* Fasady szklane - elewacje wolne od ognia

Szczegóły: Kategoria: Wydanie 9/2010; Opublikowano: 15 wrzesień 2010

Od tysięcy lat głównym celem budowanych przez człowieka schronień była ochrona przed intruzami oraz warunkami atmosferycznymi. Pierwsze obiekty budowlane, jakimi były szałasy, lepianki czy choćby obecne do dnia dzisiejszego igloo, składały się tylko ze „ścian elewacyjnych” oraz, w późniejszym okresie, z dachu.

Aktualna definicja budynku zaprezentowana w Ustawie Prawo Budowlane [1] stanowi, że przez budynek należy rozumieć taki obiekt budowlany, który jest trwale związany z gruntem, wydzielony z przestrzeni za pomocą przegród budowlanych oraz posiada fundamenty i dach.

Dopiero w kolejnych latach pojawił się podział na kondygnacje, budynki wyposażone zostały w instalacje wewnętrzne i zewnętrzne, ale ściany elewacyjne (zewnętrzne), jako najbardziej archetypowy element budynku, rozwijają się od samego początku.

Obecnie ściany zewnętrzne stanowią nie tylko strukturę konstrukcyjną budynku, ale także barierę ochronną przed niepowołanymi gośćmi, zimą chronią nas przed chłodem, latem przed ciepłem, a przez cały rok również przed ogniem.

Ogień, jak budynki, pnie się do góry
Kiedy w 1853 r. na Wystawie Światowej Elisha Graves Otis zaprezentował swój wynalazek nie wiedział, że zrewolucjonizuje on budownictwo. Była to winda, pierwsza posiadająca zabezpieczenia przed zerwaniem się liny.

Do tego momentu budynki użytkowe rzadko przekraczały 7 kondygnacji nadziemnych nie dlatego, że nie potrafiono zbudować wyższych tylko dlatego, że nikt nie chciał wyżej ich wynajmować. Był to punkt zwrotny w budownictwie.
Niemniej czas na fasady szklane nadszedł kilkadziesiąt lat później, kiedy w USA ruszył wyścig o najwyższy budynek, który opierał się już przede wszystkim na konstrukcjach stalowych jako lżejszych od żelbetowych oraz ówcześnie także bezpieczniejszych. A szkło przyszło razem z nimi.

Niestety, coraz wyższe budynki spowodowały nowe problemy związane z bezpieczeństwem pożarowym. Tak jak woda płynie ku dołowi, tak pożar najchętniej rozprzestrzenia się ku górze. Bardzo efektownie zostało to zaprezentowane w filmie „Płonący wieżowiec”, w którym dowodzący akcją gaśniczą Steve McQueen mówi do architekta feralnego wysokościowca Paula Newmana, że prowadzenie akcji gaśniczej powyżej 7 piętra jest prawie niemożliwe. Był to rok 1974. Po wielu tragicznych w skutkach pożarach wieżowców ustawodawcy w wielu krajach przedsięwzięli kroki prawne, aby temu zapobiegać. Są one związane przede wszystkim z zapewnieniem właściwej ewakuacji oraz z przeciwdziałaniem rozprzestrzenianiu się pożaru na inne kondygnacje (do innych stref pożarowych), zwłaszcza przenoszeniu się ich po elewacji.

W Polsce Rozporządzenie Ministra Infrastruktury [2] stanowi:

§223. 1. W ścianach zewnętrznych budynku wielokondygnacyjnego, z zastrzeżeniem §224, powinny być pasy międzykondygnacyjne o wysokości co najmniej 0,8 m.
2. Za równorzędne rozwiązania uznaje się oddzielenia poziome w formie daszków, gzymsów i balkonów o wysięgu co najmniej 0,5 m lub też inne oddzielenia poziome i pionowe o sumie wysięgu i wymiaru pionowego co najmniej 0,8 m.
3. Elementy poziome, wymienione w ust. 2, powinny mieć klasę odporności ogniowej wymaganą w stosunku do ścian zewnętrznych budynku i być wykonane z materiałów niepalnych.
4. Warunki określone w ust. 1 i 2 nie dotyczą ścian holu i dróg komunikacji ogólnej.

§224. 1. W ścianach zewnętrznych budynku wielokondygnacyjnego nad strefą pożarową PM, o gęstości obciążenia ogniowego powyżej 1000 MJ/m², wysokość pasa międzykondygnacyjnego powinna wynosić co najmniej 1,2 m.
2. Za równorzędne rozwiązanie uznaje się oddzielenie poziome w formie daszków, gzymsów i balkonów o wysięgu co najmniej 0,8 m lub też inne oddzielenie poziome i pionowe o sumie wymiaru pionowego i wysięgu co najmniej 1,2 m, z zachowaniem warunków określonych w §223 ust. 3.

§235. 2. Ścianę oddzielenia przeciwpożarowego należy wysunąć na co najmniej 0,3 m poza lico ściany zewnętrznej budynku lub na całej wysokości ściany zewnętrznej zastosować pionowy pas z materiału niepalnego o szerokości co najmniej 2 m i klasie odporności ogniowej E l 60.

§216. 8. W budynku, na wysokości powyżej 25 m od poziomu terenu, okładzina elewacyjna i jej zamocowanie mechaniczne, a także izolacja cieplna ściany zewnętrznej, powinny być wykonane z materiałów niepalnych.
9. Dopuszcza się ocieplenie ściany zewnętrznej budynku mieszkalnego, wzniesionego przed dniem 1 kwietnia 1995 r., o wysokości do 11 kondygnacji włącznie, z użyciem samogasnącego polistyrenu spienionego, w sposób zapewniający nierozprzestrzenianie ognia.

Szkło jako materiał niepalny oraz potrafiący sprostać kryteriom odporności ogniowej nawet do 120 minut jest doskonałym materiałem budowlanym spełniającym ww. kryteria.

Niemniej, w pierwszej kolejności należy zwrócić uwagę na pewne ograniczenia i rozszyfrować literki określające poszczególne parametry odporności ogniowej, tj. „E” i „I” oraz coraz częściej pojawiającą się „W”:
􀁺 E – szczelność ogniowa ogranicza w ciągu określonego czasu przepływ gorących gazów i obszar płomieni do pomieszczenia.
􀁺 I – izolacyjność ogniowa zapewnia nie przekroczenie wzrostu temperatury nienagrzewanej powierzchni (po stronie wolnej od pożaru) przeciętnie o więcej niż 140^oC.
􀁺 W – ochrona przed promieniowaniem ogranicza strumień ciepła, po stronie nienagrzewanej, tak, że poziom promieniowania cieplnego mierzony w odległości 1,0 m od przegrody nie powinien przekraczać 15 kW/m² (poziom promieniowania cieplnego, który nie powoduje w ciągu kilku minut działania obrażeń ciała ludzkiego wynosi ok. 2,5 kW/m²) [3].

Liczby, które pojawiają się przy ww. oznaczeniach np. EI 60 oznaczają ilość minut podczas pożaru, tj. czas, w którym gwarantowany jest poziom odporności ogniowej w tym wypadku przegroda zapewnia szczelność i izolacyjność ogniową podczas 60 minut od wystąpienia oddziaływania termicznego.

E, I, W znaczy dach, przegrody pionowe, metody inżynierskie
Powyższe parametry, jakie spełniają poszczególne wyroby szklane, determinuje ich przeznaczenie:
􀁺 E – wyroby posiadające jedynie szczelność ogniową mają zastosowanie przede wszystkim jako przekrycie dachu, okna dachowe, przekrycie atrium, dachowe pasma szklane. W przypadku dachu najważniejszym jest, aby w warunkach pożaru się nie zawalił w określonym czasie oraz aby przez ten okres chronił budynki wyższe znajdujące się w bezpośredniej bliskości. Przebywający wewnątrz ludzie znajdują się w pewnej odległości od dachu i bezpośrednie
oddziaływanie termiczne (poprzez promieniowanie i przewodzenie cieplne) nie stanowi dla nich zagrożenia.
􀁺 EI – wyroby zapewniające szczelność i izolacyjność ogniową doskonale nadają się jako przegrody pionowe, tj. fasady, ściany wewnętrzne, obudowy dróg ewakuacyjnych, przeszklenia w drzwiach. Mogą mieć też bardziej ekscentryczne zastosowanie, jako obudowa ognioochronna stalowej konstrukcji, choć raczej jest to wyzwanie dla ambitnych architektów pracujących dla bogatych klientów. Materiał najdroższy, ale również o najszerszym zastosowaniu, gdyż skutecznie ochroni ludzi znajdujących się wewnątrz danego pomieszczenia lub może być stosowane na drogach ewakuacyjnych. Pełne ich zastosowanie zależy jedynie od inwencji projektanta.
􀁺 EW – wyroby gwarantujące szczelność ogniową oraz ograniczające promieniowanie cieplne są dziś pomostem pomiędzy wcześniej omówionymi i dziś mają zastosowanie w obiektach, gdzie stosowane są metody inżynierskie jako podstawa dla potrzeb projektowania zabezpieczeń ppoż., gdyż nie mają szerszego umocowania prawnego. Niemniej, zwracając uwagę na parametry techniczne, ich przeznaczeniem będzie przede wszystkim zabezpieczenie przejść i pomieszczeń, gdzie mogą przebywać ludzie. Należy przy tym pamiętać, aby ograniczyć dostęp do takich przegród (np. barierkami) celem minimalizacji potencjalnych oparzeń, gdyż temperatura powierzchni przegrody po „bezpiecznej stronie” może sięgać nawet kilkaset stopni Celsjusza.

Dokładniejsze techniczne uwarunkowania zaprezentowanego podziału znajdziecie Państwo w artykule dr. inż. Grzegorza Dzienia Zagrożenie promieniowaniem cieplnym w pożarze [4] opublikowanym również przez „Świat Szkła”, który jest stale dostępny na witrynie internetowej wydawnictwa.

Kiedy dany wyrób posiada wybraną odporność ogniową?
Odpowiedź na pytanie jak są zbudowane „drzwi ppoż.” student Szkoły Głównej Służby Pożarniczej odpowiada: z blachy, wełny mineralnej i certyfikatu. To oczywiście dowcip, który w ogromnym uproszczeniu odpowiada na pytanie będące tematem tego punktu. Coś ma tylko wtedy odporność ogniową, kiedy jest to poparte certyfikatem i aprobatą techniczną wydaną przez notyfikowane biuro badawcze, jak np. Instytut Techniki Budowlanej. Dokument ten potwierdza, że dany wyrób został przebadany zgodnie z daną normą wydaną dla oceny danego parametru technicznego. Wszyscy niby o tym wiedzą, a rzeczywistość skrzeczy. Dla przykładu z branży szklarskiej zwrócę uwagę na pustaki szklane i luksfery. Na rynku krążą produkty, których dostawcy posługują się certyfikatami i aprobatami technicznymi wydanymi dla innych produktów. Tzn. też dla pustaków szklanych czy luksferów, ale innych modeli lub wręcz produkowanych przez innych producentów.

Certyfikat i aprobata techniczna ważna jest tylko dla jednego wybranego (czyli przebadanego) produktu lub systemu, gdyż każdy z nich z powodu nie tylko składu i budowy, ale także procesów technologicznych i stosowanych w fabryce systemów jakości, jest unikatowy. Wspominam o tym, gdyż kiedyś odbyłem przedziwną rozmowę z reprezentantem dostawcy, który nie chciał mi udostępnić drogą elektroniczną aprobaty technicznej w obawie o wykorzystanie jej przez kogoś innego (może przez moją skromną osobę) dla potrzeb sprzedaży swoich produktów. W pierwszej chwili wydało mi się to absurdalne, ale później zdałem sobie sprawę z nieświadomości naszego rynku (czyli konsumentów).

Dodatkowo, aprobata techniczna jest bardzo użyteczna dla projektantów
i realizatorów, ponieważ precyzuje zastosowanie, zasady transportu, magazynowania i montażu.

Podczas zapoznawania się z certyfikatem i aprobatą techniczną należy również zwrócić uwagę na datę ważności badań, celem uniknięcia zastosowania wyrobu, którego potwierdzenie odporności ogniowej utraci ważność przed oddaniem budynku do eksploatacji. W takiej sytuacji najlepiej skontaktować się z producentem, aby sprawdzić czy zamierza on powtórzyć badania danego wyrobu.

Fasada szklana, czyli estetyka, trwałość, bezpieczeństwo, koszty
Szkło większości kojarzy się głównie z czymś ładnym, ale nietrwałym. A dziś, szkło stanowi piękne i efektowne opakowanie budynków opartych o konstrukcję stalową czy żelbetową. Jest opakowaniem, które chroni użytkowników zarówno przed warunkami atmosferycznymi, jak również przed intruzami, a także… przed pożarem.

Szkło jest oczywiście powszechnie stosowane w budownictwie od setek lat jako zabezpieczenie otworów okiennych. Niestety zawsze był to najsłabszy punkt każdego obiektu.

Do niedawna, jeśli architekt projektował np. budynek wysoki lub wysokościowy, musiał kompozycję bryły podzielić na pasma międzykondygnacyjne dające bezpieczeństwo nie rozprzestrzeniania się pożaru pomiędzy piętrami budynku oraz na pasma okienne zapewniające komfort użytkownikom. Obecnie może stworzyć jednolitą bryłę nie tylko z zewnątrz, ale również we wnętrzu budynku, dając w ten sposób uczucie olbrzymiej przestrzeni oraz napływ dużej ilości światła zewnętrznego. Podobnie sprawa ma się z dachem, który nie musi być już dziś brzydką powierzchnią bez dodatkowych korzyści dla inwestora i przebywających wewnątrz ludzi. Tworząc duże przeszklenia lub wręcz zabudowując całe przekrycie dachu szkłem, wpuszczamy do środka światło dzienne dając niepowtarzalny efekt estetyczny oraz obniżamy koszty np. energii elektrycznej.

Oczywiście, od razu nasuwają się znacznie większe koszty materiałowe. Niemniej obiekt budowlany to najczęściej inwestycja na 20-30 lat, która często pełni rolę wizytówki inwestora. W przypadku biurowców i hoteli ta „wizytówka” może stanowić o powodzeniu przedsięwzięcia.

Koszty materiałowe to jedyny widoczny przyrost w kosztorysie związany z zastosowaniem szkła. Pozostałe punkty tylko obniżają bilans finansowy inwestycji:
􀁺 czas prac budowlanych się skraca, gdyż szkło jest prefabrykowane poza budową, a jego montaż można prowadzić w każdych warunkach pogodowych, także przy temperaturze poniżej 0^oC;
􀁺 podczas eksploatacji powierzchnie szklane wymagają jedynie mycia, bez kosztów remontów elewacji czy dachu;
􀁺 szkło przepuszcza światło dzienne, co może obniżyć koszt energii elektrycznej związanej z oświetleniem wnętrz.

Ktoś powinien zadać pytanie, dlaczego strażak tyle mówi o wpływie stosowania szkła na finanse inwestycji. Odpowiedź jest prosta: jest to niezbędne, aby przekonać architektów i inwestorów do stosowania wyrobów drogich w zakupie.
Dzięki temu tworzy się na rynku większy wybór ułatwiający także moją pracę.

inż. Robert Kopciński

Literatura
1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane Dz.U. 1994 Nr 89 poz. 414 z późniejszymi zmianami.
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie Dz.U. z 2002 r. Nr 75 poz. 690 (z późniejszymi zmianami).
3. Laskowska Z., Kosiorek M.: Bezpieczeństwo pożarowe ścian działowych przeszklonych - badania i rozwiązania. „Świat Szkła”.
4. Dzień G.: Zagrożenie promieniowaniem cieplnym w pożarze. „Świat Szkła”.