Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 07 okladka

 

       7-8/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

  

VITRUM Swiat Szkla Web

 

ift 480x105px RFT19 engl 

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Zagrożenie promieniowaniem cieplnym w pożarze
Data dodania: 04.02.08

Zagrożenie promieniowaniem cieplnym w pożarze

Budynki muszą spełniać wymagania podstawowe, w tym między innymi także wymagania dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego. W dokumentach Unii Europejskiej [1], [2] bezpieczeństwo pożarowe (wymagania podstawowe Nr 2) zdefiniowano następująco: obiekty budowlane powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przypadku pożaru [3]:
● przez założony okres czasu była zapewniona nośność konstrukcji,
● było ograniczone powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach,
● było ograniczone rozprzestrzenianie się ognia na obiekty sąsiednie,
● mieszkańcy mogli opuścić obiekt lub być uratowani w inny sposób,
● był zapewniony odpowiedni poziom bezpieczeństwa ekip ratowniczych.
Podane wymagania szczegółowe nie są rozłączne, np. możliwość opuszczenia budynku jest związana zarówno z nośnością konstrukcji, rozprzestrzenianiem się ognia i dymu wewnątrz obiektu, a także bezpieczeństwem ekip ratowniczych. Wynika to stąd, że elementy budynku mogą spełniać podczas pożaru kilka funkcji.
 

    Postulaty te, których poziom określają przepisy krajowe, spełnia się za pomocą środków technicznych służących do tłumienia pożaru i odprowadzania dymu i ciepła, sygnalizacji umożliwiającej szybkie przystąpienie do akcji gaśniczo-ratowniczej, ale przede wszystkim stosując odpowiednie przegrody budowlane, ograniczające możliwość rozprzestrzeniania się pożaru poza pomieszczenie, w którym pożar powstał i zapewniające, że na drogach ewakuacyjnych nie wystąpi stan krytyczny środowiska, uniemożliwiający ich wykorzystanie do ewakuacji i prowadzenia akcji ratowniczej.
    W budynkach o strukturze pomieszczenie-korytarz-klatka schodowa możemy wyodrębnić podczas pożaru następujące obszary funkcjonalne:
● pomieszczenia objęte pożarem, które można traktować jako punktowe źródło ognia,
● obszary chronione, na których nie powinien wystąpić stan graniczny, w czasie potrzebnym do ewakuacji (korytarze, klatki schodowe),
● obszary bezpieczne, tzn. obszary budynku, do których odbywa się ewakuacja, jeżeli nie ma możliwości ewakuacji na zewnątrz ( np. budynki wysokościowe, szpitale).

    Elementy budynku mogą podczas pożaru spełniać funkcje nośne, funkcje wydzielające lub jednocześnie zarówno funkcje nośne jak i wydzielające.
    Czas w jakim elementy budynku spełniają te funkcje określamy jako odporność ogniową.
    Z uwagi na temat opracowania dotyczący przegród przeszklonych, które nie spełniają funkcji nośnych, dalsze rozważania ograniczone zostaną do funkcji wydzielających.
     Aby ograniczyć rozprzestrzenianie się pożaru poza pomieszczenie, w którym powstał a w szczególnośći, aby ograniczyć oddziaływanie pożaru na drogach ewakuacyjnych, przegrody budowlane powinny spełniać w określonym czasie funkcje wydzielające. Z funkcją wydzielającą związane są następujące kryteria (rys. 1):
● przegroda nie może ulec całkowitej lub częściowej destrukcji pod wpływem oddziaływań termicznych, tzn. nie mogą pojawić się nieciągłości (szczeliny), przez które mogą przedostawać się płomienie lub gorące gazy. Kryterium szczelności ogniowej – „E”;
● powierzchnia przegrody od strony sąsiedniego pomieszczenia nie powinna osiągnąć nadmiernej temperatury, która mogłaby spowodować zapalenie się materiałów, oparzenia ludzi lub nadmierny wzrost temperatury w pomieszczeniu sąsiednim na skutek konwekcji. Kryterium izolacyjności ogniowej – „I”.
● gęstość strumienia ciepła przechodzącego przez przegrodę nie powinna osiągnąć nadmiernej wartości, aby nie nastąpiło zapalenie materiałów palnych lub nie wystąpiło nadmierne jego oddziaływanie na użytkowników. Kryterium promieniowania cieplnego - radiacji ogniowej – „W”.

    Kryterium „W” dotyczy nieprzekraczalnego poziomu gęstości strumienia ciepła, który nie powinien wystąpić podczas badania odporności ogniowej przegrody po nienagrzewnej stronie badanego elementu. Z uwagi na to, że część konwekcyjna strumienia ciepła jest znikoma w stosunku części pochodzącej od promieniowania cieplnego, kryterium to określone jest jako kryterium przepuszczalności promieniowania cieplnego lub kryterium radiacji ogniowej i jest określone na poziomie 15 KW/m2 w odległości 1 m od przegrody [4].
    Z uwagi na ograniczenie średniej wartości temperatury nienagrzewanej powierzchni do 140oC (w pojedynczych punktach do 180oC) promieniowanie cieplne przez przegrody spełniające kryterium Ijest znikome i kryterium W jest zawsze spełnione. Przegrody te były wykonywane wyłącznie z materiałów nieprzeźroczystych takich, jak beton, cegła, płyty gipsowo kartonowe, dlatego kryterium W było nieistotne. Aby przegroda spełniła kryterium I lub W powinna zawsze spełniać kryterium E tzn. możliwe są następujące klasyfikacje ścian nienośnych E, EI lub EW.
    Potrzeby architektoniczne i funkcjonalne spowodowały, że pojawiły się na rynku różne rodzaje szyb, które są stosowane jako wypełnienie szkieletowych konstrukcji ścian działowych, od których jest wymagana odporność ogniowa. Podstawowe rodzaje tych szyb to:
● szyby spełniające kryteria E oraz I,
● szyby spełniające wyłącznie kryterium E.

    Szyby będące elementami przegród klasy „E” umożliwiają konstruowanie ścian i drzwi zabezpieczających przed rozprzestrzenianiem się płomieni i gorących gazów pożarowych, lecz temperatura nienagrzewanej powierzchni w czasie kilku minut osiąga wartość kilkuset stopni Celsjusza (rys. 2).
    Przegrody z szybami klasy E są chętnie stosowane, ponieważ są znacznie lżejsze i tańsze niż szyby izolacyjne.

Wyniki badań
    Szyby wielowarstwowe, składające się z kilku szyb float, między którymi znajdują się warstwy żelu pęczniejącego pod wpływem wysokiej temperatury, pod względem swych właściwości ogniochronnych porównywalne jest z betonowymi lub murowanymi ścianami masywnymi. Szkła te są tak zaprojektowane, że osadzone we właściwie zaprojektowanych i wykonanych szkieletach konstrukcyjnych zapewniają uzyskanie ścianek działowych o klasach EI 30, EI 60 i EI 90 odporności ogniowej.
    Jednowarstwowe szyby krzemowe (szkło budowlane) ulegają spękaniu i wypadają z utrzymującej je ramy, jeśli zostaną nagrzane do temperatury 200°C. W badaniach odporności ogniowej następuje to pomiędzy piątą i szóstą minutą badania. Podobnie zachowują się przeszklenia ścianek, które są wykonane są z jednowarstwowego szkła hartowanego.
    Stosowanie kilkuwarstwowego szkła klejonego może zapewnić klasę E 20 odporności ogniowej. Znacznie lepsze wyniki daje użycie zbrojonego szkła krzemowego. Szkło klejone z siatką zbrojeniową pomiędzy warstwami szkła pozwala uzyskać klasę E 30, a szkło jednowarstwowe z zatopioną siatką zbrojeniową klasę E 60 odporności ogniowej, jeżeli tafle szkła nie są zbyt duże. Zbrojone szkło krzemowe ulega spękaniu, podobnie jak szkło niezbrojone, ale nie wypada z mocującej je ramy. Dopiero zmiękniecie szkła powoduje powolne wysuwanie górnej krawędzi tafli szkła z utrzymującej ją ramy. Z tego powodu układ i wymiary przeszkleń ze zbrojonego szkła krzemowego mają istotny wpływ na szczelność ogniową ścianki.
     Szkła borosilikatowe dłużej wytrzymują wysoką temperaturę niż zbrojone szkła krzemowe. Szkła te stają się elastyczne w temperaturze pożaru, co zapobiega ich spękaniu. Zastosowanie szkła borosilkatowego pozwala uzyskać klasę E 90 odporności ogniowej, a jeżeli tafle szkła nie są zbyt duże, także E 120. Na rys. 3, 4 i 5 przedstawiono wyniki pomiarów gęstości strumienia ciepła, uzyskane podczas badań ogniowych przegród przeszklonych klasy E.
    Szyby spełniające wymagania klasy E, pełniąc jedynie funkcję związaną z lokalizacją płomieni i ograniczając rozprzestrzenianie się produktów spalania, nie zabezpieczają przed rozprzestrzenianiem się ciepła poza pomieszczenie objęte pożarem. Podczas pożaru, którego odwzorowaniem badawczym są warunki termiczne w piecu do badań ogniowych, podczas nagrzewania wg krzywej standardowej powierzchnia szyby nagrzewa się w czasie 20 minut do ok. 500oC. W tym czasie gęstość strumienia ciepła w odległości 1 m od przegrody osiąga wartość ok. 10 kW/m2 (rys. 4).
    Niezależnie od wartości dopuszczalnego poziomu promieniowania cieplnego, efekt oddziaływania zależy od czasu ekspozycji (rys. 6), geometrii i usytuowania przeszklenia w stosunku do obiektu, na który oddziaływuje promieniowanie cieplne.
    Można przyjąć, że człowiek z trudem wytrzymuje 10-20 sekundowe działanie strumienia ciepła o natężeniu 4,1 kW/m2, wyższe wartości strumienia w zależności od czasu ekspozycji powodują oparzenia, występowanie pęcherzy możliwość zapłonu odzieży na człowieku a także mogą być przyczyną wypadków śmiertelnych.
    Oddziaływanie strumienia ciepła na użytkowników będzie zależne od kilku czynników takich jak: szybkość ewakuacji, odległość do schronienia, wilgotność powietrza, wiek i sprawność osób ewakuowanych. Przyjmuje się, że szybkość ewakuacji wynosi 2,5 m/s dla przeciętnych osób oraz 1 m/s dla mniej sprawnych i starszych wiekiem. Znając  prędkość poruszania się ewakuowanych oraz krytyczne wartości gęstości strumienia ciepła można określić dopuszczalne odcinki dróg ewakuacyjnych, jakie mogą pokonać podczas ekspozycji na promieniowanie.
    Obecnie metody inżynierii bezpieczeństwa pożarowego pozwalają na ocenę parametrów spodziewanego pożaru i rozprzestrzeniania się produktów rozkładu termicznego. Pozwala to na dostosowanie parametrów przegród do spodziewanego poziomu oddziaływań, ale pod warunkiem, że będziemy dysponować danymi pozwalającymi na ocenę właściwości wydzielających przegrody. Właściwości takich brakuje, dlatego też konieczne jest budowa modeli pozwalających na ocenę, w jaki sposób przegrody spełniają funkcje wydzielające tzn., w jaki sposób przegrody wpływają na stan środowiska, określany np. przez strumień ciepła po nieogrzewanej stronie przegrody.
    Opracowano taki model, pozwalający na określenie natężenia promieniowania cieplnego po nienagrzewanej stronie przeszkleń nieizolacyjnych, w zależności od  temperatury pożaru oraz parametrów geometrycznych. Model, ten może stanowić podstawę do oceny zakresu stosowania tego rodzaju przeszkleń w zależności od ich usytuowania w budynku i funkcji, które powinny spełniać podczas pożaru oraz zakładanego scenariusza pożaru, a także mógłby być wykorzystany oraz przy projektowaniu i określaniu technicznych warunków stosowania przegród przeszkolonych w budynkach oraz do analizy warunków ewakuacji z budynków i prognozowaniu działań ratowniczych. Sformułowany model zweryfikowano doświadczalnie, przeprowadzając badania przeszkleń z aktualnie wszystkimi stosowanymi w praktyce szkłami nieizolacyjnymi (rys. 3, 4 i 5).
    Wyniki obliczeń modelowych zilustrowano przykładami obliczeniowymi (rys. 7, 8 i 9), charakteryzującymi rozkład strumienia ciepła (natężenia promieniowania) po nieogrzewanej stronie przegrody, w zależności od usytuowania przeszklenia.

Podsumowanie
    Według polskich przepisów techniczno-budowlanych, przegrody przeszklone klasy E mogą być stosowane tylko w przypadku przedsionków, jako druga przegroda oddzielająca pomieszczenia, w których może powstać pożar, od klatek schodowych. Przegrody przeszklone klasy E mogą być również stosowane do wykonywania naświetli w ścianach oddzielających drogi ewakuacyjne na wysokości powyżej 2 m od podłogi. Można również stosować przeszklenia klasy E wykonane z luksferów w ścianach oddzieleń przeciwpożarowych (w ograniczonym zakresie).
     Jeżeli przegroda wydziela przestrzenie wewnętrzne (rys. 9) od pomieszczeń to, z uwagi na stosunkowo niewysoką temperaturę dymu, można zastosować przegrodę, która na całej powierzchni spełnia tylko warunek szczelności ogniowej (E) lub szczelności ogniowej i dopuszczalnego poziomu promieniowania cieplnego (EW).
    W przypadku wydzielenia korytarza ewakuacyjnego zakładamy, że pożar może wystąpić w pomieszczeniu przyległym, w którym temperatura może wzrastać w sposób zbliżony do przebiegu krzywej standardowej, a strumień ciepła przedostający się na korytarz nie może przekroczyć pewnego poziomu, określonego jako niedopuszczalny z uwagi na oddziaływanie na ludzi. W przypadku atrium model pożaru rozwiniętego scharakteryzowany krzywą standardową jest nierealistyczny. Oddziaływania mogą być zdefiniowane jako „mały pożar” lub przez temperaturę dymu wydostającego się z płonącego pomieszczenia. Przegrody wewnętrzne w takim przypadku powinny chronić głównie przed rozprzestrzenianiem się dymu (rys. 10), płomienie nie oddziałują bezpośrednio na przegrodę. W budynkach o niekonwencjonalnych rozwiązaniach architektoniczno-przestrzennych przegrody klasy „E” mogą wydzielać zbiorniki dymu lub drogi ewakuacyjne od przestrzeni, w których spodziewana intensywność pożaru jest niewielka. Możliwości zastosowania przegrody wiąże się z określeniem krytycznych parametrów środowiska. W tym przypadku dotyczy to dopuszczalnej wartości gęstości strumienia ciepła po nienagrzewanej stronie przegrody. Otrzymane zależności pozwalają na ocenę gęstości strumienia ciepła w różnych punktach obliczeniowych po nieogrzewanej stronie przegrody. Pozwala to na projektowanie takich przegród w zależności od przewidywanej temperatury pożaru, geometrii i usytuowania przeszklenia. Możliwość taka jest ważnym elementem tworzącej się inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, gdyż pozwala ona określać jeden z istotnych elementów środowiska pożaru. Z uzyskanych wyników badań wynika, że przegrody nieizolacyjne powinny być stosowane nisko tzn. na wysokości 0,6÷0,8 m nad podłogą lub powyżej 2 m, gdyż wtedy wrażliwe części ciała nie są narażone na oddziaływanie promieniowania cieplnego, a także nie grożą oparzeniem od gorącej tafli szklanej. Należy rozważyć możliwość modyfikacji przepisów techniczno-budowlanych pod tym kątem.

mł. bryg. dr inż. Grzegorz Dzień
Szkoła Główna Służby Pożarniczej
Warszawa


Literatura:
[1] Dyrektywa Rady Wspólnot Europejskich w sprawie zbliżenia ustaw i aktów wykonawczych Państw Członkowskich dotyczących wyrobów budowlanych (89/106/EEC), ITB, Warszawa 1994.
[2] Dokument Interpretacyjny do Dyrektywy 89/106/EEC dotyczącej wyrobów budowlanych. Wymaganie podstawowe nr 2 Bezpieczeństwo pożarowe, ITB, Warszawa 1995.
[3] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75/2002, poz. 690).
[4] EN 13501-2:2003. Fire classification of construction products and building elements – Part 2: Classification using data from fire resistance tests, excluding ventilation services.
[5] KOSIOREK M., AB-RAMOWICZ M.: Współczesne rozwiązania budynków a bezpieczeństwo pożarowe. XLIX Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki PZITB – „Krynica 2003”, Krynica, 14-19 września 2003 r.
[6] GALKOWSKI Z.: Zachowanie się elementów przeszklonych w badaniach odporności ogniowej i ich klasyfikacja. I Międzynarodowa Konferencja Bezpieczeństwo Pożarowe Budowli, Spała, 1995 r.
[7] Dzień G.: Promieniowanie cieplne przez przegrody szklane w warunkach pożaru. Rozprawa doktorska, Instytut Techniki Budowlanej, 2005. 

więcj informacji: Przegrody przeszklone w ochronie przeciwpożarowej 01/2008

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik