Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Sposób formułowania wymagań. dr Andrzej BOROWY

Transkrypt

1 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Sposób formułowania wymagań dr Andrzej BOROWY

2 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych POŻAR niekontrolowany w czasie rozkład termiczny materiałów palnych Podstawowy proces fizyko-chemiczny zachodzący podczas pożaru: reakcja utleniania (z dużą szybkością) wraz z towarzyszącym jej wydzielaniem znacznej ilości ciepła. Oddziaływania pożaru na obiekt budowlany mają charakter oddziaływań wyjątkowych. 2

3 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych W odróżnieniu od innych zjawisk wywołujących oddziaływania wyjątkowe, pożar charakteryzuje się następującymi dwiema cechami: - w przeważającej liczbie przypadków jest wywołany działalnością ludzką (poza wyładowaniami atmosferycznymi i wtórnymi skutkami np. trzęsień ziemi), - jego oddziaływania nie mają charakteru bezpośrednich oddziaływań mechanicznych, lecz powodują zmianę środowiska obiektu budowlanego i jego otoczenia 3

4 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych W wyniku pożaru następują zmiany: - warunków termicznych, - ciśnienia, - składu chemicznego atmosfery (zmniejszenie zawartości tlenu i toksyczność produktów spalania), - zakresu widzialności (zadymienie). Czynniki te oddziałują na użytkowników i konstrukcję obiektu budowlanego a także na otoczenie obiektu. W pewnych przypadkach pożar może być przyczyną silnego skażenia środowiska (np. pożary rafinerii, pożary dużych składów chemicznych). 4

5 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Rozwój pożaru i zmiana stanu środowiska w czasie i przestrzeni zależy od: rodzaju i ilości składowanych materiałów palnych, rodzaju i rozmieszczenia palnych wyrobów budowlanych, instalacji służących do tłumienia ognia (gaśniczych) znajdujących się w obiekcie, instalacji ograniczających rozprzestrzenianie dymu (wentylacji pożarowej) znajdujących się w obiekcie, zdolności konstrukcji do przenoszenia obciążeń przy silnym oddziaływaniu termicznym, właściwości przegród budowlanych, rozwiązań przestrzennych. 5

6 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Skutki pożaru zależą od: szybkości reakcji użytkowników na zagrożenie, szybkości podjęcia zewnętrznej akcji ratowniczogaśniczej i jej organizacji. = szybkość dostarczenia odpowiedniej informacji 6

7 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Czynniki wpływające na skutki pożaru: zastosowane rozwiązania budowlane i instalacyjne, rozwiązania organizacyjne, reakcja użytkowników na zagrożenie, sposób prowadzenia akcji gaśniczo-ratowniczej. 7

8 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Liczba pożarów: Małe: Duże: % Obiekty użyteczności publicznej: ,31 Obiekty mieszkalne: ,85 Obiekty produkcyjne: ,28 Obiekty magazynowe: ,61 Środki transportu: ,53 Lasy: ,83 Uprawy, rolnictwo: ,11 Inne obiekty: ,48 8

9 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Pożary: Ofiary śmiertelne: Ranni: ok. 1,42 / 100 tys ok. 13,26 / 100 tys. Szacuje się, że w % przypadków przyczyną wypadków śmiertelnych jest toksyczność produktów spalania. Ofiary śmiertelne i ranni w pożarach stanowią % ofiar klęsk żywiołowych, katastrof i awarii. Wypadki drogowe: ofiary śmiertelne: ok. 0,91 / 100 tys. ranni: ok. 11,71 / 100 tys. 9

10 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Bezpieczeństwo pożarowe ściśle związane z przepisami Sposób formułowania przepisów: 1) nakazy i zakazy odnoszące się do pewnych konwencjonalnych charakterystyk, 2) wymagania funkcjonalne. Ad. 1. miarą bezpieczeństwa pożarowego zgodność wykonania obiektu z wymaganiami przepisów (0 lub 1) Ad. 2. miarą bezpieczeństwa pożarowego czas do osiągnięcia stanów krytycznych: - konstrukcji, - środowiska. 10

11 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Projektowanie bezpieczeństwa pożarowego Opisowe (ang. prescriptive based) Spełnienie szczegółowo i jasno określonych wymagań podanych w sposób opisowy w przepisach prawa. Funkcjonalne (ang. performance based) Spełnienie wymagań stawianych systemom bezpieczeństwa pożarowego, oceniając ich skuteczność na podstawie podanych kryteriów oceny. 11

12 Bezpieczeństwo pożarowe obiektów budowlanych Ad. 1. Okładziny sufitów oraz sufity podwieszone należy wykonywać z materiałów niepalnych lub niezapalnych, niekapiących i nieodpadających pod wpływem ognia. Wymaganie to nie dotyczy mieszkań Ad. 2. Konstrukcja budynku powinna spełniać warunki zapewniające nieprzekroczenie stanów granicznych nośności oraz stanów granicznych przydatności do użytkowania w żadnym z jego elementów i w całej konstrukcji 12

13 Środowisko i oddziaływanie pożaru Stany graniczne Pożar oddziałuje na: użytkowników: - oddziaływania termiczne, przez promieniowanie i konwekcję, - zmiana składu atmosfery powodująca oddziaływania fizjologiczne i ograniczenie widzialności, konstrukcję: - oddziaływania termiczne, przez promieniowanie i konwekcję, i w mniejszym stopniu przez przewodzenie, - oddziaływania mechaniczne, w wyniku wzrostu ciśnienia, - oddziaływania chemiczne (korozyjne produkty spalania i późniejszych reakcji). 13

14 Środowisko i oddziaływanie pożaru Stany graniczne Podstawowym warunkiem uzyskania pożądanego poziomu bezpieczeństwa pożarowego jest zapewnienie w odpowiednim czasie t = t kr nośności konstrukcji. Wymaganie powyższe można wyrazić następująco: E fi,d R fi,d,t dla t t kr gdzie: E fi,d - efekt oddziaływań w sytuacji pożarowej (uogólnione siły wewnętrzne) R fi,d,t - nośność konstrukcji w funkcji czasu określona np. przez graniczne wartości uogólnionych sił wewnętrznych 14

15 Środowisko i oddziaływanie pożaru Stany graniczne Z uwagi na oddziaływanie środowiska pożaru na użytkowników i możliwości ewakuacji w poszczególnych częściach obiektu (w typowym przypadku) czas, przez który zapewniona jest nośność konstrukcji t kr nie powinien być krótszy niż suma czasów niezbędnych do: opuszczenia pomieszczenia, w którym wybuchł pożar i/lub pomieszczenia bezpośrednio zagrożonego pożarem, przejścia korytarza doprowadzającego do klatki schodowej, opuszczenia obiektu klatką schodową. Osiągnięcie stanu granicznego środowiska determinuje: czas osiągnięcia określonej temperatury w pomieszczeniu, czas osiągnięcia określonego poziomu stężenia gazów toksycznych, czas osiągnięcia określonego ograniczenia zasięgu widzialności. 15

16 Fazy rozwoju pożaru 16

17 Ocena stanu środowiska w budynku w warunkach pożaru 17

18 Ocena konstrukcji budynku w warunkach pożaru 18

19 Przepisy polskie Ustawa Prawo budowlane Obiekt budowlany: a) budynek wraz z instalacjami i urządzeniami technicznymi, b) budowla stanowiąca całość techniczno-użytkową wraz z instalacjami i urządzeniami, c) obiekt małej architektury. Akty wykonawcze rozporządzenia ministrów 19

20 Przepisy polskie warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać: budynki, budowle rolnicze, morskie budowle hydrotechniczne, budowle kolejowe, drogi publiczne, skrzyżowania linii kolejowych z drogami, drogowe obiekty inżynierskie, obiekty budowlane metra, budowle hydrotechniczne, telekomunikacyjne obiekty budowlane, bazy i stacje paliw płynnych, sieci gazowe, przepisy techniczno-budowlane dotyczące autostrad, lotnisk cywilnych, 20

21 Wyroby budowlane Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 Wyrób budowlany każdy wyrób lub zestaw wyprodukowany i wprowadzony do obrotu w celu trwałego wbudowania w obiektach budowlanych lub ich częściach, którego właściwości wpływają na właściwości użytkowe obiektów budowlanych w stosunku do podstawowych wymagań dotyczących obiektów budowlanych Zestaw wyrób budowlany wprowadzony do obrotu przez jednego producenta jako zestaw co najmniej dwóch odrębnych składników, które muszą zostać połączone, aby mogły zostać włączone w obiektach budowlanych Obiekty budowlane oznaczają budynki i budowle 21

22 Załącznik I Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 PODSTAWOWE WYMAGANIA DOTYCZĄCE OBIEKTÓW BUDOWLANYCH Obiekty budowlane jako całość oraz ich poszczególne części muszą nadawać się do użycia zgodnie z ich zamierzonym zastosowaniem, przy czym należy w szczególności wziąć pod uwagę zdrowie i bezpieczeństwo osób mających z nimi kontakt przez cały cykl życia tych obiektów. Przy normalnej konserwacji obiekty budowlane muszą spełniać następujące podstawowe wymagania dotyczące obiektów budowlanych przez gospodarczo uzasadniony okres użytkowania. 22

23 Załącznik I Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 Wymagania podstawowe 1. Nośność i stateczność 2. Bezpieczeństwo pożarowe 3. Higiena, zdrowie i środowisko 4. Bezpieczeństwo użytkowania i dostępność obiektów 5. Ochrona przed hałasem 6. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna 7. Zrównoważone wykorzystanie zasobów naturalnych 23

24 Załącznik I Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 Wymaganie podstawowe Nr 2 2. Bezpieczeństwo pożarowe Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przypadku wybuchu pożaru: a) nośność konstrukcji została zachowana przez określony czas; b) powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach budowlanych było ograniczone; c) rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty budowlane było ograniczone; d) osoby znajdujące się wewnątrz mogły opuścić obiekt budowlany lub być uratowane w inny sposób; e) uwzględnione było bezpieczeństwo ekip ratowniczych. 24

25 Ocena bezpieczeństwa pożarowego Wymagany poziom bezpieczeństwa pożarowego powinien być zapewniony nieprzerwanie w całym procesie powstawania i użytkowania budynku koncepcja, projekt budowlany, projekt wykonawczy, budowa, przekazanie budynku do użytkowania, użytkowanie, przebudowa. 25

26 Wymagania dla ścian zewnętrznych Zachowanie minimalnych odległości pomiędzy budynkami Budowa ścian zewnętrznych 26

27 27

28 Wymagania dla ścian osłonowych Odporność ogniowa ścian osłonowych Odpadanie okładzin elewacyjnych 28

29 Wymagania dla ścian osłonowych Odporność ogniowa ścian osłonowych Odpadanie okładzin elewacyjnych Wysokość pasów min 0,80 m 29

30 Wymagania dla ścian osłonowych Odporność ogniowa ścian osłonowych Odpadanie okładzin elewacyjnych Wysokość pasów 30

31 Wymagania dla ścian osłonowych Odporność ogniowa ścian osłonowych Odpadanie okładzin elewacyjnych Wysokość pasów Rozprzestrzenianie ognia po elewacji budynku Odporność ogniowa pasów międzykondygnacyjnych 31

32 Odporność dachów na oddziaływanie ognia zewnętrznego 32

33 Odporność dachów na oddziaływanie ognia zewnętrznego 33

34 Odporność dachów na oddziaływanie ognia zewnętrznego Rozprzestrzenianie ognia po powierzchni dachu 34

35 Odporność dachów na oddziaływanie ognia zewnętrznego Rozprzestrzenianie ognia po powierzchni dachu Rozprzestrzenianie ognia na dachy budynków sąsiednich 35

36 Ograniczanie możliwości powstawania i rozprzestrzeniania się ognia i dymu oraz zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi 36

37 Ograniczanie możliwości powstawania i rozprzestrzeniania się ognia i dymu oraz zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi Stosowanie odpowiednich wyrobów budowlanych reakcja na ogień 37

38 Ograniczanie możliwości powstawania i rozprzestrzeniania się ognia i dymu oraz zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi Zastosowanie skutecznych systemów detekcji pożaru - wczesne wykrycie pożaru i ogłoszenie alarmu pożarowego 38

39 Ograniczanie możliwości powstawania i rozprzestrzeniania się ognia i dymu oraz zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi Zastosowanie skutecznych stałych urządzeń gaśniczych ograniczenie rozwoju pożaru w jego wczesnej fazie rozwoju 39

40 Ograniczanie możliwości powstawania i rozprzestrzeniania się ognia i dymu oraz zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi Podział przestrzeni przegrodami o odpowiedniej klasie odporności ogniowej 40

41 Ograniczanie możliwości powstawania i rozprzestrzeniania się ognia i dymu oraz zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi Kontrolowanie przepływu dymu poprzez zastosowanie systemów kierunkujących rozprzestrzenianie się dymu oraz systemów wentylacyjnych usuwających powstający dym 41

42 Ograniczanie możliwości powstawania i rozprzestrzeniania się ognia i dymu oraz zapewnienie możliwości ewakuacji ludzi Uruchomienie procedur ewakuacji ludzi systemy ostrzegawcze 42

43 Skuteczne ogłaszanie alarmu pożarowego Właściwości pomieszczeń mające wpływ na zrozumiałość alarmu pożarowego: Całkowita chłonność akustyczna Echo Pogłos Zniekształcenia Szumy (stosunek S/N mowy) Ocena wskaźników zrozumiałości mowy 43

44 Zachowanie nośności elementów konstrukcji w czasie pożaru Dobór zabezpieczeń ogniochronnych Oddziaływanie pożaru lokalnego 44

45 Zamknięcia otworów i instalacje Drzwi i bramy Zabezpieczenia otworów, przejść i złączy liniowych Instalacje 45

46 Problemy z integracją aktywnych instalacji bezpieczeństwa pożarowego w obiekcie Pożar Detekcja lub ROP Niepoprawna realizacja zadań opisanych w scenariuszu pożarowym Instalacja tryskaczowa Sygnał z ZKA System Sygnalizacji Pożaru Opóźnienia w przekazaniu sygnałów (systemy rozproszone) Zatrzymanie wentylacji bytowej Alarm I stopnia Podatność na fałszywe alarmy Kurtyny dymowe Nawiew powietrza kompensacyjnego Wyciąg pożarowy Po upłynięciu czasu na potwierdzenie Alarm II stopnia Oddzielenia ppoż. Monitoring PSP Ewakuacja (DSO) Brak poprawnego blokowania alarmu pożarowego w pierwszej strefie, w której wykryto pożar Brak monitorowania stanu urządzeń informacji zwrotnych 46

47 Metody oceny bezpieczeństwa pożarowego metody badań wymagania scenariusze ocena metody obliczeń 47

48 Nowoczesne metody obliczeniowe i badania in situ 48

49 Nowoczesne metody obliczeniowe Metody obliczeniowe stosowane w podejściu typu performance : komputerowa mechanika płynów, metoda elementów skończonych, obliczenia procesu ewakuacji, analizy akustyczne. 49

50 Ocena bezpieczeństwa pożarowego Wymagany czas ewakuacji > Dostępny czas ewakuacji 50

51 Obliczenia wymaganego czasu ewakuacji osób Model budynku uwzględniający geometrię i długość dróg ewakuacji. Scenariusze powiadomienia o pożarze i przewidywane czasy reakcji osób. Modele zachowania osób i ich decyzji na podstawie analiz pożarów. 51

52 Obliczenia wymaganego czasu ewakuacji osób Ocena stopnia wykorzystania drzwi i poszczególnych dróg ewakuacji Możliwość uwzględnienia rozmieszczenia znaków ewakuacyjnych w obiekcie oraz kierunku ewakuacji osób z nich wynikających 52

53 Obliczenia wymaganego czasu ewakuacji osób 53

54 Ocena stanu środowiska w budynku w warunkach pożaru Instalacja wentylacji oddymiającej powinna usuwać dym z intensywnością zapewniającą, że w czasie potrzebnym do ewakuacji ludzi na chronionych przejściach i drogach ewakuacyjnych, nie wystąpi zadymienie lub temperatura uniemożliwiające bezpieczna ewakuację 54

55 Ocena skuteczności instalacji wentylacji oddymiającej A vtot C v = M l T l 2 2ρ amb gd l θ l T amb M l 2 T l T amb A i C 2 i 1 2 M w = C e PWh 3 2 W c d M b = f M w C e P M p = 0, 16 y Q c 1 3 L , 0027 Q c + 1, 20 M b M f = C e PY 3 2 T = T a + Θ l Θ l = Q c M l c p 55

56 Komputerowa mechanika płynów (CFD) Model numeryczny analizowanej przestrzeni Model numeryczny przestrzeni wewnątrz budynku 56

57 Ocena skuteczności działania systemów wentylacji pożarowej Rozkład temperatury [ C] 57

58 Ocena skuteczności działania systemów wentylacji pożarowej Masowa koncentracja dymu [g/m³] 58

59 Ocena konstrukcji budynku w warunkach pożaru Temperatura [ C] w przekroju przez belkę i płytę 59

60 Obliczenia wytrzymałości elementów konstrukcji Ocena skuteczności zabezpieczeń ogniochronnych Temperatura [ C] w przekroju przez belkę i płytę 60

61 Ocena dźwiękowych systemów ostrzegawczych (DSO) 61

62 Ocena dźwiękowych systemów ostrzegawczych (DSO) Model 3D analizowanej przestrzeni Właściwości materiałów wykończeniowych (wsp. pochłaniania dźwięku) Rozmieszczenie i dobór głośników zgodnie z projektem instalacji 62

63 Wynikami analizy są: czas pogłosu Ocena dźwiękowych systemów ostrzegawczych (DSO) indeks zrozumiałości mowy (STI) STI Zrozumiałość mowy 0,00 0,30 Zła 0,30 0,45 Uboga 0,45 0,60 Dostateczna 0,60 0,75 Dobra 0,75 1,00 Doskonała 63

64 Weryfikacja metod obliczeniowych Badania pożarów w pełnej skali stanowią eksperymentalną weryfikację wykorzystywanych modeli numerycznych 64

65 Weryfikacja metod obliczeniowych Badania pożarów w pełnej skali stanowią eksperymentalną weryfikację wykorzystywanych modeli numerycznych 65

66 Weryfikacja metod obliczeniowych Badania pożarów w pełnej skali stanowią eksperymentalną weryfikację wykorzystywanych modeli numerycznych 66

67 Weryfikacja metod obliczeniowych Badania pożarów w pełnej skali stanowią eksperymentalną weryfikację wykorzystywanych modeli numerycznych 67

68 Ocena skuteczności przyjętych rozwiązań projektowych badania in situ Do oceny skuteczności funkcjonowania systemów wentylacji pożarowej, sygnalizacji pożaru oraz systemów powiązanych wykorzystywana jest opracowana w ITB metoda gorącego dymu. 68

69 Ocena skuteczności przyjętych rozwiązań projektowych badania in situ 69

70 Stan graniczny środowiska

71 małe źródło ognia (np. palący się papieros lub płonąca zapałka), pojedyncze płonące przedmioty (np. kosz ze śmieciami, płonąca kanapa itp.), pożar rozwinięty.

72 Ocena stanu środowiska w budynku w warunkach pożaru 72

73 Ocena konstrukcji budynku w warunkach pożaru 73

74 ODDZIAŁYWANIA POŻARU oddziaływania na użytkowników: termiczne, przez promieniowanie i konwekcję, zmianę składu atmosfery powodującą oddziaływania fizjologiczne na użytkownika (toksyczność, niedostatek tlenu) i ograniczenie widzialności oddziaływanie na konstrukcję: termiczne przez promieniowanie i konwekcje, i w mniejszym stopniu przewodzenie, mechaniczne, w wyniku wzrostu ciśnienia, chemiczne (korozyjne produkty spalania i późniejszych reakcji). 74

75 Oddziaływania pożaru na użytkowników Rodzaj oddziaływania Ciepło konwekcyjne Zadymienie Toksyczność Ciepło radiacyjne Progi bezpieczeństwa Temperatura powietrza 65 o C (po 30 minutowej ekspozycji utrata możliwości działania) Zasięg widzialności 2 m (gęstość optyczna 0,5 m -1 ) CO 1400 ppm, HCN 80 ppm, CO 2 5%, O 2 12% (po 30 minutowej ekspozycji utrata możliwości działania) Strumień radiacyjny od warstwy górnej 2,5 kw/m 2 (odpowiada to temperaturze warstwy górnej około 200 o C). 75

76 STAN KRYTYCZNY ŚRODOWISKA Założenia: schemat rozprzestrzeniania się dymu w małym pomieszczeniu (o wymiarach 6 4 m i wysokości 2,5 m) według rysunku powyżej, kryteria stanu granicznego: strumień ciepła z warstwy podsufitowej Q 2,5 kw/m 2, zasięg widzialności z 3 m na wysokości h 1,5 m, stężenia gazów toksycznych podane wcześniej, czas do osiągnięcia stanu krytycznego, w ciągu którego powinna nastąpić ewakuacja z pomieszczenia, wynosi około 2 minut. 76

77 t kr (θ) czas do osiągnięcia stanu krytycznego środowiska z uwagi na warunki termiczne, t kr (D) czas do osiągnięcia stanu granicznego zadymienia z uwagi na toksyczność lub zasięg widoczności, t kr (N) czas do osiągnięcia stanu granicznego nośności konstrukcji. 77

78 Dym jest aerozolem, w którym fazą rozpraszającą są gazowe produkty spalania i powietrze a fazą rozproszoną są cząstki stałe i ciekłe powstające podczas spalania. Dym stanowi zagrożenie pożarowe dla ludzi poprzez: - działanie toksyczne, - ograniczenie widzialności, - wysoką temperaturę gazów. 78

79 Temperatura ok. 120 o C oparzenia I stopnia po ok. 8 minutach. Temperatura ok. 200 o C oparzenia I stopnia po ok. 2-3 minutach. Temperatura > 200 o C oparzenia dróg oddechowych. Promieniowanie cieplne ok. 2 kw/m 2 człowiek znosi przez dłuższy czas. Promieniowanie cieplne ok. 3,5 kw/m 2 człowiek znosi przez około 60 s. 79

80 Mechanizmy spalania: 1. Bezpłomieniowy rozkład termiczny/tlenie, 2. Spalanie w fazie początkowej pożaru, 3. Spalanie w pożarze rozwiniętym lub w fazie po rozgorzeniu 80

81 Stężenia krytyczne działania gazów narkotycznych Produkt spalania Utrata możliwości działania przy ekspozycji 5 minut Śmierć przy ekspozycji 5 minut Utrata możliwości działania przy ekspozycji 30 minut Śmierć przy ekspozycji 30 minut CO ppm ppm ppm ppm HCN ppm ppm ppm ppm obniżenie O % poniżej 5% poniżej 12% 6-7% CO 2 7-8% powyżej 10% 6-7 % powyżej 9% 81

82 Stężenia krytyczne działania gazów drażniących Produkt spalania Podrażnienie zmysłów Śmierć a b 5 minut 10 minut 30 minut Akroleina 1-5 ppm 5-95 ppm ppm ppm ppm HCl ppm ppm ppm ppm ppm 82

83 TOKSYCZNOŚĆ FED = dawka wchłonięta w czasie t / efektywna dawka powodująca niezdolność lub śmierć W LC50SM efekt toksyczny = suma efektów działania poszczególnych składników dymu 83

84 TOKSYCZNOŚĆ Podstawowe związki toksyczne w dymie: tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla (CO 2 ), cyjanowodór (HCN), dwutlenek azotu (NO 2 ), chlorowodór (HCl). 84

85 TOKSYCZNOŚĆ Stężenia śmiertelne przy 30 minutowej ekspozycji: CO 3,75 g/m 3, CO 2 196,4 g/m 3, HCN 16 g/m 3, NO 2 0,205 g/m 3, HCl 1,0 mg/m 3. 85

86 Właściwości dymu mające wpływ na bezpieczeństwo pożarowe to: pochłanianie światła, widzialność w dymie, detekcja dymu (związana z wykrywaniem pożaru), właściwości toksyczne. 86

87 Widzialność w dymie (znaków ewakuacyjnych, wyjść, okien) ma istotne znaczenie w przypadku ewakuacji. Widzenie polega na odróżnianiu obiektu od otaczającego tła. Dla obiektów izolowanych kontrast (C) może być zdefiniowany jako: C = B/B o 1 gdzie: B jest luminancją obiektu, B o jest luminancją tła. 87

88 W warunkach światła naturalnego przyjmuje się, że wartością graniczną kontrastu jest 0,02. Widzialność obiektu, S jest to odległość do niego taka by kontrast zmniejszył się do 0,02. 88

89 Do wykrywania pożaru (z wykorzystaniem właściwości dymu) służą czujki dymowe optyczne i jonizacyjne. W obu przypadkach właściwości dymu (optyczne lub jonizacyjne) przekształcane są na sygnał elektryczny. Sygnał ten jest proporcjonalny do: wielkości cząstek, ilości cząstek, właściwości samego detektora. 89

90 Klasyfikacja materiałów pod względem właściwości dymotwórczych Maksymalna szybkość zmian współczynnika osłabienia kontrastu Y m [m2 / kg s] Współczynnik osłabienia kontrastu Y m [m 2 / kg] Właściwości dymotwórcze materiałów 20 < Y m 1400 < Y m materiały intensywnie dymiące (BD) 7 < Y m < Y m 1400 materiały o średniej intensywności dymienia (D) Y m 7 Y m 800 materiały o małej intensywności dymienia materiały łzawiące (UD) 90

91 Klasyfikacja materiałów pod względem właściwości toksycznych produktów spalania Wskaźnik toksykometryczny W LC50SM Właściwości toksyczne produktów rozkładu i spalania materiałów W LC50SM 15 bardzo toksyczne (BT) 15 < W LC50SM 40 toksyczne (T) 40 < W LC50SM umiarkowanie toksyczne (UT) 91

92 Materiał Wydzielanie lotnych toksycznych produktów spalania Dymotwórczość W LC50SM Klasyfikacja Y m /Y m Klasyfikacja Podłoga epoksydowa 11,0 BT 2,6/558 UD Lepik 37,0 T 7,1/1999 D Korek 48,9 UT 2,1/605 UD Płyta poliestrowa z włóknem szklanym 72,9 UT 3,9/84 UD 92

93 Materiał / wyrób Toksyczność W LC50SM Dymotwórczość Y m Pianka PU elastyczna 21,9 12,5 11,0 30,5 Pianka PU sztywna 12,6 10,9 7,06 12,1 Pianka lateksowa 46,9 10,5 Polistyren 80,2 22,2 Styropian 56,4 15,0 Guma silikonowa 65,8 3,0 Guma zwykła 7,0 3,7 Winyleum 8,2 3,7 Płyta pilśniowa twarda 41,7 9,0 Płyta pilśniowa miękka 36,2 6,5 Akacja 53,3 1,88 Olcha 42,9 9,06 Topola 42,6 21,7 Dąb 52,7 2,01 Sosna 40,7 3,75 Świerk 41,1 3,05 93

94 Warszawa - stacja metra Politechnika 94

95 Warszawa - stacja metra Politechnika 95

96 ZAKRES KLASYFIKACJI OGNIOWYCH Reakcja na ogień (niepalność, palność, rozprzestrzenianie ognia przez powierzchnie wewnętrzne) Rozprzestrzenianie ognia przez ściany zewnętrzne przy oddziaływaniu ognia od zewnątrz Odporność dachów na ogień zewnętrzny (elementy NRO, SRO) Odporność ogniowa 96

97 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE Materiały wyposażeniowe i materiały składowane Materiały wystroju wnętrz Materiały i wyroby budowlane 97

98 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE Materiały wyposażeniowe i materiały składowane (np. meble, książki, papier w pomieszczeniach biurowych, farby, rozpuszczalniki, kleje w sklepach z chemią budowlaną czy sprzęt rtv w opakowaniach w sklepach i magazynach ze sprzętem audiowizualnych) Materiały wystroju wnętrz (np. zasłony, kotary, firanki, różnego rodzaju elementy dekoracyjne, dywany) Materiały i wyroby budowlane (np. podłogi, izolacje cieplne, pokrycia dachowe, okładziny ścienne i sufitowe, instalacje elektryczne, przewody wentylacyjne, przewody gazowe) 98

99 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE Wymagania: materiały składowane rodzaj i ilość zależy od przeznaczenia budynku i niemożliwa jest ingerencja w postaci wymagań materiały wystroju wnętrz możliwość ograniczenia materiałów tej grupy w mieszkaniach i biurach ograniczona; możliwe postawienie wymagań dotyczących wystroju wnętrz w teatrach, kinach, budynkach handlowych, salach konferencyjnych, na drogach ewakuacyjnych materiały i wyroby budowlane zakres stosowania regulowany przepisami techniczno-budowlanymi, zależy od klasyfikacji ogniowej dotyczącej niepalności lub stopnia palności (reakcji na ogień) 99

100 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE Zachowanie elementu w pożarze jest wypadkową: właściwości cieplnych, grubości warstw, rozwiązań złączy elementów i połączeń między warstwami, właściwości mechanicznych przy ogrzewaniu (np. naprężeń wywołujących pękanie), wilgotności i struktury wewnętrznej (ciśnienie pary wodnej może powodować pękanie i destrukcję wyrobu) 100

101 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE wyroby i materiały niepalne produkty pochodzenia nieorganicznego, zawierające nie więcej niż 1% masy lub objętości homogenicznie rozprowadzonego materiału organicznego, lub wyroby wykonane z kilku materiałów niepalnych; jeżeli wyrób powstał w wyniku klejenia wielu materiałów niepalnych, ilość użytego kleju nie może przekraczać 0,1% masy lub objętości wyrobu. Materiały niepalne to: glinoporyt, perlit, wermikulit, szkło zwykłe, szkło komórkowe, beton, beton komórkowy, cement, wapno, żużel wielkopiecowy, kruszywa mineralne, gips, glina, kamień naturalny i łupki oraz metale: miedź i stopy miedzi, cynk i stopy cynku, żelazo, stal, aluminium i stopy aluminium, ołów, pod warunkiem że nie występują w formie rozdrobnionej. Wyroby wykonane z tych materiałów, jak: tynki, ceramika, cegła cementowa, konstrukcje, są wyrobami niepalnymi; 101

102 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE wyroby i materiały palne produkty pochodzenia organicznego, jak: drewno, płyty drewnopochodne, płyty z innych włókien roślinnych (płyty paździerzowe), tworzywa sztuczne, guma, bawełna, wełna itp. 102

103 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE wyroby i materiały składające się z części organicznych i nieorganicznych jak np. płyty z wełny mineralnej, wełny szklanej, płyty wiórowocementowe, strużkobetony, tynki akrylowe, klasyfikowano jako palne lub niepalne na podstawie badań; przynależność materiałów i wyrobów do którejś z grup zależy od zawartości części organicznych i jest podawana w aprobatach technicznych. Wyroby palne, takie jak: okładziny ścian i sufitów, sufity podwieszone dzieli się na: niezapalne, trudno zapalne, łatwo zapalne. Materiały trudno zapalne to wyroby z drewna liściastego o gęstości nie mniejszej niż 800 kg/m 3 i grubości min. 12 mm. Pozostałe wyroby z drewna i materiałów drewnopochodnych są klasyfikowane jako niezapalne lub trudno zapalne w wyniku dodania antypirenów w procesie produkcji lub wykonania zabezpieczeń za pomocą środków ogniochronnych. 103

104 UDZIAŁ MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH W POŻARZE Przy ocenie ogniowej mebli tapicerowanych należy zwrócić uwagę na następujące charakterystyki: prawdopodobieństwo zapalenia od tlącego papierosa, prawdopodobieństwo zapalenia od płomienia zapałki (i innych źródeł płomieniowych), konsekwencje zapalenia (wydzielanie ciepła, rozwój spalania, wydzielanie toksycznych produktów spalania i dymu), udział mebli tapicerowanych w pożarze (jeśli nie zapalają się pierwsze). 104

105 Wymagania względem palności mebli tapicerowanych w zależności od zagrożenia pożarowego pomieszczeń Małe zagrożenie Średnie zagrożenie Wysokie zagrożenie Bardzo wysokie zagrożenie Wymagania Odporne na zapalenie od żarzącego się papierosa i równoważnika płomienia zapałki Odporne na zapalenie od żarzącego się papierosa i równoważnika płomienia zapałki. Odporne na zapalenie od źródła 5 wg BS:5852 Odporne na zapalenie od żarzącego się papierosa i równoważnika płomienia zapałki Odporne na zapalenie od źródła 7 wg BS:5852 Odporne na zapalenie od żarzącego się papierosa i równoważnika płomienia zapałki Odporne na zapalenie od źródła 5 wg BS:5852 umieszczonego w miejscach wskazanych w/w normie 105

106 Wymagania względem palności mebli tapicerowanych w zależności od zagrożenia pożarowego pomieszczeń Małe zagrożenie Średnie zagrożenie Wysokie zagrożenie Bardzo wysokie zagrożenie Typowe przykłady Biura, szkoły (różnych szczebli), muzea, wystawy, centra pobytu dziennego Pokoje hotelowe, budynki użyteczności publicznej, restauracje, bary, kasyna, hale, szpitale, hostele Noclegownie, przytułki, niektóre hostele, wieże wiertnicze na morzu Cele więzienne 106

107 REAKCJA NA OGIEŃ 107

108 REAKCJA NA OGIEŃ Reakcja na ogień określa zachowanie się wyrobu przyczyniającego się poprzez swój rozkład do rozwoju pożaru/ognia działającego na wyrób w określonych warunkach 108

109 REAKCJA NA OGIEŃ WEDŁUG KLASYFIKACJI UNII EUROPEJSKIEJ Scenariusz pożaru związany z tą klasyfikacją dotyczy narożnika pomieszczenia i nie obejmuje takich elementów jak ocieplenia, ściany zewnętrzne, przewody elektryczne). Klasyfikacja jest określona dla trzech grup wyrobów budowlanych: materiałów i wyrobów budowlanych, z wyjątkiem wykładzin i nawierzchni podłogowych, wykładzin i nawierzchni podłogowych, wyrobów liniowych do termicznej izolacji przewodów). 109

110 Scenariusze odniesienia - wyroby budowlane, z wyjątkiem podłóg Oddziaływanie ognia REAKCJA NA OGIEŃ WEDŁUG KLASYFIKACJI UNII EUROPEJSKIEJ Ekspozycje Cechy geometryczne Sytuacja pożarowa Właściwości użytkowe Mały ogień na ograniczonej powierzchni mały płomień bez dodatkowego promieniowania próbka pozioma działanie na powierzchnię i krawędź początkowe działanie ognia zasięg spalania i zniszczenia w funkcji czasu płonące krople i odpady Pojedynczy płonący przedmiot w pomieszczeniu pojedyncze źródło ognia naroże działanie w narożu przed rozgorzeniem rozprzestrzenianie płomienia wydzielanie ciepła i dymu płonące krople i odpady Rozwinięty pożar w pomieszczeniu ogień po rozgorzeniu każda każda uwzględniająca rozgorzenie wydzielanie ciepła i dymu płonące krople i odpady 110

111 Oddziaływanie ognia REAKCJA NA OGIEŃ WEDŁUG KLASYFIKACJI UNII EUROPEJSKIEJ Scenariusze odniesienia podłogi (posadzki) Ekspozycje Cechy geometryczne Sytuacja pożarowa Właściwości użytkowe Mały ogień na ograniczonej powierzchni mały płomień bez dodatkowego promieniowania próbka pozioma działanie na powierzchnię początkowe działanie ognia zasięg spalania i zniszczenia w funkcji czasu Pożar rozwinięty w pomieszczeniu przyległym promieniowanie na ograniczonej powierzchni próbka pozioma pożar rozwinięty w pomieszczeniu przyległym krytyczny strumień ciepła (= zasięg rozprzestrzeniania płomienia) wydzielanie dymu Pożar rozwinięty w pomieszczeniu ogień po rozgorzeniu każda każda uwzględniająca rozgorzenie rozprzestrzenianie ognia

112 EUROKLASY UDZIAŁ W ROZWOJU POŻARU Sytuacja pożarowa Euroklasy Klasa wyrobu Rozwinięty pożar w pomieszczeniu/ Rozwinięty pożar w sąsiednim pomieszczeniu (dla posadzek) Przed rozgorzeniem Poziom ekspozycji powyżej 60 kw/m 2 Poziom ekspozycji około 40 kw/m 2 Pojedynczy płonący przedmiot A1, A2 Bez udziału w pożarze B C D Bardzo ograniczony udział w pożarze Ograniczony udział w pożarze Akceptowany udział w pożarze Początkowe oddziaływanie płomienia Mały płomień E Akceptowana reakcja na ogień F Właściwości nieokreślone 112

113 EUROKLASY UDZIAŁ W ROZWOJU POŻARU WYDZIELANIE DYMU s3 nie ma ograniczeń, s2 - ograniczone, całkowite wydzielanie dymu oraz wzrost wydzielania dymu, s1 - ostrzejsze kryteria niż dla s2 PŁONĄCE KROPLE/ODPADY d2 - nie ma ograniczeń, d1 - brak płonących kropli/odpadów w określonym czasie d0 - nie dopuszcza się płonących kropli/odpadów NIE DOTYCZY PODŁÓG 113

114 Klasa Metoda badania Kryteria klasyfikacji Kryteria dodatkowe A1, A1 L PN-EN ISO 1182; i PN-EN ISO 1716 ΔT, Δm, t f REAKCJA W przypadku NA wyrobów OGIEŃ niehomogenicznych ΔT, Δm, t f składników zasadniczych PCS, W przypadku wyrobów niehomogenicznych PCS poszczególnych warstw i wyrobu jako całości A2, A2 L PN-EN ISO 1182; lub PN-EN ISO 1716; i ΔT, Δm, t f W przypadku wyrobów niehomogenicznych ΔT, Δm, t f składników zasadniczych PCS, W przypadku wyrobów niehomogenicznych PCS poszczególnych warstw i wyrobu jako całośc PN-EN FIGRA, LFS; i THR 600s Wydzielanie dymu, s ; i Spadające krople/cząstki, d 114

115 Klasa Metoda badania Kryteria klasyfikacji Kryteria dodatkowe B, B L PN-EN 13823; i FIGRA, LFS; i THR 600s Wydzielanie dymu, s ; i Spadające krople/cząstki, d PN-EN ISO : Ekspozycja = 30 s C, C L PN-EN 13823; i Fs w czasie 60 s FIGRA, LFS; i THR 600s Wydzielanie dymu, s ; i Spadające krople/cząstki, d PN-EN ISO : Ekspozycja = 30 s D, D L PN-EN 13823; i Fs w czasie 60 s FIGRA Wydzielanie dymu, s ; i Spadające krople/cząstki, d PN-EN ISO : Ekspozycja = 30 s E, E L PN-EN ISO : Ekspozycja = 15 s Fs w czasie 60 s Fs w czasie 20 s Spadające krople/cząstki, d 115

116 116

117 117

118 118

119 119

120 ZESTAWIENIE KLASYFIKACJI WEDŁUG EN A1 A2 s1, d0 A2 s2, d0 A2 s3, d0 B s1, d0 B s2, d0 B s3, d0 C-s1, d0 C-s2, d0 C-s3, d0 D-s1, d0 D-s1, d0 D-s1, d0 E E-d2 F A2 s1, d1 A2 s2, d1 A2 s3, d1 B s1, d1 B s2, d1 B s3, d1 C-s1, d1 C-s2, d1 C-s3, d1 D-s1, d1 D-s1, d1 D-s1, d1 A2 s1, d2 A2 s2, d2 A2 s3, d2 B s1, d2 B s2, d2 B s3, d2 C-s1, d2 C-s2, d2 C-s3, d2 D-s1, d2 D-s1, d2 D-s1, d2 120

121 KRYTERIA KLASYFIKACJI PODŁÓG W ZAKRESIE REAKCJI NA OGIEŃ Klasa Metoda badania Kryteria klasyfikacji Kryteria dodatkowe A fl PN-EN ISO 1182; i PN-EN ISO 1716 A2 fl PN-EN ISO 1182; lub PN-EN ISO 1716; i ΔT, Δm, t f W przypadku wyrobów niehomogenicznych ΔT, Δm, t f składników zasadniczych PCS, W przypadku wyrobów niehomogenicznych PCS poszczególnych warstw i wyrobu jako całości ΔT, Δm, t f W przypadku wyrobów niehomogenicznych ΔT, Δm, t f składników zasadniczych PCS, W przypadku wyrobów niehomogenicznych PCS poszczególnych warstw i wyrobu jako całości PN-EN ISO Krytyczny strumień promieniowania Wydzielanie dymu, s 121

122 KRYTERIA KLASYFIKACJI PODŁÓG W ZAKRESIE REAKCJI NA OGIEŃ Klasa Metoda badania Kryteria klasyfikacji Kryteria dodatkowe B fl PN-EN ISO ; i PN-EN ISO : Ekspozycja = 15 s C fl PN-EN ISO ; i PN-EN ISO : Ekspozycja = 15 s D fl PN-EN ISO ; i PN-EN ISO : Ekspozycja = 15 s E fl PN-EN ISO : Ekspozycja = 15 s Krytyczny strumień promieniowania Fs 150 mm w czasie 20 s Krytyczny strumień promieniowania Fs 150 mm w czasie 20 s Krytyczny strumień promieniowania Fs w czasie 20 s Wydzielanie dymu, s Wydzielanie dymu, s Wydzielanie dymu, s Fs w czasie 20 s 122

123 ZESTAWIENIE KLASYFIKACJI PODŁÓG WEDŁUG EN A1 fl A2 fl -s1 A2 fl -s2 B fl -s1 B fl -s2 C fl -s1 C fl -s2 D fl -s1 D fl -s2 E fl F fl 123

124 Dziękuję za uwagę