Comportarea sistemelor ETICS la incendii generate din exteriorul cladirilor

INTRODUCERE

Datorita cerintelor de reducere a consumului energetic, reabilitarea termica a constructiilor existente a luat amploare in ultimii ani, atat in Romania, cat si la nivel european. Cea mai accesibila si utilizata solutie tehnica de reabilitare termica a cladirilor de locuit o constituie sistemele compozite de izolare termica exterioara (ETICS). O fatada a unei cladiri poate fi expusa flacarilor generate de un incendiu produs in interiorul cladirii (incendiu de compartiment) sau unul provocat de o sursa de aprindere din imediata apropiere a cladirii (incendiu din exterior). Cercetarile internationale evidentiaza ca, in cazul aprinderii fatadelor de tip ETICS de la surse situate in imediata lor apropiere, modul lor de comportare ulterioara la actiunea focului depinde de gradul de combustibilitate a materialelor din care sunt alcatuite, de modalitatea de punere in opera a sistemelor ETICS pe suprafata suport si, nu in ultimul rand, de conditiile de mediu existente in momentul aprinderii. Este foarte important ca focul sa nu se raspandeasca pe fatadele cladirilor, insa acest risc va exista permanent daca la alcatuirea acestor fatade se folosesc materiale combustibile. Preventia este unul dintre factorii cei mai importanti in vederea asigurarii unei sigurante la foc crescute a fatadelor de cladiri si se realizeaza in principal atunci cand se proiecteaza si se pun in opera aceste sisteme de fatade. Cercetarile efectuate pe plan international evidentiaza faptul ca, pe langa determinarea claselor de reactie la foc ale sistemelor ETICS folosite la anveloparea termica a cladirilor (prin incercari armonizate la nivelul tarilor din Uniunea Europeana), se impune sa se evalueze si comportarea la rezistenta la foc a sistemelor ETICS, astfel incat sa fie asigurata o mai buna siguranta la foc a acestora. Specialistii in domeniul securitatii la incendiu a constructiilor atrag atentia ca principalul mijloc de limitare a propagarii focului la exteriorul cladirilor consta in reducerea contributiei materialelor care intra in alcatuirea fatadelor acestor cladiri la initierea si dezvoltarea incendiilor.

METODE DE TESTARE SI CLASIFICARE

Fig. 1: Detalii de punere in opera a standului de testare la rezistenta la foc a sistemelor de fatade

Cercetatorii din cadrul INCERC Bucuresti au efectuat un studiu experimental dupa un scenariu la foc plauzibil, in vederea determinarii comportarii la incendiu din exterior a unui sistem ETICS care se utilizeaza in mod curent la termoizolarea cladirilor din Romania. In urma testului experimental, s-au obtinut rezultate concludente in ceea ce priveste dezvoltarea si propagarea flacarilor pe fatada unei cladiri si in interiorul unei incaperi din cladire, evolutia temperaturilor pe inaltimea fatadei si in incapere, efectele incendiului in zona de actiune directa a flacarilor s.a.m.d. Acest test experimental s-a efectuat astfel incat sa fie reproduse cat mai fidel fazele de initiere, dezvoltare si propagare ale unui incendiu provenit din exteriorul unei cladiri. Pentru ducerea la indeplinire a testului experimental, la nivelul Sucursalei INCERC Bucuresti s-a proiectat si executat un stand de testare la rezistenta la foc a fatadelor de cladiri, pe o constructie existenta care simuleaza o cladire cu trei nivele. Acest stand s-a realizat dupa o analiza a conceptiilor de testare la rezistenta la foc a fatadelor de cladiri la nivel european. Standul are caracteristici asemanatoare cu cele ale standului de incercari din normativul britanic BS 8414, cu deosebirea ca in continuarea aripii laterale si la 2 m vis-a-vis de aripa frontala a standului este amplasata o diafragma din beton armat pe toata inaltimea standului (9 m), cu rol atat de accentuare a efectului de horn in timpul testelor, cat si de protectie a fenomenului arderii de eventualele rafale de vant din directia nord (fig. 1).

Cercetatorii au montat pe cele doua aripi ale standului de testare, in conformitate cu prevederile constructive din reglementarea tehnica SC 007-2013, un sistem ETICS pe baza de polistiren expandat EPS 80 cu grosimea de 100 mm (fig. 2) si clasa de reactie la foc B-S1, d0 determinata la instalatia SBI din cadrul Sucursalei INCERC Bucuresti. Scenariul de incendiu a fost urmatorul: o sarcina termica exterioara de 4.800 MJ constand in doua tomberoane din material plastic de inalta densitate pline cu sticle goale PET si o sarcina termica de 800 MJ dispusa in interiorul unei incaperi situate la parterul standului de testare. Incaperea a fost prevazuta cu o fereastra din tamplarie PVC alcatuita din trei ochiuri de geam termopan (fig. 3). Densitatea de sarcina termica a fost de 1.200 MJ/mp la exterior (sarcina termica dispusa pe suprafata din fata standului) si de 400 MJ/mp la interior (mobilier, parchet laminat, perdele, draperii dispuse in interiorul incaperii). Unul dintre tomberoane a fost plasat peste un cantar prin intermediul caruia s-a masurat pierderea de masa a tomberonului pe timpul arderii.

Fig. 2: Detalii de punere in opera a sistemului ETICS pe standul de testare

Fig. 3: Detalii privind pozitionarea sarcinii termice fata de incapere

Testul s-a desfasurat in modul urmator: au fost incendiate sticlele PET din interiorul celor doua tomberoane, dupa care focul s-a dezvoltat si s-a extins in interiorul incaperii prin spargerea geamurilor de la tamplaria din PVC (fig. 4).

Fig. 4: Aspecte din timpul testului experimental

A urmat generalizarea incendiului in incapere si propagarea flacarilor pe fereastra, pe inaltimea fatadei. Termocuplurile din interiorul incaperii au masurat temperaturi de peste 1.100 ºC (fig. 5), iar la nivelul termocuplurilor situate la 2,5 m si 5 m deasupra incaperii, temperaturile au avut valori de aproximativ 800 ºC (fig. 6) si respectiv 400 ºC (fig. 7). Termocuplurile care au fost pozitionate in interiorul polistirenului din alcatuirea sistemului ETICS (la 5 m deasupra incaperii) au masurat valori de temperatura apropiate de limita de topire a polistirenului (250-300 ºC). S-a constatat ca, timp de 15 minute de la initierea incendiului, termocuplurile situate la 5 m deasupra incaperii nu au masurat temperaturi mai mari de 500 ºC, ceea ce indica faptul ca focul nu s-a extins pe inaltimea sistemului ETICS (polistirenul nu a luat foc si nu a contribuit cu un aport suplimentar de caldura la incendiu).

Fig. 5: Valorile de temperaturi inregistrate de termocuplurile pozitionate in incapere

Fig. 6: Valorile de temperaturi inregistrate de termocuplurile pozitionate la 2,5 m deasupra incaperii

Fig. 7: Valorile de temperaturi inregistrate de termocuplurile pozitionate la 5,0 m deasupra incaperii

Dupa regresia incendiului (fig. 8) si incheierea testului, s-a constatat ca incendiul generat de o sursa de caldura din exteriorul unei cladiri, in anumite conditii, poate provoca pagube materiale si avarii ireparabile sistemelor ETICS in zonele afectate de actiunea directa a flacarilor (fig. 9). In timpul testului s-a observat ca focul s-a propagat de la tomberoane in interiorul cladirii intr-un timp relativ scurt (11 min. de la initierea incendiului). Bariera de vata minerala bazaltica cu care a fost bordata perimetral incaperea nu si-a indeplinit rolul de a impiedica raspandirea incendiului pe inaltimea cladirii, deoarece actiunea directa a flacarilor din incapere s-a manifestat cu mult peste aceasta bariera. In schimb, bariera din vata minerala bazaltica situata la 2,5 m deasupra incaperii (in dreptul planseului de la etajul 1) a contribuit decisiv la limitarea raspandirii incendiului pe toata inaltimea sistemului ETICS. S-a constatat ca, desi placile din polistiren au fost fixate pe suprafata suport cu mortar adeziv pe tot conturul lor perimetral, acest aspect nu a limitat distrugerea completa a sistemului ETICS in zona de actiune directa a flacarilor.

Fig. 8: Regresia incendiului

Fig. 9: Efectele incendiului asupra sistemului ETICS

REZULTATE SI DISCUTII

Acest test efectuat la INCERC Bucuresti ilustreaza un scenariu plauzibil de dezvoltare si propagare a unui incendiu generat in exteriorul unei cladiri care a fost termoizolata cu un sistem ETICS. In timpul experimentului, cercetatorii au studiat modul de propagarea a focului in incaperea situata la parterul cladirii si au evaluat comportarea sistemului ETICS la actiunea incendiului. Pe parcursul testului, au fost masurati o serie de parametri, care ulterior s-au coroborat cu efectele produse de incendiu. In urma acestui test experimental, au fost obtinute date unice cu privire la dezvoltarea si propagarea unui incendiu din exterior pe fatada unei cladiri, dupa un anumit scenariu la incendiu. Pe baza rezultatelor obtinute, cercetatorii de la INCERC Bucuresti au scos in evidenta necesitatea continuarii acestor tipuri de teste experimentale la scara naturala, cu luarea in considerare si a altor scenarii la incendii provenite din exteriorul cladirilor, care sa conduca la o mai buna cunoastere a modalitatilor de crestere a sigurantei cladirilor la astfel de actiuni exceptionale.

CONCLUZII

Pentru un sistem de termoizolare a cladirilor de tip ETICS, actiunile exterioare cele mai defavorabile si des intalnite sunt reprezentate de incendiile de compartiment, in detrimentul incendiilor provenite din exteriorul cladirilor. Incendiul de compartiment este considerat mai defavorabil decat un incendiu din exteriorul cladirii, din cauza efectului Coanda cumulat cu densitatea mai mica a gazelor fierbinti adiacente la fatada cladirii, in raport cu densitatea aerului din mediul inconjurator. Din acest motiv, la nivel international s-au efectuat putine teste experimentale privind comportarea sistemelor ETICS la incendii generate din exteriorul cladirilor.

Cercetatorii din cadrul Sucursalei INCERC Bucuresti au efectuat in ultima perioada de timp mai multe teste in situ, in vederea elaborarii unei metode de testare la rezistenta la foc a sistemelor de protectie termica ETICS. Printre aceste teste a fost si un test experimental care s-a desfasurat in vederea determinarii comportarii unui sistem ETICS la un scenariu de incendiu generat din exteriorul unei cladiri. In urma acestui test experimental, s-au obtinut rezultate edificatoare in ceea ce priveste initierea, dezvoltarea si propagarea unui incendiu prin radiatie si expunere directa in imediata apropiere a unei cladiri termoizolate la exterior cu ETICS. Aceste rezultate pot fi puse la dispozitia tuturor persoanelor interesate si constituie o baza de date importanta pentru factorii care raspund de asigurarea securitatii cladirilor anvelopate cu sisteme ETICS.

Multumiri

Aceasta lucrare de cercetare a fost realizata cu sprijinul Ministerului Cercetarii, Inovarii si Digitalizarii si a fost finantata din Proiectul PN 18 35 02 01.

BIBLIOGRAFIE

[1] Ordin nr. 1.822 din 7 octombrie 2004 pentru aprobarea Regulamentului privind clasificarea si incadrarea produselor pentru constructii pe baza performantelor de comportare la foc, publicat in Monitorul Oficial nr. 90 din 27 ianuarie 2005;

[2] Radulescu S. (2010), Cercetari experimentale privind comportarea sistemelor pentru fatade, expuse la actiunea focului. Urbanism. Arhitectura. Constructii, 1(2):69-76;

[3] NP 135 (2013), Normativ privind proiectarea fatadelor cu alcatuire ventilata;

[4] Solutii cadru privind reabilitarea termo –higro-energetica a anvelopei cladirilor de locuit existente, indicativ SC 007 – 2013;

[5] Yoshioka H., Nishio Y., Tamura M., Yoshida M., Noguchi T., Ohmiya Y., Kanematsu M., Ando T., Koura K., Tomatsu T., Ozaki Y. (2014), Façade tests on fire propagation along combustible exterior wall systems. Fire Science and Technology 33(1):1-15;

[6] Lalu O. (2016), Cercetari privind elaborarea unor solutii durabile de reabilitare termica a anvelopei cladirilor. Comportamentul la actiunea focului, solutii de securitate la incendiu. Teza de Doctorat, UTCB, 2016;

[7] Lalu O., Bubulete L. (2017), Termosistem pentru placari exterioare utilizat pentru anveloparea constructiilor. Raspuns la actiunea focului. Revista Constructiilor, 133:8;

[8] Simion A., Dragne H.G. (2017), Testing Method for External Cladding Systems ‒ INCERC Romania, ICIR EUROINVENT 2017, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 209, Issue 1, pp. 012102, WOS:000423732100102;

[9] Simion A., Anghel I., Dragne H.G., Stoica D. (2019), Contributions on the fire performance assessment of ETICS systems. ICIR EUROINVENT 2019, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 572(1), 012112, doi:10.1088/1757-899X/572/1/012112;

[10] Simion A., Dragomir C. S., Dobre D., Anghel I., (2019), Fire performance of the thermo isolant façade systems of the buildings. WMCAUS, 2019, Prague, Czech Republic, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, pag. 463-563, doi:10.1088/1757-899X/603/2/022021, WoS: 000562099100021;

[11] Simion, A., Dragomir, C.S., Dragne, H.G. si Stoica, D. (2021), Fire Resistance Testing of ETICS Systems in Romania. Constructii: Journal of Civil Engineering Research, disponibil la https://constructii.incd.ro /Archive/2021/ Constructii_2021 _Vol.22_ No.1-2_ ID2021220102_Simion_et_al_9-14;

[12] Bode F., Simion A., Anghel I., Sandu M., Banyai D. (2023), Enhancing Fire Safety: Real-Scale Experimental Analysis of External Thermal Insulation Composite System Façades Behavior in Fire, MDPI, Fire 2023, 6(12), 451; WoS:001131015500001.

Autor:

C.S. II dr. ing. Adrian SIMION – INCD URBAN-INCERC, Sucursala INCERC Bucuresti

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 226 – iulie 2025, pag. 30-33