Požární bezpečnost sendvičových panelů v kontextu změn technických norem
Požární bezpečnost konstrukcí ze sendvičových panelů tvořených kovovým pláštěm a tepelněizolačním jádrem se dostává do popředí s tím, jak roste jejich obliba při výstavbě halových objektů a s tím, jak se zvyšuje četnost jejich požárů. Jen za rok 2013 přibylo v České republice přes 300 000 m2 logistických a průmyslových nemovitostí, na jejichž opláštění jsou tyto panely s oblibou využívány.
Katastrofální následky měl např. požár drůbežárny v Číně v červnu 2013, kde zahynulo 120 osob. V Česku zničil požár na konci roku 2013 halu na výrobu plastů na Prostějovsku, škody se zde vyšplhaly za 80 mil.
Evropské normy a české normy přistupují k hodnocení požární bezpečnosti sendvičových panelů různě, různě se na tuto problematiku dívají i výrobci panelů a požární zkušebny. Článek se dále zabývá současným stavem posuzování požární bezpečnosti v ČR, který je díky mnoha legislativním změnám nepřehledný, a návrhem řešení.
Současně platný stav a co mu předcházelo
V červnu 2012 byla vydána změna základní normy ČSN 73 0810/Z1 – požární bezpečnost staveb, která zavedla pro nenosné stěny výrobních objektů zvláštní druh konstrukční části tzv. ekvivalent DP1, tedy jakousi alternativu pro požárně nejbezpečnější typ konstrukce. Sendvičové panely s kovovým pláštěm lze považovat za typický výrobek používající se pro nenosné stěny výrobních objektů.
Pro posouzení všech sendvičových panelů, jejichž výrobci chtěli získat klasifikaci nejbezpečnějšího typu konstrukce DP1, resp. ekvivalent DP1, bylo nutné podle změny normy Z1 projít s daným výrobkem zkouškou podle zkušebního předpisu ZP PAVUS 30. Jednalo se o velkorozměrovou zkoušku, která se soustředila na schopnost konstrukce zachovat v době požární odolnosti svoji celistvost.
Ze znění normy vyplývaly překážky v harmonizovaném posuzování vlastností těchto výrobků na trhu Evropské unie, protože výrobci museli pro získání národní klasifikace, mezi které patří určení typu konstrukční části DP1, DP2 nebo DP3, zkoušet vlastnost výrobku – celistvost, která byla již jednou odzkoušená v rámci klasifikace CE. Tato zkouška byla požadována i pro nehořlavé panely konstrukční části druhu DP1 splňující kritérium celistvosti podle platné deklarace CE. Změnou normy Z3, která byla vydána v červnu 2013, byl konfliktní článek zrušen.
Změna normy v projektové praxi
Každá rychlá a neodůvodněná změna legislativního předpisu je v projektové praxi vnímána negativně. O to víc, pokud je to v již tak komplikované oblasti, jako je požární bezpečnost staveb. Pojem „ekvivalent DP1” platil celý rok a po tu dobu ho bylo možné v požárně bezpečnostních řešení staveb používat.
V ideální praxi by tato změna neměla výrazný vliv. Autor požárně bezpečnostního řešení stavby mohl v projektu, kde byly pro nenosně stěny výrobních objektů požadovány konstrukční části typu DP1, navrhnout alternativu konstrukční části tzv. „ekvivalent DP1”.
Zásadní problém však nastává v okamžiku, kdy projektant jde nad rámec svých povinností a do projektu kromě obecného popisu požární odolnosti stěny uvede konkrétní výrobek konkrétního výrobce. Někteří výrobci totiž využili celý zmatek ideálně ve svůj prospěch a projektantům poskytují zavádějící nebo nepravdivé informace o svých výrobcích. Projektant je pak vystaven vysokému riziku, protože odpovídá za správnost jím provedené dokumentace.
Výrobci a distributoři využili změny normy ve svůj prospěch
Pro výrobce znamenala Z1 zbytečné vícenáklady na zkoušení již odzkoušené vlastnosti – celistvosti. Chybně napsaná změna Z1 však především umožnila výrobcům klasifikovat hořlavé výrobky do nejbezpečnějšího typu konstrukce DP1, čehož využili téměř všichni – žádné vícenáklady nebyly tak velké, aby se to nevyplatilo.
Po vydání změny Z3 přestala kategorie „ekvivalent DP1” existovat a klasifikaci nejbezpečnějšího typu konstrukční části DP1 mohou získat pouze sendvičové panely s nehořlavým jádrem, které splní požadavky normy.
Výrobci však dokonale využili zmatku, který změny normy a zavádění novotvarů přinesly, a vrátili se ke starým certifikátům, které byly vydané před rokem 2011.
Některé zkušební ústavy, přestože bylo znění definice DP1 v normě před rokem 2011 jednoznačné, chybně klasifikovaly hořlavé panely jako konstrukční části DP1. V roce 2012, kdy se o problému začalo veřejně mluvit, se alespoň některé zkušebny pokusily chybu napravit a výrobcům sdělily, že výrobky, který byly chybně klasifikovány do kategorie DP1, je nutné překlasifikovat do DP3. Výrobci však na to nereflektovali a dál chybné protokoly využívají ve svých obchodních strategiích.
Projektanti i ostatní účastníci stavebního procesu mají jen malou šanci podvod odhalit, protože často bezmezně důvěřují protokolu, který vystavil zkušební ústav. Jednoduchým řešením pro autory požárně bezpečnostního řešení stavby je do dokumentace konkrétní výrobky neuvádět a přenést povinnost výběru správného výrobku na zhotovitele stavby. Ten by měl v případě podezření správnost klasifikačního protokolu ověřit u jeho autora.
Pohled zkušebních ústavů
Je zřejmé, že hlavním a správným zájmem zkušebních ústavů je především výrobky zkoušet a posuzovat. Je chvályhodné, že zkušebna PAVUS se snažila prosadit velkorozměrové testování podle vlastního předpisu ZP PAVUS 30. Obecně výsledky velkorozměrových zkoušek poskytují přesnější informace o chování výrobku při požáru. Zkušební předpis se však soustředil na vlastnost – celistvost, která nepřinesla žádný nový poznatek, pouze umožnila a podpořila výše popsané manipulování s požární klasifikací. Navíc byla zcela ignorována platná norma ČSN EN 15254-5, podle které platí výsledky zkoušek požární odolnosti, tedy i celistvosti, stěn ze sendvičových panelů provedených v procesu označení CE na větší rozměry stěn.
Změna Z3 zrušila s článkem i odkaz na tento zkušební předpis, a tak zkušební ústavy začaly hledat jinou cestu, jak prosadit povinné národní testování těchto konstrukcí. Zvětšení testovaného vzorku je první správný krok, těmi dalšími a důležitějšími bude stanovení posuzovaných parametrů a dodržení podmínek kladených evropskou legislativou. Tabulka uvádí přehled možných klasifikací sendvičových panelů s kovovým pláštěm na českém trhu.
V současnosti je v platnosti všehochuť možných klasifikací, včetně těch, které byly vydány před květnem 2012, tedy v době platnosti ČSN 73 0810. Neopodstatněná kontroverze kolem sendvičových panelů a z ní plynoucí chaos v jejich zatřídění postrádá jakoukoli logiku a je vskutku světovým unikátem. Bez nadsázky lze říci, že prodejci panelů jsou díky tomu schopní poskytnout téměř jakoukoliv klasifikaci na jeden a tentýž výrobek dle poptávky i za cenu klamání zákazníka.
Tab. 1: Přehled možných klasifikací sendvičových panelů s kovovým pláštěm na českém trhu
| Před platností ČSN 73 0810/Z1 (před 5/2012) | Po dobu platnosti ČSN 73 0810/Z1 (od 5/2012 do 5/2013) | Po zrušení ČSN 73 0810/Z1 (od 6/2013) | |
| Panel s hořlavou výplní jádra třídy reakce na oheň typicky B-s2,d0 | DP3/DP1* | DP3/„ekvivalent DP1“ | DP3 |
| Panel s nehořlavou výplní jádra třídy reakce na oheň typicky A2-s1,d0 | DP1 | DP2/„ekvivalent DP1“ | DP1 |
| * chybný alternativní výklad normy ČSN 73 0810 některými zkušebními ústavy | |||
Co je tedy zásadním problémem při požáru sendvičových konstrukcí?
Požární odolnost stěn obecně vyjadřuje kromě schopnosti zachovat při požáru jejich celistvost, také schopnost zachovat nosnost a izolační vlastnosti. Neobsahuje však informaci o množství tepla a kouře, které se během deklarované doby požární odolnosti uvolní a které jsou zásadním problémem při požáru.
Hořlavé části tepelněizolačního jádra podléhají při požáru chemickému rozkladu – pyrolýze, při níž se uvolňují hořlavé plyny a dochází ke karbonizaci jádra. Tyto hořlavé plyny a částice se uvolní na neexponovanou stranu konstrukce, kde mohou přispívat ke zhoršení viditelnosti a zvýšení toxicity atmosféry; nebo se uvolní na exponovanou stranu, kde mohou přispívat ke zvyšování intenzity požáru.
Rozdílné chování ilustruje například 6 odzkoušených vzorků nenosných stěn ze sendvičových panelů, které byly zkoušeny na vzorcích o ploše 9 m2 podle ČSN EN 1364-1.
Vzorky se od sebe lišily typem kovového opláštění, orientací panelů (horizontální, vertikální) a materiálem jádra (minerální vlna, PIR):
Uvolňování tepla na exponované straně
Během zkoušek bylo sledováno množství paliva (zemního plynu) dodávaného hořáky zkušební pece. Množství paliva bylo regulováno tak, aby teplotní křivka v peci odpovídala ČSN EN 1363-1. Tato metoda umožnila odhad množství chybějící energie, tj. tepla, uvolněného přímo ze zkoušeného vzorku stěny.
Rozdíl v množství uvolňovaného tepla byl nejen mezi panely s jádrem MW a s jádrem PIR, ale také mezi panely s PIR jádry. Dva ze čtyř vzorků s PIR jádrem vydaly během zkoušky požární odolnosti tolik tepla, že hořáky musely být po určitou dobu vypnuty – graf 1. Hořící části udržely nadále průběh normové křivky. Další dva vzorky s PIR jádrem (graf 2) spotřebovaly stejné množství plynu jako vzorky s minerální vlnou (graf 3). Nicméně během testů těchto panelů s PIR jádrem byl pozorován hustý kouř unikající z panelových spár mimo pec na bezpečnou stranu konstrukce.
Uvolňování kouře na neexponované straně
Kouř vzniká při pyrolýze a plamenném hoření jádra panelu. Zkoušky se nezaměřily na chemický a toxikologický rozbor kouře, ale na sledování množství kouře a jeho vývoj v čase.
U dvou ze čtyř panelů s PIR jádrem byl zaznamenán hustý kouř na „studené” neexponované straně. Uvolňování kouře může začít na neohřívané straně konstrukce již v prvních minutách zkoušky a pokračovat po dobu trvání zkoušky, kdy jsou splněna všechna kritéria požární odolnosti
Shrnutí výsledků testování
Provedené zkoušky poukazují na nepředvídatelnost chování zkoušených panelových stěn s hořlavou výplní z hlediska toho, dojde-li při požáru ke zvýšení jeho intenzity vlivem uvolněných hořlavých plynů, nebo k úniku těchto plynů na bezpečnou neexponovanou stranu konstrukce. Oba jevy lze zaznamenat již v prvních minutách zkoušky, v době kdy panelové stěny splňují normová kritéria požární odolnosti.
Výsledky testů ukázaly, že množství kouře na neexponované straně je zřejmě nepřímo úměrné uvolňování tepla ze zkoušených vzorků na exponované straně.
Než bude možné zařadit sendvičové panely s hořlavým jádrem do nejbezpečnější kategorie DP1, je nutné prokázat, že jejich chování při požáru nezpůsobuje zvyšování intenzity požáru. Toto ovšem nikterak nesouvisí s požární odolností panelových stěn, jejímž smyslem je dělení budovy na požární úseky. Nasnadě je i otázka, zda je možné použít výsledek jedné zkoušky požární odolnosti na vyhodnocení chování takovýchto konstrukčních částí v případě požáru.
Závěr
Během roku 2014 doběhne platnost většiny chybných certifikátů a protokolů, kterými výrobci klamou projektanty i zákazníky. Předpokládá se, že bude vydaná revize požární normy, což je správný moment pro nápravu nepřehledného stavu, který změny normy přinesly, a také pro celkové zhodnocení současného užitku národní klasifikace na konstrukční části typu DP1, DP2 a DP3. Domnívám se, že se jedná o historický přežitek bez užitku a je aktuální otevřít diskuzi o opuštění této unikátní klasifikace.
Přestože jsou sendvičové panely hojně využívány pro opláštění budov, není důvod, proč k nim přistupovat v jakékoliv oblasti výjimečným způsobem. Pokud mají být zavedeny požární velkorozměrové testy, které bezesporu více vypovídají o chování výrobků a materiálů při požáru, je nutné k celé problematice přistupovat komplexně a neopomíjet jiné typy konstrukcí.
Autor revize normy by se měl oprostit od zájmů zkušebních ústavů i výrobců stavebních materiálů a výrobků a zaměřit se na řešení závažného problému, který není sledován ani vyhodnocován a kterým je v oblasti požární bezpečnosti sendvičových panelů intenzivní uvolňování tepla a kouře.
