Při projektování a výstavbě i rekonstrukcích stavebních objektů se vyžaduje, aby tyto budovy plnily nejen užitné, ekonomické a estetické cíle, ale aby vyhovovaly též požadavkům hygienickým, bezpečnostním a protipožárním. Preventivní protipožární ochrana vytváří potřebné předpoklady pro omezení rozsahu škod v případě požáru. V zemích EU probíhá intenzivní tvorba harmonizovaných technických norem požární bezpečnosti staveb, které stanovují požadavky na řešení staveb.
Tento článek se věnuje technickým a normativním podmínkám protipožárních izolací, které jsou v praxi bohužel málo známé a zažité. Přehledně a srozumitelně seznamuje s principy a zásadami této problematiky a zabývá se i důležitými konstrukčními detaily, se zaměřením na vzduchotechnická potrubí a různé stavební konstrukce.
Požární bezpečnost vzduchotechnických potrubí
Vzduchotechnické potrubí je součástí staveb, využíváno hlavně při výstavbě obchodních center, supermarketů, multifunkčních domů, kin, divadel, výrobních či sportovních hal, hotelů a dalších objektů, kde se pravidelně shromažďuje velký počet lidí. Při vzniku požáru může jejich poškození vysokou teplotou napomoci k nežádoucímu šíření požáru či kouřových, často jedovatých plynů do dosud nezasažených prostorů, případně jejich destrukce může uvolnit žhavé částice, které se pak stanou novými zdroji plamene.
Řešení prostupů vzduchotechnických potrubních rozvodů požárně dělicími konstrukcemi není vždy jednoduché. Hlavním důvodem jsou výrazně větší průřezy vzduchovodů oproti ostatním potrubním rozvodům TZB a také vlastnosti samotné průtočné látky (vzduchu), která neklade šíření požáru žádný odpor, naopak jej velmi snadno umožňuje.
Normativní požadavky a zkoušení
Základními požárně technickými normami, které se ve svých odstavcích věnují vzduchotechnickým potrubím, jsou ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb, Nevýrobní objekty a ČSN 73 0804 Požární bezpečnost staveb, Výrobní objekty. Ve zmiňovaných normách je mj. požadováno, aby ochráněné prostupy rozvodů a instalací vykazovaly stejnou požární odolnost, jako má stavební konstrukce, kterou rozvody prostupují (maximálně však 60 minut - čl. 8.6.1 normy ČSN 73 0802 a čl. 12.2.1 normy ČSN 73 0804).
Čtěte také: Parametry požární odolnosti
Česká technická norma ČSN 73 0872 stanovuje technické podmínky požárně bezpečnostních zařízení pro vzduchotechnické potrubí, které se při požáru stává nebezpečnou cestou jeho šíření. Za požárně bezpečné řešení stavby, včetně ochrany vzduchotechnických zařízení zodpovídá projektant.
Zkušební normy stanovují metodiky zkoušek a výčet požadovaných vlastností konstrukcí a stavebních hmot. Zkoušení chráněných vzduchotechnických potrubí se týká norma ČSN EN 1366-1, která již ve svém úvodu výslovně uvádí, že: „Účelem zkoušky je stanovit schopnost reprezentačního vzorku vzduchotechnického rozvodu odolávat šíření požáru z jednoho požárního úseku do druhého při působení ohně zevnitř nebo zvnějšku potrubí.“ Norma specifikuje metodu pro stanovení požární odolnosti svislých a vodorovných VZT potrubí za normových podmínek požáru. Při zkoušce se měří doba, po kterou potrubí vyhoví definovaným kritériím.
Tato norma se používá ve spojení s ČSN EN 1363-1, která stanovuje požadavky pro určení požární odolnosti různých prvků stavebních konstrukcí vystavených normovým podmínkám působení požáru. V normě jsou stanovena kritéria, s nimiž lze vyhodnotit schopnost potrubí zabránit přenosu požáru vlivem destrukce potrubí (celistvost E), tepelného přenosu (izolace I) a zabránění průniku kouře (kouřotěsnost S).
Klasifikace podle klasifikační normy ČSN EN 13501-3 uvádí, zda jsou splněna kritéria při požáru zvnějšku (označení o → i) nebo zevnitř (označení i → o) nebo z obou směrů (i ↔ o) a zda toto platí pro horizontální potrubí (označení ho) či vertikální (ve), nebo pro obě (ve, ho).
Další zkušební normy, které se týkají odvodů kouře a tepla, jsou normy řady ČSN 73 08. ČSN EN 1366-8 byla vypracována pro požárně odolná potrubí pro odvod kouře, aby bylo možné ověřit, zda potrubí již odzkoušená podle EN 1366-1 vyhoví také dalšímu hledisku, to je bude-li vhodné také jako potrubí pro odvod kouře a tepla. Část 8 platí pro potrubí, které z požárního úseku, jenž má být při požáru odsáván, prochází jiným požárním úsekem (označeno jako EImulti).
Čtěte také: Vše o požární odolnosti OSB desek
Požární klapky a protipožární izolace
Všechna vzduchotechnická potrubí, která procházejí požárně dělicími konstrukcemi (stěnami, stropy, podlahami) musí být protipožárně chráněna. Požární klapky jsou nejznámějšími vzduchotechnickými požárními uzávěry, kterými se ošetřují potrubní prostupy v požárně dělicích konstrukcích. Požární klapky se spouští na základě samočinného teplotního, mechanického nebo elektrického impulsu. Při požáru uzavřou potrubí a brání tím šíření požáru a zplodin hoření do dalších úseků po dobu požadované požární odolnosti. Vyrábějí se pro stupeň požární odolnosti 30, 60, 90 a podle požadavku až 120 minut. Všechny požární klapky musí být vyrobeny a atestovány podle zkušební normy ČSN EN 1366-2 a vybaveny certifikátem vydaným autorizovanou osobou.
Pokud je vzduchotechnické potrubí v posuzovaném požárním úseku v celé délce chráněno protipožární izolací, včetně místa prostupu (tzv. požární ucpávky), nemusí být při prostupech požárně dělicími konstrukcemi zabezpečeno požárními klapkami. Chráněné vzduchotechnické potrubí musí mít požární odolnost (15, 30, 45, 60, 90 minut) v závislosti na stupni požární bezpečnosti příslušného požárního úseku (stupeň I. až VII.). Dále musí být zhotoveny z nehořlavých materiálů (třídy reakce na oheň A1 nebo A2) a nesmějí na něm být osazeny vyústky.
Protipožární izolace jsou komponenty z materiálů na bázi minerálních látek (např. kamene) s reakcí na oheň A1 nebo A2 (nehořlavé materiály). Nejvhodnější jsou desky nebo rohože z anorganických materiálů s reakcí na oheň A1 nebo A2. K protipožární izolaci vzduchovodů se nejčastěji používají výrobky z minerální vlny, která je nehořlavá s bodem tání vyšším než 1000 °C. U protipožárních izolačních systémů se pro čtyřhranné vzduchovody používají desky s jednostranným hliníkovým polepem, pro kruhové vzduchovody potom buď lamelové rohože s kolmou orientací vláken na hliníkové fólii nebo, pro vyšší požární odolnosti nad 60 minut, rohože na drátěném pletivu. Izolační materiál se klade přímo na potrubí a připevňuje se přivařovacími trny s kloboučky. Tímto způsobem je možné docílit nejčastěji požadovanou požární odolnost 30, 45 a 60 minut. Pro vyšší požární odolnost je nutno využít speciální materiál (pro požární odolnosti EI 90 a EI 120).
Požární odolnost stavebních konstrukcí
Požární odolnost je schopnost stavebních konstrukcí odolávat účinku plně rozvinutého požáru, aniž by došlo k narušení únosnosti, stability, celistvosti a izolační schopnosti. Mezní stavy požární odolnosti zohledňují typ konstrukce a definují řadu kritérií:
- R = Únosnost a stabilita: Platí pro všechny nosné konstrukce, které musí plnit svou funkci i během požáru.
- E = Celistvost: Platí pro všechny plošné požárně dělicí konstrukce, kde se nesmí vytvořit trhlina, kterou by mohl plamen nebo horké plyny proniknout.
- I = Izolační schopnost: Platí pro plošné požárně dělicí konstrukce, které mají zabránit nadměrnému ohřívání prostoru na straně odvrácené od požáru.
- W = Omezení sálání tepla: Platí pro plošné požárně dělicí konstrukce a omezuje tepelný tok sálající ze strany odvrácené od požáru, aby nezpůsobil šíření požáru nebo ohrožení osob.
Doba požární odolnosti je definována jako časový úsek, po který musí konstrukce odolávat účinkům požáru a plnit požadovaný mezní stav. Stanovuje se v minutách.
Čtěte také: OSB desky a požární bezpečnost
Metody pro řešení požární odolnosti
Pro posouzení požární odolnosti konstrukcí je převážně preferovaná Tabulková metoda. Pokročilejší metody jako Izotermy 500 nebo Zónová metoda jsou frekventovaně používané, zejména v případech, kdy kritický prvek jako je sloup, nosník, stěna nebo deska nevyhovují dle tabulkové metody. Metody numerické simulace se používají převážně v akademickém prostředí.
Požární odolnost různých konstrukcí
Autorský kolektiv odborníků z vědecké, výzkumné a pedagogické oblasti zpracoval příručku pro projektanty a pracovníky státní správy na úseku požární bezpečnosti staveb. Uvádí tabelární hodnoty požární odolnosti betonových, ocelových, ocelobetonových spřažených, dřevěných a zděných konstrukcí stanovených na základě výpočetních postupů příslušných Eurokódů. Příručka umožňuje místo složitých a pracných výpočtů přímé stanovení požární odolnosti.
Betonové konstrukce
Betonové konstrukce se navrhují podle ČSN EN 1992-1-1. Hodnoty v tabulkách se týkají železobetonových sloupů, nenosných i nosných stěn, nosníků a desek. Výraz a uvedený v tabulkách značí osovou vzdálenost hlavní výztuže od povrchu betonu vystavenému požáru. Pokud je a ≥ 70 mm, požaduje se provést výztužnou síť z ocelových prutů o průměru nejméně 4 mm v roztečích nejvýše 100 mm v obou směrech.
Ocelové konstrukce
Ocelové konstrukce se navrhují podle ČSN EN 1993-1-1. Kritérium R - nosnost může být ověřeno prostřednictvím času dosažení kritické teploty oceli, která činí 500 °C u sloupů, nosníků, průvlaků, vazníků apod.
Spřažené konstrukce
Hodnoty požární odolnosti spřažených konstrukcí jsou výtahem tabulek uvedených v ČSN EN 1994-1-2. Spřažené sloupy, nosníky a stropní desky jsou řešeny v samostatných kapitolách. Má-li beton pouze izolační funkci, požaduje se provést pod povrchem výztužnou síť z ocelových prutů o průměru nejméně 4 mm a s roztečemi nejvýše 250 mm v obou směrech.
Dřevěné konstrukce
Požární odolnost dřevěných konstrukčních prvků lze stanovit výpočtem pomocí normy ČSN EN 1995-1-2. Tabulky jsou zpracovány pro nosníky vystavené požáru ze tří stran (stropy), ze čtyř stran (krovy) a sloupy vystavené požáru ze čtyř stran. Jako materiál nosníků a sloupů je uvažováno dřevo jehličnatých i listnatých dřevin a lepené lamelové dřevo jehličnatých dřevin. Požární odolnost dřevěných konstrukčních prvků lze zvýšit použitím různých protipožárních ochran.
Z požárního hlediska je dřevo jako nosný prvek kvalitním materiálem, který si při požáru zachovává svoji stabilitu po velmi dlouhou dobu. To je dáno samotným procesem hoření, kdy se na jeho povrchu vytváří zuhelnatělá vrstva, která následně další postup plamene zpomaluje.
Zděné konstrukce
Zděné konstrukce se navrhují podle ČSN EN 1996-1-1. Navrhování zděných konstrukcí na účinky požáru stanoví ČSN EN 1996-1-2. Pro potřeby této normy se zavádí ještě pátá skupina zdicích prvků, označená 1S, do které jsou zařazeny zdicí prvky obsahující méně než 5 % objemu dutin. Hodnoty požární odolnosti zděných stěn a příček jsou v normě uvedeny v Příloze B. Tloušťky uvedené v jednotlivých tabulkách představují tloušťku samotné zděné stěny bez případných povrchových úprav (omítky).
Požární ochrana fasád a zateplovacích systémů (ETICS)
Kontaktní zateplovací systém (ETICS, z angl. External Thermal Insulation Composite System) hraje i nadále významnou roli při snižování energetické náročnosti budov. Z hlediska požární bezpečnosti je však nezbytné brát v úvahu požární výšku objektu a třídu reakce na oheň použitých materiálů.
Třídy reakce na oheň
- Do tříd A1 a A2 patří výrobky nehořlavé (např. omítkoviny, cementová lepidla apod.).
- Do tříd B až E jsou zařazeny výrobky hořlavé, sestupně podle toho, jak moc přispívají k rozvoji požáru.
- Ve třídě F jsou buď výrobky tak hořlavé, že nesplní ani kritéria pro zatřídění do třídy E, anebo ty výrobky, které vyzkoušené ještě nebyly.
Všechny výrobky, které se mají použít na stavbě a které zároveň nemají třídu reakce na oheň určenou např. v Příloze A ČSN 73 0810, musí být odzkoušeny na třídu reakce na oheň.
Zkušební metody pro fasády
- Index šíření plamene po povrchu is: Vyjadřuje, jak rychle dovolí úprava fasády rozšířit plamen mimo původní ohnisko, a zkouší se podle ČSN 73 0863. Výrobky mající třídu reakce na oheň A1 nebo A2 se mohou bez průkazu považovat za výrobky s nulovým indexem šíření plamene po povrchu.
- Zkouška středního rozměru dle ČSN ISO 13785-1: Reprezentuje scénář vnitřního požáru působícího přímo na svislých fasádních výrobcích. Česká národní příloha určuje jako jediné kritérium, pokud nedojde k rozšíření plamene přes úroveň 0,5 m od hrany vzorku.
- Zkouška velkého rozměru dle ISO 13785-2: Odpovídá situaci, kdy požár vzniklý v interiéru začne skrz okenní otvor působit na fasádu objektu.
Požadavky na ETICS dle požární výšky objektu
Nové znění ČSN 73 0810:2016 sjednocuje pravidla pro zateplování stávajících a nových staveb a sjednocuje pravidla z hlediska výšky objektu. Nově jsou kategorie čtyři:
- budovy jednopodlažní specifické,
- budovy s požární výškou do 12,0 m (včetně),
- budovy s požární výškou od 12,0 do 22,5 m (včetně),
- budovy vyšší.
Již od jednopodlažních objektů je nutno použít certifikovaný ETICS s přesně danými komponenty odpovídajícími technologickému předpisu výrobce. U objektů s požární výškou nad 12,0 m jsou kladeny přísnější požadavky na požární pruhy a specifické detaily, případně se doporučuje použití výhradně nehořlavého tepelného izolantu.
V blízkosti elektrických skříní, vzduchotechnických zařízení (bez možnosti uzavření požární klapkou) apod. musí být tepelný izolant třídy reakce na oheň nejhůře A2. Možný výrazný nárůst teploty v bleskosvodu při zásahu bleskem musí být zajištěn tepelným izolantem třídy reakce na oheň nejhůře A2 v šíři 0,25 m na každou stranu od vedení bleskosvodu po celé výšce fasády. Vnější úprava fasády nesmí umožnit větší tvorbu (toxických) zplodin hoření, které by mohly ohrozit evakuaci osob.
Protipožární ochrana dřevěných konstrukcí
Dřevo a dřevěné konstrukce bez dodatečných úprav lze zatřídit podle dosud platné hodnotové normy ČSN 73 0821 z hlediska hořlavosti do stupně C2 až C3, tedy mezi materiály středně až lehce hořlavé. Snížení jeho hořlavosti lze nejsnáze dosáhnout buď omezením přístupu vzduchu k jeho povrchu, což lze provést např. pokrytím tohoto povrchu nehořlavou, tepelně izolující látkou, případně pomocí hloubkové impregnace dřeva roztokem látky, která znemožňuje či omezuje hoření.
Intumescentní protipožární nátěry
Jednou z nejstarších metod snížení hořlavosti dřevěných konstrukcí byly nátěry vápnem nebo hlinkou, hliněnou mazaninou. V současné době jsou nejčastěji používány intumescentní (zpěňovatelné) protipožární nátěry, kterými lze - za vhodných podmínek - dosáhnout zatřídění konstrukcí až do stupně A. Funkce těchto nátěrů je dána rozkladem vhodně formulované chemické směsi, např. redukcí fosforečné soli na kyselinu fosforečnou a rychlou karbonizací uhlíkaté složky při současném tepelném rozkladu nadouvadla a následném vývinu velkého množství nehořlavého plynu (dusíku), který postupně vytváří spolu s karbonizující složkou na povrchu dřeva tepelně izolační uhlíkatou barieru. Pěnová vrstva může být silná až několik centimetrů.
Pro účely projektu se tato klasifikace posuzuje tak, že dané zatřídění platí po dobu, po kterou použitý přípravek působí, tedy - zatím i u těch nejlepších nátěrů nejvýše 15 minut. Pro spolehlivou funkci intumescentních nátěrů je klíčová správná aplikace na dobře připravený povrch, přesné dodržení technologického předpisu výrobce a vhodnost prostředí (citlivost na vlhkost a vodu, omezené použití v interiéru).
Povrchová a hloubková impregnace
Snížení hořlavosti dřeva lze provádět i povrchovou impregnací vodou ředitelnými přípravky, případně hloubkovou impregnací, prováděnou za vyššího tlaku nebo máčením dřeva v roztocích, obsahujících příslušný retardér hoření. Používané retardéry mají většinou polyfunkční účinek - při požáru se rozkládají, uvolňují krystalovou vodu a/nebo vytvářejí nehořlavé plyny, které ředí hořlavé spaliny natolik, že tlumí rozvoj plamene.
Digitální nástroje a klasifikace
Požární klasifikace výrobků v souladu s evropskými technickými normami je základním předpokladem volného pohybu výrobků a jejich uvádění na trh. Databázová aplikace provozovaná PAVUS, a.s. na svých internetových stránkách v kategorii „Klasifikace“ shromažďuje informace o dokumentech vystavených pro klasifikaci výrobků z hlediska požárních vlastností. Tyto dokumenty byly sjednoceny pod jednu kategorii, bez ohledu na název vlastního tištěného dokumentu.
V evidenci databázové aplikace byly pro jednotlivé sledované výrobky, které příslušné protokoly popisují a zatřiďují, vytvořeny reprezentační typy výrobků s přihlédnutím ke klasifikační a zkušební normě. Aktuálně jsou v systému u kategorie dokumentů „Klasifikace podle ČSN EN 13501“ evidovány následující stavební výrobky (viz tabulka níže). Systém umožňuje vyhledávání a filtrování dokumentů podle různých parametrů.
| Typ výrobku | Požární odolnost | Popis |
|---|---|---|
| Ocelové, chráněné obkladem z izolačních desek | 15 - 60+ min | Ocelové konstrukce s obkladem pro zvýšení požární odolnosti. |
| Betonové sloupy | 30 - 180 min | Železobetonové sloupy, únosnost a stabilita. |
| Dřevěné nosníky | 15 - 90 min | Dřevěné prvky vystavené požáru ze tří/čtyř stran. |
| Zděné stěny | 30 - 120 min | Zděné konstrukce s nebo bez omítky. |
| Vzduchotechnické potrubí | 15 - 120 min | Chráněné VZT potrubí, typ A, B, C, EImulti. |
Společnost James Hardie Europe nabízí efektivní protipožární ochranu pomocí deskových obkladů se sádrovláknitými a cementovláknitými deskami fermacell® nebo cementovými protipožárními deskami Aestuver®. Jejich produkty jsou certifikované pro obklady sloupů a nosníků jak u dřevostaveb, tak i u ocelových konstrukcí, s třídou reakce na oheň A1 nebo A2.
tags: #pozarni #izolace #sloupu #informace