Textilier som Byggnadskomponenter

Transkript

1 Textilier som Byggnadskomponenter EU-projektet contex-t Per Blomqvist SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

2 Textila membran - Arkitektur

3 Textila membran - Funktion

4 Textila membran diverse applikationer

5 Contex-T Forskningsprojekt finansierat av EU för små till medelstora företag (6th FP) 30 partners från 10 länder Totalbudget: 10 miljoner euro Tid: sep aug 2010 Utveckling av nya lätta byggnader med textila strukturer och material Byggnaden skall vara säker, hälsosam och ekonomisk

6 Contex-T: Egenskaper textila membran

7 Contex-T: Applikationer textila membran

8 Contex-T: Kablar och byggelement Konstruktion GFR-vubonite beam Simulated seismic action Cable termination 1-4m -1 Kablar

9 Contex-T: Modellering av miljön i den textila byggnader Brand Akustik Klimat

10 Brandforskprojektet Stöd för arbetet i EU-projektet Budget ca 7% av SPs budget i contex-t SP, LTH Brandteknik, Brandskyddslaget projektdeltagare Fokuserat mot brandsäkerhet Referensgrupp: brandkonsulter, textilindustri, MSB, räddningstjänst Resultat: Bollplank under projekttiden Input till behov och design av referensförsök Input till rapporter

11 Textila membran och brand Applikationen bestämmer de preskriptiva kraven, t ex byggnadskomponent, tält eller inredningsmaterial Nationella system används till stor del fortfarande, t ex Tysk B-klass eller Fransk M-klass EN är den Europeiska klassifikationsstandarden för byggnadsmaterial EN krav för textila membran i Tjeckien, Polen, Sverige, Norge, Danmark samt delvis Belgien och Frankrike För större textila byggnader används ofta funktionsbaserad brandteknisk dimensionering, i länder där det tillåts

12 Rapport 1:

13 Rapport 2:

14 Preskriptiva krav - provning av textila membran Typiska membran på marknaden tillverkades i contex-t Applikation: fritt monterade membran (luft båda sidor) Karakterisering med konkalorimetern (ISO 5660) Brandklassificeringstest (EN ) Storskaliga referensförsök

15 Textila membran i undersökningen Textilt membran Bastextil Coating Ytvikt (g/m 2 ) Tjocklek (mm) PVC 1 PES PVC PVC 2 PES PVC PVC 3 PES PVC PVC 4 PES PVC Silikon Glasfiber Silikon PTFE Glasfiber PTFE PES = Polyester

16 Karakterisering med konkalorimeter 50 kw/m 2 exponering

17 Klassificering: EN (SBI) Provkropp m m 30 kw brännare i hörn Testet utvärderar: Energi - FIGRA, THR Rök - SMOGRA, TSP Flamspridning - LFS Brinnande droppar - FDP

18 SBI: montering av textila membran viktigt Standard Hörnstöd

19 Klassificeringstest - sammanfattning PVC/PES fick Euroklass C-D från SBI Membran med glassfiberväv fick Euroklass B Monteringen av ett textilt membran i SBI är avgörande för testets resultat och därmed brandklass Standardmonteringen har dålig repeterbarhet för lätta membran med genombrinning och ger ofta en bättre brandklass Den föreslagna monteringsmetoden med ett hörnstöd ger repeterbara resultat Detaljerad provningsanvisning kan ges i en produktstandard

20 Rapport 3:

21 Storskaliga referensförsök Testrum liknande ISO 9705 och ISO Brännare i hörn av rummet 3.6 m 2.4 m 2.4 m

22 Storskaliga referensförsök Stor kalorimeter för mätning av effektutveckling Effekt (HRR) från brännare: 100 kw 10 min 300 kw 10 min

23 Försök med tre olika textila membran PVC 1 PVC 4 Silikon

24 Referensförsök - sammanfattning Repeterbara försök som kunde separera membranen efter brandbeteende Brandeffekten i försöken var låg för alla membranen som testades Det var aldrig nära övertändning i testrummet De testade membranens brandbeteenden m a p effektutveckling var accepterbara och skulle motsvara Euroklass B med samma kriterier som används för andra byggnadsmaterial

25 Klassificeringstest vs Referensförsök Jämförelse av klassificeringsresultat från EN och storskaliga referensförsök: Silikon/Glasfiber membran - korrekt klassificering PVC/PES membran - konservativ klassificering SBI separerar PVC/PES membran korrekt men ger ett konservativt klassificeringsresultat SBI testet med befintliga klassificeringskriteria verkar inte direkt lämpligt för membran med hålbrinning Ett storskaligt försök kunde vara ett alternativ Notera att undersökningen bara omfattade enkellager applikationer av membran

26 Rapport 4:

27 Funktionsbaserad dimensionering Analytisk dimensionering används ofta i stora byggprojekt Genombrinning och hålöppning behöver hanteras i en matematisk simulering av brand i en byggnad med textila material Modellering av hålöppning i genombrinnbara textila membran (PVC/PES) Tillverkare hävdar att genombrinning av textila membran leder till naturlig brandgasventilation En modell togs fram för simulering av hålöppning i membran vid CFD beräkningar Modellen provades vid olika byggnadsscenarier och validerades mot storskaliga försök

28 Modellering av genombrinning och hålöppning Modell i CFD programmet FDS (Fire Dynamics Simulator) Utnyttjar Burn away option Två olika pyrolysmodeller har använts: Prescribed rate, baserad på temperaturkriterium Ahrrenius type, baserad på reaktionskinetik Applikation av båda modellerna kräver materialdata som värmeledningsparametrar, effektiv förbränningsenergi m.m. Indata från konkalorimeter, TPS och TGA (Ahrrenius modellen)

29 Storskaliga valideringsförsök

30 Simulering av hålöppning

31 Modellering - summering FDS kan modellera genombrinning och hålöppning Båda pyrolysmodellerna fungerade men resultaten var bättre för Ahrreniusmodellen Svårt att bestämma korrekt indata då hålöppningen är en komplicerad process Valideringsförsöken (och simuleringarna) visade att det krävs att flamman är nära membranet i taket för att ge genombrinning och hålöppning Det finns alltså ingen praktiskt användbar effekt av naturlig hålöppning vad gäller brandgasventilation för de testade materialen

32 Rapport 5:

33 Situationen i Sverige Vilken är användning av textila material som byggnadskomponenter? Kommer vi att se en ökande användning? Hur hanteras tester och krav på brandklasser? Hur bedömer man en lagerbyggnad eller sporthall med textila väggar och tak? Hanteras det schablonmässigt som tält? Temporära textila byggnader för utställningar och sportarrangemang blir allt mer komplexa. Räcker det att man hanterar dom som temporära byggnader tält?