Dołącz do czytelników
Brak wyników

Budownictwo mieszkaniowe jedno- i wielorodzinne

18 lipca 2018

NR 4 (Kwiecień 2018)

Wymagania ochrony przeciwpożarowej w budynkach pasywnych

0 287

Nie tylko w Polsce budynki pasywne zyskują na popularności. Możliwość minimalizowania nakładów na energię potrzebną do ogrzania domu i przygotowania ciepłej wody użytkowej sprawia, że chętnych na budowę domu pasywnego jest coraz więcej. Nie można jednak zapominać, że dom pasywny – tak jak każdy inny – musi spełniać szereg wymagań w zakresie ochrony przeciwpożarowej.
 

Według powszechnej już wiedzy, budynek „pasywny” to obiekt o niskim zapotrzebowaniu na energię niezbędną do ogrzewania wnętrza, przygotowywania ciepłej wody użytkowej, wentylacji mechanicznej oraz zasilania urządzeń elektrycznych. Standard pasywny osiągają budynki, których potrzeby nie przekraczają 15 kWh/(m² × rok). Aby to osiągnąć, konieczne jest wzniesienie budynku zgodnie z normami dotyczącymi energooszczędności. Niezbędne jest użycie do budowy materiałów o wysokich parametrach izolacyjności termicznej. Ponadto konieczne jest zapewnienie – zarówno na etapie projektowania, jak i podczas wykonawstwa – szczelności powietrznej przegród, eliminowanie mostków cieplnych oraz zastosowanie wentylacji z odzyskiem ciepła – rekuperacji. Potrzebne jest także wykonanie instalacji oraz montaż urządzeń umożliwiających pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych i jej akumulowanie. Do ogrzania budynku pasywnego powinny wystarczać zyski ciepła pochodzące z wprowadzenia do jego wnętrza promieniowania słonecznego, a także z ekspozycji nasłonecznienia, działających urządzeń elektrycznych i przebywających wewnątrz ludzi. W utrzymaniu odpowiedniej temperatury wnętrz w budynkach pasywnych pomaga też instalacja grzewcza zintegrowana z systemem wentylacji.

Parametry współczynników przenikania ciepła

Realizowane w budynku pasywnym przegrody zewnętrzne, czyli ściany, podłoga, stropy i dach, muszą spełniać wysokie wymagania, jeśli chodzi o zapobieganie stratom ciepła z ogrzewanych pomieszczeń – współczynniki przenikania ciepła nie mogą być wyższe niż 0,15 W//(m² × K). Materiał izolacyjny ścian i podłogi na gruncie nie powinien być cieńszy niż 30 cm. Dach i stropodach należy ocieplić  warstwą termoizolacji o grubości co najmniej 35–40 cm.

Dotyczy to materiałów izolacyjnych charakteryzujących się współczynnikiem przewodzenia ciepła wynoszącym maksymalnie 0,04 W/( m² × K). Przegrody zewnętrzne muszą także charakteryzować się wysoką akumulacyjnością cieplną, czyli magazynować energię, którą będą oddawały w miarę wychładzania się pomieszczeń. Dlatego wznosi się je z materiałów spełniających te wymagania.

Aby powstał budynek pasywny, można skorzystać z różnych technologii. Najczęściej buduje się ściany dwuwarstwowe z wykorzystaniem betonu komórkowego, keramzytobetonu, ceramiki poryzowanej lub silikatów. Ale można też zastosować technologię szkieletową o różnych rozwiązaniach materiałowych, o przewadze drewna lub substytutów drewnopodobnych. Nawet domy z bali mogą osiągnąć standard budynku pasywnego.

Zalecenia dla budynkówpasywnych w Polsce

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń przez wyspecjalizowane instytucje certyfikujące takie jak, np.: Instytut Budownictwa Pasywnego opracowano zmodyfikowane zalecenia dla budynków pasywnych zlokalizowanych w centralnej Polsce pod względem wymogów w zakresie przegród zewnętrznych, okien oraz instalacji wentylacyjnej, grzewczej i przygotowania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.).

Jeśli chodzi o przegrody zewnętrzne, ich średni współczynnik przewodzenia ciepła w budynkach pasywnych powinien być niższy niż 0,12 W/(m2 × K). Osiągnięcie tak niskiej wartości jest możliwe dzięki zastosowaniu nowoczesnych materiałów izolacyjnych o bardzo małym współczynniku przewodzenia ciepła.

Okna w budynkach pasywnych to tylko te o potrójnym szkleniu i specjalnej izolowanej konstrukcji ramy. Całkowity współczynnik przewodzenia ciepła, po uwzględnieniu „mostków termicznych” ramy i montażu, powinien być mniejszy niż 0,8 W/(m2 × K), a współczynnik całkowitej przepuszczalności promieniowania słonecznego okien – wyższy niż 0,5.

Osobną kwestią jest temat instalacji wentylacyjnej. Budynek pasywny musi posiadać wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła. Sprawność odzysku ciepła powinna tu sięgać 90%. Ponadto wszędzie, gdzie to możliwe, należy stosować „gruntowy wymiennik ciepła”. Odpowiada on za wstępne podgrzanie powietrza wentylacyjnego i tym samym chroni powierzchnie wymiennika krzyżowego przed szronieniem w okresie zimy. Ma to szczególnie duże znaczenie w chłodniejszym klimacie centralnej Polski. Natomiast w okresie letnim taki wymiennik ciepła może służyć do pasywnego chłodzenia budynku.

I wreszcie – instalacja grzewcza i przygotowania c.w.u. Funkcję instalacji grzewczej w budynkach pasywnych pełni instalacja wentylacyjna. Niskie zapotrzebowanie na moc cieplną pozwala na ogrzanie wszystkich pomieszczeń. Zarówno ogrzewanie powietrza, jak i przygotowanie c.w.u. może zachodzić w urządzeniu kompaktowym z pompą ciepła lub kominku niewielkiej mocy. Kominki takie, opalane biomasą, zmniejszają zapotrzebowanie na energię pierwotną i mogą być z powodzeniem stosowane w budynkach jednorodzinnych. W wielu przypadkach odgrywają też niebagatelną rolę dekoracyjną. Jeszcze innym sposobem na przygotowanie c.w.u. jest zastosowanie instalacji solarnej.

Wyznaczanie stref pożarowych

Strefę pożarową stanowi budynek lub jego część oddzielona od innych budynków lub innych części budynku elementami oddzielenia pożarowego (ściany, stropy i drzwi o określonych klasach nośności, szczelności i izolacyjności ogniowej) bądź pasami wolnego terenu o szerokości nie mniejszej niż określone przepisami budowlanymi dopuszczalne odległości od innych budynków. Odległości te regulują również przepisy przeciwpożarowe. Dużo jednak zależy od technologii, na zasadach których wykonany jest budynek. 

Przykładowo dla budynków murowanych położonych na sąsiednich działkach odległość nie może być mniejsza niż 8 m (gdy oba zwrócone są do granicy działki ścianami z oknami), 7 m (gdy jeden ma taką ścianę z oknem, a drugi bez niego) lub 6 m (gdy w obu przy granicy są ściany bez okien). Odległość ta zwiększa się, gdy jeden z budynków jest drewniany – wówczas nie może być ona mniejsza niż 12 m, bez względu na to, czy w ścianach zwróconych ku granicy są okna czy nie. Jeśli drewniany dom sąsiada stoi 6 m od granicy, budynek murowany nie może stanąć bliżej. Natomiast w sytuacji, gdy oba domy są drewniane, odległość ta nie może być mniejsza niż 16 m, bez względu na to, czy w ścianach zwróconych ku granicy są okna czy nie. Jeżeli u sąsiada dom drewniany stoi 6 m od ogrodzenia, nasz budynek drewniany musimy odsunąć co najmniej 10 m od granicy.

Z kolei oodległość projektowanego domu od granicy z niezabudowaną działką nie może być mniejsza niż 4 m dla domu murowanego z oknami w ścianie zwróconej ku granicy, 3 m dla domu murowanego bez okien w tej ścianie, a 6 m – dla domu drewnianego (bez względu na okna czy drzwi).

Jeśli na sąsiedniej działce dom znajduje się bezpośrednio przy granicy lub w planie miejscowym przewidziano zabudowę bliźniaczą albo zwartą, projektowany budynek od strony granicy działki powinien mieć ścianę oddzielenia przeciwpożarowego. Gdy zaś u sąsiada stoi dom ze ścianą bez otworów w odległości od 1,5 do 3 m od granicy, projektowany budynek może stanąć w takiej samej odległości – jednak pod warunkiem, że od strony granicy działki będzie mieć ścianę oddzielenia przeciwpożarowego.

Obowiązujące w tym względzie przepisy określone zostały w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

Ogniochronny gips 

Większą część naszego życia spędzamy w pomieszczeniach, które mają duży wpływ na komfort naszego życia i bezpieczeństwo. Zostało udowodnione, że działania prewencyjne, a do takich należą bierne systemy ochrony przeciwpożarowej, są mniej kosztowne niż usuwanie skutków katastrof i pożarów.

Skutecznym rozwiązaniem technologicznym stosowanym w przegrodach budynków pasywnych jest gips. Jest to spoiwo mineralne i tym samym materiał niepalny, a elementy budynku wykonane z gipsu zaliczane są do nierozprzestrzeniających ognia i spełniają najsurowsze wymagania wynikające z przepisów z zakresu ochrony przeciwpożarowej. Gips zawiera ok. 20% chemicznie związanej wody krystalicznej. W przypadku płyty o grubości 15 milimetrów ilość chemicznie związanej wody wynosi około 3 litrów na jeden metr kwadratowy powierzchni, a do jej podgrzania i odparowania potrzeba 800 kJ (około 
2000 kcal) ciepła. Temperatura powierzchni nienagrzewanej strony płyty w trakcie procesu odwodnienia nie przekracza przy tym 110°C.

Budynek pasywny musi posiadać wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła. Sprawność odzysku ciepła powinna tu sięgać 90%.

Wykorzystując właściwości ogniochronne gipsu, wyprodukowano z jego zastosowaniem wiele materiałów płytowych, szeroko stosowanych w systemach pasywnej ochrony przeciwpożarowej. Materiały budowlane z gipsu w postaci płyt gipsowych, gipsowo-kartonowych i gipsowych zaliczane są do najbezpieczniejszych niepalnych materiałów zakwalifikowanych do Euroklas A1 i A2.

Odporność ogniową elementów konstrukcyjnych budynku (słupów, belek, stropów, ścian) można poprawić, stosując bezpośrednio mocowane okładziny z płyt gipsowych. Grubość okładziny dobiera się indywidualnie dla każdego elementu żelbetowego po określeniu grubości otuliny zbrojenia, najczęściej na podstawie wykonanych odkrywek. Na rynku oferowane są systemy zabezpieczenia ogniochronnego płytami – belek i słupów żelbetowych oraz ścian i stropów żelbetowych, których odporność ogniowa wymagana i zachowana została uzyskana do wartości R 240. 

Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przypadku wybuchu pożaru:

  •  nośność konstrukcji została zachowana przez określony czas,
  • powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach budowlanych było ograniczone,
  • rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty budowlane było ograniczone,
  • osoby znajdujące się wewnątrz mogły opuścić obiekt budowlany lub być uratowane w inny sposób,
  • uwzględnione było bezpieczeństwo ekip ratowniczych.

Obudowy ogniochronne tras kablowych

Zgodnie z ww. rozporządzeniem w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, przewody i kable wraz z zamocowaniem, które zasilają urządzenia ochrony przeciwpożarowej, powinny zapewnić ciągłość dostawy energii elektrycznej w warunkach pożaru przez określony w projekcie budowlanym czas. Ważne urządzenia i systemy – czyli urządzenia ochrony przeciwpożarowej (tryskacze, sygnalizacja pożarowa), windy pożarowe, oświetlenie ewakuacyjne, urządzenia wentylacji pożarowej i awaryjna instalacja elektryczna – mają zachować swoją funkcjonalność i sprawność również w warunkach pożaru. 

Niezabezpieczone kable elektryczne w przypadku pożaru są bowiem główną przyczyną rozprzestrzeniania się ognia z jego źródła do dalej znajdujących się pomieszczeń. W systemach biernej ochrony przeciwpożarowej trasy kablowe należy zabezpieczyć, stosując m.in. systemy z zastosowaniem płyt gipsowych i gipsowo-kartonowych. Można to wykonać na dwa sposoby:

  • poprzez samodzielne sufity podwieszane dla zabezpieczenia przestrzeni z kablami pomiędzy stropem konstrukcyjnym a sufitem podwieszanym, stosując samodzielne sufity podwieszane w klasach odporności ogniowej w zależności od wymagań EI 30, EI 60 i EI 120,
  • poprzez ogniochronne zabudowy tras kablowych, które mogą chronić kable przed działaniem ognia, zapewniając ciągłość dostawy energii i sygnału przez określony czas. Uzyskana odporność ogniowa tych rozwiązań musi zostać osiągnięta do wartości  R 240. Systemy biernej ochrony ppoż. z płyt gipsowo-kartonowych oraz gipsowych znacznie podnoszą bezpieczeństwo pożarowe budynków. Dodatkowo umożliwiają wykonanie zabezpieczenia w sposób estetyczny.

Materiałem na bazie rdzenia gipsowego, który posiada bardzo dobre właściwości w warunkach działania ognia, jest np. płyta Knauf Fireboard. Jest ona wzmocniona włóknami szklanymi, które zapewniają spoistość nawet podczas pożaru. Dodatkowo powierzchnia płyt pokryta jest obustronnie matą z niepalnego włókna szklanego, które pełni funkcję zbrojenia, gdy gips ulegnie wyprażeniu i utraci swoją spoistość. Płyty gipsowe

Fireboard klasyfikuje się jako niepalne.  Według nowej normy europejskiej EN 13501-1 płyty Knauf Firebord klasyfikuje się w najwyższej klasie reakcji na ogień, czyli A1.

W przypadku ścian działowych lub ścian oddzielenia przeciwpożarowego z płyt Knauf Fireboard klasy odporności ogniowej wynoszą od (R)EI 30 do (R)EI 240, tzn. że kryterium nośności, szczelności i izolacyjności ogniowej jest spełnione w czasie od 30 do 

240 minut w zależności od rodzaju przegrody. Konstrukcję nośną ściany wykonuje się z profili stalowych ocynowanych CW lub MW i UW, które muszą wykazywać dużą sztywność w osi pionowej swojego przekroju.

Z płyt Knauf Fireboard robi się również sufity podwieszane. Ich odporność ogniowa zawiera się w granicach od 
30 do 120 minut w klasach:

  • REI – dla sufitów współpracujących i klasyfikowanych z konstrukcją stropu,
  • EI – dla sufitów klasyfikowanych jako samodzielna przegroda.

Konstrukcję nośną sufitu podwieszanego stanowi ruszt wykonany z profili CD i podwieszony na wieszakach bezpośrednich lub noniuszowych. Wymiary siatki profili i rozstaw wieszaków należy zaprojektować w zależności od grubości i ciężaru zastosowanych okładzin, obciążenia ogniowego i obciążeń dodatkowych.

Istnieje też możliwość zastosowania konstrukcji bez użycia wieszaków, czyli konstrukcji przęsłowej, podpartej jedynie na dwóch przeciwległych krawędziach sufitu, np. ściany korytarza. To rozwiązanie ma szczególne zastosowanie w przypadku, gdy w przestrzeni międzystropowej znajduje się wiele instalacji czy urządzeń, które uniemożliwiają bezpośrednie podwieszenie.

Firma Knauf oferuje także specjalne systemy ogniochronne:

  • zabezpieczenie konstrukcji stalowych z płyt Knauf Fireboard w klasach od R30 do R240,
  • zabezpieczenia konstrukcji drewnianych z płyt Knauf typu DF (dawnych GKF) i Knauf Fireboard w klasach od R30 do R120,
  • obudowy ścian szachtowych z płyt Knauf DF, Knauf DFI lub Knauf Fireboard w klasach od EI 30 do EI 120,
  • obudowy blaszanych kanałów wentylacyjnych z płyt Knauf Fireboard w klasach od EI 30 do EI 120.

Informacje dotyczące palności materiałów są bardzo ważne w przypadku budowli z drewna oraz przy dostosowywaniu ich do przepisów ochrony pożarowej. Palność materiałów podzielona jest na euroklasy odporności materiałów na ogień (klasyfikacja ze względu na ilość dymu powstającego w trakcie pożaru i występowanie płonących kropli i cząstek). Najistotniejsza jest tu odporność materiałów na ogień, ponieważ drewno – w zależności od jego twardości czy impregnacji – może znajdować się w różnych kategoriach. W przypadku pozostałych klas drewno jest klasyfikowane jako średnio dymiące oraz wydzielające niewielką ilość kropli.

Drewno o dużej gęstości, powyżej 800 kg/m3, np. grab lub cis, klasyfikuje się jako trudno zapalne. Do łatwo zapalnych należą na przykład świerk i sosna.

Rys. 1.  REI 30 – 30 minut odporności ogniowej Źródło: Roman Pilch

A – klej, siatka, tynk – grub. 4 mm
B – polistyren – EPS-F – grub. 50 mm
C – płyta P5 (np. MFP) – grub. 16 mm
D – konstrukcja drewniane – 60 × 160 mm
E – wełna mineralna – grub. 160 mm
F – opóźniacz pary
G – płyta gipsowo-kartonowa GKF – grub. 12,5 mm
 

Odporność ogniowa konstrukcji drewnianych

W wyniku działania ognia, ze względu na zwęglenie, zmniejsza się przekrój poprzeczny elementu. Zwęglona warstwa drewna tworzy rodzaj otuliny izolacyjnej. Przyjmuje się, iż prędkość zwęglania drewna litego wynosi 0,8 mm/min, a drewna klejonego warstwowo – 0,6 mm/min. Nieco większa jest prędkość zwęglania w narożach.

Zasady określania odporności ogniowej prętowych konstrukcji z drewna klejonego podawane są w aprobatach technicznych. Metody obliczeniowe można stosować tylko wtedy, gdy podczas ogrzewania nie zachodzi rozwarstwienie drewna klejonego. Bez specjalistycznych obliczeń można przyjmować, że belki z drewna litego o szerokości nie mniejszej niż 14 cm
mają odporność ogniową R 30 (F 0,5).

W przypadku zbyt małych przekrojów stosuje się zabezpieczenia ogniochronne z płyt gipsowo-kartonowych lub innych, podobnie jak dla konstrukcji stalowych (według aprobat technicznych).

Środki ogniochronne służące do poprawy właściwości drewna z uwagi na reakcję na ogień – tzn. różnego rodzaju preparaty solne i farby pęczniejące, dzięki którym drewno uzyskuje klasyfikację materiału trudno zapalnego lub niezapalnego – nie powodują zwiększenia odporności ogniowej konstrukcji.

O odporności ogniowej stropów drewnianych decyduje na ogół nie nośność belek stropowych, lecz utrata szczelności i izolacyjności w obszarach pomiędzy belkami na skutek przepalenia i wypadania izolacji.

Rozwiązania stropów, dachów i ścianek działowych o szkielecie drewnianym podawane są w aprobatach technicznych. Nie ma większych problemów technicznych z uzyskaniem klasy odporności ogniowej tego rodzaju przegród – wynosi ona REI 30 (F 0,5) lub REI 60 (F 1).

Drewno palne i niepalne

Podstawową właściwością drewna, odróżniającą ten materiał w warunkach pożaru od takich materiałów jak stal czy beton, jest jego palność. W wyniku spalania tworzy się izolacyjna warstwa zwęglona. Grubość tej warstwy rośnie w funkcji czasu, a prędkość zwęglania zależy m.in. od przebiegu temperatury. Część zwęglona nie ma praktycznie żadnych właściwości wytrzymałościowych. Wewnątrz przekroju pozostaje niezwęglone jądro, w którym wzrastają temperatura i wilgotność.

O zapalności drewna decydują właściwości fizyczne oraz zastosowanie impregnacji lub powłoki ogniochronnej. Drewno miękkie, o gęstości objętościowej poniżej 650 kg/m3, bez zabezpieczeń ochronnych, zaliczane jest do grupy materiałów łatwo palnych. Należy więc do niej również powszechnie stosowane w budownictwie drewno świerkowe i sosnowe. Drewno twarde (z drzew liściastych), o gęstości powyżej 
800 kg/m3, jest natomiast trudno zapalne. W skład grupy materiałów niezapalnych wchodzą m.in. trocinobeton, twarde płyty wiórowo-cementowe i inne tego typu materiały drewnopochodne, ulegające lokalnemu zwęgleniu bez wyraźnego zapalania.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie

 

§ 226.

  1. Strefę pożarową stanowi budynek albo jego część oddzielona od innych budynków lub innych części budynku elementami oddzielenia przeciwpożarowego, o których mowa w § 232 ust. 4, bądź też pasami wolnego terenu o szerokości nie mniejszej niż dopuszczalne odległości od innych budynków, określone w § 271 ust. 1–7.
  2. Częścią budynku, o której mowa w ust. 1, jest także jego kondygnacja, jeżeli klatki schodowe i szyby dźwigowe w tym budynku spełniają co najmniej wymagania określone w § 256 ust...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Forum Nowoczesnego Budownictwa"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy