Badania ogniowe kominów

Jednym z najpoważniejszych zagrożeń związanych z eksploatacją kominów i systemów kominowych są tzw. pożary odkominowe wynikające z zapalania się sadzy we wnętrzu komina. Obowiązująca od września tego roku norma PN-B-02870:2017 Badania ogniowe. Kominy do urządzeń grzewczych o mocy cieplnej do 150 kW ma podnieść standardy bezpieczeństwa.

Statystyki pożarowe Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej wskazują, że rokrocznie występuje kilka tysięcy tego typu pożarów, ze szczególną intensywnością w sezonie jesienno-zimowym. Z analizy przyczyn powstawania pożarów odkominowych wynika, że ich najczęstszym powodem jest nieprawidłowa eksploatacja urządzeń grzewczych oraz brak przeglądów i kontroli kominów, przy czym nieprawidłowa eksploatacja urządzeń odpowiada za ponad 70% przyczyn pożarów, a pozostałe przyczyny to wady urządzeń lub inne wady konstrukcyjne kominów.
Jest to głównie spowodowane osadzaniem się sadzy w kominie, najczęściej przy eksploatacji urządzeń na paliwa stałe, w sytuacji, gdy użytkownicy wykorzystują niewłaściwe paliwa (np. spalają drewno iglaste lub inne niedozwolonepaliwa).

Nieprawidłowa eksploatacja urządzeń będąca główną przyczyną pożarów odkominowych to pojęcie bardzo szerokie, obejmujące m.in.:

• brak terminowego lub dokładnego czyszczenia kominów, skutkujący nagromadzeniem się w nich sadzy i innych produktów niepełnego spalania paliwa,
• stosowanie niewłaściwego rodzaju opału przez użytkowników,
• niewłaściwą eksploatację urządzeń grzewczych -niezgodną z zalecaną w instrukcji producenta,
• podłączanie do wspólnego przewodu kominowego urządzeń grzewczych na różne paliwa,
• wady konstrukcyjne przewodów kominowych (pęknięcia, nieszczelności, itp.),
• dokonywanie przeróbek, napraw czy konserwacji przewodów kominowych przez niewykwalifikowane osoby,
• udrażnianie przewodów kominowych z zastosowaniem cieczy palnych (wypalanie sadzy).

Pożary odkominowe stanowią zagrożenie pożarowe nie tylko dla konstrukcji kominów, ale również dla całych budynków. W trakcie pożaru temperatura może sięgać nawet powyżej 1000°C i wówczas sadza w formie pylistej pali się, sypiąc z komina iskrami (płonącymi płatkami sadzy). Nierzadko tego typu pożary kończą się tragicznie (ofiary śmiertelne).

Jeżeli komin jest nieszczelny, pożar sadzy najczęściej przenosi się na konstrukcję budynku, co przedstawia fot. 2.

Biorąc pod uwagę skalę zagrożeń, podjęto prace nad nowelizacją normy dotyczącej badań ogniowych kominów, jako jednego z najważniejszych zagadnień związanych z bezpieczeństwem pożarowym budynków i budowli. Podstawową kwestią jest zapewnienie, by komin został wykonany z materiałów niepalnych i tym samym nie przenosił ognia z wewnątrz na jego powierzchnię zewnętrzną i przestrzeń otaczającą - szczególnie na materiały palne, czyli najczęściej drewniane elementy konstrukcji dachu.

Pojęcie komina

Kominiarze pod pojęciem kominów i systemów kominowych rozumieją wszystkie rodzaje kominów, bez względu na ich przeznaczenie, np. do odprowadzania spalin z urządzeń opalanych gazem (kominy spalinowe) lub olejem opałowym czy też odprowadzania spalin z urządzeń grzewczych na paliwa stałe (kominy dymowe). Kominy i systemy kominowe są wbudowane w struktury budynków zarówno w budownictwie mieszkaniowym, jak i w budownictwie komunalnym i przemysłowym. Ze względu na swoje przeznaczenie odgrywają bardzo ważną rolę, gdyż ich zadaniem jest odprowadzanie produktów spalania z urządzeń grzewczych do atmosfery. Zagrożenia takie jak pożar (ze względu na wysoką temperaturę spalin), zatrucie tlenkiem węgla (w przypadku zjawisk niepełnego spalania) są najistotniejsze ze względu na bezpieczeństwo użytkowników.

W świetle przepisów Prawa budowlanego oraz rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady Europy nr 305/2011 kominy i systemy kominowe zaliczane są do wyrobów budowlanych i w związku z tym powinny spełniać wymagania dotyczące:

• nośności i stateczności,
• bezpieczeństwa pożarowego,
• higieny, zdrowia i środowiska,
• bezpieczeństwa użytkowania i dostępności obiektów,
• ochrony przed hałasem,
• oszczędności energii i izolacyjności cieplnej,
• zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych.

Przepisy techniczno-budowlane, w tym rozporządzenie ministra spraw wewnętrznych i administracji z 16 sierpnia 1999 r. w sprawie warunków technicznych użytkowania budynków mieszkalnych (DzU nr 74, poz. 826) definiują kominy i systemy kominowe, rozróżniając przewody kominowe i przewody spalinowe (§ 2, pkt 18-21).
Przewody dymowe to przewody wraz z ich wyposażeniem, służące do odprowadzania dymu z palenisk opalanych paliwem stałym do kanałów dymowych wykonanych w ścianach lub przybudowanych do tych ścian, wraz z ich wyposażeniem, służących do odprowadzania dymu ponad dach. Przewody spalinowe zaś to przewody wraz z ich wyposażeniem, służące do odprowadzania spalin z palenisk opalanych paliwem gazowym lub olejowym do kanałów spalinowych wykonanych w ścianach budynku lub przybudowanych do tych ścian, wraz z ich wyposażeniem, służących do odprowadzania spalin ponad dach.
„Wymagania przeciwpożarowe dla palenisk i instalacji” (rozdział 8 rozporządzenia ministra infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [DzU z 2015 r., poz. 1422]) w § 266 ust. 1 zobowiązują, aby „przewody spalinowe i dymowe wykonane były z wyrobów niepalnych”, a w ust. 2, aby „przewody lub obudowa przewodów spalinowych i dymowych spełniała wymagania określone w Polskiej Normie dotyczącej badań ogniowych małych kominów.”

Trzeba wyraźnie podkreślić, że zakres normy z 1993 r. różni się od aktualnie obowiązującej nowelizacji, gdyż w PN-B-02870:1993 stanowiono, że: „(…) badanie szczelności, izolacyjności i wytrzymałości mechanicznej nie dotyczy właściwości pożarowych komina w przypadku zainstalowania go w dachu o konstrukcji palnej oraz stosowania różnych urządzeń grzewczych. Ponadto norma ta nie określa jednoznacznych kryteriów klasyfikacyjnych kominów na podstawie przeprowadzonych badań szczelności”.
PN-B-02870:2017 jednoznacznie określa warunki spełnienia przez kominy wymaganych badań ogniowych, odnosząc się jednocześnie do klasy szczelności komina i klasy temperaturowej oraz deklarowanej przez producenta komina bezpiecznej odległości od materiałów palnych. Ma to głównie znaczenie w przypadku najczęściej stosowanej drewnianej konstrukcji w budynkach jednorodzinnych.

PN-B-02870:2017 - badania ogniowe 

W normie PN-B-02870:2017 Badania ogniowe. Kominy do urządzeń grzewczych o mocy cieplnej do 150 kW określono metodę badań w podwyższonych temperaturach kominów i systemów kominowych, bez względu na rodzaj materiału konstrukcyjnego. Badania ogniowe, zgodnie z normą, należy przeprowadzać w określonych temperaturach tj. 300°C, 550°C, 700°C, a następnie badane kominy należy poddać próbie ogniowej w temperaturze 1000°C. Dotyczy to kominów pracujących zarówno w podciśnieniu, jak i w nadciśnieniu, które przeznaczone są do urządzeń grzewczych o mocy cieplnej do 150 kW. Badania szczelności komina dokonuje się trzykrotnie, przed rozpoczęciem badań, w trakcie badań i po ich zakończeniu. Należy podkreślić, że badane kominy w całym cyklu badań ogniowych muszą wykazywać szczelność.

Metoda badań według normy PN-B-02870:2017 ma na celu określenie oddziaływania podwyższonych temperatur i ognia od wewnątrz komina na jego powierzchnię zewnętrzną i przestrzeń otaczającą, w tym na mogące znajdować się w otoczeniu komina w różnych odległościach materiały palne. Na rys. 2 przedstawiony został cykl badań ogniowych, którym powinny być poddane kominy zgodnie z wymaganiami normy PN-B-02870:2017.

Objaśnienia

t_o - temperatura otoczenia

—— czas trwania badania do chwili ustabilizowania się temperatury (odchylenie nie większe niż 2 °C/30 min) dla wszystkich zmierzonych temperatur na powierzchni komina do badań

punkty badania szczelności na schemacie przebiegu próby temperaturowej

Rys. 1. Cykl badań ogniowych według Normy PN-B-02870

Stanowisko badawcze

W normie PN-B-02870:2017 wykorzystano wiedzę dotyczącą konstrukcji stanowisk badawczych stosowanych w badaniach systemów kominów w podobnych normach europejskich. Rys. 3 pokazuje schemat stanowiska badawczego wraz z zaleconymi wymiarami. Stanowisko do badań składa się z dwóch prostopadłych do siebie ścian i dwóch elementów poziomych, umożliwiających odwzorowanie przeprowadzenia komina do badań przez stropy i między stropami. Stanowisko powinno być wykonane ze sklejki drewnianej, jako materiału łatwozapalnego, dodatkowo zaizolowanej wełną mineralną o odpowiedniej grubości. Elementy poziome stanowiska odwzorowują konstrukcję stropów, a norma zaleca, aby były wykonane z „żywego” drewna. Taka konstrukcja stanowiska umożliwia ocenę wpływu temperatury ścian komina na materiały łatwozapalne.
Istotnym elementem w badaniach ogniowych jest ciągły pomiar temperatury, który zgodnie z wymaganiami normy powinien być prowadzony w wyznaczonych punktach pomiarowych stanowiska i badanego komina. Temperaturę zaleca się mierzyć termoparami typu K (NiCr-NiAl) z dokładnością ± 2°C w temperaturze niższej niż 600°C, a w temperaturze wyższej lub równej 600°C z dokładnością ± 5°C. 

Objaśnienia

1. komin do badań
2. przejście kominowe w stropie - przepust ognioodporny komina
3. urządzenie grzewcze
4. punkty pomiaru temperatury
5. x zakładana, deklarowana przez producenta, odległość w której na powierzchni materiału palnego temperatura nie może osiągnąć temperatury wyższej niż 85°C

Rys. 2. Stanowisko do badań

Na fot. 3 i 4 przedstawiony został przykład stanowiska badawczego do badań ogniowych kominów wykonanego zgodnie z wymaganiami normy PN-B-02870:2017.

Przebieg badania

Określenie odporności komina na działanie ognia składa się z kilku etapów. Jednym z wymagań jest odpowiednie przygotowanie komina. Wymaga, się aby przed rozpoczęciem badań komin sezonować (klimatyzować) w suchym, dobrze przewietrzonym pomieszczeniu w temperaturze otoczenia przez siedem dni. Etap ten jest niezbędny, gdyż środowisko, w którym przechowuje się komin do badań, może mieć wpływ na strukturę materiałów, szczególnie jeżeli jest on wykonany z materiałów ceramicznych lub ma izolację cieplną z wełny mineralnej.
Następnym etapem badań jest faza suszenia w stosunkowo niskiej temperaturze, która ma na celu usunięcie wszelkich naprężeń konstrukcyjnych powstałych w procesie produkcyjnym oraz naprężeń montażowych.
Przed fazą suszenia należy sprawdzić szczelność badanego komina. Najczęściej dokonuje się tego za pomocą specjalistycznej aparatury, np. aparatu Wöhlera (fot. 5) zgodnie z określonymi klasami szczelności (tabela 1).

Należy podkreślić, że badanie szczelności ma charakter podstawowy, gdyż jego pozytywny wynik klasyfikuje komin do dalszych badań ogniowych.
Następnym etapem jest już badanie komina w podwyższonej temperaturze, według cyklu przedstawionego na rys. 2. W etapie tym za pomocą generatora ciepła podnosi się temperaturę do 300°C, która odpowiada klasie temperaturowej T250 i w tej temperaturze utrzymuje się badany komin przez 60 min. Na fot. 6 przedstawiony został generator ciepła, którym w tym przypadku jest palnik gazowy z automatyką sterującą. 
Po 60 min wygrzewania komina w temperaturze 300°C należy schłodzić go do temperatury otoczenia i przeprowadzić badanie szczelności. Jeżeli próba szczelności da wynik negatywny, należy zakończyć badanie i zakwalifikować komin jako niespełniający wymagań normy PN-B-02870. Jeśli jednak próba szczelności zakończy się pozytywnie, należy rozpocząć kolejne etapy badań w temperaturach wyższych, według cyklu przedstawionego na rys. 2, w temperaturze 550°C dla klasy temperaturowej T450, 700°C dla klasy temperaturowej T600 i w temperaturze 1000°C.
Podczas badań należy w sposób ciągły rejestrować temperaturę w punktach pomiarowych oraz na powierzchniach zewnętrznych komina do badań na wysokości ~1,5 m, ~2,5 m oraz ~3,5 m, na zakończeniu badanego komina. Na fot. 7 przedstawiony został wielopunktowy rejestrator temperatury podczas próby odporności komina w temperaturze 1000°C.   

Po zakończeniu badania w temperaturze 1000°C należy pozostawić komin w warunkach otoczenia aż do wystygnięcia, następnie dokonać oględzin w celu stwierdzenia stanu technicznego komina, dokonać pomiaru ewentualnych odkształceń i odnotować zmiany, które wystąpiły w trakcie oddziaływania na komin wysokiej temperatury. Po dokonaniu oględzin przeprowadza się ponownie próbę szczelności.
Jeżeli próba szczelności da wynik pozytywny i równocześnie nie zostaną stwierdzone wady konstrukcyjne, a temperatura w deklarowanych przez producentów komina odległościach od materiałów palnych nie osiągnie temperatury wyższej niż 85°C, badany komin można uznać za spełniający wymagania badań ogniowych według normy PN-B02870:2017.
Z uwagi na powszechność zjawiska pożarów odkominowych zapewnienie bezpieczeństwa pożarowego przez kominy i systemy kominowe należy uznać za zagadnienie priorytetowe. Biorąc pod uwagę skalę tego zagrożenia, każdy producent kominów i systemów kominowych powinien przeprowadzać badania ogniowe swoich wyrobów, tak by na rynek nie trafiały produkty niespełniające wymogów normy PN-B-02870:2017 

Zbigniew A. Tałach jest członkiem  Stowarzyszenia „Kominy Polskie”
Jacek Piechocki jest pracownikiem Biura Rozpoznawania Zagrożeń KG PSP
Wykaz literatury dostępny u Autorów
październik 2017