech o 128 % větší v porovnaní s Holandskem, kde je přístup k požární prevenci založený na užitných vlastnostech.

Přehled následků požárů podle zemí [2, 3]

Holandsko Nový Zéland Západní Evropa Ztráty na životech (na 1 mil. obyv.) 6,4 9,6 13,3 Škody (v % HND) 0,20 0,11 0,27 údaj není k dispozici Náklady na prevenci (v % HND) 0,30 0,18

Příčiny vysokých škod způsobených požárem: • Nedostatečná opatření v oblasti požární prevence. • Nárůst škod v důsledku koncentrace výrobních a dodavatelských kapacit. • Dražší, požárem snadno poškoditelná výrobní zařízení. • Lehčí a současně větší a komplexnější budovy. • Větší požární úseky. • Nedostatky v oblasti opatření týkajících se rozdělení na požární úseky a selhání požárních dveří. • Vysoká požární zatížení. • Jednání v oblasti pojištění a nároků: nižší vlastní riziko a širší rozsah pojištění. • Neshody v platných předpisech

USA 25,0 0,35 0,39

Dánsko 14,6 0,39 0,49

1.3 Všeobecné zásady požární prevence Největší podíl na finančních výdajích v souvislosti s požáry má celosvětově několik velkých požárů způsobujících obrovské škody. K jejich vzniku dochází z několika příčin. Se zřetelem na možná protipožární opatření by se následný seznam příčin mohl použit jako návod na snížení škod v důsledku požárů: • Rozdělení prostorů na úseky Musíme brát v úvahu velikost úseku i hodnotu obsahu (majetku) v tomto úseku a jeho význam pro obchodní 3


kontinuitu. Výroba by například měla být oddělená od uskladněného materiálu. Pravidelně je třeba kontrolovat, zda jsou opatření týkající se rozdělení prostorů funkční. Rizikem je vytvoření otvorů ve stěnách úseků (např. pro vedení větracího potrubí nebo elektrických kabelů) nebo skutečnost, že požární dveře selžou a nezavřou se. • Odborné provedení prací Prvním krokem je dobrý návrh a detailní rozpracování. K zabezpečení požadovaného výkonu je ale nutné i profesionální provedení. Špatná příprava, použití nevhodných materiálů a neodborně vykonané práce bývají příčinou mnoha problémů. • Snížení požárního zatížení Požární zatížení budovy se skládá ze statického a variabilního zatížení. Statické zatížení tvoří stavební produkty použité na výstavbu a variabilní, které je nejdůležitějším faktorem, tvoří obsah budovy (různé zařízení a vybavení). První dvě položky, které je třeba přehodnotit za účelem snížení požárního zatížení, jsou obsah budovy a povrchové obklady použité na pokrytí izolačního materiálu v místnosti. Izolační materiály se běžně pokrývají např. sádrokartonem, kamenem a nebo plechem a na šíření požáru se podílejí jen tehdy, když se povrchová krycí vrstva poruší. Když nastane fáze náhlého vzplanutí, postižený úsek se úplně zničí.

• Jiná preventivní opatření Elektrické zkraty, které jsou příčinou mnoha požárů, lze efektivně detekovat pravidelnými infračervenými termografickými kontrolami. Uplatňovat politiku „povolení k vykonávaní prací se zvýšeným požárním nebezpečím“ (svářování, dělení kovových matertiálů ap.) K těmto opatřením patří příruční hasicí přístroj a mobilní telefon a je důležitá kontrola areálu každou hodinu kvůli požáru. Neskladovat hořlavé materiály u vnějších stěn budovy. Takto skladovaný materiál je často terčem žhářů a může způsobit shoření celé budovy.

Druh izolačního materiálu není rozhodujícím faktorem, což dokládá požár skladu Gamma DIY v Holandsku v roce 2008, kde byla použita nehořlavá izolace.

• Využití aktivních protipožárních opatření Vysoké procento požárů bylo založeno úmyslně, do úvahy je tedy třeba brát nejen požární alarmy a samo činná hasící zařízení, ale i poplašné zařízení proti vlámání, oplocení a vstupní bezpečnostní systémy. • Ochrana požárních dveří před selháním Podle průzkumu pojišťovací společnosti Factory Mutual hraje selhání požárních dveří hlavní roli ve dvou třetinách všech škod způsobených požárem. Rozdělení na požární úseky selhává, protože těžké požární dveře zůstávají otevřené, např. z důvodu použití zarážecích klínů.

4

Detaily jsou důležité! Pokud projektant dostatečně neupozorní na konkrétní detaily, používají se v praxi lacinější řešení. Výsledek: dřevěná konstrukce byla zasažena požárem.


1.4 Protipožární opatření týkající se izolačních materiálů Při používaní izolačních materiálů by se měla dodržovat následující pravidla: • Vždy používat krycí materiál Tento krycí materiál chrání izolační materiál nejen před požárem, ale i před mechanickým poškozením, vlhkostí a plísní nebo ohněm. Pro izolační materiál je důležitá jeho stabilita během plnění izolační funkce. • Detaily Na kvalitu konstrukcí má velký vliv kvalita detailů navržených projektantem. Řešení detailů, míst, kde se spojují různé stavební prvky, jsou základem kvality stavby a to nejen z hlediska požárních vlastností ale i mnohých jiných konstrukčních charakteristik. • EPS s retardérem hoření Většina EPS izolačních produktů prodávaných v Evropě se vyrábí z EPS obsahujícího retardér hoření (tzv. samozhášivý typ – v ČR se používá ve stavebnictví ve 100%). Hlavním cílem je vyhovět regulačním nařízením a požadavkům trhu. Pokud vystavíte samozhášivý typ EPS zápalné energii dochází k jeho smrštění. Pokud se vznítí od tepelného zdroje, EPS se uhasí sám, jakmile zdroj plamene pomine. Z tohoto důvodu samozhášivý typ EPS nikdy nevytváří prostor pro rozšíření požáru po celé budově.

1.5 Označení značkou Od května 2003 platí podle směrnice o stavebních výrobcích Construction Products Directive (CPD) povinnost označovat izolační výrobky značkou CE. Toto označení lze chápat jako „povolení“ k volnému obchodu se stavebními výrobky v rámci Evropské unie. Součástí značky CE je hodnocení reakce stavebního výrobku na oheň podle klasifikačního systému Euroclass. Tato klasifikace se vztahuje na „obnažený“ produkt, tedy produkt v takové formě, v jaké se dodává na trh. Samotný EPS v samozhášivém provedení se řadí do třídy reakce na oheň Euroclass E a standardní typ (tento druh se často používá na obalové aplikace) do třídy reakce na

oheň Euro-class F. Ve skutečnosti nám tato klasifikace poví jen málo o požární charakteristice stavebního prvku, pro který se izolační produkt použije. Regulační požadavky jsou v každé zemi jiné, a v mnoha případech je reakce obnaženého izolačního materiálu na oheň jen formálním povinným kritériem. Tam kde stavební předpisy dominantně vycházejí z vlastností konstrukce, jak to vyžaduje CPD směrnice, jsou požadavky vztaženy na stavební konstrukce. Poslední evropské vývojové trendy tento aspekt zohledňují a umožňují vykonat testy reakcí na oheň na standardizovaných konstrukcích, přičemž se simulují konečné uživatelské aplikace. Výrobci pak mohou uvést klasifikační třídu reakcí na oheň na výrobku spolu s CE. Výzkum, který provádí EUMEPS, ukázal, že v případě použití sádrokartonu jako krycí vrstvy je klasifikační třída reakce EPS na požár Euroclasss B-s1,d0. Stejných výsledků klasifikací bylo dosaženo pro EPS s trapézovým plechem, na konstrukci ploché střechy. V obou případech byla výsledkem táž klasifikace jako u identické konstrukce s použitím minerální vlny nebo PIR izolace. Charakteristiky

Samozhášivý EPS Teplota

Standardní EPS Teplota

od 100 °C

od 100 °C

Teplota vznícení

370 °C

350 °C

Teplota samovznícení

500 °C

450 °C

Měknutí, smršťování, tavení

2. Požární odolnost izolačních výrobků z EPS Požární odolnost samotného EPS izolačního materiálu není relevantní. Tento materiál se obecně obkládá vždy ještě dalším materiálem a ten určuje odolnost vůči požáru. Požár má na izolační výrobek negativní vliv jen tehdy, když krycí materiál selže a pak škodám na budově nebo místnosti nelze zabránit. Naproti tomu existuje mnoho předsudků o úloze izolačního produktu v případě požáru, o ohnivzdornosti EPS, tvorbě dýmu a jeho toxicitě. Fakta však nabízejí zcela jiný obrázek. 5


2.1 Požární odolnost izolačních výrobků ze samozhášivého EPS Stejně jako většina organických materiálů je i pěnový PS hořlavý. V praxi však jeho požární odolnost závisí na podmínkách, ve kterých se používá a konkrétní vlastnosti materiálu závisí na tom, zda produkt je anebo není vyrobený ze samozhášivého EPS. Mnoho EPS izolačních výrobků se už celá desetiletí vyrábějí se samozhášivou úpravou, které lze dosáhnout přidáním velmi malého množství (max. 0.5 %) retardéru hoření do materiálu. Tato přísada polymerizuje v molekulové struktuře a není rozpustná ve vodě. Tím se zabezpečí, že se nevyluhuje z materiálu do okolního prostředí. Výzkum dokazuje, že samozhášivé vlastnosti zůstanou účinné po celá desetiletí. Požární odolnost samozhášivého EPS se značně liší od požární odolnosti standardního EPS, který neobsahuje retardér hoření. Pokud je samozhášivý EPS vystavený teplu, smrští se a pravděpodobnost jeho vznícení je velmi malá. Jiskry vznikající při sváření nebo od cigarety ho běžně nezapálí. Dalším účinkem retardéru hoření je, že produkty vznikající jeho rozkladem plamen uhasí, jakmile zmizí zdroj plamene. Tento účinek je jasně znázorněný na obrázku, kde se demonstruje vypalovaní díry hořákem do velkého EPS bloku. Když se hořák vzdálí, plamen zhasne.

Požární odolnost by se neměla hodnotit ani u materiálu ani u výrobku, nýbrž u stavební konstrukce. Základním pravidlem při aplikaci EPS a jiných izolačních materiálů je, nikdy je nepoužívat bez krycí vrstvy, tedy nepokryté. Reakce holého EPS výrobku na oheň má jen formální význam. U konstrukce s EPS je pro požární odolnost rozhodující vždy krycí vrstva. Kombinací EPS a různých krycích vrstev je vždy možné navrhnout konstrukci, která splňuje požadavky na požární odolnost. Správně aplikovaný a instalovaný EPS nemá vliv na vznik a rozvoj požáru v budově. Vynikající požární odolnost konstrukcí s EPS na stavbách potvrdily i nedávné výzkumy EUMEPS. Testování EPS pokrytého sádrokartonem a plechem podle normy EN 13501-1 pro normované stavby ho zařadilo do klasifikační třídy B-s1,d0. I zařazení tvorby kouře v rámci této klasifikace do třídy s1 je tou nejlepší možnou klasifikací pro stavbu. Znamená to, že EPS přispívá k produkci dýmu jen velmi málo nebo vůbec. Z toho lze vyvodit závěr, že při správném používaní EPS u doporučených aplikací nehrozí žádné riziko zvýšené tvorby kouře. To je dáno zejména tím, že EPS je z 98 % tvořen vzduchem, kouř tedy může vznikat pouze ze 2 % objemu.

2.2 Spalné teplo Teplo produkované hořícím materiálem je jedním z faktorů, které určují, jak se požár bude vyvíjet. Jedním z velmi důležitých požárních parametrů, který je nutné posoudit při návrhu stavby je požární zatížení. Spalné teplo na kilogram EPS je 40 MJ/kg, což je dvakrát více, než u dřevěných produktů s 20 MJ/kg. Jak již bylo uvedeno, 98 % objemu EPS tvoří vzduch. Nejběžnější hustota EPS je 15-20 kg/m3, což má za následek nízký podíl EPS na celkovém požárním zatížení. EPS je z tohoto pohledu výhodný i v porovnaní s jinými izolačními materiály. Podíl EPS na požárním zatížení běžné konstrukce ploché střechy s asfaltovým hydroizolačním pásem je asi 10 %. Konkrétní studie ukázala, že ve skladu se smíšeným materiálem přispěl EPS na ploché střeše k celkovému požárnímu zatížení 3 procenty. Výměna EPS za jiný izolační materiál by tedy nepřinesla žádný efekt.

6


Materiál

Tepelná vodivost λ [W/m.K]

Objemová hmotnost ρ [kg/m3]

Spalné teplo H [MJ/kg]

Požární zatížení/m3 Qv [MJ/m3]

Požární zatížení/m2 při stejné hodnotě R Q [MJ/m2]

EPS

0,035

20

39,6

792

92

XPS

0,040

32

39,6

1,267

169

MW

0,041

170

4,2

714

97

V tabulce se uvádí, jak málo se liší různé izolační materiály z hlediska jejich podílu na požárním zatížení, pokud se porovnají stejné izolační hodnoty.

2.3 Toxicita kouře vznikajícího při spalování EPS

šivý EPS produkuje méně toxický kouř než přírodní materiály, přičemž neobsahuje takové plyny, jako jsou chlór nebo kyanid.

Toxicitu dýmu, který vzniká spalováním EPS zkoumala holandská laboratoř TNO v roce 1980. Výsledky ukázaly, že hořením EPS vzniká mnohem méně toxický kouř, než při hoření přírodních materiálů, např. dřeva, vlny nebo korku. EPS je čistý uhlovodík (C8H8), který se rozkládá na CO, CO2 a H2O. Vliv retardéru hoření přidaného do EPS je velmi malý, protože požadovaný účinek se dostaví už při obsahu 0,5 %, zatímco u některých jiných izolačních materiálů až při obsahu kolem 30 %. Proto je vliv retardéru hoření na toxicitu u EPS minimální. Dokonce i rozsáhlý výzkum, který uskutečnila APME (Evropská asociace pro plasty) podle DIN-53436 při teplotách od 330 °C do 600 °C, potvrdil, že samozhá-

Spalovaní EPS je relativně čisté v porovnání s některými jinými izolačními materiály, které v případě požáru mohou hodiny žhnout a během vrcholu požáru mohou produkovat velké množství kouře. Ze závěrů nedávného výzkumu, který realizovala renomovaná švédská instituce SP, a který se zaměřoval na analýzu 25 stavebních materiálů včetně EPS, PUR a minerální vlny, vyplývá, že nejtoxičtějšími plyny, které se uvolňují při spalování stavebních materiálů, jsou izokyanáty. K velkému překvapení většiny zúčastněných se největší množství neuvolňovalo z pěnových plastů (PUR, EPS), ale z minerální vlny.

Toxicita kouře z EPS v porovnání s jinými „přírodními“ materiály Vzorek

Emitované frakce (v/v) v ppm při různých teplotách Uvolňované kouřové plyny

300 °C

400 °C

500 °C

600 °C

EPS (bez retardéru hoření)

Oxid uhelnatý Styren Jiné aromatické sloučeniny Bromovodík

50* 200 frakce 0

200* 300 10 0

400* 500 30 0

1000** 50 10 0

EPS (s retardérem hoření)

Oxid uhelnatý Styren Jiné aromatické sloučeniny Bromovodík

10* 50 frakce 10

50* 100 20 15

500* 500 20 13

1000* 50 10 11

Jehličnaté řezivo

Oxid uhelnatý Aromatické sloučeniny

400* –

6000** –

12000** –

15000** 300

Dřevotřísková deska

Oxid uhelnatý Aromatické sloučeniny

14000** frakce

24000** 300

59000** 300

69000** 1000

Expandovaný korek

Oxid uhelnatý Aromatické sloučeniny zlomky

1000* frakce

3000** 200

15000** 1000

29000** 1000

* žhnutí ** jako plamen – nezjištěno Poznámky: Zkušební podmínky podle v DIN 53 436; průtok vzduchu 100 litrů/h, zkušební tělíska 300 mm x 15 mm x 20 mm porovnávané při běžných podmínkách konečného užití

7


2.4 Vývin kouře při hoření Kouř vznikající při hoření způsobuje zadýmení a bývá toxický. Zahalení kouřem ztěžuje únik z místnosti, ve které vypukl požár. Produkce kouře je zvláště sledovaná u stavebních materiálů, které se používají v únikových cestách. U standardních budov je doba evakuace 1/2 hodiny, takže posouzením konstrukcí s ohledem na tvorbu kouře po uplynutí této doby není obecně důležité. Při hoření EPS se tvoří těžký černý kouř, přičemž toto množství je úměrné množství EPS „spáleného“ při hoření. Izolační EPS používaný ve stavebnictví se však běžně pokrývá povrchovým materiálem, kterým mohou být sádrové desky, kámen, dřevo nebo plech, které EPS v první fázi požáru ochrání. V místě vzniku požáru se nejdříve zahřeje povrch konstrukce. Po chvíli tepelný tok konstrukcí pronikne, přičemž rychlost jeho přestupu závisí na vlastnostech povrchového materiálu. Pokud v konstrukci teplo pronikne až na úroveň EPS, tento se nevznítí, ale smrští se působením tepla. EPS se tak na šíření ohně nepodílí a na produkci kouře se podílí jen velmi málo nebo vůbec. EPS izolace může ovlivnit šíření ohně a tvořit kouř až tehdy, když selže povrchový materiál. Oheň obyčejně spálí jen část roztaveného EPS a zbytek zůstane ve ztuhlé formě. Celkové množství kouře, které EPS vyprodukuje, záleží na hustotě materiálu. Relativní podíl EPS na tvorbě kouře je daný jeho podílem na celkovém požárním zatížení. Jak jsme již uvedli, podíl EPS a jiných izolačních materiálů na zatížení požárem je velmi malý, a výběr izolačního materiálu má v případě správně navrhnuté stavební konstrukce jen malý vliv na produkci kouře.

3. Požární bezpečnost izolačních výrobků z EPS a pojištění Některé pojišťovací společnosti vyměřují výši pojistného podle toho, jaké izolační materiály byly při stavbě budovy použity. Pro takový přístup neexistují žádné statistické podklady a od pojišťovacích společností se očekává, že své konání podloží fakty a solidní analýzou. 8

3.1 Analýza velkých požárů (škoda za více než 1 milión €) V případě malých i velkých požárů často panují dohady o tom, co bylo jejich příčinou. To je ale subjektivní a závisí to na představě, expertíze nebo obchodním zájmu zainteresovaných lidí. Vědecký výzkum příčin velkých požárů vedl k následujícím závěrům: • Typ budovy Většina požárů vznikla ve školách, v průmyslových a veřejných budovách. Moderní budovy postavené podle nových stavebních předpisů jsou méně náchylné na požáry než staré budovy. Více než polovinu budov požárníci za poslední tři roky nekontrolovali. U zkontrolovaných budov byly v 87 % případů nalezeny nedostatky a byla doporučena nápravná opatření. • Vytváření úseků Ve všech kontrolovaných budovách se nacházel nějaký typ požárních úseků, ale jen v 62 % případů o tom byli informovaní i hasiči, kteří mohli podle toho přizpůsobit i svou taktiku. V 30 % případů rozdělení na požární úseky selhalo, z toho v 50 % kvůli tomu, že samozavírací požární uzávěry nefungovaly. • Doba vzniku požáru Většina požárů vypukla mimo běžný provozní čas – mezi 18:00 večer a 9:00 ráno. • Uhašení požáru Hasiči se dostavili na místo požáru v přijatelném čase po oznámení vzniku této události. V 5 % případů měli problém dostat se k ohni a v 5 % byl problém s vodou na uhašení požáru. V 13 % případů se nepodařilo zabránit rozšíření požáru na sousední lokalitu. V 2/3 případů se hasiči pokusili uhasit požár zevnitř. • Příčina požáru V mnoha případech bylo hlavní příčinou vzniku požáru špatně fungující nebo nesprávně používané zařízení (26 %) a žhářství (23 %). Ve skutečnosti je procento


v obou případech pravděpodobně mnohem vyšší, protože ve 40 % případů zůstává příčina požáru neznáma.

3.2 Úloha izolačních materiálů při požáru Objektivní analýza ukazuje, že vliv izolačních materiálů na výskyt a rozvoj požáru je zanedbatený, pokud vůbec nějaký vliv mají. Výrobci EPS si objednali nezávislý průzkum příčiny a rozvoje více než 40 velkých průmyslových požárů a jakou roli při nich sehrál izolační materiál na bázi EPS. Tento průzkum začal v roku 2002 a pokračuje se v něm dodnes. Zjistilo se, že EPS se nepodílel na vzniku nebo rozvoji těchto požárů. Identifikována byla celá řada jiných faktorů, které uvedeným požárům napomohly, mezi nimi např. neopatrné zacházení se žhnoucím materiálem, chybějící hasební prostředky a požární vlastnosti mate riálů skladovaných v budovách. Výsledky výzkumu ukázaly, že mezi použitým materiálem a škodou způsobenou požárem není žádná souvislost. EPS se nepodílel na vzniku nebo dalším rozvoji požáru [18, 19, 20].

4. Požární bezpečnost EPS podle konečného užití V této časti se popisují jednotlivé aplikace EPS z pohledu požární odolnosti. Pokud se aplikuje správným způsobem, nemá EPS žádný vliv na vznik nebo vývoj požáru v budově. Jelikož je EPS zakrytý povrchovým materiálem, nikdy není tím materiálem, který přímo čelí požáru nebo určuje požární odolnost konstrukce.

4.1 Nehořlavé podlahy a základy budov s EPS izolací EPS se často používá jako izolační materiál pod betonové podlahy v přízemích nebo do základů nebo jako izolace proti kročejovému hluku. V těchto případech je EPS izolace vždy krytá buď materiálem podlahy nebo zeminou při použití v základech.

4.2 Nehořlavé stěny s EPS izolací Stěnové konstrukce jsou výborným příkladem toho, proč by požadavky měly vycházet z vlastností stavební konstrukce a neměly by být stanoveny pro výrobek nebo materiál. EPS je vynikající materiál pro izolaci stěny z vnitřní strany, izolaci desek s dutinami, sypanou izolaci, pro vnější tepelné izolační systémy (ETICS) nebo pro prefabrikované kombinované panely, jako jsou strukturální izolační panely (SIPS) nebo ocelové sendvičové panely. Ve všech těchto příkladech se používá EPS izolace, jejíž povrch je pokrytý anorganickou nebo kovovou vrstvou. Tyto vrstvy umožňují splnit veškeré požadavky na reakci na oheň a na požární odolnost v závislosti na použitém povrchovém materiálu. Zkoušky, které si objednal EUMEPS, názorně ukazují, že stěnová konstrukce se sádrokartónem tloušťky pouhých 9 mm má klasifikaci B-s1,d0 (22). Běžně se pro dutinovou stěnovou konstrukci s vnitřní stěnou z kamene nevyžadují žádné testy. Testy provedené rakouskými institucemi a rakouskou protipožární organizací potvrdily, že se EPS velmi dobře osvědčuje i u vnějších tepelných izolačních systémů (ETICS). Může získat klasifikaci reakcí na požár B-s1d0 a tyto výsledky potvrzují i velkorozměrové zkoušky (25). Stejných výsledků bylo dosaženo i při zkouškách ETICS s EPS v České republice. Rozsáhlý statistický výzkum 175 požárů, který uskutečnila Polská protipožární organizace poukázal na skutečnost, že výskyt požárů v systémech ETICS s použitím EPS byl úměrný tržnímu podílu EPS (26).

4.3 Nehořlavé ocelové sendvičové panely s EPS izolací V oblasti klasifikace reakcí na oheň u ocelových sendvičových panelů (9, 23) se také realizoval široký výzkum. Z jeho výsledků vyplývá, že o této klasifikaci nerozhodují jádrové materiály, ale nátěry nanesené na vnějších stranách. Tento nátěr chrání ocel před korozí a současně barevně oživuje budovu. Pokud byl u ocelových plechů jako nátěr použit např. povlak 9


polyesteru v tloušťce 50 mikronů (pozn.: taková vrstva poskytuje relativně malou antikorozní ochranu), panelu byla přidělená reakce na oheň B. Pokud se ale použije silnější a lepší ochranný antikorozní nátěr o tloušťce 200 mikronů, je pravděpodobné, že dosáhne třídy reakce na oheň C. Tyto závěry potvrdil i „Rohový test v místnosti“ (analogický s ISO 13784). Testy také ukázaly, že u ocelových sendvičových panelů s EPS jádrem a dobře navrženým detailem spoje nedochází ke vznícení. Správa Asociací britských pojišťovacích agentů (ABI) připouští, že v případě budov pro potravinářský průmysl a chladírenských objektů by se z hygienických důvodů měla upřednostňovat jádra z pěnových plastů před jinými materiály. Ve zprávě se dále uvádí, že „sendvičové panely samy od sebe nezpůsobují vznik požárů“ a při dodržování pravidel požární bezpečnosti se rizika spojená s potravinářským průmyslem dají přijatelně omezit. V oblastech, kde se pracuje s nadměrnými teplotami (pánve na smažení, atd.), je třeba přijmout speciální opatření. A tam, kde skrz panely vedou elektrické kabely, by měla být provedena vhodná opatření, protože kovový plášť může elektrickou izolaci kabelů přeseknout (nezávisle na typu tepelné izolace). Hlavní závěry požární bezpečnosti ocelových sendvičových panelů s jádrem z EPS jsou: • Všechny ocelové sendvičové panely s izolačním nátěrem mohou získat stejnou klasifikaci reakce na oheň B. Bez ohledu na to, jaký izolační materiál tvoří jádro. • Srovnávací výzkum ukázal, že výsledky testů SBI se plně shodují s rozsáhlejším a dražším rohovým testem, ISO 9705 [26]. • Rozdíly ve výsledcích testů u ocelových sendvičových panelů s EPS jádrem jsou v porovnaní s jinými jádrovými materiály minimální. • Detail spoje a detaily montáže a upevnění sendvičového panelu jsou pro výsledky požárních zkoušek velmi důležité.

10

4.4 Požární bezpečnost střech s trapézovým plechem a EPS izolací Hlavní příčinou vysokého počtu požárů na střechách je provádění střešních prací. Analýzou těchto požárů se dospělo k závěru, že k nim dochází zejména tehdy, pokud se při pracích kolem citlivých míst, např. na spoje mezi rovnou střechou a vertikální stěnou, používá hořák s otevřeným ohněm. Během renovací se nahromaděná špína může snadno vznítit. Je také notoricky známé, že požár mohou způsobit opravy v okolí ventilačních kanálů a odvodňovacího potrubí. Pojišťovací agenti požadují, aby se na provádění střešních prací při vysoké teplotě vydávalo povolení a aby byly stanoveny přísné postupy pro výkon prací tohoto druhu. Doporučuje se, aby se na místech, kde je značné riziko vzniku požáru namísto hořáků používaly samolepící membrány [27]. V tomto případe není ve středu zájmu izolační materiál ale práce při vysoké teplotě kombinovaná s rizikem detailů. Oba problémy se dají vyřešit a tím se z ploché střechy učiní bezpečnější místo. Evropský klasifikační systém EN 135015 se odvolává na odlišné metody uvedené v ENV 1187. Pro každou z těchto metod je možné navrhnout konstrukci s EPS izolací, která vyhoví daným požadavkům. Testování střešní konstrukce si obvykle objednává výrobce střešní krytiny. Téměř všechny v současnosti vyráběné střešní krytiny se testovaly v kombinaci s EPS, protože výrobci krytiny počítají s EPS vzhledem k jeho vlastnostem jako s vhodným izolačního materiálem pro ploché střechy. Velké množství moderních průmyslových budov se staví jako lehké ocelové konstrukce. Někdy je požární bezpečnost budovy takového typu předmětem diskuzí a součástí debaty je také izolační materiál. Snahou je, aby se při stavbě velké budovy utratilo co možná nejméně peněz, a to i na úkor požární bezpečnosti. A takové kritérium splňuje ocelová konstrukce bez jakéhokoliv ochranného nátěru. Pokud v některé části takové budovy vypukne požár a rozšíří se, tak je tato část úplně ztracená. Ocelová konstrukce se za 10–20 minut může zřítit a hasiči se nebudou moci dostat do budovy.


Jaká je tedy role izolačního materiálu při takovémto scénáři? Pravdivá odpověď zní, že je zanedbatelná. Výrobci EPS si objednali výzkum, aby zjistili požární bezpečnost různých izolačních materiálů při použití v lehké ocelové konstrukci. Závěr výzkumu je následující: při použití EPS izolace se oheň z budovy rozšíří na střechu za 20 minut, v případe PUR je to 30 minut a minerální vlny 40 minut. Otázkou zůstává, zda je to relevantní, pokud samotná ocelová konstrukce selže za 10 až 20 minut, tedy ještě předtím než se požár rozšíří na střechu. Kromě toho, pokud střecha nebyla navržena tak, aby byla zajištěna úplná požární bezpečnost, nebudou všechny detaily odolné vůči požáru. Praktické zkušenosti dokazují, že požár se nerozšíří na střechu skrz konstrukci, ale přes takové detaily, jako jsou střešní světlík, otvor pro odvod vody, ventilační potrubí, okno ve stěně, atd. Když se požár dostane až na střechu, oheň se může šířit rychlostí až 4 m/sec, což závisí na momentálních povětrnostních podmínkách. Skutečnost, že EPS je termoplast, má v případě požáru pozitivní vedlejší účinky. EPS se vlivem tepla smrští a navrátí se do své původní tuhé, kompaktní podoby, čímž ztratí své izolační vlastnosti. Proto se část tepla, které oheň vyprodukuje, dostane přes střechu ven. Z tohoto důvodu je okamžik náhlého vzplanutí oddálen a doba před kolapsem ocelové konstrukce se prodlouží, takže hasiči mají více času na záchranu sousedních úseků [12]. Často opomíjeným faktorem v požárních analýzách střešních konstrukcí je vliv hydroizolace a antikorozních nátěrů. Nejčastěji doporučovanou hydroizolací střech jsou pro svou efektivnost a spolehlivost asfaltové hydroizolační pásy. Nespolehlivé hydroizolace mohou způsobit v plochých střechách řadu problémů, jako například snížení izolačních vlastností tepelného izolantu vlivem zvýšeného obsahu vlhkosti, ztrátu pevnosti v tlaku a prosakování skrz hlavy kotvicích prvků při chůzi po střeše. Hydroizolace stejně jako antikorozní nátěry výrazně ovlivňují zařazení střešní konstrukce do třídy reakce na oheň. Posledním faktorem, který se často přehlíží, je následná likvidace a oprava shořelých částí konstrukce. EPS izolační materiál se zejména po silném požáru smrští a je možné jej nahradit novým bez nutnosti od-

vážet velké objemy materiálu na skládku. Tzv. nehořlavé izolační materiály se musí rovněž plně nahradit, protože po nich zůstává zápach kouře, který se nedá odstranit ani dlouhodobým větráním. V tomto případě se to však neobejde bez nemalých nákladů na dopravu a skládkování již nepoužitelné izolace. Z výše uvedeného vyplývá, že izolační materiál nehraje při vzniku a vývoji požáru v budově s lehkou ocelovou konstrukcí rozhodující roli. Z hlediska požární bezpečnosti budovy je nejdůležitější rozdělení na úseky. Důležité při návrhu budovy je, aby byla nalezena správná rovnováha mezi výhodami a nevýhodami velkých a malých prostorů. Výstavba větších prostorů je sice levnější, ale je tu větší riziko v případě požáru a musí se platit vyšší pojistné. Je nutné používat osvědčené konstrukce a detaily, maximalizovat odolnost vůči požáru a kouři. Pozornost je třeba věnovat i vlastní výstavbě a následné údržbě budovy. EUMEPS nedávno inicioval výzkum zaměřený na reakci EPS izolace v ocelové střeše na oheň podle EN 13501-1. Výsledkem bylo získání klasifikací Euroclass B-s1d0 pro testovaný izolační EPS. Navzdory této klasifikační třídě, která je tou nejlepší možnou vzhledem k tvorbě hořících kapek, se stále vynořují otázky týkající se možnosti propadnutí kapek roztaveného EPS přes spoje ocelové střechy během požáru. Mohly by takovéto kapky vést k dalšímu rozšíření požáru? Pokud je samozhášivý EPS vystavený ohni, smrští se, a pokud se dále zahřívá, začne se tavit a na zem mohou začít padat hořící kapky. Po dopadu na zem však kapky uhasnou a ochladí se. Zkoušky ukázaly, že kapky nedokáží zapálit ani tenký papír. Pokud kapky dopadnou na plochu, kde už požár začal, neochladí se, nýbrž shoří. Možnost, že by kapky roztaveného EPS mohly poranit hasiče nebo jinou osobu, je malá.

5. Závěr Požární bezpečnost je jedním ze základních kritérií při navrhovaní budov. V tomto ohledu nelze činit kompromisy. Úloha izolace se ve vztahu k požární bezpečnosti obecně přeceňuje. Tento dokument dokazuje, že je možné navrhovat budovy s použitím pěnového polystyrenu (EPS) a splnit přitom veškeré požadavky na izolaci a současně požární bezpečnost. 11


[1]

International Standardisation Organisation (ISO), Technical Report 9122-1

[2]

3231, World fire Statistics, GAIN, nr 19, 2003

[3]

3232, VIB, “Aktuelle Brandschutzkonzepten”, Schneider e.a., TU Wien, april 2000

[4]

3157, ROOFS ,”De vuurbelasting van een dak”, Appels, Chr., september 2002

[5]

3230, “Impact on Insurance”, Battrick,P. FM Global, presentatie oktober 2001 Luxemburg

[6]

3172, ASPO presentatie 26-01-2001, Las, H.E.

[7]

3204, EUMEPS APME TR 01/2000 “testing naked EPS”, november 2000

[8]

2839, “Research in the causes of fire”, Prager, F.H., Cellular Polymers nr. 20-3 / 2001

[9]

3184, “Omzetting Euroklassen”, Mierlo, R. van, TNO, augustus 2001

[10]

2719, “Long term fire behaviour of EPS B1 and B2”, APME TD 99/01, februari 1999

[11]

3167, Fire behaviour of EPS, APME september 2002

[12]

0110, “Brandgedrag geïsoleerde stalen daken”, TNO, Zorgman, H. , februari 1987

[13]

0514, “Giftigheid van gassen bij verbranding EPS”, Zorgman, H., TNO, juni 1980

[14]

3234, “Particles and isocyanates from fires”, SP report 2003:05

[15]

2010 t/m 2013, “Rookproductie EPS 15/20, -N/-SE”, TNO, januari 1998

[16]

2798 t/m 2959, casuïstiek I, BDA, 2001-2002

[17]

3055, TNO, o.a. 2004/CVB-B0336/RNP/TNL

[18]

3210, TNO, o.a. 2004/CVB-B0833/NSI/TNL

[19]

3414, 2004 TNO-CVB-R0310

[20]

3189, Euroclasses of EPS/Gypsum, “doublage”, APME/EUMEPS, september 2004

[21]

2965, “Onderzoek sandwichpanelen”, Langstraat, W., TNO, maart 2002

[22]

2966, 2001 TNO-CVB-B04432

[23]

3166, ABI, Fire performance of sandwich panels

[24]

TNO rapport 2004-CVB-R0076, Paap,F., maart 2004

[25]

0857, “Bevordering brandveilig werken”, BDA/SBR rapport, november 1990

[26]

Grossbrandversuch der Grazer Feuerwehren, september 2007

[27]

Analysis of the response of thermal insulation to fire, march 2004

[28]

NVN6050 Eisen aan ontwerp en detaillering voor brandveilig werken aan daken,

september 2006

12

EUMEPS Construction Av. E. Van Nieuwenhuyse 4/3 B-1160 Brusel Belgie

tisk: 1/2009

Sdružení EPS ČR Kancelář sdružení - PKK Na Cukrovaru 74 278 01 Kralupy nad Vltavou Tel./fax: +420 315 725 747 e-mail: [email protected] www.epscr.cz

POŽÁRNÍ BEZPEČNOST KONSTRUKCÍ S PĚNOVÝM POLYSTYRENEM

Recommend Documents