Passiv brandbeskyttelse - Passive fire protection

Brandmodstandsdygtig vægkonstruktion med branddør , gennemføring af kabelbakke og svulmende kabelbelægning.

Passiv brandbeskyttelse ( PFP ) er en integreret del af komponenterne i strukturel brandbeskyttelse og brandsikkerhed i en bygning. PFP forsøger at begrænse brande eller bremse spredningen, f.eks. Ved brandsikre vægge, gulve og døre. PFP-systemer skal overholde den tilknyttede liste- og godkendelsesanvendelse og overholdelse for at give den effektivitet, der forventes af bygningsregler .

Strukturel brandbeskyttelse

Brandbeskyttelse i en bygning, et offshore-anlæg eller et skib er et system, der inkluderer:

  • Aktiv brandbeskyttelse kan omfatte manuel eller automatisk branddetektion og brandbekæmpelse.
  • Passiv brandbeskyttelse inkluderer opdeling af den samlede bygning gennem brug af brandsikre vægge og gulve. Organisering i mindre brandrum, der består af et eller flere rum eller gulve, forhindrer eller bremser spredning af ild fra brandrummet til andre bygningsrum, hvilket begrænser bygningsskader og giver mere tid til bygningens beboere til nødevakuering eller for at nå et tilflugtsområde .
  • Brandforebyggelse inkluderer minimering af antændelseskilder samt uddannelse af beboere og operatører af anlægget, skibet eller strukturen om drift og vedligeholdelse af brandrelaterede systemer til korrekt funktion og nødprocedurer inklusive anmeldelse til brandvæsenets reaktion og nødevakuering.

Hovedtræk

Målet for brandsikringssystemer demonstreres typisk ved brandtestning af evnen til at vedligeholde genstanden eller den side, der skal beskyttes ved eller under enten 140 ° C (for vægge, gulve og elektriske kredsløb, der kræves for at have en brandmodstandsklasse ) eller ca. . 550 ° C, der betragtes som den kritiske temperatur for stålkonstruktioner , over hvilken det er i fare for at miste sin styrke, hvilket fører til kollaps. Dette er i de fleste lande baseret på de grundlæggende teststandarder for vægge og gulve, såsom BS 476: Del 22: 1987, BS EN 1364-1: 1999 og BS EN 1364-2: 1999 eller ASTM E119. Mindre komponenter, såsom brandspjæld, branddøre osv. Følger efter i hovedintentionerne i den grundlæggende standard for vægge og gulve. Brandtestning involverer levende brandeksponeringer op til 1100 ° C afhængigt af brandmodstandsklassificeringen og varigheden, man er efter. Der kræves typisk, at der testes flere genstande end blot brandeksponering for at sikre systemets overlevelsesevne under realistiske forhold.

For at nå disse mål anvendes mange forskellige typer materialer til design og konstruktion af systemer. For eksempel inkluderer almindelige endotermiske byggematerialer calciumsilikatplade, beton og gipsplader . Under brandtestning af betongulv kan man se vand koge ud af en plade. Gipsplader mister typisk al sin styrke under en brand. Brugen af ​​endotermiske materialer er etableret og bevist at være forsvarlig ingeniørpraksis. Det kemisk bundne vand inde i disse materialer sublimerer. Under denne proces kan den ikke-eksponerede side ikke overstige vandets kogepunkt. Når hydraterne er brugt, har temperaturen på den ueksponerede side af en endoterm brandbarriere tendens til at stige hurtigt. For meget vand kan dog være et problem. Betonplader, der er for våde, eksploderer bogstaveligt talt i en brand, hvorfor testlaboratorier insisterer på at måle vandindholdet i beton og mørtel i brandprøveeksemplarer, før de kører nogen brandtest. PFP foranstaltninger kan også omfatte intumescents og ablative materialer. Pointen er imidlertid, at uanset materialernes art, bærer de ikke nogen vurdering. De skal organiseres i systemer, der har en klassificering, når de installeres i overensstemmelse med certificeringsfortegnelser eller etablerede kataloger, såsom DIN 4102 del 4 eller den canadiske nationale bygningskodeks.

Passive brandbeskyttelsesforanstaltninger er beregnet til at indeholde en brand i oprindelsesrummet, hvorved spredning af ild og røg begrænses i en begrænset periode som bestemt den lokale bygningskodeks og brandkode. Passive brandbeskyttelsesforanstaltninger, såsom brandstop, brandvægge og branddøre, testes for at bestemme brandmodstandsevnen for den endelige samling, normalt udtrykt i timers brandmodstand (f.eks. ⅓, ¾, 1, 1½, 2, 3, 4 timer). En certificeringsfortegnelse giver begrænsningerne for vurderingen.

I modsætning til aktive brandsikring foranstaltninger, passiv behøver brand midler til beskyttelse ikke kræver typisk elektrisk eller elektronisk aktivering eller en grad af bevægelse . Undtagelser fra den særlige tommelfingerregel er brandspjæld (brandmodstandsdygtige lukninger i luftkanaler, undtagen fedtkanaler) og branddørlukkere, som skal bevæge sig, åbne og lukke for at arbejde, samt alle svulmende produkter, der svulmer op, bevæg dig således for at fungere.

Som navnet antyder, forbliver passiv brandbeskyttelse inaktiv i belægningssystemet, indtil der opstår brand. Der er hovedsageligt to typer PFP: svulmende brandbeskyttelse og vermikulit brandbeskyttelse. I brandbeskyttelse af vermikulit er de strukturelle stålelementer dækket af vermikulitmaterialer, for det meste et meget tykt lag. Dette er en billigere mulighed sammenlignet med en besværlig, men er meget rå og æstetisk ubehagelig. Desuden, hvis miljøet er ætsende i naturen, er vermiculit-indstillingen ikke tilrådelig, da der er mulighed for vand, der siver ind i det (på grund af vermiculitets porøse natur), og der er det vanskeligt at overvåge for korrosion. Intumescent brandsikker er et lag maling, der påføres sammen med belægningssystemet på de strukturelle stålelementer. Tykkelsen af ​​denne svulmende belægning afhænger af den anvendte stålsektion. Til beregning af DFT (tør filmtykkelse) anvendes en faktor kaldet Hp / A (opvarmet omkreds divideret med tværsnitsareal), benævnt "snitfaktor" og udtrykt i m -1 . Intumescent belægninger påføres som et mellemliggende lag i et belægningssystem (primer, mellemliggende og top / finish coat). På grund af den relativt lave tykkelse af denne svulmende belægning (normalt i området 350 til 700 mikrometer ), fin finish og korrosionsbeskyttende natur foretrækkes svulmende belægning på basis af æstetik og ydeevne.

I tilfælde af brand vil stålkonstruktionen til sidst kollapse, når stålet når den kritiske kernetemperatur (ca. 550 grader Celsius eller 850 grader Fahrenheit). PFP-systemet vil kun forsinke dette ved at oprette et lag kul mellem stål og ild. Afhængigt af kravet kan PFP-systemer give brandklassificeringer i mere end 120 minutter. PFP-systemer anbefales i infrastrukturprojekter, da de kan redde liv og ejendom.

PFP i en bygning kan beskrives som en gruppe af systemer inden for systemer. En installeret brandstop er for eksempel et system, der er baseret på en produktcertificeringsliste . Det udgør en del af en brandmodstandsdygtig væg eller et gulv, og denne væg eller etage er en del af et brandrum, der udgør en integreret del af bygningens overordnede brandsikkerhedsplan. Selve bygningen som helhed kan også ses som et system.

Eksempler

Denne I-stråle har et brandsikringsmateriale sprøjtet på den som en form for passiv brandbeskyttelse.
  • Vægge med brandbestandighed
  • Firewalls har ikke kun en vurdering, de er også designet til at opdele bygninger, så hvis kollaps opstår på den ene side, vil dette ikke påvirke den anden side. De kan også bruges til at eliminere behovet for sprinklere, som en kompromis.
  • Brandsikkert glasglas ved hjælp af flerlags svulmende teknologi eller trådnet indlejret i glasset kan bruges til fremstilling af brandmodstandsvinduer i vægge eller branddøre .
  • Brandhæmmede gulve
  • Belægning separationer (barrierer udpeget som belægning separationer er beregnet til at adskille dele af bygninger, hvor forskellige anvendelser er der i hver side, for eksempel, lejligheder på den ene side og lagrer på den anden side af belægning separation).
  • Lukninger (brandspjæld) Nogle gange behandles brandstop i bygningskoder identisk med lukninger. Canada afvurderer lukninger, hvor f.eks. En 2-timers lukning er acceptabel til brug i en 3-timers brandseparation, så længe brandadskillelsen ikke er en belægningsseparation eller firewall. Den sænkede rating derefter omtales som en brandsikring bedømmelse , både for firestops, medmindre de indeholder plast rør og regelmæssige lukninger.
  • Brandmænd
  • Fedtkanaler (Disse henviser til kanaler, der fører fra kommercielt madlavningsudstyr såsom områder, frituregryder og dobbeltdækker og transportbåndsudstyrede pizzaovne til fedtkanalventilatorer.) I Nordamerika er fedtkanaler lavet af mindst 16 mm (1,6 mm) ) metalplader, alle svejste og certificerede åbninger til rengøring, hvorved kanalen enten er fremstillet iboende til at have en specifik brandmodstandsklasse, ELLER det er almindeligt 16 gauge kanalkanal med et udvendigt lag af målrettet og certificeret brandsikring. Uanset hvad skal nordamerikanske fedtkanaler overholde NFPA 96-kravene.
  • Kabel belægning (anvendelse af brandhæmmende midler , som enten endoterm eller opsvulmende , at reducere flammespredning og røgudvikling af brændbart kabel-kappe)
  • Spray ildfast (anvendelse af kvældende eller endoterme malinger eller fiber- eller cementholdige plastre til at holde substrater, såsom strukturelle stål , elektriske eller mekaniske tjenester, ventiler , flydende gas (LPG) fartøjer, fartøj nederdele, skotter eller dæk under enten 140 ° C i elektriske genstande eller ca. 500 ° C til strukturelle stålelementer for at opretholde funktionsdygtigheden af ​​den genstand, der skal beskyttes)
  • Ildfast beklædning (brædder anvendes til samme formål, og i de samme anvendelser som spray brandsikring) Materialer til sådan beklædning indbefatter perlit , vermiculit , calciumsilicat , gips , intumescent epoxy , Durasteel ( cellulose -fibre armeret beton og udstanset ark-metalbundne kompositpaneler ), MicroTherm
  • Kabinetter (kasser eller wraps lavet af Brandsikring materialer, herunder brand-resistive wraps og bånd til at beskytte specialkemikalier ventiler og andre elementer anses for at kræve beskyttelse mod brand og varme-en analogi til dette ville være en sikker ) eller levering af kredsløb integritet foranstaltninger til Hold elektriske kabler i drift under en utilsigtet brand.

Forskrifter

Det vigtigste mål for PFP er identisk med målet for al brandbeskyttelse: livssikkerhed. Dette opnås hovedsageligt ved at opretholde strukturel integritet i en periode under ilden og begrænse spredning af ild og virkningerne deraf (f.eks. Varme og røg). Ejendomsbeskyttelse og kontinuitet i operationer er normalt sekundære mål i koder. Undtagelser inkluderer nukleare anlæg og marine applikationer, da evakuering kan være mere kompleks eller umulig. Atomanlæg, både bygninger og skibe, skal også sikre, at atomreaktoren ikke oplever en nuklear nedbrydning . I dette tilfælde kan fastgørelse af reaktoren være vigtigere end evakuering for nøglesikkerhedspersonale.

Eksempler på test, der ligger til grund for certificeringslisten :

Kabelbakke krydsbarriere brandtest i henhold til tysk DIN 4102

Hver af disse testprocedurer har meget ens brandudholdelsesregimer og varmeoverførselsbegrænsninger. Forskelle inkluderer slangestrømstest, der er unikke for Canada og USA, mens Tyskland inkluderer en meget streng slagtest under brand for firewalls. Tyskland er enestående i at inkludere varmeinduceret ekspansion og sammenbrud af jernholdige kabelbakker med i betragtning til ildstoppere, hvilket resulterer i begunstigelse af ildfast mørtel, der har tendens til at holde den gennemtrængende kabelbakke på plads, mens "softseals", typisk lavet af stenuld og elastomere påfyldninger , er blevet demonstreret ved test af Otto Graf-instituttet for at blive revet op og gjort ubrugelige, når kabelbakken udvides, skubber ind og derefter kollapser. Spin-offs fra disse grundlæggende tests dækker lukninger, brandstoppere og mere. Ovnfunktioner, termokobling og rapporteringskrav forbliver ensartede i hvert land.

I udvendige applikationer til offshore og petroleumssektoren bruger brandudholdenhedstesten en højere temperatur og hurtigere varmestigning , mens brandindhold i indvendige applikationer, såsom kontorbygninger, fabrikker og boliger, er baseret på erfaringer fra brændende træ. Den indvendige brandtid / temperaturkurve kaldes "ETK" (Einheitstemperaturzeitkurve = standard tid / temperaturkurve) eller "bygningselementer" -kurven, hvorimod højtemperaturvarianten kaldes kulbrintekurve , da den er baseret på brændende olie og gas produkter, der brænder varmere og hurtigere. Den mest alvorlige og mest sjældne anvendte af alle brandeksponeringstest er den britiske "jetfire" -test, som i nogen grad er blevet brugt i Storbritannien og Norge, men som ikke typisk findes i almindelige regler.

Normalt skal brandbeskyttelsessystemer under opførelse af bygninger overholde kravene i bygningskodeksen, der var gældende den dag, hvor byggetilladelsen blev ansøgt. Håndhævelse af overholdelse af bygningskodekser er typisk de kommunale bygningsafdelingers ansvar. Når konstruktionen er afsluttet, skal bygningen opretholde sit designgrundlag ved at overholde den nuværende brandkode, som håndhæves af de kommunale brandvæsenes brandforebyggende myndigheder. En opdateret brandbeskyttelsesplan, der indeholder en komplet oversigt og vedligeholdelsesoplysninger om alle brandbeskyttelseskomponenter, herunder brandstop, brandsikring, brandsprinklere, branddetektorer, brandalarmsystemer, brandslukkere osv. Er typiske krav til demonstration af overensstemmelse med gældende love og regler. For at vide, om ens bygning overholder brandsikkerhedsbestemmelserne, er det nyttigt at vide, hvilke systemer man har på plads, og hvad deres installation og vedligeholdelse er baseret på.

Ændringer i brandsikringssystemer eller genstande, der påvirker bygningens strukturelle eller brandintegritet eller anvendelse ( belægning ), er underlagt lovgivningsmæssig kontrol. En påtænkt ændring af et anlæg kræver en byggetilladelse eller, hvis ændringen er meget lille, en gennemgang foretaget af den lokale brandforebyggende officer. Sådanne anmeldelser fra myndigheden, der har jurisdiktion (AHJ), hjælper også med at forhindre potentielle problemer, som måske ikke er synlige for en bygningsejer eller entreprenører. Store og meget almindelige mangler i eksisterende bygninger inkluderer deaktivering af branddørlukkere ved at støtte dørene åbne og løbe tæpper igennem dem og perforere brandmodstandsdygtige vægge og gulve uden ordentlig brandstop.

"Gammel" versus "ny"

Generelt skelner man mellem "gamle" og "nye" barrieresystemer. "Gamle" systemer er blevet testet og verificeret af statslige myndigheder, herunder DIBt, British Standards Institute (BSI) og National Research Council's Institute for Research in Construction. Disse organisationer offentliggør hver i koder og standarder, detaljer om samling af væg og gulv, der kan bruges med generiske, standardiserede komponenter for at opnå kvantificerede brandmodstandsgrader. Arkitekter henviser rutinemæssigt til disse detaljer på tegninger for at gøre det muligt for entreprenører at opbygge passive brandbeskyttelsesbarrierer med visse klassifikationer. De "gamle" systemer tilføjes undertiden gennem test udført i statslige laboratorier som dem, der vedligeholdes af Canadas Institute for Research in Construction, som derefter offentliggør resultaterne i Canadas National Building Code (NBC). Tyskland og Storbritannien offentliggør til sammenligning deres "gamle" systemer i respektive standarder, DIN4102 del 4 (Tyskland) og BS476 (Storbritannien). "Nye" systemer er typisk baseret på certificeringsfortegnelser, hvorved den installerede konfiguration skal overholde de tolerancer, der er angivet i certificeringslisten. Det Forenede Kongerige er en undtagelse fra dette, hvor certificering, selvom det ikke er test, er valgfri.

Lande med valgfri certificering

Brandtest i Storbritannien rapporteres i form af testresultater, men i modsætning til Nordamerika og Tyskland kræver bygningsmyndigheder ikke skriftligt bevis for, at de materialer, der er installeret på stedet, faktisk er identiske med de materialer og produkter, der blev brugt i testen. Testrapporten fortolkes ofte af ingeniører, da testresultaterne ikke kommunikeres i form af ensartede strukturerede lister. I Storbritannien og andre lande, der ikke kræver certificering, er beviset for, at producenten ikke har erstattet andre materialer bortset fra dem, der blev brugt i den originale test, baseret på tillid til producentens etik eller skyld . Mens i Nordamerika og Tyskland er produktcertificering nøglen til succes og juridisk forsvarlighed af passive brandbeskyttelsesbarrierer, men alternative kvalitetskontrolcertificeringer fra specifikke installationsvirksomheder og deres arbejde er tilgængelige , men ikke et lovgivningsmæssigt eller lovmæssigt krav. Alligevel er spørgsmålet om, hvordan man kan være sikker på, bortset fra troen på sælgeren, at det, der blev testet, er identisk med det, der er købt og installeret, et spørgsmål om personlig vurdering. Det mest omtalte eksempel på PFP-systemer, der ikke var certificeret og blev erklæret ubrugelige af autoriteten, der har jurisdiktion, er Thermo-Lag-skandalen , der blev belyst af whistleblower Gerald W. Brown , der underrettede Nuclear Regulatory Commission om utilstrækkelighed ved brandtestning af kredsløbsintegritetsforanstaltninger under brug i licenserede atomkraftværker . Dette førte til en kongresundersøgelse, betydelig pressedækning og en stor mængde afhjælpende arbejde fra industriens side for at afbøde problemet. Der er ikke kendt noget lignende tilfælde for PFP-systemer, der var under opfølgningsordningen for organisationer, der havde national akkreditering for produktcertificering , såsom DIBt eller Underwriters Laboratories .

Se også

Referencer

eksterne links