SPALANIE A BEZPIECZEŃSTWO POŻAROWE BUDYNKÓW

Niniejsza monografia naukowa jest poświęcona zagadnieniom bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych, ze szczególnym uwzględnieniem niezorganizowanych i niekontrolowanych procesów spalania występujących w pożarach. Zwrócono w niej przede wszystkim uwagę na zagadnienia materiałowe analizowane ze względu na bezpieczeństwo pożarowe budynków oraz na zjawiska fizyczne i chemiczne towarzyszące pożarom. Przedstawiono poszerzone spojrzenie na problemy bezpieczeństwa pożarowego analizowane z uwzględnieniem wymagań zrównoważonego budownictwa, szczególnie jego uwarunkowań materiałowych.

W pracy spalanie traktuje się jako jeden z kilku czynników kształtujących bezpieczeństwo pożarowe budynków. Podano wnioski dotyczące roli procesów spalania w ocenie reakcji na ogień wyrobów budowlanych – zwłaszcza o zwiększonej zawartości dodatków organicznych (tzn. palnych), pochodzących np. z recyklingu – wpływających bezpośrednio na poziom bezpieczeństwa budynków.

Znaczna część publikacji jest poświęcona reakcji na ogień materiałów i wyrobów stosowanych w budownictwie. Zawiera wyniki autorskich badań i analiz przy zastosowaniu między innymi europejskich metod normowych, w szczególności: ciepła spalania, niepalności, pojedynczego płonącego przedmiotu (ang. Single Burning Item – SBI), płyty promieniującej oraz kalorymetru stożkowego, rozprzestrzeniania ognia przez ściany oraz dodatkowo metody badania w narożu pomieszczenia (ang. Room Corner). Jest to swoiste podsumowanie autorskich prac badawczych prowadzonych na przestrzeni lat.
W efekcie przedstawiono empiryczną i teoretyczną analizę różnych wielkości charakteryzujących zachowanie się wyrobu budowlanego w warunkach pożaru.

Stwierdzono, że już same wyniki badania ciepła spalania bardzo dobrze charakteryzują wyroby, co może mieć dużo szersze niż dotychczas zastosowanie jako pierwsza metoda przesiewowa do wstępnej oceny wyrobów budowlanych
ze względu na właściwości ogniowe, a w dalszej konsekwencji do oceny potencjalnego zagrożenia pożarowego powodowanego przez te wyroby po ich zastosowaniu w budynku. Ponadto zaproponowano nowatorską koncepcję
modyfikowanego ciepła spalania. Przedstawiono szereg obserwacji i wniosków o znaczeniu badawczym i inżynierskim, stanowiących także inspirację do dalszych prac poznawczych.
W rozdziale szóstym podjęto istotne i aktualne dla współczesnego bezpieczeństwa pożarowego zagadnienie paradygmatu, czyli przyjętego sposobu postępowania.

Elementy składowe paradygmatu bezpieczeństwa pożarowego budynków, tworzące złożoną strukturę (system), przedstawiono graficznie w celu zobrazowania wzajemnych powiązań i oddziaływań między nimi. Wskazano i przedyskutowano istotne anomalie paradygmatu w systematycznym podejściu do bezpieczeństwa pożarowego w krajach Unii Europejskiej. Przedstawiony paradygmat jest uniwersalny ponieważ zawiera wspólne atrybuty charakterystyczne
dla środowiska bezpieczeństwa pożarowego i ich interpretacji oraz sposobu realizacji przez podmioty bezpieczeństwa pożarowego. Zanalizowano elementy paradygmatu oraz jego rolę i znaczenie w rozwoju nauki o bezpieczeństwie
pożarowym, a w szerszym ujęciu wpływ na rozwój budownictwa. Rola i znaczenie paradygmatu bezpieczeństwa pożarowego budynków w rozwoju nauki o bezpieczeństwie pożarowym wiążą się ściśle z rozwojem zrównoważonego
budownictwa, nie tylko w skali regionalnej, lecz także lokalnej. Są to dwa zagadnienia spójne i powinny być traktowane łącznie. Z przedstawionej analizy wynika konieczność zmiany podejścia do zagadnień bezpieczeństwa
pożarowego budynków. Kolejnym wyzwaniem determinującym zmianę paradygmatu jest rozwój technologii sztucznej inteligencji. Jednak opisany w pracy paradygmat ma na tyle uniwersalny i ogólny charakter, że wskazane anomalie
nie będą wymagały jego zmiany, lecz uzupełnienia.

Spis treści
Streszczenie 9
Abstract 11
Podstawowe określenia 13

1. Wstęp 19
Bibliografia do rozdziału 1 25
2. Budynek a pożar 27
2.1. Wprowadzenie 27
2.2. Przepisy bezpieczeństwa pożarowego dla budynków 30
2.3. Systematyka funkcjonalna budynków 32
2.4. Pożar w pomieszczeniu 36
2.5. Scenariusze pożaru w budynku 45
2.5.1. Informacje wstępne 45
2.5.2. Rola i znaczenie scenariuszy pożaru 47
2.5.3. Drzewo zdarzeń 50
2.5.4. Wybrane scenariusze pożarów projektowych 51
2.6. Pożar elewacji budynku 54
Bibliografia do rozdziału 2 57

3. Procesy spalania w pożarze 63
3.1. Wprowadzenie 63
3.2. Zapłonzapalenie 64
3.3. Określanie parametrów materiałowych w procesie spalania 74
3.4. Chemiczne aspekty spalania polimerów 75
3.5. Wybrane zagadnienia promieniowania cieplnego 83
3.5.1. Sposoby transportu ciepła 83
3.5.2. Podstawowe prawa rządzące promieniowaniem cieplnym 85
3.5.3. Oddziaływanie promieniowania z ciałem stałym lub ciekłym 89
3.5.4. Radiacyjny przepływ ciepła 91
3.5.5. Analiza układu płyta promieniująca – pozioma powierzchniaciała stałego 93
3.6. Rozprzestrzenianie płomienia po powierzchni ciał stałych 94
3.7. Spalanie bezpłomieniowe 126
3.7.1. Charakterystyka procesu 126
3.7.2. Inicjacja tlenia i żarzenia 133
3.7.3. Propagacja samopodtrzymującego się tlenia 135
3.7.4. Przejście od tlenia do żarzenia i do spalania płomieniowego 138
Bibliografia do rozdziału 3 144

4. Charakterystyka wyrobów budowlanych w zakresie bezpieczeństwa pożarowego 163
4.1. Wprowadzenie 163
4.2. Metody eksperymentalne powiązane z systemem Euroklas 165
4.2.1. Ciepło spalania 165
4.2.2. Niepalność 168
4.2.3. Mały płomień 169
4.2.4. Pojedynczy płonący przedmiot 170
4.2.5. Strumień krytyczny 174
4.2.6. Pożar w narożu pomieszczenia 176
4.2.7. Rozprzestrzenianie ognia na powierzchni ścian zewnętrznych 178
4.3. Ocena wyrobów budowlanych w zakresie reakcji na ogień 180
4.4. Właściwości ogniowe wyrobów budowlanych w systemie Euroklas 190
4.4.1. Wyniki badań własnych 190
4.4.2. Dualizm oceny wyrobów stosowanych w budynkach 198
Bibliografia do rozdziału 4 200

5. Empiryczna analiza parametrów materiałowych 203
5.1. Wprowadzenie 203
5.2. Szybkość wydzielania ciepła 204
5.3. Koncepcja modyfikowanego ciepła spalania 208
5.4. Modyfikowane ciepło spalania w kalorymetrze stożkowym 217
Bibliografia do rozdziału 5 219

6. Paradygmat bezpieczeństwa pożarowego budynków 221
6.1. Wprowadzenie 221
6.2. Koncepcja paradygmatu bezpieczeństwa pożarowego budynków 224
6.3. Elementy składowe paradygmatu 227
6.4. Anomalie paradygmatu 234
Bibliografia do rozdziału 6 235

7. Zakończenie 241
Bibliografia w porządku alfabetycznym 245
Załącznik. Określenie charakterystyk radiacyjnych 275