Z experimentů vyplynulo, že z hlediska toxicity jsou extrémně nebezpečné PIR a PUR pěny. Kilogram takového materiálu může vytvořit smrtelnou koncentraci v prostoru o objemu obývacího pokoje. Velmi toxické jsou také zplodiny z fenolické pěny a expandovaného polystyrenu (EPS a XPS). Nejméně toxických zplodin produkuje minerální izolace.
Významnou prioritou při výstavbě či rekonstrukci všech budov by měla být požární bezpečnost. Přesto ne všechny stavební materiály mají vlastnosti, které bychom od bezpečného materiálu očekávali. Jaké to jsou? Ideálně by měly být nehořlavé a při vystavení ohni by neměly uvolňovat toxické zplodiny hoření.
Podle statistik hasičského sboru totiž největším zabijákem není oheň, ale kouř, který obsahuje jedovaté zplodiny. „Většina úmrtí při požárech je způsobena kouřem, a to i když se nejedná o rozsáhlý požár. Kouř se šíří rychle a potichu a již několik nadechnutí kouře může být smrtelné. Zplodiny hoření a nedostatek kyslíku mohou prohlubovat spánek, takže hrozí nebezpečí otravy během spánku“ varuje odborník na požární bezpečnost Zbyněk Valdmann.
Hořlavost se zjišťuje, ale mnohem nebezpečnější toxicitu zplodin nikdo nezná
Při výběru stavebních materiálů by tedy měl investor volit takové, které jsou nehořlavé a neprodukují při působení ohně žádné či jen minimální zplodiny. Zatímco informaci o nehořlavosti musí obsahovat každý stavební materiál, informaci o toxicitě zplodin hoření kupující nikde nenajde.
Nehořlavost, odborně řečeno třída reakce na oheň, je standardně označována písmeny A–F (viz tabulku vlevo).
Třída určuje, zda a jakým způsobem výrobek přispívá k šíření požáru, tzn. jak rychle hoří, respektive jak výrobek přispívá k rozvoji ohně. Nejbezpečnější volbou je výrobek z třídy reakce na oheň A1, následně A2. Jednotlivé izolační materiály se v reakci na oheň, tedy laicky řečeno hořlavosti, značně liší – viz tabulku 13 níže.
ČVUT ve studii porovnalo toxicitu zplodin hoření izolačních materiálů
Toxicita zplodin hoření je ale až na naprosté výjimky neznámá. Jak je to možné, když právě jedovatý mix zplodin v kouři je největším zabijákem? Důvod je jednoduchý, v oblasti měření a vyhodnocení (klasifikace) toxicity hoření doposud chybí systémový přístup. Zatím neexistují mezinárodní normy či standardy, které by toxicitu sledovaly a díky nimž by materiály bylo možné mezi sebou porovnávat.
Současné stavební předpisy specifikují pouze požadavky na požární odolnost a reakci na oheň. Přitom stavební materiály při hoření produkují kromě běžných toxických plynů CO, NOx, SO2, HCN, HCl, HBr, HI rovněž mnohé další, jako třeba PCBs, PCDDs, PCDFs, PAHs, které navyšují toxicitu zplodin hoření.
Odborná veřejnost se nicméně snaží o nápravu, protože si je vědoma všech zdravotních rizik. Letos proto vznikla svého druhu první odborná studie, která zkoumá toxicitu zplodin hoření stavebních materiálů, v tomto případě různých druhů tepelněizolačních materiálů. České vysoké učení technické (ČVUT) v Praze a Univerzitní centrum energeticky efektivních budov (UCEEB) vypracovali studii Toxicita zplodin hoření látek, materiálů a výrobků ve stavebnictví. Studie je ke stažení zde.
„Požární odolnost zkouší celistvost, izolační schopnost a stabilitu stavební konstrukce za definovaných podmínek. Zkoušky reakce na oheň výrobků testují zapalitelnost, šíření plamene, rychlost vývinu tepla, tvorbu kouře, vznik hořlavých kapek a částic. Nikoli však toxicitu zplodin hoření. To se týká i nařízení EU, takže se jedná o celoevropský problém,“ říká ve studii Ing. Otto Dvořák, Ph.D. z (ČVUT).
Studie ČVUT využila ve svém zkoumání některé závěry ze studie Lancashirské univerzity, která se zaměřuje na toxický účinek kouřových plynů na člověka, které produkují nejčastěji používané tepelněizolační materiály (Anna A. Stec a T. Richard Hull, Assessment of the fire toxicity of building insulation materials. Energy and Buildings). Studie porovnává toxicitu materiálů, jako je minerální izolace, extrudovaný polystyren (XPS), lehčený polystyren (EPS), fenolická pěna (PHF), polyuretanová pěna (PUR pěna), polyisokyanurátová pěna (PIR pěna), viz tabulku 12 níže.
Izolační materiály zajišťují tepelnou pohodu a úspory energií, ale zároveň mohou být rizikovým faktorem protipožární bezpečnosti. „Například některé izolační materiály mohou přispět k šíření požáru (tab. 13) a současně generují kouř s toxickými plyny (tab. 12),“ vysvětluje Ing. Otto Dvořák, Ph.D.
Nejjedovatější kouř je z PIR a PUR pěn, fenolických pěn a polystyrenu
Protože zplodiny hoření jsou koktejlem různých toxických látek, vyjadřuje se jejich celková toxicita pomocí tzv. frakčních účinných dávek FED (FED – Fraction Effective Dose). „FED s hodnotou 1,0 znamená, že součet koncentrací jednotlivých druhů bude smrtící pro 50 % krysí populace v průběhu 30 minut expozice, přičemž obdobná dávka je přibližně stejně smrtelná i pro člověka,“ vysvětluje Ing. Otto Dvořák, Ph.D.
Z experimentů vyplynulo, že z hlediska toxicity jsou extrémně nebezpečné PIR a PUR pěny (polyisokyanurátové a polyuretanové tepelné izolace). Ty dosáhly hodnoty FED až ve výši 0,7, přičemž nejvyšší možnou hodnotou je 1,0.
„Potenciálně smrtící je jejich kouř jak v prostoru s větráním nedostatečným, kde dochází k nedokonalému spalování, tak v prostředí dostatečně větraném. Je to opravdu smrtící koktejl různých toxických látek. Pouze 8 g polyisokyanurátu nebo 11 g polyuretanové pěny spalovaných v nedostatečně větraném prostoru vytvoří 1 m3 toxického plynu. Jeden kilogram takového materiálu může vytvořit smrtelnou koncentraci v prostoru o objemu 100 m3, což odpovídá například většímu obývacímu pokoji,“ shrnuje Ing. Otto Dvořák, Ph.D.
PIR a PUR pěny se mohou využívat jako izolační materiál pro rodinné domy, nejčastěji ve formě stříkaných nebo deskových izolačních materiálů. Výrobci obvykle vyzdvihují jejich dobré tepelněizolační vlastnosti, ale o jejich toxicitě v okamžiku požáru se nezmiňují.
„Navíc se často dopouštějí vyloženě klamání spotřebitelů tím, že označují materiál za samozhášivý ve smyslu nehořlavosti. Samozhášivý ale neznamená nehořlavý, navíc množství toxických zplodin je alarmující,“ upozorňuje Zbyněk Valdmann. Jak takový požár v praxi může dopadnout, ukázal požární experiment zde.
Jako velmi toxické se na druhém místě umístily zplodiny z fenolické pěny. Ty se kvůli dobrým izolačním vlastnostem nejčastěji používají při zateplení u rekonstrukcí či v detailech, kde není místo na velkou tloušťku izolantu. „Vzhledem k vyšší ceně není její využívání tolik rozšířené a z hlediska užití zejména ve venkovních prostorách nepředstavují tak velké riziko,“ dodává Zbyněk Valdmann.
Na třetím místě následuje v praxi často používaný expandovaný polystyren (EPS a XPS) s hodnotou FED = 0,2. „I z těchto důvodů je dobře, že polystyren se nesmí využívat pro zateplování výškových budov. Navíc polystyren je velmi hořlavý s třídou hořlavosti E, takže hrozí přenos hoření do vyšších pater. Naštěstí je tato problematika v současnosti velmi diskutovaná a řešena v projektových normách,“ vysvětluje Zbyněk Valdmann.
„I z těchto důvodů je dobře, že polystyren se nesmí využívat pro zateplování výškových budov. Navíc polystyren je velmi hořlavý s třídou hořlavosti E, takže hrozí přenos hoření do vyšších pater,“ vysvětluje Zbyněk Valdmann.
Nejméně toxických zplodin produkuje minerální izolace. Ta i při nejhorších podmínkách měla minimální FED = 0,05. „Minerální izolace jsou nehořlavé, spadají do tříd reakce na oheň A1 nebo A2. Zplodiny se produkují z organického pojiva, kterého může výrobek obsahovat v množství 5–10 %,“ vysvětluje Ing. Otto Dvořák, Ph.D. z ČVUT. Minimální hodnoty pod FED = 0,05 byly zjištěny také u všech zkoušených hořlavých tepelných izolací při doutnání.
INFOBOX KE GRAFU: Protože zplodiny hoření jsou koktejlem různých látek, vyjadřuje se jejich celková toxicita pomocí tzv. frakčních účinných dávek FED (FED – Fraction Effective Dose). FED s hodnotou 1,0 znamená, že součet koncentrací jednotlivých druhů bude smrtící pro 50 % krysí populace v průběhu 30 minut expozice (tato dávka je přibližně stejná pro člověka).
Nebezpečí toxicity zplodin hoření vybraných izolačních materiálů vyjadřuje hodnota frakční účinné dávky (FED – Fraction Effective Dose) pro různé izolační materiály: GW – skelná vlna, SW – kamenná vlna, PHF – fenolická pěna, EPS – expandovaný polystyren, PUR – polyuretan, PIR – polyisokyanurát. Graf také zohledňuje různé ventilační podmínky.
Na ose „x“ tohoto obrázku je u hodnoty uveden buď ekvivalentní poměr, pokud šlo o plamenné hoření, nebo „nf“, pokud šlo o bezplamenné hoření, doutnání nebo u nehořlavých materiálů pouze zahřátí.
Na mezinárodních standardech měření toxicity zplodin se pracuje
V EU existuje systém klasifikace výrobků a zatřídění dle reakce na oheň, neexistují však limity na toxicitu kouře, která má smrtelné následky. To je třeba změnit.
„Lidé nemají a ani nemohou jednoduše získat informace o tom, jak se stavební materiály v případě požáru chovají. Kdyby to věděli, pochybuji, že by si dobrovolně v podkroví zateplovali hořlavými a toxickými materiály, které v případě požáru uvolňují jedovaté zplodiny a hrozí nebezpečí otravy. Velmi špatně se při takových požárech zasahuje i hasičům, kteří se kvůli hustému zakouření musí potýkat s téměř nulovou viditelností,“ dodává Zbyněk Valdmann.
Nebezpečí tak tyto materiály představují i pro hasičský sbor. „Pro hasiče je znepokojující zvyšující se intenzita kouře při požárech budov. Musí se klást větší důraz na prevenci toxicity a korozivity kouře pro požární bezpečnost budov a životního prostředí, a to při projektování, výstavbě a provozu objektů,“ dodává Ing. Otto Dvořák, Ph.D.
Zlepšení se snad můžeme dočkat v blízké budoucnosti. Evropská komise si je vědoma závažnosti situace, a proto si nechala vypracovat studii s cílem vyhodnotit potřebu regulace v rámci Evropské unie. „Evropská komise oslovila dotazníky členské státy s cílem nalézt společné řešení. Průzkumu se zatím zúčastnilo 17 evropských organizací včetně ČR. Česko patří z hlediska požární bezpečnosti k evropské špičce, proto máme velký zájem se problematice věnovat,“ uzavírá Ing. Otto Dvořák, Ph.D. z ČVUT.
INFOBOX:
Polyuretanové a polyisokyanurátové izolace
Polyuretanové (PUR) a polyisokyanurátové (PIR) izolace jsou ve stavbě instalované ve formě desek nebo jako stříkaná izolace (stříkaná pěna). Spontánní vznícení polyuretanové pěny je možné kvůli nárůstu tepla během vytvrzovací fáze. Oba typy, PUR i PIR, jsou hořlavé, při hoření jsou obtížně hasitelné a vyvíjejí hustý kouř.
Polystyrenové izolace (EPS a XPS izolační materiály)
Pěnový polystyren expandovaný (s otevřenými póry) a extrudovaný (s uzavřenými póry) je voděodolný a tuhý plast, který má svoje póry vyplněny vzduchem. Při zapálení hoří plameny s produkcí kouře a je obtížně uhasitelný.
Polystyrenové pryskyřice jsou středně toxické pro člověka a jsou snadno absorbovány skrze kůži, respirační a gastrointestinální systémy. Hlavním akutním rizikem pracovní expozice styrenu je deprese a podráždění očí, kůže a horních cest dýchacích v centrálním nervovém systému (CNS).
Minerální izolace
Minerální vata nebo také minerální vlna je izolace vyrobená z vláken minerálního původu. Rozděluje se na dva základní typy podle vstupních surovin – skelnou minerální vatu a kamennou minerální vatu. Pro výrobu skelné minerální izolace se používá písek a sklo. Pro výrobu kamenné vlny se využívá čedič, diabas a vysokopecní struska, které se smíchávají s připraveným recyklátem z minerálních vláken pojeným cementovým pojivem.
Minerální izolace se používá na tepelnou, akustickou a protipožární izolaci budov, nejčastěji ve formě desek nebo rolí, speciální aplikací je foukaná minerální izolace.
Minerální izolace jsou nehořlavé, spadají do tříd reakce na oheň A1 nebo A2, rozdíl v uvolňování tepla a potažmo zplodin hoření tvoří množství organického pojiva, kterého výrobek obvykle obsahuje 0–5 %. Tato pojiva samozřejmě také vykazují určitou celkovou vydatnost FED nebo FEC.