PALOKUORMIEN MERKITYKSESTÄ JA MUUTOKSISTA. Palotutkimuksen päivät 2011 Esko Mikkola, VTT

Transkriptio

1 PALOKUORMIEN MERKITYKSESTÄ JA MUUTOKSISTA Palotutkimuksen päivät 2011 Esko Mikkola, VTT

2 2 Palokuormat määräyksissä Rakennusten paloturvallisuusvaatimusten taustalla on oletuksia palokuormista ja niiden osallisuudesta tulipaloon Palokuormien arvioidut suuruusluokat vaikuttavat kantavien rakenteiden ja sisäpuolisten pintojen luokkavaatimuksiin Sisustuksen ja muun irtaimiston sisältämää palokuormaa ei kontrolloida, vaan sen annetaan muodostua vapaasti lukuun ottamatta mm. polttoaineen varastointia koskevia rajoituksia Irtaimen palokuorman kovin tiukka rajoittaminen voisi johtaa mahdollisiin ongelmiin muiden vaatimusten täyttymisen osalta Terveellisyyteen, käytettävyyteen, jne. liittyvät vaatimukset tulee tietysti samanaikaisesti täyttää

3 3 Palokuormien arvioinnista Määräyksissä palokuormat otetaan huomioon oletusarvoina, vaikka todellisuudessa esiintyykin suuria vaihteluita Asunnot kuuluvat palokuormaryhmään alle 600 MJ/m 2, ja asuinrakennusten irtaimistovarastot palokuormaryhmään MJ/m 2 Palokuormia on pyritty arvioimaan mittaamalla suuria määriä kohteita ja näin on saatu keskimääräisiä arvoja sekä palokuormien jakaumia Asuntojen ja toimistojen palokuormatiheyden (MJ/m 2 ) vertailuja

4 4 Palokuormien mittausmenetelmät ovat vaihdelleet - tarkimmillaan palokuorma on punnittu, materiaalit tunnistettu ja käytetty niitä edustavia lämpöarvoja Eri tutkimusten palokuormajakaumat ovat kohtuullisen lähellä toisiaan vaikkakin tiheysfunktion leveydessä on eroja Eurocode 1:n poikkeava käyrä sisältää erilaisia varmuuskertoimia Asuntojen palokuormien kertymäfunktioita eri tutkimusten mukaan Huone 1: Olohuone 19,4 m 2, palokuormaa 310 MJ/m 2 (vähän kalusteita) Huone 2: Olohuone 20,1 m 2, palokuormaa 607 MJ/m 2 (paljon kalusteita) Huone 3: Makuuhuone 12,6 m 2, palokuormaa 818 MJ/m 2.

5 5 Asuntojen palokuormatiheyksien vertailua eri tutkimusten mukaan

6 6 Irtaimiston sisältämä palokuorma: Huonekalut, kalusteet, laitteet, varastoitu tavara, jne. Pääosin ei säädellä; tilan koko ja materiaalien lämpöarvojen rajat asettavat reunaehtoja Esim. asuntojen suhteen on tehty paljon mittauksia (tulokset ovat historiatietoa eivätkä ne kerro tulevaisuuden mahdollisista muutostrendeistä) Myös toimistojen, liiketilojen ja varastojen palokuormista löytyy mittaustuloksia Kiinteä palokuorma - rakenteet ja rakennustarvikkeet: Pintakerrokset, eristeet ja muut rakennustarvikkeet Kantavat rakenteet Rakennuksen paloluokkaan, kerroslukuun ja käyttötapaan liittyy sääntelyä koskien palokuormaa sisältävien kantavien rakenteiden ja eristeiden käyttöä Pintakerrosvaatimuksilla rajoitetaan palokuoman määrää lähinnä uloskäytävillä, paloturvallisuuden kannalta vaativissa kohteissa ja jonkin verran silloin kun kantavat rakenteet eivät ole palamattomia

7 7 Kiinteän palokuorman osuus on pieni kerrostaloissa Olemassa olevat kerrostalot ovat pääosin betonirunkoisia (ei palokuormaa rungossa) ja vaikka P1 paloluokan rakennuksissa on mahdollista käyttää sisäpinnoissa D-luokan tuotteita (esim. puutuotteita), niitä ei juurikaan käytetä lattioita lukuun ottamatta Rakentamistapa voi tulevaisuudessa muuttua paljonkin...

8 8 Rakennuksen tai asunnon saman omistajan/haltijan käyttöjakson pituus voi myös vaikuttaa palokuormaan Esimerkiksi uusissa asunnoissa palokuormat voivat olla aluksi keskimääräistä pienempiä, mutta kasvavat vuosien kuluessa etenkin varastojen osalta Toimistotilojen palokuormissa esiintyy suuriakin keskinäisiä eroja Ääripäinä ovat paperiton konttori (vain pöytä, tuoli ja laitteet) ja kirjastotyyppinen toimisto, jossa kaikki hyllyt ovat täynnä paperia Suurten palokuormien esiintymisen mahdollisuus on tarpeen ottaa huomioon suunnittelun perusteena tai vaihtoehtoisesti rajoittaa palokuormien määriä silloin kun halutaan suunnitella alimman palokuormaryhmän mukaan

9 9 PALOKUORMA JA PALORASITUKSET Palokuorman aiheuttama palorasitus ei ole aina samanlainen, vaan ainakin seuraavia vaikuttavia tekijöitä tulee ottaa huomioon kun arvioidaan sitä, miten palokuorma varsinaisesti palaa: Aukkotekijä, johon vaikuttaa aukon koko ja tilan vaipan pinta-ala Mitä suurempi aukkotekijä, sitä korkeampia lämpötiloja voidaan saavuttaa Palavan tilan vaipan materiaalien kyky johtaa ja sitoa lämpöä (tiheys, ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus vaikuttavina tekijöinä) Esimerkiksi betonilla ja kipsilevyllä merkittävä ero Palokuorman sijoittuminen ja luonne vaikuttavat siihen voidaanko palorasitusta pitää oleellisesti tasan jakautuneena vai onko syytä tarkastella tilannetta paikallisena palorasituksena

10 10 Kuvassa on havainnollistettu EN :n mukaisella parametrisoinnilla esitettyjä aukkotekijän ja vaipan materiaalin vaikutuksia palokäyrään Palokuorman määrä vaikuttaa lämpörasituksen kestoon

11 11 Palokuormien suojaaminen Palokuorman ei välttämättä tarvitse olettaa osallistuvan paloon tai siitä voidaan olettaa palavan vain osan, jos sitä pystytään suojaamaan luotettavalla tavalla Suojaverhouksen tarkoituksena on suojata palolta määritellyn ajan, esimerkiksi 10 tai 30 minuuttia Suojaamiseen voidaan käyttää myös automaattista sammutuslaitteistoa Edellytyksenä sille, että palava-aineisia rakennusosia ei lasketa palokuormaan on se, että kyseinen palokuorma ei osallistu palamiseen oletetun palon aikana (jäähtymisvaihe mukaan lukien) Käytännön tulkintoja sille, että palokuormaa pystytään suojaamaan syttymiseltä riittävästi (sortumista ajatellen), ovat seuraavat: Jos palokuormaa on korkeintaan 600 MJ/m 2, tarvitaan vähintään 60 min suojaavaa vaikutusta (standardipalokäyrän palorasitusta vastaten) käyttäen rakennekokonaisuutta, joka ei levitä paloa suojattavaan rakenteeseen Suojaus voi muodostua myös passiivisen (levysuojaus) ja aktiivisen (automaattinen sammutus) menetelmän yhdistelmästä (E1:n käyttämä)

12 12 Automaattisen sammutusjärjestelmän vaikuttavuudesta Kontrolloidussa palossa järjestelmä kastelemalla ja jäähdyttämällä rajoittaa palotehon kasvua ja pitää maksimin saavuttamisen jälkeen palotehon hallinnassa Palokuormasta voi palaa suurehko osa, mutta oleellisinta on se, että lämpötilat ja palorasitus pysyvät paljon kontrolloimatonta paloa alempina Silloin kun sammutuslaitteisto pystyy jo alkuvaiheessa sammuttamaan palon, palokuormasta palaa vain vähäinen osa ja palon aiheuttama lämpörasitus jää hyvin pieneksi (vahingot painottuvat savu- ja vesivahinkoihin)

13 13 MUUTOKSIA JA NIIDEN VAIKUTUKSIA 2025 Palokuormiin vaikuttavia jo nyt tapahtuneita, meneillään olevia ja tulevia muutospaineita ja suuntauksia : Vaurastuminen on kasvattanut ja kasvattaa edelleen palokuormia Uusien hyödykkeiden lisääntynyt hankinta on myös lisännyt tavaroiden varastointia Eri tuotteiden ja hyödykkeiden koostumus muuttuu Muutoksiin kuuluu esimerkiksi tuotteiden kokonaismassan ja käytettyjen materiaalien (=lämpöarvojen) muutoksia, jolloin myös tuotteiden sisältämät palokuormat muuttuvat Esimerkiksi saman kuvakoon televisioiden palokuorma on pienentynyt taulutelevisioiden myötä, mutta toisaalta kuvakoot ovat jatkuvasti kasvaneet

14 14 Energiatehokkuus lisää palavien lämmöneristeiden käyttöä Paremman eristyskyvyn eristeet merkitsevät lisäystä palokuormaan ja tarpeen suojata niitä syttymiseltä Taloudelliset syyt suuntaavat ohuempien (=paremman eristyskyvyn) lämmöneristeiden käyttöön, koska tällöin saadaan rakennuksiin enemmän myytäviä neliöitä Kestävän kehityksen suuntaus tuo uusiutuviin materiaaleihin perustuvia tuotteita rakentamiseen lisäten potentiaalista palokuormaa Toisaalta kestävään kehitykseen kuuluu myös materiaalien (massan) minimoiminen ja uudelleenkäyttö (tarpeetonta ei varastoida), jolloin palokuormaa pitäisi kertyä vähemmän Kestävän kehityksen syvällinen toteuttaminen on positiivinen visio tulevaisuuteen myös paloturvallisuuden kannalta kun muistetaan turvallisuuden olevan yksi osatekijä kestävyydessä Uudet energiamuodot ja tuotteet aiheuttavat uusia tarpeita varautumiseen Esimerkiksi vedyn käyttö - polttokennot Tarvitaan käyttöä ja varastointia koskevia turvallisuusohjeita

15 15 KEHITYSTARPEITA 2025 Palokuorma ei sinällään ole yleensä riski niin kauan kuin se ei syty eikä se levitä paloa hallitsemattomasti Koska määräyksissä oletetaan tiettyjä palokuormaryhmiä, jotka ovat paloturvallisuusvaatimusten reunaehtoina, täytyisi näiden oletusten paikkansapitävyyttä pystyä määräajoin arvioimaan Yleensä palokuormat pyrkivät kasvamaan vähitellen mm. uusien materiaalien ja tuotteiden käyttöönoton seurauksena Sekä passiivisilla että aktiivisilla menetelmillä voidaan varautua palokuormien syttymisten aiheuttamiin onnettomuustilanteisiin Pelkästään nämä eivät riitä, vaan tarvitaan lisäksi paloturvallisuuskulttuurin kehittämistä ennalta ehkäisevänä toimenpiteenä

16 16 Turvallisuuskulttuurin voidaan ajatella kuuluvan ainakin seuraavaa: Tulipalon vaarallisuuden ymmärtäminen on ensimmäinen askel turvallisempaan toimintaan - tähän tarvitaan koulutusta ja tiedotusta kattavasti Jokaisella on vastuu oman elinympäristönsä ja toimintaympäristönsä suhteen toimia paloturvallisuudesta huolehtien Positiivisen kehityksen kierre eri tahoilla: Suunnittelun, toteutuksen, tuotekehityksen ja ylläpidon avulla parannetaan paloturvallisuutta samalla saavuttaen taloudellisia säästöjä

17 17 Kiitokset Suuret kiitokset Joonas Ryynäselle, Teemu Karhulalle ja Peter Grönbergille sekä kaikille kollegoille, tukiryhmille ja rahoittajille, jotka ovat mahdollistaneet tietojen keräystä ja analysointia palokuormiin liittyen Kiitos mielenkiinnostanne!