Tiiviissä taloissa on uudenlainen paloriski

Aalto-yliopiston Rakennustekniika laitoksella tehdyissä tutkimuksissa on havahduttu uudenlaiseen asuintalojen paloriskiin. Tiiviissä rakennuksissa huoneistojen sisäinen paine saattaa kohota vaarallisen korkeaksi, yhtenä osatekijänä sulkeutuvat palopellit.

Kerrostaloasunnossa tehdyt palokokeet ovat osoittaneet, että huoneistopalon alkuvaiheessa palon aiheuttama ylipaine on niin suuri, että se voi estää huoneiston sisäoven avaamisen. Ylipaineen havaittiin riippuvan rakennuksen tiiveydestä – mitä tiiviimpi rakennus, sitä korkeampi paine.

Lokakuussa 2015 Kurikassa tehdyt palokokeet vahvistivat aiemmat kokeelliset havainnot ja simulointitulokset, joiden mukaan palon synnyttämä ylipaine nousee nopeasti palon kasvuvaiheessa. Tilan tiivis ulkovaippa ja ilmanvaihtojärjestelmän virtausta rajoittavat ratkaisut kasvattavat alkuvaiheen ylipainetta.

Koesarjan lopussa havaittiin myös tilanne, jossa normaaleissa kodin materiaaleista leviävä palo synnytti niin suuren ylipaineen, että asunnon kevytrakenteinen ulkoseinä vaurioitui pysyvästi. Vastaavaa on raportoitu tapahtuneen muuallakin tulipalon yhteydessä.

Tiiviissä rakenteessa palo- tai savupeltien sulkeutuessa suunnitellusti saattaa huoneistossa syttyvän tulipalon aiheuttama voimakas ylipaine rikkoa ikkunoita ja rakenteita. Pahimmassa tapauksessa huoneiston ja rappukäytävän välinen rakenne voi pettää, jolloin talon kaikkien asukkaiden turvallisuus vaarantuu.

”Uudet rakennukset ovat usein tiiviimpiä kuin vanhat, joten tulipalon aiheuttama paine ja sen vaikutukset ovat niissä todennäköisesti suurempia”, paloturvallisuustekniikan professori Simo Hostikka kertoo.

Paineenhallinta huoneistopaloissa -tutkimushanke (PAHAHUPA) onkin herättänyt tutkijat ja se ravistelee osaltaan myös talotekniikka-alaa. Tutkimuksissa on selvinnyt, että huoneistopalon aiheuttamilla paine-eroilla voi olla suurempi merkitys asukkaiden turvallisuudelle kuin aiemmin on ymmärrettykään.

Tutkimustulokset tulevat todennäköisesti vaikuttamaan asuinrakennusten palo- ja poistumisturvallisuutta koskeviin vaatimuksiin ja ohjeisiin. Jatkossa on tärkeää ottaa huomioon palon synnyttämä paine, kun suunnitellaan kerrostalojen ilmanvaihtoratkaisuja, jotta turvallinen poistuminen ja evakuointi rappukäytävän kautta olisivat mahdollisia.

Palo-osastointi siirtää ongelman

”Palo- tai savupelti, jonka virka on toteuttaa palo-osastointia, rajoittaa tulipalon aiheuttamat vahingot syttymishuoneistoon. Jos se toimii näin, niin erinomaista”, Hostikka toteaa.

”Tutkimuksissamme on kuitenkin tullut esiin, että vaipan tiiviys voi nostaa paineen sisätiloissa niin suureksi, että jokin rakenteellinen kohta pettää, jolloin myös palo-osastointi menettää merkityksensä. Vain ideaalitapauksessa pelti sulkeutuu eikä rakenne silti petä.”

Yleensä palopellit rajoittavat paloalaa. Samalla ne toimivat savunrajoittimina. Kun ne saavat indikaation mahdollisesta tulipalosta savun muodossa, ne sulkeutuvat.

Tämän seurauksena tila tai huoneisto, jossa tulipalo on syttynyt, tiivistyy entisestään. Mitä tiiviimpi tila on, sitä korkeammaksi myös paine muodostuu. Korkean rakentamisen yleistyessä riskit kasvavat, sillä niissä tavoitellaan elnergiatehokkuuden lisäksi myös tuuli- ja kosteusvaikutusten vuoksi erityisen tiivistä rakennetta.

Hostikka taustoittaa hankkeen syntyä ja kertoo, että signaali sen aloittamiseen tuli kahdesta suunnasta. Ensimmäinen oli, että pelastuslaitokset huomasivat paineennousun harjoituksissaan.

”Samoihin aikoihin Straventin toimitusjohtaja Timo Karkulahti marssi luokseni ja kertoi samasta ongelmasta, mutta ilmanvaihdon näkökulmasta. Itse hämmästelin, mikä tässä on uutta, tämähän on termodynamiikkaa.”

Mutta sitten Hostikallekin selvisi, että palotieteessä ei paineennousua ole juurikaan tutkittu, vaan tutkimuksissa on aina keskitytty korkeiden lämpötilojen hallintaan. Näin sanoo mies, jolla on meriittiä VTT:n tutkijana 17 vuoden ajalta.

Tutkijoita on Hostikan mukaan tähän asti johtanut harhaan ajatusmalli, että paloriski liittyy lämpötilaan. Ja jos palo syttyy umpiossa, se myös sammuu itsestään.

”Paloa tutkitaan yleensä avoimessa tilassa, jolloin painetta ei pääse edes muodostumaan. Jos savukaasuille ei ole poistumisreittiä, paine huoneistossa voi kasvaa rajattomasti”, Hostikka toteaa.

Lyhyessä ajassa kovia tuloksia

Keväällä 2015 aloitetun PAHAHUPAn tavoitteena on ollut kehittää ja ottaa käyttöön tulipalon paineen ja virtauksen laskentamenetelmiä. Hankkeessa arvioidaan paineennoususta aiheutuvia riskejä poistumiselle ja rakenteiden eheydelle sekä matalaenergiarakentamisen vaikutuksia näihin riskeihin.

Tutkimuksessa on selvitetty vaihtoehtoisia tapoja hallita asuntohuoneiston painetta tulipalon aikana ja arvioidaan jatkotutkimustarpeet. Tutkimuksen suurin rahoittaja on Palosuojelurahasto.

Kokeiden tulokset tullaan raportoimaan vielä tämän vuoden aikana. Niitä tullaan myös hyödyntämään palosimulointiohjelmien kehittämisessä. Näin varmistetaan simulointiin perustuvien suunnitelmien ja tutkimusten luotettavuus.

Hankkeen tuloksena on tarkoitus luoda ohjeet tulipalon aikaisten paine-erojen ja virtausten laskentaan sekä laatia suosituksia palopaineen aiheuttamien riskien vähentämiseksi.

Lisää aiheesta ensi numerossa.

Teksti Heikki Heikkonen

Kuva Shutterstock