Badania ogniowe kominów

Kategoria: Rozpoznawanie zagrożeń

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 niedozwolone
paliwa).

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).

 
skladak1

Fot. 1. Fazy pożaru sadzy w kominie


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

 skladak2

Fot. 2. Pożar sadzy w kominie – przenoszenie się ognia na konstrukcję budynku.


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.

 Rys 1

Objaśnienia

to – 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.

 

 Rys 2

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.

 Fot3

Fot. 3. Stanowisko do badań ogniowych – widok ogólny

 Fot4

Fot. 4. Stanowisko do badań ogniowych – przejście przez stropy


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).

 

 Fot5

Fot. 5. Przykład badania szczelności komina przed próbą ogniową

Tab. 1 – Klasy szczelności kominów do badań

Klasa szczelności

Wartość ciśnienia podczas próby szczelności Pa

Dopuszczalna nieszczelność

dm3·s-1 · m-2

N1

40

< 2,0

N2

20

< 3,0

P1

200

< 0,006

P2

200

< 0,120

 
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.

 Fot6

Fot. 6. Przykładowy generator ciepła


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.

 

 Fot7

Fot. 7. Przykład przyrządu do ciągłej rejestracji temperatury

 Fot8

Fot. 8. Przebieg próby ogniowej – badanie w temperaturze 1000°


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