Przepisy krajowe w zdecydowanej większości budynków wielokondygnacyjnych narzucają konieczność stosowania na pionowych i poziomych drogach ewakuacji, urządzeń służących oddymianiu lub zapobiegających przed zadymieniem. Pomimo licznych publikacji, wykładów i szkoleń dotyczących z zakresu wentylacji pożarowej, nadal spotyka się zbyt wiele przypadków realizacji, które świadczą o całkowitym braku zrozumienia dla zasad o celu funkcjonowania wymienionych w warunkach technicznych urządzeń.

Niniejsza publikacja jest próbą wyjaśnienia na czym polega działanie i jak funkcjonują różne zestawy urządzeń ochrony dróg ewakuacji w budynkach użytkowych klasyfi kowanych we wszystkich grupach wysokości i kategoriach zagrożenia ludzi.

System oddymiania klatek schodowych

Niezależnie od zastosowanych w budynkach wielokondygnacyjnych rozwiązań ochrony dróg ewakuacji mają one jeden wspólny cel funkcjonowania. W początkowej fazie pożaru muszą po pierwsze umożliwić bezpieczne opuszczenie obiektu, w drugiej kolejności ułatwić prowadzenie działań ratowniczych. Filozofia realizacji tego celu jest jednak zupełnie inna przy zastosowaniu urządzeń oddymiających i zapobiegjących zadymieniu. W pierwszym przypadku idea funkcjonowania instalacji polega na odprowadzeniu z przestrzeni klatki schodowej dymu, który przeniknie do jej wnętrza w czasie, kiedy na klatkę wchodzą ludzie z kondygnacji objętej pożarem. Działanie instalacji powinno usunąć dym z drogi ewakuacji przywracając drożność klatki schodowej. Zakłada się tu, że klatka jest obudowana i wyposażona w samozamykające się drzwi pożarowe, które po każdym otwarciu automatycznie przechodzą do pozycji zamkniętej odcinając napływ dymu. System oddymiania składać się musi z urządzeń odbioru dymu (np. klapy dymowej) i instalacji nawiewu powietrza kompensacyjnego (np. automatycznie otwieranych drzwi na poziomie wyjścia z budynku lub wentylatora nawiewu pożarowego). Zamontowane w klatce schodowej urządzenia oddymiające mogą być wykorzystane przez straż pożarną do odprowadzenia dymu po ugaszeniu pożaru.

Mówiąc o systemach oddymiania należy podkreślić, że ze względu na zaangażowanie prostych rozwiązań technicznych są to układy tańsze od bardziej zaawansowanych i skuteczniejszych urządzeń różnicowania ciśnienia. Jednocześnie zapisy warunków technicznych pozwalają na szerokie stosowanie urządzeń oddymiających w budownictwie mieszkaniowym, nawet z włączeniem grupy budynków wysokich, co nie jest właściwym rozwiązaniem. Czynniki te sprawiają, że systemy oddymiania są i będą bardzo popularną grupą rozwiązań służących ochronie pionowych dróg ewakuacji. Dlatego właśnie konieczne jest prowadzenie badań obiektowych i symulacyjnych, których celem będzie optymalizacja funkcjonowania systemów tego typu oraz opracowanie szerszych niż dostępne obecnie wytycznych projektowania różnych układów oddymiania klatek schodowych.

Zadania i zakres stosowania urządzeń do zapobiegania zadymieniu

Systemy różnicowania ciśnienia muszą być stosowane w budynkach o znacznej wysokości, klasyfi kowanych wg warunkach technicznych (WT) jako wysokie i wysokościowe. Ich zadanie polega generalnie na zabezpieczeniu przed napływem dymu do chronionych przestrzeni budynku (klatek schodowych, przedsionków przeciwpożarowych, szachtów windowych, czasami korytarzy ewakuacyjnych i wydzielonych pomieszczeń). Zabezpieczenie to polega na:

• wytworzeniu i ustabilizowaniu w chronionej przestrzeni nadciśnienia o wartości z przedziału 20÷80 Pa w stosunku do przestrzeni nie chronionej nadciśnieniem;
• utrzymaniu ukierunkowanego przepływu powietrza w drzwiach otwartych pomiędzy strefą chronioną i nie chronioną nadciśnieniem (prędkość przepływu min 0,75÷2,0 m/s);
• zapewnieniu krótkiego czasu zmiany scenariusza pracy systemu z warunku nadciśnienia w trzonie klatki schodowej na warunek przepływu w drzwiach otwartych i skuteczne cykliczne przechodzenie z jednego na drugi tryb pracy w zależności od przebiegu ewakuacji piętra objętego pożarem;
• utrzymaniu na granicy stref siły potrzebnej do otwarcia drzwi na poziomie nie przekraczającym 100 N.

Dla skutecznego zastosowania konkretnych rozwiązań technicznych bardzo ważna jest właściwa interpretacja pojęcia system różnicowania ciśnienia. Defi niujemy go jako zespół elementów w skład którego wchodzą:

• zestawy urządzeń do regulacji nadciśnienia w przestrzeniach chronionych,
• zestawy urządzeń służące usuwaniu powietrza i dymu z kondygnacji objętej pożarem,
• zintegrowane systemy detekcji, kontroli dostępu DSO i sterowania oraz zasilania pożarowego.

Niestety często pod pojęciem „system” nazywane są błędnie jedynie jego elementy, czyli np. monoblokowe zestawy do napowietrzania pożarowego klatek schodowych. Żaden tego typu zestaw samodzielnie nie stanowi zabezpieczenia przed zadymieniem klatek schodowych!

Uzyskanie przez systemy różnicowania ciśnienia założeń projektowych wymaga spełnienia kilku wspólnych, dla wszystkich opisanych poniżej rozwiązań technicznych, warunków:

1. Przestrzenie objęte ochroną nadciśnieniową muszą być obudowane i oddzielone od poziomych dróg ewakuacji drzwiami pożarowymi gwarantującymi możliwy do zdefi niowania poziom szczelności tych przestrzeni. Drzwi muszą podczas całego okresu eksploatacji budynku znajdować się w pozycji umożliwiającej ich przejście do pozycji zamkniętej w czasie pożaru (nie mogą być trwale blokowane lub posiadać uszkodzone samozamykacze). Jest to warunek podstawowy dla doboru wielkości urządzeń nawiewu powietrza oraz funkcjonowania całego układu różnicowania ciśnienia. Podczas projektowania należy uwzględnić, że wielkość nieszczelności zmienia się w trakcie eksploatacji budynku np. wraz ze zmianą aranżacji na różnych kondygnacjach. Dobrane urządzenia nawiewu pożarowego muszą, w związku z tym, zostać zaprojektowana z pewnym naddatkiem wydajności w stosunku do obliczeń normatywnych. Znamienny jest tu zapis normy PN-EN 12101-6, który mówi „podstawą jest, że architekt/wykonawca powinien być świadom znaczenia kontrolowania powierzchni nieszczelności tak, aby po zainstalowaniu nie występowały nadmierne straty powietrza podwyższającego ciśnienie”;
2. Przyjęte rozwiązania techniczne muszą być dostoswane do charakteru obiektu i układu dróg ewakuacji. Dobór rozwiązań technicznych powinien zostać poprzedzony opracowaniem koncepcji ochrony dróg ewakuacji, uwzględniającej specyfikę architektury wewnętrznej budynku (m.in. układ organizacyjny pięter, przebieg drogi ewakuacyjnej na zewnątrz budynku itd.), miejsce dla lokalizacji systemów napowietrzania oraz sposób organizacji odbioru powietrza i dymu;
3. Trzeba także pamiętać, że wraz ze wzrostem wysokości budynku, działanie systemu różnicowania ciśnienia jest w coraz większym stopniu zależne od zjawisk fi zycznych takich jak ciąg termiczny czy rozkład ciśnienia wewnętrznego związany np. z nasłonecznieniem lub parciem wiatru. Za granicę wysokości powyżej której zestawy urządzeń do różnicowania ciśnienia muszą skutecznie reagować na w/w zjawiska przyjmuje się 50 m (tabela 1). Znajomość tego faktu powinna mieć duży wpływ na wybór konkretnych rozwiązań technicznych;
4. Zestaw urządzeń do różnicowania ciśnienia musi posiadać gwarancje skutecznego działania w ciągu całego roku, bez względu na zmienne warunki atmosferyczne. Elementy zestawu urządzeń różnicowania ciśnienia nie mogą w związku z tym być podatne na zamarzanie lub wpływ parcia wiatru (dotyczy to również punktu pomiaru ciśnienia odniesienia dla nadciśnienia w chronionych częściach budynku).

Rys. 1. Układ pasywny – wentylator ze stałą wydajnością nawiewu

Rozwiązania techniczne urządzeń służących zapobieganiu zadymieniu – systemów różnicowania ciśnienia

Pasywne systemy różnicowania ciśnienia – systemy bez starowania

(...)

Systemy pasywne z wykorzystaniem samoczynnych klap nadciśnieniowych

(...)

Układy aktywne – sterowane elektroniczne

(...)

Jednolita procedura certyfikacji

Opisane powyżej rozwiązania systemów różnicowania ciśnienia pojawiają się w ofercie handlowej coraz większej liczby firm wentylacyjnych. Jest to oczywiście zjawisko korzystne z punktu widzenia inwestora i projektanta, którzy mają do dyspozycji szeroki wybór rozwiązań dedykowanych dla różnego typu obiektów. Kluczową sprawą jest jednak gwarancja stosowania skutecznych i sprawdzonych rozwiązań technicznych. Z tego powodu konieczne jest ujednolicenie oraz konsolidacja standardów i procedur badawczych będących podstawą procesu certyfikacji zestawów urządzeń do różnicowania ciśnienia. Proces badań powinien być prowadzony w posiadającym odpowiednie zaplecze badawcze i dokumenty akredytacyjne instytucji badawczej w zakresie ochrony przeciw pożarowej. Działanie takie poważnie ograniczy możliwość praktycznego stosowania w obiektach tzw. rozwiązań zastępczych (konstrukcji układów różnicowania ciśnienia budowanych z elementów pochodzących z różnych źródeł) oraz certyfikowanych wg bliżej niesprecyzowanych procedur.

Dr inż. Grzegorz KUBICKI
Wydział Inżynierii Środowiska,
Politechnika Warszawska

LITERATURA:

[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

[2] PN-EN 12101-6 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – część 6. Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień – Zestaw urządzeń.

[3] Materiały firmowe.