Brandrisker och konsekvenser med plastisolering i byggnad ur ett egendomsskyddande perspektiv

Transkript

1 Brandrisker och konsekvenser med plastisolering i byggnad ur ett egendomsskyddande perspektiv Sammanfattning Användningen av cellplast har ökat som isoleringsmaterial i byggnadskonstruktioner. Materialet har fördelar såsom bra isoleringsvärde samt att det är billigare än alternativa produkter. Populariteten är dock ett problem, då dessa material är lättantändliga samt starkt bidragande till ökad brandbelastningen. Det råder också en missuppfattning att bara för att dessa material är tillåtna, betyder det att de är säkra att använda. I denna rapport belyser jag de fakta som är kända kring plastisolering och beskriver risken ur ett egendomsskyddande perspektiv. Den slutsats jag drar är att så som materialet används idag är det mycket brandfarligt, dels på grund utav att verksamhetsutövaren inte känner till riskerna och dels för att materialet är mycket känsligt för brand. Detta har resulterat i att vi idag har haft flera stora bränder där cellplast har varit en stark bidragande faktor till skadans storlek. Utveckling av brandsäkrare väggelement pågår hos tillverkarna och min uppfattning är att de har stort fokus på brandsäkerhet. Om utvecklingen av brandsäkrare sandwichelement fortsätter, så tror jag att vi på sikt får sandwichelement som har ett tillfredställande brandskydd.

2 Innehållsförteckning Inledning 3 De tre vanligaste isoleringsplasterna 4 Expanderad polystyren (EPS) 4 Polyuretan (PUR) 4 Polyisocyanurate (PIR) 5 Tändkällor vid plastbränder 6 Elfel 6 Anlagd brand 6 Heta arbeten 6 Övrigt 6 Jämförelse mellan plastisolering och andra isoleringsmaterial 7 Kategori 1 7 Kategori 2 8 Boverkets hållning i frågan 10 Försäkringsbolagens hållning i frågan 10 Kända bränder 11 Brand i textilfabrik i Portugal. År Brand i köpcentrum, Fjällbacka, År Diskussion 13 Förslag till åtgärder 13 Källförteckning 14 2

3 Inledning Användning av plastmaterial som isolering i byggnationer är inget nytt och det finns flera rapporterade bränder. I de rapporterade bränderna har plastisoleringen varit en starkt bidragande orsak till brandens utveckling och storlek. Trots detta byggs fler och fler nya byggnader med plast i väggarna. Tidigare förekom denna typ av isoleringsmaterial nästan uteslutande kylhus, hygentekniskt krävande verksamheter eller liknande. Att nu plastisolering används i andra byggnationer som varuhus, produktionsindustri etc. är relativt nytt. Användandet av plastisolering i byggnader har ökat inom de flesta verksamheter och det är känt av såväl tillverkare som räddningstjänst att man erhåller en dramatisk ökning av brandbelastningen med denna byggnadsteknik. Anledningen att dessa produkter har blivit populära är att de är lätta att montera, har mycket bra isoleringsvärde samt att de är billigare än att använda alternativa produkter.[1] Materialen är tillåtna att använda i dagens byggnader men detta betyder inte med automatik att de är säkra att använda. Jag skulle vilja påstå att det råder en kunskapsbrist avseende plastisoleringens brandegenskaper bland flera av de verksamma entreprenörerna i dagsläget. I denna rapport belyser jag de fakta som är kända kring plastisolering och beskriver risken ur ett egendomsskyddande perspektiv. Jag ger också en förklaring varför dessa material används trots de uppenbara brandriskerna som finns, samt vilken syn Boverket och försäkringsbolag har på dessa material. 3

4 De tre vanligaste isoleringsplasterna För att rapporten ska bli bättre underbygg och mer lättförstålig är det viktigt att känna till plasternas tekniska och kemiska egenskaper. Nedan har jag valt att ta med de plaster som är dominerande som isoleringsmaterial. Expanderad polystyren (EPS) EPS kallas också frigolit eller cellplast.[1] Vid tillverkning av styrenplast polymeriseras styrenmolekylen. Pentan tillsätts sedan som ett drivmedel för att framställa cirkulära partiklar. Partiklarna expandera och formas därefter genom flera olika processer.[11] EPS Materialet är mycket populärt att använda i byggnationer både inom industrin och bland privata villaägare. EPS är det billigaste av de materialen som beskriv i rapporten, samt det lättaste. Vid brand utvecklar plasten 3-4 ggr mer rök och har ett snabbare brandförlopp än trä. EPS har sämre brandegenskaper än de flesta plasterna och är mycket lättantändligt. Energiinnehållet är mycket högt. Vid jämförelse har vi 19 MJ/kg hos trä, 39MJ/kg hos EPS och 45 MJ/Kg hos Bensin.[1] Detta ger att 1 kg EPS motsvarar 1,3 liter bensin. En takisolering på 200mm EPS motsvarar detta ett energiinnehåll på 5,2 liter bensin per m 2.[4] Vid brand i EPS bryts materialet först ned till en vätskefas bestående av Styren, Toulen och Bensen, som sedan lätt antänds. Bild hur en typisk brand i EPS ser ut. Notera pölbranden. [9] Polyuretan (PUR) Polyuretaner är en grupp av plaster. Vid framställning av PUR blandas två komponenter. Den ena komponenten är ofta en polyisocyanat och den andra oftast en polyol[11]. De båda komponenterna reagerar med varandra och bildar molekyler, där uretangrupper utgör förbindelselänkar i en molekylkedja, som via styrning kan bilda många varierande strukturer. Möjligheterna att variera egenskaperna i materialet är stora med denna tillverkningsprocess och det är därför som polyuretaner uppträder i så många användningsområden.[10] Vid tillverkning av isoleringsmaterial framställs Uretancellplast. Vid PUR-tillverkning är isocyanater ett stort hälsoproblem. Isocyanat monomeren är mycket reaktionsbenägna och reaktionen är exoterm. Vid kontakt med vatten, även i form av luftfuktighet uppstår det utveckling av koldioxid under kraftig värmeutveckling. Detta resulterar i en förhöjd risk för självantändning av nytillverkad skumplast.[1] 4

5 Vid brand i PUR utvecklas mycket rök som är giftig. PUR har ett energiinnehåll på 25MJ/Kg dvs. mindre energiutvecklande än EPS men högre än rent trä. Under brandförloppet avges förbränningsgaser som är hälsovådliga som bl.a. cyanväte. Förbränningshastighet och rökgasbildning är beroende av bl.a. materialens cellvolym, omgivningstemperatur, lufttillgång och eventuella tillsatser av flamskyddsmedel.[5] Materialet har bättre brandegenskaper än EPS men bidrar fortfarande till branden. Materialet är vanligt vid byggnation av kyl och frysutrymmen. [10] Polyisocyanurate (PIR) PIR står för polyisocyanurate och är egentligen en utveckling av polyuretan. Tillverkningsmetoden är delvis annorlunda och annan polyol används. Resultatet blir att isocyanuratepolymeren får en starkare struktur än PUR pga. starkare kemiska bindningar. De starkare bindningarna resulterar också till att materialet blir mer termiskt stabilt och sönderdelas först vid 400 grader, jämfört med PUR på grader. Detta ger materialet något bättre brandegenskaper än PUR och EPS men vid lätt brandbelastning brinner detta också med kraftig rökutveckling och ska ej jämställas med mineral och glasull.[5] Bild hur en typisk brand i PUR. Notera att ingen pölbrand erhålls. Brand i PIR ser likartat ut. [9] 5

6 Tändkällor vid plastbränder Tändkällorna skiljer sig inte avsevärt mot de tändkällor som är starkt representerade vid bränder som inte involverar plastisolering men konsekvensen av dessa tändkällor blir betydligt allvarligare. Plast görs nästa uteslutande av oljeprodukter eller naturgas, vilket ger produkten ett högt energiinnehåll. Vid brand frigörs denna energi ihop med mycket farliga gaser som restprodukt. Energin som frigörs bildar hög värme, vilket snabbt kan försvaga bärande stålkonstruktioner samt antända närliggande material. De tändkällor som är vanligast i plastrelaterade bränder är listade enligt nedan. Elfel Den största kända orsaken till brandtillbud i plastkonstruktioner är elbrand. Detta beror till stor del på felaktiga genomföringar, där plasten exponeras direkt mot den felande elkabeln. Anlagd brand Anlagd brand sker ofta i pallagring mot fasad eller i öppna sopkärl. Då man byter en obrännbar fasad i byggnaden mot en brännbar får man ett lägre brandmotstånd. Därmed öppnar man upp för att en anlagd brand lättare får fäste i väggelementet, samt att brandspridningen i väggen går mycket snabbt. Heta arbeten Heta arbeten är också en vanlig tändkälla. Ett av problemen är att entreprenören ej får nödvändig information om den underliggande konstruktionen. Heta arbeten i lokaler men brännbar isolering är något som ska ske men med yttersta försiktighet. Övrigt Enligt statistiken, beror hela 31 % på andra eller okända anledningar. Det är dock allmänt känt att stora delar av de okända bränderna antingen är anlagda eller beror på el-fenomen. Denna stora siffra av okända bränder ser vi även hos bränder som inte involverar plastisolering. The various causes of loss Other/unknow n 31% Electrical cause 18% Arson 15% Explosion 7% Overheating 8% Highly combustible substance 9% Hot w ork 12% Bränder i byggnadskonstruktioner av plast (Tyskland )[6] 6

7 Jämförelse mellan plastisolering och andra isoleringsmaterial De vanligaste plasterna samt de två vanligaste icke plastuppbyggnda material som idag används som isolering i byggnader är: Expanderad polystyren (EPS) Polyuretan (PUR) Polyisocyanate (PIR) Glasfiber Miniralull - Extremt brännbart - Brännbart - Brännbart - Ses som ej brännbart (men smälter) - Ses som ej brännbart I tabellen nedan visas en jämförelse mellan materialen avseende pris, brandmotstånd, brandspridning och vikt. Siffrorna är ca 10 år gamla men förhållandet mellan dessa stämmer fortfarande. Som utläses i tabellen finns det en korrelation mellan ett högt brandmotstånd och ett högt pris. Därmed är det dyrare att bygga med brandsäkrare isolering, då den brandsäkra isoleringen dessutom har ett sämre isoleringsvärde så finns en viss förståelse att många väljer cellplastisolering. Det som ej tas med i beräkningen är en dyrare försäkringspremie samt en mer lättskadlig verksamhet, där konsekvensen av en brand blir större. Källa:[6] UK år 1999 Isoleringsmaterial kan delas upp i två st. grupper avseende brand. De som bidrar till branden och de som inte bidrar till branden. Den första kategorin avser alla plaster som används isolering, här skulle man även kunna lägga sågspån eller liknande material. I den andra kategorin finns glasull och stenull. Kategori 1 Kategorin deltar aktivt i branden, som skrivits tidigare bidrar dessa material olika till branden beroende på materialegenskaper. Gemensamt är dock att vid brand bidrar byggnadskonstruktionen till brandbelastning och detta sker redan vid relativt låga temperaturer. Plaster upplöses vid temperaturer på ca 200 C[9] (PIR ca 400 C). Då 7

8 isolering är inbyggd bakom ett skalskydd så är brand i dessa isoleringar både svårupptäckta och svårsläckta. Det finns idag sandwichelement som står emot brand pga. ett bra ytskikt med detta fungerar bara så länge ytskiktet är intakt.[2] Schematisk bild på sandwichelement samt cellplastisolering (EPS) [9] Kategori 2 Att använda material som inte bidrar till branden, dvs. inte brinner är ett effektivt sätt att inte få dolda bränder i väggelement och tak Stenullsfibrer klarar temperaturer över 1000 C innan den smälter. Glasullsisolering smälter vid en temperatur på ca 600 C [9] men antänds ej. dessa konstruktioner är mindre känsliga för brutna ytskikt, då det inte finns något brännbart material för branden att ta fäste i. Försök gjordes av Roxull som är en känd fabrikant av stenullsväggelement. Där utsattes olika isoleringsmaterial för identiskt brandbelastning för att åskådliggöra de skillnader i brandmotstånd som de olika isoleringsmaterialen har.[9] 8

9 Vid ett normalt brandförlopp tar det ca 30 sekunder upp till en minut innan polystyren fattar eld, beroende på tillverkningsprocess och det tar ca sju minuter innan glasull smälter. Stenull bibehåller sin struktur i över 120 minuter, temperaturen i försöket var då över 1000 C. [9] Brandpåverkan på olika isoleringsmaterial under angiven tid. [9] Försöket har visserligen utförts av en partisk källa men visar ändå stora skillnader i brandmotstånd i olika material. Den slutsats man kan dra är att en byggnad i sten eller glasull har bättre möjligheter att stå emot en brand jämfört med en byggnad där isoleringen utgörs cellplast. 9

10 Boverkets hållning i frågan Vid byggnation sker en brandprojektering. Den sätter kraven för vilken säkerhetsnivån som ska sättas på byggnaden avseende brand. Beroende på faktorer som våningsplan, byggnadsarea och verksamhet delas byggnaden in i brandteknisk byggnadsklass.[2] Tre klasser finns, Br1, Br2, och Br3, där byggnader i klass Br1 har de högsta brandtekniska kraven. Vilka krav som ställs framgår i byggreglerna. [3] Enkelt kan man uttrycka det så att byggnader med fler än 2 våningsplan samt även vissa byggnader med två våningsplan där flera personer med sämre lokalkännedom sover eller vistas, till exempel hotell och skolor eller diskotek ska utföras i högsta klass, d.v.s. Br1. Byggnader avsedda för personer som har små eller inga förutsättningar att själva sätta sig i säkerhet, till exempel vårdbyggnader och kriminalvården skall också utföras i brandteknisk klass Br1. Övriga byggnader utförs i Br2 eller Br3.[2] Under 1980-talet skedde utveckling av olika tilläggsisoleringssystem i byggnader. Ett av dessa isoleringssystem innefattade cellplastisolering. Då dessa material var lättantändliga genomfördes försöksserier med fullskaleprov enligt en provningsmetod som utvecklats av numera SP (statens provningsanstalt) och LTH(Lunds tekniska högskola). Resultatet blev att brandegenskaperna i byggandens konstruktion samt kombinationen av olika material var viktigare än brandegenskaperna hos de ingående materialen. [2] Brandförsöken bidrog också starkt till att byggreglerna skrevs om och tillämpar det som kallas funktionskrav, d.v.s. materialet är oviktigt så länge de uppfyller funktionen som föreskrivs i Boverkets byggregler.[2] Nästan alla industribyggnader utförs i Br3. Byggnadsklass Br3 har inga speciella krav på vägg mer än att fasadbeklädnad bör vara svårantändlig eller uppfylla kraven för klass D-s2,d0 vilket motsvarar en träpanel.[1] Resultatet blir då att det är oviktigt huruvida konstruktionen är brännbar eller obrännbar, utan att den uppfyller kravet på brandskydd. Hos en osektionerad industrilokal finns inget krav på brandmotståndstid, bara man kan säkerställa en säker utrymning. En konsekvens av detta är att det är möjligt att använda EPS och PUR som isolering i en sandwich konstruktion med ytskikt av tunn plåt. Avgörande för hur man får använda material har varit beroende av åtkomlighet för brandsläckning liksom antalet våningar. Krav för att få använda brännbar isolering i ytterväggar har gällt att isolermaterial skall skyddas mot brand utifrån i lägst brandteknisk klass EI 30 för byggnadsklass Br1.[3] För byggnader i klass Br2 eller Br3 som är fallet för industribyggnader har generellt speciella begränsningar gällt bortsett från det tidigare nämnda kravet på fasadmaterial. De krav som ställs i Boverkets byggregler är till övervägande del inriktat på säker utrymning. Försäkringsbolagens hållning i frågan I dagsläget finns det inga bransch gemensamma regler för krav på byggnader.[4] Utan det är upp till varje underwriter eller riskingenjör att göra en riskbedömning i enskilda fall. Generellt är detta ett problem för försäkringsbolagen då kostnaderna oftast blir stora när man har denna typ av isolering. Tyvärr är det enligt min erfarenhet så att försäkringsbolagen sällan blir tillfrågade vid projektering utan de får ta ställning till frågan när allt är klart, vilket starkt minskar möjligheten att påverka det brandtekniska skyddet. Vidare anser jag att kunskapen hos försäkringsbolagen om plastisolering är begränsad men mer info inkommer i takt med skador med plastisolering ökar. 10

11 Kända bränder Brand i textilfabrik i Portugal. År 2006 Huset var byggt med PIR isolering med plåt på båda sidorna och saknade sprinkler Branden startade genom att en entreprenör utförde svetsningsarbetet på rör utanför byggnaden. Entreprenören som utförde det heta arbetet, tog ej hänsyn till att röret gick in i husets isolering. Värmeutvecklingen antände isoleringen som började brinna. [7] Källa: PIR isoleringen bildade snabbt tjock rök vilket försvårade genomförandet av en snabb brandbekämpingsinsats. Inom några minuter hade den höga brandbelastningen skapat ett eldhav [7} 9 IF International Claims Källa: 11

12 Kristofer Svensson Branden totalskadade hela byggnaden, som syns på bilden med stora egendoms och avbrotts förluster. [7] 19 IF International Claims Källa: Brand i köpcentrum, Fjällbacka, År 2007 Huset var byggt med EPS isolering med trp-plåt som ytskikt. Brandstiftaren var en anlagd brand i ett pallställ. Pallstället var placerat nära fasaden. Branden fick fäste och antände väggar och tak. Pga. isoleringen erhölls en snabb brandspridning. Ett bygglager som innehöll stora mängder cellplast bidrog till brandspridningen. Som syns på bilden blev stora delar av byggnaden totalförstörd. [8] Källa: Sirenen [7] 12

13 Diskussion Ett problem i dagsläget är att isoleringsprodukterna är godkända att användas i byggnationer. Genom BBR s funktionskrav öppnas större möjligheter att prova nya lösningar eftersom detaljerade begränsningar gällande material och konstruktionslösningar har tagits bort ur regelverket. Att BBR reglerna fokuserar på personsäkerhet är allmänt känt och det är så det bör vara. Om dessutom hade varit på egendomsskydd har jag svårt att se ett bibehållande av dagens brandtekniska regler. Det ska bli intressant att se om BBR ändrar sina regler och skärper kraven gällande denna byggnadsteknik eller om de fortfarande tillämpar ett funktionsbaserat tillvägagångssätt med få krav på brandtekniskt egendomsskydd på industrilokaler avseende väggelement och tak, trots att bränder i dessa skapar stora negativa samhällseffekter. Om brandtekniska krav sätts på industribyggnader med fokus att skydda egendom hade det varit svårare att använda enbart EPS isolering, kompletteringar med fördyrande stenull och bättre ytskikt hade krävts vilket nog resulterat till val av en annan isolering. Ett alternativt brandtekniskt krav som BBR skulle kunna kräva är att isolering i byggnader ska vara obrännbar eller inte bidra till branden, över en viss yta med hänvisning till skydd av ekonomiskt intresse. Argumentation att dessa byggnader inte är sämre än träbyggnader kan ju föras och det vore sant, men hur många öppna träindustribyggnader på med yta över 2000 kvm finns det idag? Problemet är helt enkelt inte relevant. Försäkringsbolagen har hittills varit försiktiga att göra något ställningstagande i frågan. På sikt tror jag dock att byggnader med dessa material så som de används idag kommer att föreläggas med teckningsförbud. Dock hoppas jag att branschen själva kommer fram till en brandsäkrare användning med dessa material, som kommer att godkännas av försäkringsbolagen. Enligt min åsikt råder det inget tvivel till att cellplastprodukter är brandfarliga och att användandet av dessa produkter som isolering bidrar till en minska personsäkerhet samt en drastisk ökning av de ekonomiska konsekvenserna vid en ev. brand De plastisolerade väggelement som idag är brandklassade förlitar sig mycket på ett bra ytskikt, dock har jag sett få tester vad som händer med väggelementet när man har en öppen genomföring i väggen och därmed exponerar den brandfarliga kärnan. Bränderna nämnda i rapporten är exempel på hur genomförningar i väggelement i oklassade väggar har varit den svagaste punkten. Genomföringar i väggar är vanligt inom industri och dessa tätas sällan. Att då enbart förlita sig på ett brandbeständigt ytskikt är ett bristfälligt skydd. Så länge dessa produkter är tillåtna kommer entreprenörer att fortsätta använda dessa material då de är billigare vilket resulterar i att de vinner upphandlingen gentemot entreprenörer som föredrar ett brandsäkrare alternativ. Min erfarenhet i ämnet är att beställaren har mycket små kunskaper gällande de nackdelar som detta byggnadssätt ger i form av högre försäkringspremier och större egendomsförluster följt av produktionsbortfall och förlorade marknadsandelar. Förslag till åtgärder Det har på senare tid kommit förslag från byggelementtillverkarna på intressanta sandwichelement som ska ha bra brandegenskaper. Detta bygger ofta på att man har en cellplastkärna omgivet av obrännbart material.[2] Dessa konstruktioner har bra brandmotstånd vid brand mot fasad. Om dessa väggar står emot brand med öppna genomföringar i elementet är dock tveksamt. Om man fortsätter utveckla sandwichelement som har bra brandmotstånd även vid öppna genomföringar så tror jag att detta kan vara framtiden för cellplastväggar. Ett sätt att göra detta är att ta fram plaster med bättre brandegenskaper istället, för att skydda de sämre plasterna med bättre ytskikt. Det är dock viktigt att man får med räddningstjänst och försäkringsbolag på eventuella lösningar om det ska bli framgångsrikt. Det som saknas är fullskaliga test på dessa väggar som inte bara visar en säker utrymning utan även har ett godtagbart brandmotstånd när det gäller skydd av egendom. 13

14 Källförteckning [1] Isolering av plastmaterial EPS (expanderad polystyren), PM räddningsverket Dossié [2] Vägg boken, EPS i väggar, P &K Plast & kemiföretagen EPS-bygg [3] Brandskydd i boverkets byggregler, BBR BFS 1993:57 med ändringar till och med BFS 2005:17 [4] Brandsäker isolering av låglutande, varma tak, En ide från Swedisol förening för tillverkare av högeffektiv isolering. [5] Polyuretaner Polyuretanelastomerer, plast & kemiföretagen oktober 2002 [6] Property guideline 2007, Appendix 6 Plastics in Construction, [7] Intern material från internutredningar i [8] Sirenen Nr 6, Oktober 2007 [9] [10] PUR i praktiken, Plastforum nr 10/2008, del2 [11] Cellplaster som dämpar och skyddar, Plastforum nr 8/