W cyklu poprzednich artykułów przedstawiony został prowadzony przez firmę SMAY program badawczy zmierzający do skonstruowania nowoczesnego systemu zabezpieczenia przed zadymieniem klatek schodowych. Zasada działania tego systemu funkcjonującego pod nazwą SAFETY WAY®, polega na zastosowaniu w przestrzeni klatki schodowej układu sterowanego przepływu powietrza, czyli automatycznie regulowanego procesu nawiewu i usuwania powietrza. Mocną stroną prowadzonych badań jest fakt, że stworzone założenia teoretyczne oraz symulacje komputerowe skuteczności nowych rozwiązań weryfikowane są doświadczalnie na dwóch niezależnych stanowiskach badawczych.

Treimorfa
Pierwszym stanowiskiem badawczym jest poligon doświadczalny Treimorfa przy ul. A. Lubomirskiego w Krakowie – stanowisko badawcze zbudowane w wewnętrznej klatce schodowej żelbetowego szkieletu budynku o wysokości 82 m, co odpowiada obiektom klasyfikowanym jako wysokościowe. Prowadzone tu doświadczenia (szerzej opisane w poprzednich publikacjach) pozwoliły na lepsze poznanie i udokumentowanie zjawisk związanych m.in. z przepływem powietrza i kształtowaniem się nadciśnienia w kubaturze klatki schodowej podczas praktycznej realizacji ochrony przed zadymieniem tej przestrzeni. Pojawiła się również możliwość praktycznego sprawdzenia możliwości wykonania systemów napowietrzania spełniających wymogi PN-EN 12101-6 w zakresie osiąganych prędkości przepływu powietrza w drzwiach otwartych, kształtowania się nadciśnienia na wysokości klatki schodowej podczas prowadzenia ewakuacji oraz przy zamkniętych drzwiach ewakuacyjnych itd.
Przykładowo jednym z cenniejszych spostrzeżeń poczynionych podczas realizacji tej części programu badawczego było ustalenie, że sam nawiew powietrza zewnętrznego, niezależnie od jego umiejscowienia i intensywności jest nie wystarczający dla wyeliminowania zjawiska rozwarstwienia ciśnienia wywołanego ciągiem termicznym (efektem kominowym), natomiast efekt ciągu termicznego nie jest zjawiskiem incydentalnym ale stale, choć z różną intensywnością występującą w obiektach wielkością fizyczną. Oznacza to, że żaden ze stosowanych dotychczas systemów napowietrzania nie jest w stanie wyeliminować tego groźnego dla bezpieczeństwa budynku zjawiska.
Wielokrotne próby, związane również z przebudową stanowiska badawczego i zmianą wstępnych założeń teoretycznych pozwoliły na opracowanie metody organizacji przepływu powietrza, dzięki której możliwe stało się wyrównanie poziomu nadciśnienia na skrajnych kondygnacjach budynku. Okazuje się, że rozwiązanie problemu w założeniu jest relatywnie proste i polega na wyposażeniu klatki schodowej w zesół punktów nawiewno-wywiewnych zlokalizowanych na wybranych kondygnacjach. Należy jednak podkreślić, że skuteczność takiego układu uzależniona jest od zastosowania nowoczesnych rozwiązań odnośnie odpowiednio skonfigurowanej automatyki sterującej pracą urządzeń wchodzących w skład instalacji, przy zachowaniu ściśle określonych proporcji powietrza nawiewanego i usuwanego. Podczas realizacji programu badawczego zespół powołany przez firmę Smay opracował i zoptymalizował układ pozwalający na skuteczną i bardzo szybką realizację procesu stabilizacji ciśnienia w trzonie klatki schodowej. Zastosowane rozwiązania techniczne oraz najwyższej klasy urządzenia stanowią chronioną prawem autorskim i patentowym własność firmy Smay.

Laboratorium
Drugie pole doświadczalne zbudowane zostało w siedzibie firmy Smay przy ul. Ciepłowniczej w Krakowie. Jest to pomieszczenie testowe wyposażone we wszystkie podstawowe elementy badanego systemu napowietrzania oraz rozbudowany układ kontrolno-pomiarowy wyposażony m.in. w kartę pomiarową, analogowe przetworniki ciśnienia DSG i DPT 0-500 Pa (0-10V) oraz szereg innych urządzeń. Wykorzystanie pomieszczenia testowego pozwoliło m.in. na przebadanie oraz dobór optymalnej metody sterowania układem napowietrzania, opracowanie układu zabezpieczenia przed nadmiernym wzrostem ciśnienia w instalacji, przetestowanie rozwiązań transferu powietrza pomiędzy chronioną przestrzenią klatki schodowej, a otoczeniem itd. Prowadzone na stanowisku badawczym pomiary pozwoliły również na ustalenie rzeczywistego czasu reakcji badanego systemu na zmianę parametrów napowietrzania związanych z położeniem drzwi ewakuacyjnych.

Czas reakcji systemu – wymogi PN-EN 12101-6
Konstruktorzy systemu SAFETY WAY® podczas realizacji programu badawczego skoncentrowali się na zapewnieniu jak najwyższego stopnia niezawodności, pewności działania i skuteczności tego układu. Położono również duży nacisk na spełnienie wymagań stawianych systemom różnicowania ciśnień przez normę PN-EN 12101-6, która co warto przypomnieć dopuszcza możliwość stosowania systemu sterowanego czujnikami ciśnienia (p.5.4.1). Chodzi tu szczególnie o wymagania dla systemów różnicowania ciśnienia w zakresie czasu reakcji systemu. Zgodnie z zapisami przytoczonej normy, czas ten od momentu otwarcia drzwi nie może, w przypadku klap sterowanych czujnikiem ciśnienia, przekroczyć 3 s. W tym czasie nowa wielkość przepływu powietrza dostarczanego do pomieszczenia musi osiągnąć co najmniej 90% zakładanej wydajności.
Ze względu na poważne problemy w praktycznej realizacji tego wymagania cytowany zapis dotyczący 3 s jest powszechnie dość swobodnie interpretowany. Za spełnienie wymogu 3 s uważa się przykładowo, czas zadziałania wentylatora lub zamknięcia się klapy upustowej. Tymczasem rzeczywisty czas ustabilizowania się wymaganych przepływów powietrza oraz zadanego poziomu nadciśnienia w dotychczas stosowanych układach jest, chociażby ze względu na bezwładność samej kubatury klatki schodowej znacznie dłuższy.
Już dziś można śmiało powiedzieć, że jako jeden z nielicznych lub być może jedyny system SAFETY WAY spełnia literalnie wymagania normy 12101-6 w zakresie wymaganego maksymalnego czasu reakcji systemu na zmianę ciśnienia w klatce schodowej lub przestrzeni o podwyższonym ciśnieniu. Na potwierdzenie tej tezy przedstawiamy w formie graficznej wyniki prób prowadzonych w laboratorium firmy Smay (Rys. 1 i 2).