Poprawne zaprojektowanie instalacji różnicowania ciśnienia w klatkach schodowych budynków kotłowni wymaga od projektanta uwzględnienia szeregu problemów wpływających istotnie na ostateczny kształt instalacji.

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z projektowaniem instalacji różnicowania ciśnienia wykorzystywanych do zapobiegania przed zadymieniem klatek schodowych w budynkach bloków energetycznych. Wymienione zostały podstawowe zagadnienia, na które należy zwrócić uwagę na etapie opracowania koncepcji i wykonania projektu oraz różnice w porównaniu do typowej aplikacji takiej instalacji. Analizę skuteczności działania instalacji różnicowania ciśnienia przeprowadzono dla typowego budynku kotłowni z wykorzystaniem wyników symulacji komputerowych.

Zasada działania oraz cel zastosowania instalacji różnicowania ciśnienia w klatkach schodowych i przedsionkach przeciwpożarowych budynków kotłowni jest dokładnie taka sama jak w budynkach biurowych i mieszkalnych. Polega na wytworzeniu zadanej wartości nadciśnienia w przestrzeni klatek schodowych i przedsionków przeciwpożarowych, w stosunku do pomieszczenia objętego pożarem. Zapewnienie odpowiedniej gradacji ciśnienia oraz ukierunkowanego przepływu powietrza pozwala na utrzymanie dróg ewakuacyjnych w stanie wolnym od dymu i przeprowadzenie ewakuacji ekip pracujących w obrębie budynku kotłowni. Należy jednak zaznaczyć, że pomimo wymienionych analogii podczas projektowania instalacji różnicowania ciśnienia w budynkach bloków energetycznych trzeba uwzględnić opisane poniżej czynniki istotnie wpływające na ostateczny kształt oraz parametry techniczne instalacji.

Na potrzeby opracowania zaleceń dotyczących projektowania opisywanych instalacji przeprowadzone zostały wizje lokalne połączone z pomiarami rozkładów ciśnienia statycznego, prędkości przepływu oraz temperatury powietrza w klatkach schodowych i halach kotła dwóch elektrowni.

Blok energetyczny pierwszej z elektrowni został zbudowany w latach 60-tych XX w. Klatka schodowa o całkowitej wysokości 60 m została podzielona na dwie sekcje, dolną – o wysokości 20 m i górną – o wysokości 40 m. Przestrzenie te zostały rozdzielone hydraulicznie w celu ograniczenia intensywności zjawiska efektu kominowego. Opisywana klatka schodowa przylegała bezpośrednio do stanowiącej jedną kubaturę hali kotła. W hali kotła przewidziano zastosowanie wentylacji grawitacyjnej.

Druga z elektrowni powstała w ostatnich latach. Klatka schodowa stanowi pojedynczą kubaturę o bardzo zbliżonej do poprzedniej wysokości wynoszącej 55 m. Pomiędzy klatką schodową, a halą kotła przewidziano wykonanie przedsionków przeciwpożarowych. Hala kotła wyposażona była zarówno w technologiczną instalację wentylacyjną, jak również mechaniczną wentylację oddymiającą.

W obu wymienionych obiektach klatki schodowe w trybie standardowej pracy umożliwiały komunikację w obrębie budynku kotłowni, natomiast w przypadku pożaru stanowiły pionowe drogi ewakuacyjne. Liczba klatek schodowych w analizowanych obiektach zależy od wielkości budynku kotłowni, dlatego przewidziano odpowiednio budowę sześciu oraz jednej klatki schodowej. Na podstawie wymagań w zakresie parametrów funkcjonalnych (w tym nominalnej różnicy ciśnienia statycznego oraz prędkości przepływu powietrza zapobiegających infiltracji dymu, uzupełnionych wynikami pomiarów w warunkach rzeczywistych) przeprowadzono szereg symulacji komputerowych. W artykule przedstawiono jedynie wyniki symulacji komputerowych wraz z opisem. Zrezygnowano natomiast ze szczegółowej prezentacji wyników pomiarów.

Co należy uwzględnić podczas projektowania
Problemy istotnie wpływające na ostateczny kształt instalacji to:
- znaczne wartości wewnętrznych zysków ciepła:
- zwiększony gradient ciśnienia statycznego zarówno w hali kotła jak i przyległej klatce schodowej i opcjonalnie szybach windowych;
- konwekcyjny ruch powietrza w hali kotła;
- dodatkowo należy uwzględnić możliwość pracy oraz wyłączenia kotła z użytkowania np. na czas prac remontowych;
- zwiększone ryzyko pożaru oraz zagrożenie wybuchem;
- największe ryzyko pożaru występuje w obrębie galerii nawęglania, którymi transportowane jest paliwo zasilające kocioł;
- zagrożenie wybuchem występuje szczególnie często w obrębie bloków energetycznych zasilanych biomasą. W ostatnich latach dochodziło do powstawania zagrożenia wybuchem w związku ze zmianą rodzaju wykorzystywanej biomasy. Tradycyjne odmiany roślin zostały zastąpione tańszymi pochodzącymi często z krajów tropikalnych np. łupiny orzechów kokosowych. Do niedawna nie uwzględniano wzrostu pyłotwórczości takiego paliwa;
- znaczne zapylenie w hali kotła oddziałujące negatywnie zarówno na parametry mikroklimatu w jej wnętrzu, jak również na skuteczność działania systemów detekcji pożaru oraz dokładność pomiarów różnicy ciśnienia z zastosowaniem nieodpowiednio zabezpieczonych czujników różnicy ciśnienia statycznego.

Instalacja różnicowania ciśnienia (...)

Symulacja komputerowa (...)

Założenia (...)

Wyniki (...)

LITERATURA
[1] PN-EN 12101-6:2007: Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 6 – Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień – Zestawy urządzeń.
[2] KLOTE J. H., MILKE J. A.: Principles of Smoke Management. ASHRAE. 2002.

AUTORZY:
Grzegorz SYPEK
– Politechnika Krakowska
Izabela TEKIELAK, Jarosław WICHE
– Smay sp. z o.o.