Reklama

Vnější kontaktní zateplovací systémy z hlediska požární bezpečnosti staveb (část 2)

10.11.2014

Ing. Marek Pokorný, Ph.D., Katedra konstrukcí pozemních staveb, Fakulta stavební ČVUT v Praze

Recenzovaný

V první části článku byly představeny obecné požárně technické požadavky na vnější kontaktní zateplovací systémy (VKZS), tj. na novostavby a stávající objekty. Druhá navazující část se zaměří na atypické požární úpravy části fasády s hořlavým tepelným izolantem, dále na aktuální změny v požární legislativě a jiné souvislosti.

Reklama

4 Atypické požární úpravy

Obr. 10 – rozdílné špinění částí VKZS v místě požárních pásů z MV (Praha - Petřiny, 2007)

Z požárního hlediska žádoucí kombinace hořlavého izolantu (nejčastěji EPS) a nehořlavého izolantu (MV) s sebou přináší konstrukční a technologické problémy při realizaci, které mohou být příčinou následných vad viditelných na vnějším povrchu zateplení. Například svislé požární pásy u novostaveb vytváří v místě přechodu obou izolantů průběžnou svislou spáru (obr. 6), čímž dochází k narušení vazby desek. Přechod je pak nezbytné zesilovat další výztužnou mřížkou (perlinkou), což může způsobovat lokální nerovnosti viditelné například za slunného dne při bočním pohledu. Další rizika spočívají v rozdílných požadavcích na lepení a kotvení obou izolantů, jejich rozdílné tepelnětechnické parametry, zejména difuzní vlastnosti a součinitel tepelné vodivosti, čímž může docházet i k rozdílnému špinění vnějšího povrchu zateplení (obr. 10).

Zcela jistě by se našlo mnoho dalších faktů, které by kombinaci obou izolantů v ploše VKZS doporučily minimalizovat. Pro stávající objekty zejména, ale i pro novostavby je umožněno požárně odzkoušet problematické detaily a eliminovat tím míru kombinace izolantů v ploše VKZS. V kapitole 1 (předcházející díl článku) byly představeny zkoušky středního a velkého rozměru, kterými mohou výrobci požárně odzkoušet atypické řešení pro otvory a založení a nahradit tím standardní normové řešení, ať již jde o nehořlavé vodorovné pruhy pro stávající objekty nebo i požární pásy pro novostavby.

Aktualizace: V červenci 2016 vyšla nová ČSN 73 0810, která definuje nové požadavky na ETICS z hlediska požární bezpečnosti. Podrobnosti v článku Požární hledisko kontaktních zateplovacích systémů dle ČSN 73 0810:2016.

4.1 Atypické úpravy pro stávající objekty

V současné době výrobci požárně testují atypické úpravy pro stávající objekty především s využitím zkoušky středního rozměru (obr. 4a), při které je vzorek testován, jak již bylo uvedeno, po dobu 15 min. s výkonem hořáku 100 kW (vnitřní požár) pro detail v místě otvoru (nadpraží, ostění) a 50 kW v místě založení VKZS. Dále jsou uvedeny vybrané příklady atypických detailů, které jsou dnes na trhu nabízeny.

(a) (b)(c)(d)
Obr. 11 – atypické úpravy pro stávající objekty s požární výškou h > 12 m:
(a) snížená výška pruhu z MV v místě nadpraží;
(b) obložení špalety otvoru v nadpraží i ostění deskou z MV;
(c) snížená výška pruhu z MV v místě založení;
(d) zesílení omítky s okrajovou okapničkou místo standardní zakládací lišty
(zdroj: BAUMIT, spol. s r.o.)

V místě nadpraží je odzkoušen vodorovný nehořlavý pruh se sníženou výškou 0,2 m (obr. 11a). Tento pruh musí splňovat stejné již popsané zásady jako pruh standardní výšky 0,5 m (obr. 8a). Další možností je zcela ustoupit od vodorovných pruhů nad otvory, a ty nahradit obložením špalety, tj. nejen nadpraží ale i ostění otvoru, deskou z MV tl. 20 mm (obr. 11b). V oblasti založení je odzkoušen opět detail vodorovného nehořlavého pruhu se sníženou výškou 0,2 m, který je posunut o max. 0,3 m nad zakládací lištu a v této spodní soklové oblasti citlivé na vlhkost tak může částečně být hořlavý nenasákavý izolant z XPS (obr. 11c). Další možností je v oblasti založení zesílená omítka s okrajovou okapničkou (obr. 11d) místo standardní zakládací lišty, tj. toto řešení zcela eliminuje izolant MV.

(a)(b)

(c)

Obr. 12 – atypické úpravy pro stávající objekty s požární výškou h > 12 m:
(a) částečné obložení špalety otvoru v nadpraží i ostění deskou z MV tl. 20 mm (zdroj: STOMIX);
(b) masivní PVC zakládací lišta (zdroj: STOMIX); (c) pohled na fasádu stávajícího objektu s vyznačenou použitelností systému Twinner

Pro otvory bylo dále odzkoušeno řešení obdobné dle obr. 11b, ale deska z MV tl. 20 mm jde pouze od rámu otvorové výplně k hlavnímu tepelnému izolantu, tj. částečné obložení špalety otvoru (obr. 12a). Zde je nutné opět zdůraznit, že tato úprava musí být jak v místě nadpraží, tak i ostění otvoru. V místě založení je nabízena masivní PVC zakládací lišta (obr. 12b), která dle požární zkoušky vytváří dostatečnou ochranu před účinkem vnějšího požáru, tj. toto řešení opět eliminuje izolant MV.

Pro dodatečné zateplení části fasády do výškové polohy podlaží 22,5 m včetně je použitelný zajímavý zateplovací systém Twinner, který s výhodou nahradí veškeré výše popsané atypické úpravy a problémy s přechodem izolantů (obr. 12c). Systém je blíže představen v následující kapitole.

4.2 Atypické úpravy pro novostavby

Motivací pro zkoušení atypických detailů u novostaveb je opět eliminace nehořlavého izolantu v té části VKZS, kde je ještě umožněn izolant hořlavý. Jde tedy především o eliminaci MV na svislých a vodorovných požárních pásech u novostaveb (obr. 5b a obr. 6). Při zkoušce středního rozměru (obr. 4a) je vzorek testován, jak již bylo uvedeno, s výkonem hořáku 100 kW po dobu 30 min. pro detail v místě otvoru (nadpraží, ostění) a 50 kW po dobu 15 min. v místě založení VKZS. K dispozici je rovněž velkorozměrová zkouška, kde výkon požáru je dán přirozeně se rozvíjejícím požárem hranice dřeva ve zkušební místnosti (obr. 4b) po stejnou dobu jako zkoušky středního rozměru. Nahradit zateplení požárních pásů pomocí MV jiným požárně odzkoušeným řešením umožňuje ČSN 73 0810 článek 3.2.3.1 bod d) s přihlédnutím k poznámce. S touto atypickou úpravou v místě otvorů je zároveň nezbytné použít i požární úpravu v místě založení VKZS. Jsou-li však požární pásy zateplovány standardně pomocí MV, zmíněná norma úpravu založení nepožaduje.

(a)

(b)

(c)

Obr. 13
(a) systém Twinner – tepelný izolant kombinující vnitřní šedý EPS a povrchovou vrstvu z MV tl. 30 mm (zdroj: ORSIL + BAUMIT);
(b) pohled na fasádu novostavby s vyznačenou použitelností systému Twinner včetně požárních pásů do výškové polohy podlaží 12 m včetně;
(c) rozříznutý vzorek systému Twinner po velkorozměrové požární zkoušce – viz též obr. 4b (foto: ISOVER, 2011)

Velkorozměrovou zkoušku na dobu 30 min. podstoupil v roce 2011 VKZS s názvem Twinner s tepelným izolantem kombinujícím šedý EPS s vnější ochrannou deskou z MV tl. 30 mm (obr. 13). K dispozici jsou jak běžné desky, kde je MV pouze na čelní straně izolantu, tak desky pro ostění, nadpraží a založení, kde je MV nalepena i na boční strany (obr. 13a). Jedná se o velice zajímavý systém odstraňující zmíněné konstrukční a technologické problémy způsobné přechodem izolantů na vnějším povrchu VKZS. Izolant sám o sobě vykazuje třídu reakce na oheň B (tab. 1), tj. jde o výrazně lepší třídu reakce na oheň než u samotného izolantu z EPS, ale zároveň se nejedná o výrobek nehořlavý jako v případě MV samotné. Na fotografii z velkorozměrové požární zkoušky je patrné (obr. 13c), že ani povrchová deska z MV neochrání podkladní izolant z EPS, který se průběhu zkoušky vytavil. Nicméně MV poskytla zcela dostatečnou ochranu proti nárůstu teploty v dutině VKZS (max. 350 °C), čímž je bráněno vzplanutí hořlavého izolantu.

U novostaveb s požární výškou nejvýše 30 m tedy lze systém Twinner celoplošně nahradit část VKZS pro podlaží s výškovou polohou do 12 m včetně (obr. 13b). Twinner systém stejně jako VKZS s hořlavým tepelným izolantem nemůže vykazovat třídu reakce na oheň A1 nebo A2, a tudíž není použitelný pro podlaží s výškovou polohou větší než 12 m u novostaveb a větší než 22,5 m u stávajících objektů.

5 Hořlavý izolant a požárně nebezpečný prostor

Požárně nebezpečný prostor (dále jen PNP) je zjednodušeně řečeno oblast kolem potencionálně hořícího objektu, ve které by mohlo existovat riziko přenosu účinků požáru do nežádoucích míst, tj. například na další objekty nebo sousední soukromé pozemky. Určuje se především od otvorů v obvodových stěnách objektu bez požární odolnosti (tzv. požárně otevřené plochy – okna, dveře, výlohy apod.), a to jak pro nové tak i stávající objekty. V souvislosti s VKZS se nabízí 2 základní otázky:

Jaká tloušťka hořlavého tepelného izolantu začne, podobně jako například u okna, vytvářet PNP kolem budovy?
Lze na obvodové stěně objektu použít hořlavý tepelný izolant, je-li tato stěna v PNP sousední budovy?

Odpověď na první otázku spočívá v množství uvolněného tepla Q, které by se mohlo uvolnit v případě požáru z hořlavých povrchových vrstev na obvodové stěně a lze jej stanovit pomocí jednoduchého vzorce:

Q = M . H = ρ . d . H [MJ/m²]

kde

M: – plošná hmotnost [kg/m²]
H: – výhřevnost [MJ/kg]; například dle ČSN 73 0824 [7]
ρ: – objemová hmotnost [kg/m³]
d: – tloušťka vrstvy [m]

Je-li hodnota množství uvolněného tepla z hořlavých povrchů do 150 MJ/m² včetně, lze obvodovou stěnu uvažovat jako tzv. požárně uzavřenou plochu (dále jen PUP) a velikost PNP není ovlivněna. Je-li hodnota Q větší než 150 ale do 350 MJ/m² včetně, jedná se o tzv. částečně POP, což může být případ větší tloušťky tepleného izolantu z EPS (viz příklad) a PNP od běžných POP (například oken) musí být částečně zvětšen. V případě hodnoty Q větší než 350 MJ/m² jde o zcela POP a v podstatě jde o stav, jako kdyby obvodová stěna v daném místě vůbec nebyla (velké okno), [2]. U rodinných domů [8] a dokonce i u výrobních objektů [9] lze v normách dohledat články uvádějící, že vykazuje-li na požárně odolné obvodové stěně VKZS jako ucelený výrobek třídu reakce na oheň alespoň B (hořlavý izolant vyhoví), lze jej považovat za PUP a tím pádem je řešení PNP bezpředmětné. Tato tvrzení však nelze dohledat pro další typy objektů, jako jsou například bytové a občanské stavby. Naopak VKZS u novostavby, který by neměl prokázanou třídu reakce na oheň a projektant by s touto informací dopředu počítal, způsobí velké problémy v projektu. V tomto případě již hodnota Q větší než 150 MJ/m² vytváří zcela POP (ČSN 73 0802, čl. 8.4.5), z nehořlavého konstrukčního systému celé budovy se stane hořlavý (ČSN 73 0810, čl. 3.2.4), což s sebou nese další komplikace. Nutno podotknout, že zejména u novostaveb je racionální a nezbytné zároveň, aby nebyly na fasády aplikovány VKZS bez prokázané třídy reakce na oheň.

Příklad: Zděná obvodová stěna bytového domu tl. 300 mm s požární odolností je zateplena VKZS s tepelným izolantem z EPS tl. 160 mm (typ izolantu EPS 100 F; = 39 MJ/kg; = 18 až 23 kg/m³). Ovlivní tato úprava PNP budovy?

Q = M . H = ρ . d . H = 23 . 0,16 . 39 ≈ 144 MJ/m² ≤ 150 MJ/m² … požárně uzavřená plocha, tj. PNP není zvětšen

Odpověď na druhou otázku zní ano, avšak za určitých podmínek, které jsou odlišné v případě zateplení stávající objektů a novostaveb. U stávajících objektů je nezbytné splnění bodů a) až c) uvedených kapitole 3.2, tj. zejména tříd reakcí na oheň (ČSN 73 0802, čl. 8.4.11). U novostaveb VKZS buď stěna musí být druhu DP1 (viz kapitolu 2.1) a bez POP (viz odstavec výše) nebo VKZS musí být opatřen nehořlavou povrchovou úpravou (například lepený obklad) tloušťky alespoň 20 mm (ČSN 73 0802, čl. 10.2.2 a). Jak u stávajících objektů, tak u novostaveb musí v PNP být vždy nulový index šíření plamene po povrchu (i_s = 0 mm/min.).

6 Legislativní změny poslední doby a další souvislosti

Podrobné požární požadavky pro VKZS společné různým typům objektů prezentované v předchozích kapitolách jsou uvedeny především v ČSN 73 0810 z roku 2009, tj. v normě na kterou se odvolává většina norem požárního kodexu. Tato norma byla letos červnu doplněna Změnou Z1 a přibližně polovina obsahu se týká právě VKZS [10]. Vzhledem ke skutečnostem, že některé články normy jsou natolik komplikované ve svém výkladu a dokonce i v rozporu s elementárními stavařskými principy (například doporučené požární úpravy v soklové oblasti budov izolantem z MV nebo třídy reakce na oheň měněných oken), a dále s ohledem na skutečnost, že je již v dnešní době projednávána Změna Z2 normy, autor se rozhodl tyto části norem nekomentovat. Následují tedy pouze vybrané změny v normě.

O požární ochraně aktuálně v samostatném projektu TZB-info Požární ochrana

Zcela oprávněným se stal požadavek na VKZS s třídou reakce na oheň A1 nebo A2, tj. nehořlavý tepelný izolant z MV pro spodní strany horizontálních konstrukcí, kde bývá účinek požáru nejvýraznější. Zpravidla jde o zateplení spodního líce stropních konstrukcí u ustupujících podlaží, různých výklenků v obvodových stěnách například pro kontejnery (obr. 14a), střešní římsy apod. Tento požadavek se netýká úprav konstrukcí ustupujících v šířce do 0,3 m, nebo jde-li o úpravy na ploše menší než 1 m² nebo u rodinných domů.

(a)

(b)

Obr. 14 – (a) požár VKZS vzniklý pravděpodobně od hořícího kontejneru ve výklenku; odkapávající EPS zapaluje řadu zaparkovaných aut, následuje porušení prosklených vstupních dveří a znemožnění evakuace osob v domu bez přítomnosti hasičů (foto: HZS Zlínského kraje, 2010); (b) přístřešek nad vchodem do objektu (foto: AluDream)

Přístřešky nad vchody zajišťující ochranu unikajících osob proti případným padajícím částem VKZS musí být dle Změny Z1 normy realizovány ve specifickém provedení u zateplení stávajících objektů s požární výškou větší než 12 m včetně a u staveb obecně, které mají pouze jeden východ na volné prostranství. Musí být provedeny z výrobků třídy reakce na oheň A1 nebo A2 (sklo + kov) a například polykarbonátové střešní prvky zde své uplatnění nenaleznou, byť je u nich zkouškami prokázáno, že jako hořící neodkapávají ani neopadávají. Přístřešky jsou požadovány s poměrně velkým vyložením 1,5 m za líc obvodové stěny a šířkou nejméně o polovinu větší, než jsou vstupní dveře. Zateplení pod celým přístřeškem musí mít VKZS s třídou reakce na oheň A1 nebo A2 (tj. MV – obr. 14b), případně tento nehořlavý VKZS může přístřešek zcela nahradit, je-li nad vchodem po celé výšce objektu a je-li z obou stran širší alespoň o 1 m než vlastní dveře.

Změna Z1 normy definuje požární požadavky na dodatečné zateplení již jednou zateplených obvodových stěn. Dále je umožněno nerealizovat nehořlavý zateplovací pruh u stávajících objektů (obr. 8a), je-li nad otvorem ve svislé vzdálenosti nejvýše 0,5 m konstrukce s vodorovným přesahem alespoň 0,6 m a nehořlavým povrchem (například železobetonová balkonová deska).

Stále častěji se lze setkat s požadavkem na ukrytí hromosvodu do VKZS. Normy požární bezpečnosti staveb tuto problematiku neřeší, avšak vycházet lze z norem řady ČSN EN 62 305 [11], [12] řešící ochranu před bleskem, konkrétně z požadavků na vnější tzv. systém ochrany LPS (Lightning Protection System). Jímací soustava LPS nesmí být v přímém kontaktu s lehce hořlavými částmi stavby, tj. s hořlavým izolantem ve skladbě VKZS (ČSN EN 62 305-3 ed. 2, čl. 5.2.4) nebo lze vycházet z maximálního oteplení jímací soustavy v závislosti na materiálu a průměru vodiče (ČSN EN 62 305-1 ed. 2, tabulka D.3). Oteplení nesmí překročit teplotu vzplanutí tepelného izolantu, která je pro fasádní EPS uváděna v rozmezí 290 až 346 °C [5]. Podrobnější stavebně konstrukční řešení v návaznosti na VKZS nejsou ve zmíněných normách řešena. Obdobně diskutované téma jsou lokální plynová topidla (wavky) a jejich odtah přes obvodovou zeď skrz hořlavý tepelný izolant. Teploty spalin se pohybují nejvýše do 200 °C (informace výrobce plynových topidel KARMA Český Brod, a.s.), což je sice na jedné straně teplota výrazně menší než teplota vzplanutí EPS, ale na druhou stranu výrazně vyšší teplota než teplota měknutí fasádního EPS uváděná v rozmezí 85 až 110 °C [5]. Tato skutečnost může způsobit degradaci izolantu z EPS v okolí odtahové trubky a následný tepelný most, nikoliv však požární riziko vzplanutí VKZS. Výrobcem KARMA je doporučována úprava kolem odtahové trubky nehořlavým izolantem v šířce alespoň 100 mm.

V rámci VKZS lze dohledat i další z požárního hlediska potencionálně slabá místa jako například prostupující odvětrání spíží nebo sociálních zařízení, integrované elektroinstalační prvky, která nejsou legislativně řešena a nebývají pak řešena ani při realizaci.

7 Závěr

Smysl článku spočívá ve zhodnocení, za jakých okolností je ve skladbě vnějšího kontaktního zateplovacího systému (VKZS) možné použít hořlavý tepelný izolant (tj. nejčastěji fasádní EPS nebo nověji i fenolickou pěnu) a kdy je již z požárních důvodů nezbytné použít izolant nehořlavý z minerálních vláken. Pro dodatečné zateplení stávajících objektů je hořlavý izolant použitelný pro podlaží do výškové polohy 22,5 m včetně, u novostaveb pak pouze výškové polohy do 12 m včetně. Požární legislativa nabízí a stavební praxe stále častěji využívá možnost aplikace atypicky odzkoušených detailů v požárně choulostivých místech (nadpraží, ostění, založení) v rámci VKZS s hořlavým tepelným izolantem. Na fasádách domů tak je možné vidět různá konstrukční řešení, kdy standardní normová řešení (například vodorovné nehořlavé pruhy nebo požární pásy z minerální izolace) mohou být nahrazeny, jiným méně konstrukčně náročným řešením.

U některých typů staveb požární legislativa vůbec neumožňuje použití hořlavého izolantu ve skladbě VKZS. Jako příklad lze uvést větší ambulantní a lůžková zdravotnická zařízení – polikliniky, nemocnice s označením AZ2 a LZ2 dle ČSN 73 0835 [13]. Dalšími příklady jsou novostavby jakékoliv výšky a stávající objekty vyšší než 12 m, ve které se nachází jeden nebo více požárních úseků se shromažďovacími prostory pro osoby [14].

Dodatečná zateplení stávajících objektů je z požárního hlediska dle ČSN 73 0834 [15] zatříděno jako nejjednodušší změna stavby skupiny I, což nemění nic na skutečnosti, že ať již pro ohlášení stavby nebo pro stavební povolení musí být součástí projektové dokumentace požárněbezpečnostní řešení, které určí specifické požární požadavky na VKZS.

V článku byly uvedeny na fotografiích příklady reálných požárů VKZS, avšak nikoliv se záměrem účelově poukazovat požární rizika hořlavých izolantů, které mají a budou mít ve stavební praxi vždy své důležité uplatnění. Fasádní EPS byť s retardéry hoření je hořlavý výrobek a z podstaty věcí i hoří, je-li vystaven vnějšímu tepelnému zdroji (například plamenům). Je-li však tepelný zdroj odstraněn, retardéry začnou plnit svou samozhášivou funkci a proces hoření je redukován. Na fasádní EPS však nelze hledět jen jako na samotný hořlavý izolant, ale jako na systém (VKZS), který je na stavbě aplikován jako chráněný omítkou a mechanicky kotvený k podkladu a též jako na systém, který je testován v požárních zkušebnách v nejrůznějších konstrukčních úpravách.

Literatura

[1] ČSN 73 0863. Požárně technické vlastnosti hmot – Stanovení šíření plamene po povrchu stavebních hmot. Praha: ČNI, 1991.
[2] ČSN 73 0802. Požární bezpečnost staveb – Nevýrobní objekty. Praha: ÚNMZ, 2009.
[3] ČSN ISO 13785-1. Zkoušky reakce na oheň pro fasády – Část 1: Zkouška středního rozměru. Praha: ÚNMZ, 2010.
[4] ČSN 73 0810. Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení. Praha: ÚNMZ, 2009.
[5] Sdružení EPS ČR. Požární zkoušky konstrukcí s pěnovým polystyrenem. BACHL, spol. s r.o. [Online] 05 2005. [Citace: 26. 07. 2012.] http://www.bachl.cz/picture/download/pozarni_zkousky_penovy_polys.pdf.
[6] ISO 13 785-2. Reaction-to-fire test for façades – Part 2: Large-scale test. Geneva: ISO copyright office, 2002.
[7] ČSN 73 0824. Požární bezpečnost staveb – Výhřevnost hořlavých látek. Praha: Vydavatelství norem, 1992.
[8] ČSN 73 0833. Požární bezpečnost staveb – Budovy pro bydlení a ubytování. Praha: ÚNMZ, 2010.
[9] ČSN 73 0804. Požární bezpečnost staveb – Výrobní objekty. Praha: ÚNMZ, 2010.
[10] ČSN 73 0810 ZMĚNA Z1. Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení. Praha: ÚNMZ, 2012.
[11] ČSN EN 62305-1 ed. 2. Ochrana před bleskem – Část 1: Obecné principy. Praha: ÚNMZ, 2011.
[12] ČSN EN 62305-3 ed. 2. Ochrana před bleskem – Část 3: Hmotné škody na stavbách a ohrožení života. Praha: ÚNMZ, 2012.
[13] ČSN 73 0835. Požární bezpečnost staveb – Budovy zdravotnických zařízení a sociální péče. Praha: ÚNMZ, 2006.
[14] ČSN 73 0831. Požární bezpečnost staveb – Shromažďovací prostory. Praha: ÚNMZ, 2011.
[15] ČSN 73 0834. Požární bezpečnost staveb – Změny staveb. Praha: ÚNMZ, 2011.

English Synopsis

ETICS and fire safety of buildings (Part 2)

In the first part of the article were presented general fire protection requirements for External Thermo Insulation Composite Systems (ETICS), for new buildings and existing buildings. The second part will focus on atypical modification due to fire protection of the facade with combustible thermo insulating material, as well as the latest changes in legislation of fire protection and another context.