Пожаробезопасность бани: о металлах в конструкции

Сегодня мы продолжаем тему пожаробезопасное бани, начатую в предыдущих номерах, и поговорим о стальных конструкциях. С ними дело обстоит сложнее, чем с камнями или с кирпичом. Дело в том, что сталь при нагреве обратимо или необратимо теряет свои прочностные свойства ввиду снижения упругости, потери легирующих добавок, термического отжига, перекристаллизации. Относительное снижение сопротивления (прочности) различных марок сталей в зависимости от температуры их нагрева приведено в таблице.

Относительное снижение сопротивления (прочности) сталей в зависимости от температуры их нагрева
Температура, °С

0

400

500

600

700

Сталь горячекатаная СтЗ

1,0

1,00

0,66

0,37

0,15

Сталь горячекатаная упрочнённая вытяжкой Ст5

1,0

0,99

0,63

0,24

0,06

Термически упрочнённая сталь

1,0

1,00

0,69

0,15

0,01

Обыкновенная арматурная проволока

1,0

0,69

0,34

0,07

0,00

Таким образом даже обычная (незакалённая) сталь марки Ст.З, полностью обратимо восстанавливающая свои прочностные характеристики после нагрева и охлаждения, начинает терять свою несущую способность уже при температурах порядка 500°С. Например, стальные балки прогибаются даже под своей тяжестью, а при значительных внешних нагрузках несущие элементы конструкции могут потерять устойчивость, согнуться и обрушиться.

Большое значение имеют и эффекты коробления при локальных термических расширениях металла. В этой связи следует вспомнить о столь часто фигурирующих в статистике городских пожаров деформациях металлических дверей.
В отечественной практике на основе анализа последствий пожаров на объектах, в основе конструкции которых — металл (эстакады, перекрытия производственных предприятий и пр.), огнестойкость всех без исключения незащищённых стальных конструкций принята равной 0,25 часа R(15)p а при применении вспучивающихся защитных покрытий — до 0,75 часа R(45). Именно поэтому в нашей стране запрещено строительство ответственных зданий с несущими металлическими конструкциями незащищённого типа (особенно из закалённых и термически упроченных сталей).

Катастрофическое обрушение в Нью-Йорке во время теракта в 2001 г башен-близнецов Всемирного торгового центра, построенных с применением стального каркаса, подтвердило справедливость подобных запретов — здания простояли ровно столько, сколько им и полагалось простоять по нашим действующим пожарным нормативам. Заметим, что здания высотой 300 м выстояли (оба!!!) под воздействием прямых ударов двухсоттонных самолетов, но обрушились (оба!!!) в течение часа под воздействием последующего пожара.

Поэтому везде, где возможно (и разумно), металл в напряжённых несущих конструкциях меняют на железобетон. Кстати, именно из-за возможной потери несущей способности балок дымовые трубы и дымовые каналы запрещено располагать ближе, чем 130 мм от металлических балок, хотя последние и не горючи.

Что касается двухслойных металлических панелей типа «сэндвич», то современные строительные нормативы для них установлены исходя из огнестойкости несущих конструкций, на которых они смонтированы. Так как в подавляющем большинстве случаев панели навешивают на лёгкий металлический каркас (а иногда даже на деревянный), огнестойкость панельной конструкции принята 0,25 часа, то есть REI(15).

В настоящее время в строительстве широко применяют «сэндвич»-панели с твердой минеральной ватой в качестве утеплителя. Но и эти сертифицированные на огнестойкость Е1(60)панели не обеспечивают несущую способность конструкции при пожаре.

Более того, несущие стены со стальными «сэндвичами» по нормативам нельзя располагать вплотную к печи, даже если панели засыпаны огнеупорным утеплителем {например, перлитом или вспученным вермикулитом). Это кажется парадоксальным — ведь сама печь изготовлена из такого же металла, а бывает, что и засыпку имеет из перлита (в случае муфельных печей). И при этом вплотную к панельной стене, изготовленной из тех же материалов, отопительное устройство поставить нельзя. Таким образом, мы снова сталкиваемся с тезисом, что пожаробезопасность печи и пожаробезопасное^ здания — вовсе не одно и то же.

Так как же быть со здравым смыслом? Конечно, можно было бы, и пошутить: мол, хороший проектировщик и хороший юрист — это не те, кто хорошо знают все правила, а те, кто умеют умело обходить установленные законы и нормы с помощью «обоснованного использования» других правил. Действительно, проектировщик может заложить в проект панель, но при этом пояснить, что вплотную к печи стоит вовсе не стеновая панель, а якобы заградительный экран или разделка. Само собой такой экран не может разделить одно помещение на два с разными категориями опасности или нести нагрузку от перекрытия.

Однако не будем обсуждать, как методологически обходить правила. В первую очередь надо обеспечивать безопасность. Во всяком случае, следует неукоснительно соблюдать российские, порой противоречивые, но не столь уж и глупые нормы.
А теперь рассмотрим нормативные последствия самого простого инженерного предположения. Исходить же будем из того, что для нашей печи столь большая огнестойкость стены (1 час) не требуется. Причём нам не нужна огнестойкость сразу по трём параметрам,  поскольку для внутренних стен потеря несущей способности — не актуальна.

Действительно, при огнестойкости стен в 1 час к ней можно примыкать абсолютно любую печь (очень большую, постоянно работающую и раскалённую и даже изготовленную случайными людьми печь сомнительной надёжности). И при таких крайних предположениях пожар не сможет обрушить стену, а если возгорание произойдёт, то за это время его можно будет обнаружить и, по крайней мере, безопасно покинуть помещение.

Если же печь —банная, работает недолго, причём заведомо надёжна (так, финны заявляют, что их печь прогореть не может) и в ней так мало дров, что даже при аварии печи они неспособны воспламенить, например, деревянную оштукатуренную стену, то огнестойкость стен, равная 1 часу, является явно излишней.

Но кто установит, какая должна быть отестойкость, или какова должна быть защита стены? Такое заключение могут дать только изготовители печи на основе расчётов, измерений, испытаний и прочих оценок технических показателей и качества продукции. В частности в п. 3.80 СНиП 2.04.05-91 так и сказано; «отступку- пространство между наружной поверхнхтью печи, дымовой трубы или дымового канала и стеной, перегородкой или другой конструкцией здания, выполненных из горючих и трудногорючих материалов, следует принимать в соответствии с обязательным приложением 16, а для печей заводского изготовления — по документации завода-изготовителя».

Завод может установить размер отступки равным нулю. Естественно, свою техдокументацию он должен согласовать с органами пожарного надзора. Теоретически вы сами лично можете выступить в качестве официального разработчика и изготовителя печи, согласовать документацию на печь и на её производство и получить лицензию, узаконив тем самым правила её безопасной установки в помещении.

К сожалению, отечественные бытовые печи выпускают в своей массе случайные мелкие предприятия, не имеющие желания тратить деньги и усилия на разработку и согласование каких-то уникальных технических решений. Поэтому их техпаспорта обычно содержат известные нормативные рекомендации «для любых печей».

Что касается импортных печей, изготовленных специализированными высокотехнологичными фирмами, то они обычно имеют лишь сертификаты соответствия нашим нормативным документам: ГОСТу 9817-95 (хотя этот стандарт на печи без водяного контура не распространяется) и НПБ 252-98 на пожарную безопасность самой печи.

Сертификаты предназначены лишь для формального предъявления органам таможенного контроля и удостоверяют лишь то, что печи могут быть установлены в соответствии с отечественными правилами и нормами (а не с нормами завода-изготовителя).

Таким образом, даже у солидных фирм-производителей печей отсутствует техдокументация в части правил установки отопительных устройств в помещении. Причём не абстрактных правил, а правил, согласованных с пожарным надзором в соответствии с постановлением правительства РФ № 849 от 23.08.93, Другими словами, все рекомендуемые иностранными фирмами режимы отступок (а уж разделок—абсолютно точно} в нашей стране формально незаконны. Остаётся только надеяться, что если печи и трубы безопасны в Финляндии, то они безопасны и в России.

Не следует удивляться реальным случаям выдачи сертификатов соответствия финских печей отечественным, совсем не относящимся к печам (или давно заменённым на новые) нормативным документам. Таким образом, оформление таких сертификатов никакого отношения к пожаробезопасное не имеет, что бы там не заявляли компетентные органы.
В ещё большей степени это отнхится к отечественным печам. То есть наличие документации вовсе не означает, что ей следует слепо и формально следовать. Будет совсем не лишним проверить надёжность приобретённой печи при контрольных топках вне помещения на предельно возможной мощности при максимальной закладке дров и полностью открытых возду-хозаборных устройствах. При этом следует оценить температуру элементов, проверить качество сварных швов, убедиться в отсутствии коробления.

Но даже если испытания не выявили серьёзных проблем, не следует пренебрегать такими мерами, как дополнительные экраны и огнеупорные поддоны, которые повышают степень пожаробезопасное даже при сквозном прогаре топливника. Разумеется, всё это относится и к самодельным печам. В этом случае вы должны гарантировать себе безопасность печи и размеры отступок сами.

Таким образом, покупая якобы абсолютно безаварийную качественную печь, мы, казалось бы, вправе рассчитывать на то, что требуемую огнестойкость стены, примыкающей непосредственно к печи, можно снизить с одного часа до, например, 15 мин, а может быть и вовсе отказаться от катего-рирования её огнестойкости. Действительно, неужели нельзя ограничиться просто негорючей (несгораемой) стеной!

Зачем нам нужна её огнестойкость, тем более такая большая? Неужели нам надо возводить массивные, порой многотонные кирпичные стены лишь для того, чтобы выиграть в бане лишних полметра площади? Да, надо. Хотя само помещение нашей бани может иметь категорию пожаробезопасности В4 по НПБ105-95 с четвёртой степенью огнестойкости здания по СНиП 21 -01 -97, с ненормированными пределами огнестойкости строительных конструкций по ГОСТу 30247.0-94 и даже не-нормируемыми классами пожарной опасности строительных конструкций по ГОСТу 30403-95. То есть в бане все стены могут быть сгораемыми, и лишь одна, вплотную к которой стоит печь, должна быть огнестойкой.

Кирпичная печь в несгораемой стене

Кирпичная печь в несгораемой стене (слева) — монтаж разрешён при огнестойкости несущей стены REI (60), Справа — та же печь в сгораемой стене с кирпичной разделкой.

Металлическая экранированная печь в несгораемой стене

Металлическая экранированная печь в несгораемой стене (слева) — монтаж разрешён при огнестойкости несущей стены REI (60). Справа — та же печь в сгораемой стене с кирпичной разделкой.

Металлическая экранированная печь в металлической стене из металлических листов или сэндвич-панелей

Металлическая экранированная печь в металлической стене из металлических листов или сэндвич-панелей (слева) — такой монтаж запрещён. Справа — та же печь в сгораемой стене с металлической разделкой—правильная схема установки.

Варианты схем монтажа печей в стенах различной конструкции:
1 — топливник печи; 2 — топочная дверца; 3 — кирпичная стена топливника; 4 — кирпичная стена (перегородка); 5 — кирпичная разделка; 6 — сгораемая стена; 7 — металлическая стенка топливника; 8 — металлический экран печи (кожух); 9 — удлинитель загрузочного узла топливника; 10 — металлическая стенка (однолистовая, многолистовая, сэндвич-панель с негорючим огнестойким утеплителем); 11 — металлическая разделка любой конструкции; 12 — сгораемые материалы (дрова и пр.); 13 — бруски деревянные для крепления обшивки; 14 — теплоизоляция (минвата, пенополистирол и пр.); 15 — обшивка (вагонка, гипсокартон и пр.)

Поясним это на примере печи, встроенной в стену (печь топится из предбанника, а топливник располагается в парной}. Такая конструкция (см. рисунок) несмотря на все свои неудобства, стала очень модной ещё в 60-70-е гг. прошлого столетия якобы ввиду возможности поддержания чистоты в парной, а на самом деле — из-за скромных размеров бани, которую могли позволить себе дачники и садоводы.

Кстати, именно такие решения рекомендуют и финны для своих миниатюрных сухих саун. Так или иначе, при этой планировке невозможно избежать примыкания печи непосредственно к конструкции стены. При этом реально возникают все вышеописанные проблемы огнестойкости стены, казавшиеся иному читателю, ведимо, крайне абстрактными, далёкими от жизни и чисто методическими. Причём подчеркнём, что в существующих помещениях бани огнестойких стен может быть раньше и не было вовсе (их не надо было делать с точки зрения пожаробезопас-ности и быстроты протопки парной), но хозяин тем не менее их устанавливает несмотря ни на что, лишь бы сделать парилку попросторнее и якобы почище.

Рассмотрим сначала кирпичную банную печь, вмонтированную в несгораемую стену (перегородку) 4 или в сгораемую стену 6 с применением несгораемой разделки 5 (см. рис. а). В чём опасность такой конструкции? Ведь внешняя поверхность стенок печи не должна нагреваться свыше 120°С, а такие температуры для деревянных бань не считаются опасными.

Действительно, печь, не примыкающая к стене (перегородке) не нагревается свыше нормативно разрешённой температуры 120°С. Однако если к печи примыкает стена (перегородка), то она играет роль теплоизолятора для отопительного устройства, а поверхность стенки печи, примыкающей к перегородке, в этом случае нагревается сильнее.

При этом даже при нормальной безаварийной работе печи могут быть созданы предпосылки для следующих аварийных ситуаций:

— перегрев стенки печи с возможным последующим её разрушением;
— перегрев стены (перегородки) с возможным последующим её разрушением;
— перегрев деревянных элементов на противоположной стороне стены и прочие случаи перегрева.

Подобные обстоятельства могут возникнуть из-за того, что печь станет греть не воздух (для чего она и предназначена), а элементы конструкции здания. Огнестойкость же фактически характеризует стойкость конструкции при перегревах. То есть если требуется несгораемая стена со стойкостью к перегревам, то значит требуется (на профессиональном языке} и огнестойкая стена.

Все вышеуказанные ситуации усугубляются при появлении разрушений печи с резким увеличением тепловых нагрузок на стену (перегородку}. И наоборот, разрушение стены (перегородки) может вести за собой разрушение кладки печи. А разрушение кирпичных печей особенно пожароопасно ввиду большого количества запасённой тепловой энергии в кирпичной кладке. В связи с этим кирпичные печи и негорючие стены и не удаётся зачастую примкнуть. Так что дело здесь не только в различных фундаментах под печью и под зданием.

Избежать же перегревов печей и стен можно путём устройства воздушных разрывов-отступок и кирпичных разрывов-разделок. Однако об этом мы поговорим в другой раз.


ПОДЕЛИТЬСЯ:

Комментариев пока нет

Перейти к разговору

Комментариев пока нет!

Вы должны быть избранным, чтобы начать разговор.

Ваши данные будут в безопасности!Ваш адрес электронной почты не будет опубликован. Также другие данные не будут переданы третьим лицам.