BEZPIECZEŃSTWO POŻAROWE BUDYNKÓW – NAJBLIŻSZE WYZWANIA

Zmieniające się priorytety, uaktualniony poziom wiedzy, przesunięta w 2022 r. przez Ministerstwo Rozwoju i Technologii na 2024 r. nowelizacja rozporządzenia dotyczącego warunków technicznych [1] oznaczać będą w najbliższych latach wiele zmian, które w sposób istotny wpłyną na wymagania pożarowe stawiane budynkom.

Z europejskiego, ale i globalnego punktu widzenia najbardziej istotne jest przesunięcie środka ciężkości w kierunku uzyskania neutralności klimatycznej, a więc ograniczenia globalnego ocieplenia do poziomu poniżej 1,5°C, co nierozerwalnie wiąże się z ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych, w tym przede wszystkim dwutlenku węgla, ale nie tylko, bo również np. czynników chłodniczych stosowanych w urządzeniach klimatyzacyjnych wykorzystywanych w budynkach.

Drogowskazy
Aby osiągnąć te cele, opracowano Europejski Zielony Ład, który ma zapewnić neutralność klimatyczną Europy do 2050 r. Zatwierdzone przez Parlament Europejski akty prawne, w tym prawo o klimacie uchwalone 24 czerwca 2021 r., narzucają cele, które powinniśmy osiągnąć już w 2030 r. (redukcja emisji gazów cieplarnianych o 55 proc.), by po 2050 r. stać się gospodarką z ujemnym bilansem emisji gazów cieplarnianych. Dla realizacji tych celów opracowano pakiet Fit for 55, czyli prawie 20 przepisów, niektórych zaktualizowanych, a niektórych zupełnie nowych, z zakresu klimatu i energii. Znaczna ich część została zatwierdzona w pierwszej połowie 2023 r. Reszta zostanie uchwalona najprawdopodobniej do końca 2023 r. Oczywiście przepisy te dotyczą wszystkich dziedzin życia, poczynając od handlu emisjami (EU ETS), ale dotyczą one również celów stawianych m.in. przed budownictwem, a więc sektorem spoza systemu ETS, w którym przewiduje się redukcję emisji gazów cieplarnianych w przedziale 29–40 proc. już do 2030 r. Cele Fit for 55 wymuszają większe wykorzystanie energii odnawialnej, oszczędzanie energii, ale również zwiększenie pochłaniania dwutlenku węgla.

Jak to wszystko wpłynie na budownictwo?
Sądząc po reakcjach i wypowiedziach największych potentatów na rynku budowlanym, ta transformacja stanowi większe wyzwanie niż kryzys związany z pandemią COVID-19 i agresja Rosji na Ukrainę razem wzięte.

Z budowlanego punktu widzenia największe wyzwania stoją przed wszelkimi technologiami energochłonnymi, do których zalicza się budownictwo betonowe, stalowe czy wykorzystujące ceramikę. Już dzisiaj trwają prace nad wprowadzaniem nowych cementów, w których zawartość klinkieru, a więc składnika wymagającego bardzo dużych nakładów energetycznych, zostanie drastycznie zredukowana, np. z 95 proc. do 60 proc. i mniej. Podobnie jest ze stalą czy ceramiką. W tej transformacji jedni, pomimo usilnych prób dostosowania się do nowych wymagań, tracą dotychczasowe przewagi, a inni zyskują, np. wszystkie materiały kumulujące w sobie dwutlenek węgla, przykładowo technologie oparte na drewnie, których renesans jest wyraźnie widoczny na świecie. W tym zakresie na świecie w ostatnich latach pojawiło się wiele opracowań, przy czym aby uzmysłowić, że nie jest to wyłącznie wymysł europejski, warto zacytować pracę chińskich badaczy [2].

Trzeba zasygnalizować potrzebę
zwrócenia większej uwagi na kwestie pożarowe
w przeobrażającym się budownictwie.

Ślad operacyjny i ślad wbudowany
Porównali oni 7 demonstracyjnych budynków – o zróżnicowanym przeznaczeniu (rezydencja, budynek wystawienniczy, dom opieki, biurowy, turystyczny czy wielorodzinny), o bardzo zróżnicowanej powierzchni (od 701 mkw. do 30 000 mkw.), zlokalizowanych w różnych strefach klimatycznych, zarówno w zimnej przez cały rok, jak i zmiennej, gorącej latem i chłodnej zimą, wykonanych w 3 technologiach: betonowo-stalowej, drewnianej oraz drewnianej w wykonaniu niskoenergetycznym. Porównano redukcję emisji dwutlenku węgla w stosunku do takich samych budynków betonowo-stalowych na etapie wznoszenia budynków oraz w cyklu ich życia. Średnia redukcja dwutlenku węgla na etapie powstawania budynków w przypadku tradycyjnej technologii drewnianej wyniosła 64,5 proc. (od 48,9 proc. do 94,7 proc.), a dla budynków drewnianych niskoenergetycznych 28,5 proc. (od 13,6 proc. do 67,7 proc.), natomiast w cyklu życia odpowiednio 11 proc. i 32,7 proc. Podczas gdy w cyklu życia najważniejszy jest tzw. ślad operacyjny, na co decydujący wpływ ma zapotrzebowanie budynku na energię, na etapie produkcji kluczową rolę odgrywają wbudowywane materiały (ślad wbudowany) i to one wymuszą zmianę podejścia do wielu kwestii. Podobnie jest z procesem produkcji. Prefabrykacja niesie za sobą mniejszą emisję dwutlenku węgla, co oznacza, że coraz bardziej będzie się odchodziło od tradycyjnie prowadzonych inwestycji budowlanych na rzecz rozwiązań off-site, opartych na zaawansowanej prefabrykacji i szybkim montażu w miejscu wbudowania. Architekci już dzisiaj stają przed dylematem, jak zaprojektować budynki, by spełnić stawiane im wymagania zawarte w założeniach dyrektywy EPBD – a przypomnijmy, że teoretycznie od 2026 r. wszystkie nowe budynki będące własnością władz publicznych powinny być zeroemisyjne. Od 2028 r. takie założenie będzie dotyczyło nowych budynków prywatnych, a od 2032 r. budynków mieszkalnych poddawanych gruntownej renowacji. Projektant musi te wszystkie aspekty uwzględnić i stąd już na etapie projektowania będzie rozważał użycie takich materiałów (kumulujących dwutlenek węgla, o niskim zapotrzebowaniu na energię podczas ich wytwarzania), które pozwolą mu spełnić to założenie.

Z budowlanego punktu widzenia mamy zatem do czynienia z przedefiniowaniem priorytetów, co oznacza konieczność uwzględnienia dotychczas marginalizowanych kryteriów, które mają obecnie znaczenie nadrzędne. Oczywiście nikt nie dopuszcza obniżenia poziomu bezpieczeństwa budynków, niemniej jednak należy się spodziewać, że do części zagadnień zaczniemy podchodzić inaczej niż obecnie.

Zastosowanie niepalnych materiałów
Bardzo dobry przykład stanowi kwestia palności materiałów budowlanych. W obecnie obowiązujących przepisach [1] mamy wiele odniesień dotyczących niepalności. Przykładowo nie można stosować materiałów palnych w oddzieleniach przeciwpożarowych, co pozwala na stosowanie w nich niepalnej stali, betonu czy ceramiki, ale uniemożliwia wykorzystywanie palnego drewna. Z logicznego punktu widzenia przepis wydaje się prawidłowy – oddzielenie przeciwpożarowe ma nie dopuścić do przedostania się i rozwoju pożaru po drugiej stronie przegrody, więc zastosowanie niepalnych materiałów wydaje się konsekwentnym poczynaniem. Z drugiej jednak strony o funkcji oddzielającej, czyli tej, dla której stosuje się tego typu rozwiązania, decyduje odporność ogniowa, a jest ona równie bezproblemowo osiągana przez elementy zawierające stal, beton, ceramikę czy drewno. Bywa w niektórych przypadkach również i tak, że palne elementy drewniane zachowują się lepiej niż elementy niepalne, np. stal, która jest dobrym przewodnikiem, więc szybko się nagrzewa i w podwyższonej temperaturze bardzo szybko traci swoje właściwości nośne. Może zmieniające się priorytety wymuszą w tym zakresie rewizję przepisów i zamiast dotychczasowych ograniczeń, wykluczających pewne rozwiązania z uwagi na cechy jakiegoś materiału, skupimy się na funkcji, jaką ma zapewnić dane rozwiązanie. To zaledwie jeden z aspektów, a przecież dochodzą również kwestie związane z izolacyjnością termiczną przegród, odnawialnymi źródłami energii czy absorpcją dwutlenku węgla.

Niepalność a izolacyjność termiczna przegród
Tu ponownie mamy pewien konflikt interesów, ponieważ najlepsze współczesne materiały termoizolacyjne są palne, a jeżeli niepalne – jak wełna szklana – mają ograniczenia termiczne niezapewniające pełnego zabezpieczenia w przypadku pożaru rozwiniętego. Z kolei niepalna wełna skalna, bezpieczna z pożarowego punktu widzenia, nie gwarantuje takiej samej efektywności termicznej przegrody przy porównywalnych grubościach i masach jak styropian czy izolacje piankowe. Tutaj znowu projektanci będą stawali przed dylematem, przy czym problem ten jest już stosunkowo dobrze rozpoznany, bowiem zastosowanie palnych, ale dobrze izolujących materiałów termoizolacyjnych w odpowiednich układach zapewnia wymagany przepisami poziom bezpieczeństwa pożarowego.

Druga generacja Eurokodów ma, uwzględniając poszanowanie
dla osiągnięć z przeszłości, dostarczyć najbardziej precyzyjny
zestaw reguł i zaleceń do projektowania konstrukcji budowlanych,
zapewniający najwyższy poziom ufności i preferencji
z dostępnych rozwiązań na świecie.

Bezpieczeństwo pożarowe instalacji PV
W przypadku odnawialnych źródeł energii, co oznacza najczęściej instalacje PV montowane na dachach i ścianach budynków, również występuje konflikt interesów. Z jednej strony pozyskujemy „czystą” energię, ale z drugiej strony – przy obecnym sposobie montażu tych instalacji, jak pokazują liczne przykłady pożarów – zwiększa się ryzyko wystąpienia tego typu katastrofy. Niezbędne jest zatem opracowanie nowych standardów instalacji tego typu urządzeń, które pozwolą na korzystanie z ich zalet, jednocześnie ograniczając niewskazane podwyższenie zagrożenia pożarowego. Próby badawcze przeprowadzone w ITB wskazują, że jest to możliwe (fot. 1).

Wpływ zielonych elewacji na rozwój pożaru
Nieco inaczej jest z tzw. elewacjami zielonymi, które pomimo palności (materia organiczna), przy prawidłowym sposobie pielęgnacji, nie stwarzają aż tak dużego zagrożenia pożarowego, jednakże przy obecnych metodach doświadczalnej oceny z pewnością będą się zaliczały do rozprzestrzeniających ogień, co formalnie powinno je wykluczyć, mimo że coraz częściej narzuca się architektom, np. decyzjami środowiskowymi, pokrycie przykładowo 20 proc. elewacji rozwiązaniami aktywnymi biologicznie, czyli roślinami. Państwowa Straż Pożarna dostrzegła już ten problem i z nieformalnego stanowiska wynika, że z roślinami posadzonymi przy budynku w gruncie, pnącymi się po specjalnej stalowej podkonstrukcji przymocowanej do ściany, problemu raczej nie będzie, natomiast w przypadku rozwiązań ze specjalnym systemem donic umieszczonych na elewacjach, wykorzystujących specjalne maty wykonane z tworzy sztucznych itp., wymagane będą dowody badawcze wskazujące na brak istotnego wpływu tych rozwiązań na rozwój pożaru.

Przyłożenie większej wagi do kwestii redukcji emisji gazów cieplarnianych prawdopodobnie będzie prowadziło do chęci wykorzystania bardziej efektywnych rozwiązań termoizolacyjnych, przy marginalizacji kwestii bezpieczeństwa pożarowego. Zauważył ten aspekt Friderik Knez [3], który zasygnalizował potrzebę zwrócenia większej uwagi na kwestie pożarowe w przeobrażającym się budownictwie, bowiem bez tego jedynie kwestią czasu będzie kolejna katastrofa typu Grenfell Tower.

Śladem Eurokodów
Drugim niezwykle istotnym aspektem wpływającym na postrzeganie przepisów z zakresu bezpieczeństwa pożarowego jest sukcesywne wprowadzanie Eurokodów generacji 2. Należy zdawać sobie sprawę, że jest to proces złożony i długotrwały, niemniej jednak trwa już od wielu lat. Przypomnijmy tylko, że prace nad pierwszą generacją Eurokodów rozpoczęły się w 1975 r., a ich publikacja (jej zakończenie) nastąpiła w 2007 r., przy czym w Polsce część dokumentów w wersji polskojęzycznej ukazała się nieco później. Horyzont czasowy pokazuje, że wycofanie pierwszej generacji Eurokodów ma nastąpić do marca 2028 r. i wtedy zostaną one zastąpione przez drugą generację Eurokodów, nad którą pracuje się już od 2010 r., kiedy to rozpoczęto programowanie tych prac, a bardziej intensywne działania rozpoczęły się w 2015 r. Warto zaznaczyć, że oprócz prac związanych z CEN przewidziano czas na narodową implementację dokumentów, która rozpoczęła się już w październiku 2021 r. i sukcesywnie realizowana jest dla poszczególnych dokumentów.

Zgodnie z założeniami CEN/TC 250 druga generacja Eurokodów ma, uwzględniając poszanowanie dla osiągnięć z przeszłości, dostarczyć najbardziej precyzyjny zestaw reguł i zaleceń do projektowania konstrukcji budowlanych, zapewniający najwyższy poziom ufności i preferencji z dostępnych rozwiązań na świecie. Powyższe jest nierozerwalnie związane z dostarczeniem treści oczekiwanych przez projektantów, pozwalających im na rozwiązywanie napotykanych przez nich problemów, popartych przykładami, ustanawiających zasady i powiązane z nimi priorytety, kluczowe mierniki wydajności oraz odpowiednie wsparcie.

W programie prac CEN/TC 250 oprócz dobrze znanych norm z pierwszej generacji: EN 1990, EN 1991, EN 1992, EN 1993, EN 1994, EN 1995, EN 1996, EN 1997, EN 1998, EN 1999, których nowe wersje będą bardziej uporządkowane i dostosowane do aktualnego poziomu wiedzy, pojawiają się również dokumenty dotyczące konstrukcji szklanych, FPC (FRP) oraz membran. Wszystkie dokumenty mają być proste w użyciu i będą uwzględniać kwestie związane ze zmianami klimatycznymi, zawierać metody oceny oraz zapewniać takie zaprojektowanie, by zapewnić zdolność konstrukcji do przeniesienia nieprzewidzianych, niekorzystnych zdarzeń bez uszkodzenia w stopniu nieproporcjonalnym do pierwotnej przyczyny [4].

Podczas gdy w cyklu życia najważniejszy jes
tzw. ślad operacyjny, na co decydujący wpływ
ma zapotrzebowanie budynku na energię,
na etapie produkcji kluczową rolę odgrywają
wbudowywane materiały (ślad wbudowany)
i to one wymuszą zmianę podejścia do wielu kwestii.

Pierwszą z norm, której finalna wersja została opublikowana w języku angielskim, jest EN 1990 [5]. Dokument ten w stosunku do wersji z 2002 r., zawierającej około 70 stron, znacząco się rozrósł i obecnie zawiera aż 172 strony, na których wprowadzono wiele zmian, objaśnień, uporządkowano treści, czytelnie je segregując itp. Co do samej zasady ciągle obowiązuje to samo podejście, przy czym wiele kwestii zostało uszczegółowionych, precyzyjniej wyjaśnionych i dodanych. Przykładowa zmiana dotyczy np. liczby klas konsekwencji. W pierwszej generacji EN 1990 mieliśmy 3 klasy (CC1, CC2 i CC3), a obecnie jest ich 5, poczynając od CC0, która nie odnosi się do elementów konstrukcyjnych, kończąc zaś na klasie CC4, przeznaczonej dla elektrowni jądrowych i zapór wodnych. Rozbudowie uległy załączniki, które odnoszą się obecnie do konkretnych kwestii. Przykładowo załącznik A, który w pierwszej generacji odnosił się do kwestii zakresu stosowania, kombinacji obciążeń, stanów granicznych nośności i użytkowalności, obecnie zawiera zasady ogólne i zasady dla budynków w części A1, by w kolejnych częściach odpowiednio odnieść się do mostów, wież, masztów i kominów, silosów i zbiorników, dźwigów czy morskich konstrukcji posadawianych w strefie przybrzeżnej. Załącznik B, podobnie jak C i D, rozbudowano o nowe treści, ale zasadniczo tematyką są zbliżone do tych z pierwszej generacji, dodano natomiast zupełnie nowe załączniki E, F, G i H, poświęcone odpowiednio zagadnieniom związanym z dodatkowymi wytycznymi dotyczącymi wytrzymałości (z niezawodnością) konstrukcji w sytuacji niekorzystnych zdarzeń „robustness”, z kwestiami uwzględniającymi opady deszczu, projektowania łożysk oraz projektowania kładek w zakresie drgań spowodowanych ruchem pieszych.

Warto dodać, że zgodnie z M/515 zmiany EN 1990 mają uwzględniać zarówno nowe konstrukcje (EN 1990-1), jak i pozwalać na ocenę istniejących konstrukcji (EN 1990-2) [6].

Z ogniowego punktu widzenia norma EN 1990 nie wprowadza rewolucji. Znacznie więcej w tym zakresie należy się spodziewać w przypadku EN 1991-1-2, której procedowane drafty są bardzo rozbudowane w stosunku do wersji z pierwszej generacji. Podobnie sytuacja wygląda z ogniowymi wersjami norm dla poszczególnych konstrukcji. Podczas gdy w przypadku konstrukcji stalowych, betonowych czy murowych nie należy spodziewać się istotnych zmian, a jedynie rozszerzenia, bardziej szczegółowego wyjaśnienia, uporządkowania i wyeliminowania nieścisłości, w przypadku EN 1995-1-2, a więc normy poświęconej konstrukcjom drewnianym, mamy bardzo dużo nowych informacji, co pozostaje zbieżne z rozwojem tej gałęzi budownictwa. Przykładowo mamy cały rozdział poświęcony elementom CLT (ang. cross-laminated timber), czyli technologii, która wydaje się obecnie wiodąca w przypadku konstrukcji drewnianych. Więcej o tych dokumentach będzie można napisać w chwili, kiedy prace nad nimi zostaną, przynajmniej z merytorycznego punktu widzenia, zakończone i obecna bardzo żarliwa dyskusja doprowadzi do akceptowalnego przez całe środowisko konsensusu.

Czekamy na nowelizację
Ostatnią kwestią, która już niedługo może wpłynąć na wymagania stawiane budynkom z zakresu bezpieczeństwa pożarowego, jest przesunięta nowelizacja rozporządzenia [1]. Zgodnie z informacjami z marca 2023 r., pozyskanymi od zaangażowanych w ten proces kompetentnych osób, należy się spodziewać nowelizacji przepisów w drugiej połowie 2024 r., co, biorąc pod uwagę konieczność notyfikacji dokumentu w Europie, głosowania, prac formalnych itp., oznacza, że gotowy, po konsultacjach środowiskowych tekst nowelizacji powinien być opracowany do końca 2023 r., przy czym okres wyborczy może zaburzyć ten harmonogram. Należy pamiętać, że większość prac merytorycznych została wykonana już w 2022 r. W zakresie bezpieczeństwa pożarowego bardzo obszerny i zbieżny pakiet zmian zaproponowały: KG PSP, ITB oraz inne instytucje. Zmiany te w większości przypadków eliminują nieścisłości w obecnie obowiązujących przepisach, odchodzą od nietechnicznych określeń na rzecz Euroklas, wprowadzają wiele zmian łagodzących zapisy, jednocześnie nieobniżających poziomu bezpieczeństwa pożarowego. Należy się spodziewać, że dodatkowo w większym stopniu będzie należało uwzględnić kwestie środowiskowe, co np. w przypadku konstrukcji drewnianych zostało już przekazane do Ministerstwa Rozwoju i Technologii przez Instytut Techniki Budowlanej, przy czym żeby tak się stało, proces zmian musi zapoczątkować MRiT, które sprawuje nadzór nad tym aktem prawnym.

Literatura
[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (ze zm.).

[2] Yang, X., Zhang, S., Wang, K. (2021). Quantitative study of life cycle carbon emissions from 7 timber buildings in China. Int J Life Cycle Assess, 26, 1721–1734. https://doi.org/10.1007/s11367-021-01960-8.

[3] Knez F. (2023). Fires in the sustainability framework. ENBRI Expert Workshop „Fire safety and sustainability”, June 2023, Ljubljana, Slovenia.

[4] Denton S. (2023). Eurocodes 2G. Second Generation Eurocode Conference, May 2023, Berlin, Germany.

[5] EN 1990 Eurocode – Basis of structural and geotechnical design. March 2023.

[6] Formichi P. (2023). Eurocodes EN 1990 Basis of structural design. Second Generation Eurocode Conference, May 2023, Berlin, Germany.