درک عملکرد سیستم های پنل عایق دار در برابر آتش

روش های مدرن ساخت و ساز امروزه یک قسمت ضروری ساخت محیط زیست شده اند که به ما در ساخت ساختمان هایی که محکم، زیبا و کارآمد در منابع و انرژی هستند، کمک می کنند. هر چند، توسعه سریع محصولات جدید و نوآورانه برای تطبیق با تقاضا منجر به سر در گمی در تفاوت بین روکش فلزی که صرفا جهت زیبایی مورد استفاده قرار می گیرد و سیستم هایی که نقش زیبایی و همچنین ساختاری دارند، شده است. این تفاوت مخصوصا در زمان به درک عملکرد در برابر آتش مهم است.
چه تفاوتی بین سیستم های روکش rainscreen فلزی و سیستم های پنل عایق دار وجود دارد؟
از نظر ظاهری، سیستم های روکش rainscreen فلزی و سیستم های پنل عایق دار می توانند خیلی شبیه به هم باشند. وقتی که ساختمان واقعی پشت نمای خارجی را در نظر می گیرید، آنها کاملا متفاوت هستند و این کلیدی است برای فهمیدن این که آنها در موقعیت های آتش سوزی چگونه رفتار می کنند.
یک سیستم rainscreen شامل سه عنصر اصلی می شود: نمای خارجی، یک چهارچوب پشتیبان که نمای خارجی در آن ثابت شده است و یک لایه داخلی که شامل یک لایه عایق می شود. در فرآیند ساخت و ساز، این سه عنصر به طور جدا از هم در محل نصب می شوند. نمای خارجی rainscreen غیر بار بر است، صرفا برای فراهم کردن یک نمای جذاب و برای محافظت از سازه اصلی در برابر نفوذ هوا در جلوی ساختمان نصب می شود.
یک جنبه مهم این محافظت در برابر هوا وجود یک فضای خالی بین نمای خارجی و لایه داخلی است، که از وارد شدن هر گونه رطوبت که از مانع نمای خارجی رد شده باشد به سازه اصلی ساختمان، جلوگیری می کند. در ساختمان های با خطر بالا، موانع آتش منظمی باید نصب شوند که از به وجود آمدن اثر دودکشی توسط فضای خالی در یک سانحه آتش سوزی جلوگیری کند.
پنل عایق با روکش فلزی که بعضی وقت ها پنل های ساندویچی نامیده می شوند، تنها اجزای مهندسی شده توسط کارخانه هستند که عمدتا به طور مستقیم برای محافظت عایقی و آب و هوایی به اسکلت سازه نصب می شوند. اکثر این پنل ها یک هسته عایق بندی پلی ایزوسیانورات ترموستاتی (PIR) را به تصویر می کشند، که به صورت چسبندگی خودکار به روکش فلزی متصل شده است تا یک واحد قوی و با دوام، با عملکرد امنیتی در برابر آتش اثبات شده را فراهم کند. در این نوع ساخت و ساز عایق بندی هیچ فضای خالی وجود ندارد. هر چند، پنل های عایق دار همچنین ممکن است به عنوان لایه داخلی در یک سیستم rainscreen مورد استفاده قرار گیرند که باعث راحت شدن فرآیند ساخت در محل می شود و اتکا به فضای خالی برای محافظت در برابر آب و هوا کم می شود.
یک مزیت قابل توجه پنل های عایق دار این است که آنها می توانند به عنوان یک قطعه تنها که به استاندارد مشخصی به همراه چهارچوب پشتیبانی دست می یابد، مورد آزمایش قرار بگیرند. از طرف دیگر سیستم ساخت rainscreen، می تواند به طور گسترده ای بر حسب ترکیب متفاوت باشد و هر نوع آن می تواند بر عملکرد مقابله با آتش ساختمان تاثیر بگذارد. یک آزمایش متفاوت برای هر نوع نیاز است تا نشانه دقیقی از این مطلب به دست آید که به عنوان بخشی از یک سازه چه طور عمل می کند.

مطابقت تنظیمی و آزمون گسترده بیمه گر
چه عایق بندی روی یک ساختمان قسمتی از سازه بار بر باشد چه خیر، باز هم باید مطابق با مقررات امنیتی ملی آتش نشانی برای دیوار های خارجی باشد، به خصوص در کاربردهای دارای ارتفاع بالا. ضرورت های قانونی اغلب عمدتا بر امنیت جانی تمرکز می کنند و تعداد آزمایشات واکنش به آتش در مقیاس کوچک را که تنها عملکرد محصولات در انزوا را می سنجند، افزایش داده اند.
مشکل بالقوه این روش آن است که لزوما بازتاب کننده این مطلب نیست که یک سازه واقعی به عنوان یک سیستم چگونه می تواند در برابر آتش عمل کند. به عبارت دیگر، محصولی که می تواند به طبقه بندی غیر قابل اشتعال برسد، ممکن است در شیوه مقاومت در برابر آتش قابلیت چندانی را ارائه ندهد. توانایی یک ساختمان برای سالم باقی ماندن از لحاظ ساختاری می تواند با موادی بهتر شود که ممکن است به عنوان غیر قابل اشتعال دسته بندی نشده باشند، اما بتوانند در هر دو آزمایش واکنش نسبت به آتش و مقاومت در برابر آتش به عنوان بخشی از یک سازه واقعی خوب عمل کند.
در حالی که مقررات و استانداردهای ساختمان سازی بر روی امنیت جانی تمرکز دارند، شرکت های بیمه علاوه بر حفظ جان، علاقه مند به حفاظت از اموال نیز هستند و استاندارد های آزمایشی گسترده خودشان را توسعه داده اند. از میان این ها، FM Global، در سطح بین المللی مشهورترین و رسمی ترین مورد است.
استاندارد آزمایشی آتش نشانی کلیدی مربوط به سیستم های پنل عایق، نیازمندی های تایید FM 4880 برای درجه بندی آتش نشانی پنل های ساختمانی است. سطح های مختلفی از عملکرد وجود دارد که می توانند مورد آزمایش قرار گیرند، سطح کلیدی کلاس 1 بدون محدودیت ارتفاع است. دست یابی به سطح یک FM 4880 بدون محدودیت ارتفاع وابسته به عملکرد در تعدادی از آزمایش ها است که عبارت اند از:
• دستگاه انتشار آتش ISO 12136
• آزمایش های مواد باقی مانده از احتراق ASTM D482
• آزمایش های بمب اکسیژن ASTM E711
• آزمایش اتاق UBC 26-3
• آزمایش گوشه اتاق (آزمایش 50/25 فوت) FMRC
• آزمایش پنل موازی FM 16 فوتی
آزمایش دیوار 50 فوتی خیلی شدید است. دو دیوار با ارتفاع 15.24 متر با یک سقف کوچک در کنار هم با پنل ها قرار گرفته اند و یک منبع آتش بزرگ (345 کیلوگرم الوار خشک) در گوشه تعبیه شده است. برای دستیابی به مجوز بدون محدودیت ارتفاع، نباید هیچ گسترش شعله یا انتشار آتش در انتهای سازه پنل مانند خسارت به مصالح یا شعله وجود داشته باشد. به علاوه، احتراق سقف سازه نیز نباید رخ دهد

یک آزمایش سخت گیرانه و معتبر در انگلستان، آزمایش LPCB’s LPS 1181 است که گاهی اوقات از آن به عنوان آزمایش گاراژ نیز یاد می شود و شامل یک عایق محفظه با 10 متر طول، 4.5 متر عرض و 3 متر ارتفاع در مواد تحت آزمایش می شود. محفظه در جلو، با دامنه دود در سقف، برای جلوگیری از فرار لایه دودی داغ و اضافه شدن به شدت گسترش آتش به مانند یک وضعیت واقعی، باز است. محفظه یک پنجره تهویه هوا در یک طرف خود دارد. یک چهارچوب چوبی، که یک بار آتش یک مگاواتی را تولید می کند، در گوشه روشن می شود و گسترش آتش تحت نظر قرار می گیرد. اگر چه یک تعدادی پارامتر موفقیت یا شکست وجود دارد، اما پارامتر کلیدی آن است که نباید هیچ انتشار آتشی فراتر از محدوده 1.5 متری در اطراف چهارچوب چوبی وجود داشته باشد.
مشخصات کلیدی پنل های عایق شده PIR که باعث گذراندن این آزمایش ها شده است این است که آنها یک لایه محافظتی کربنی پایدار را تشکیل می دهند و می توانند به سطحی مناسب از مقاومت در برابر آتش دست یابند. آنها هیچ فلش اور، انتشار آتش و سقوط پنل را نشان نمی دهند. بررسی پنل ها به دنبال آزمایش ها هیچ گسترش شعله ای را در مرکز پنل آشکار نمی کند. مهم تر از آن، برای موفقیت در آزمون، سطوح دود نیز باید نسبتا کم و قابل قبول باشتد.
آزمایش های گسترده به وضوح اشاره بهتری از عملکرد محصول در سانحه آتش سوزی نسبت به آزمایش های در مقیاس کوچک تر می دهند، اما نتایج آزمایش ها با چیزی که در آتش سوزی واقعی رخ می دهد، همبستگی دارد؟
در طول سال ها فرصت هایی برای شناسایی نزدیک رفتار پنل های عایق شده که در معرض آتش سوزی های شدید قرار گرفته اند، وجود داشته است. گزارش هایی از متخصصان مستقل مشخص کرده است که در هر موردی که بررسی شد، بر اساس نتایج آزمایش، طبق انتظار عمل کرده اند.

مطالعه موردی 1: بیمارستان Wharfedale
یک استدلال که اغلب بر ضد نتایج آزمایش در مقیاس بالا مطرح می شود، این است که تجهیزات آزمایشی همیشه بی عیب، بدون هیچ ایراد و اشکال واضح بالقوه در یک ساختمان واقعی با نفوذ خدمات ساخته شده اند.
یک ساختمان در دست ساخت احتمالا در آسیب پذیرترین وضعیت خود نسبت به آتش سوزی قرار دارد، چون که هنوز هیچ ریزه کای و حفاظی در آن مکان قرار نگرفته است. بر این اساس، یک آتش سوزی در بیمارستان Wharfedale در Otley، غرب یورکشایر در انگلستان می توانست یک فاجعه واقعی باشد. این بیمارستان 15 میلیون پوندی در سال 2003 در دست ساخت بود که مصالح ساختمانی اشتعال پذیر نگهداری شده در طبقه همکف توسط یک آتش افروز عمدا به آتش کشیده شد. طبقه همکف باز و به همراه روکش فلزی پنل عایق دار تایید شده توسط شرکت بیمه بود که در طبقه اول نصب شده بود. قسمت زیادی از این روکش فلزی خارجی در معرض دود، آسیب گرمایی و شعله مستقیمی قرار گرفت که بیش از 10 متر از طبقه همکف ارتفاع داشت.

تصویر: بیمارستان Wharfedale در Otley، غرب یورکشایر

یک بازرسی مستقل توسط مشاوران مهندسی آتش نشانی بین المللی، Tenos، مشخص کرد که پنل های دیواری عایق دار تایید شده توسط LPCB با وجود این حقیقت که ساختمان ناتمام بود، آتش نگرفتند. در واقع، این رویداد نشان داد که قابلیت های عملکرد پنل های عایق دار در برابر آتش، به حداقل رساندن آسیب آتش سوزی کمک کرد و جلوی گسترش آن را گرفت.
سوراخ هایی که توسط آتش نشانان برای بازرسی در پنل های عایق شده برای نمایان کردن ستون های فولادی ایجاد شده بود معلوم کرد که هسته PIR توسط آتش تحت تاثیر قرار نگرفته بود. وقتی که فولاد از یک پنل که به طور مستقیم در معرض آتش قرار گرفته بود، جدا شد، PIR تنها مقدار اندکی نیم سوز شدن را نشان داد.
گزارش Tenos نتیجه گرفت: «پنل ها آتش نگرفتند، گسترش آتش درون هسته یا برآمدگی ها را افزایش ندادند و به طور چشمگیری با فرآورده های اشتعال همکاری نکردند.»
بیمارستان Wharfedale سرانجام در 26 ژانویه سال 2005 افتتاح شد.

مطالعه موردی 2: Spider Transport
هدف این ساختمان استفاده از آن به عنوان یک انبار و مرکز توزیع بود که از یک اسکلت بندی فولادی با دیوار های آجری کوتاه و پنل های عایق دار با یک هسته PIR تایید شده توسط LPS 1181 Part 1 Grade EXT-B که به عنوان روکش فلزی دیوار بالایی نصب شده بودند، ساخته شده بود. یک کامیون میان دو در up and over اصلی ساختمان پارک شده بود تا ار دسترسی غیرمجاز در طول شب جلوگیری کند، اما آتش افروزان محل راننده را آتش زدند و آتش به سرعت به سرتاسر کامیون گسترش پیدا کرد.

تصویر: Spider Transport قبل از آتش سوزی

شدت آتش سوزی و مجاورت کامیون به ساختمان به این معنی بود که به زودی پنل ها در معرض تماس شعله های طولانی به مدت 25 دقیقه قبل از اینکه مامورین آتش نشانی برسند، قرار می گیرند. در یک مرحله هنگامی که وضعیت بدتر شد، یک انفجار و حریق گلوله ای نیز وجود داشت.
پنل های نزدیک به آتش سوزی در معرض شرایط سختی قرار گرفتند، اما یک بازرسی توسط Tenos آشکار کرد که آنها به طور عمده تحث تاثیر قرار نگرفته بودند. ملاحظات کلیدی در بازرسی ها این بودند که آیا پنل ها به هر نحوی با گسترش آتش همکاری کردند و آیا به جلوگیری از ورود آتش به ساختمان کمک کردند.
اگرچه جزئیات ساخت و ساز استاندارد برای اتصال بین روکش فلزی و دیوار و چارچوب در مورد استفاده قرار گرفته بود که میزان کمی از هسته PIR را به طور مستقیم در معرض آتش سوزی قرار داده بود، اما گزارش به این نتیجه رسید که که هیچ نشانه ای از گسترش گرما از طریق هسته پنل یا این که پنل ها به هر نحوی به آسیب ایجاد شده توسط آتش سوزی کمک کردند، وجود نداشت. به علاوه، هیچ لایه لایه شدن لایه درونی پنل فلزی وجود نداشت و هسته عایق در جای خود باقی ماند، نکات مهمی در حفظ جامعیت سیستم و محافظت در برابر آتش هستند.

تصویر: Spider Transport, Wicklow، ایرلند

با وجود درنده خویی آتش، درون محوطه دست نخورده باقی ماند و کارها روز بعد به طور عادی ادامه پیدا کرد.
این آتش سوزی های واقعی مدارک شفافی از این مطلب ارائه داد که پنل های تایید شده توسط شرکت بیمه، باعث هیچ گونه گسترش آتش در درون هسته و سرایت شعله نشد، انتشار دود کمی داشت و از همه مهم تر، آنها هیچ خطر اضافی برای آتش نشانان به وجود نیاوردند.
برای اطلاعات بیشتر، به سایت www.epic.uk.com مراجعه کنید.