Systemy i instalacje do bezdymowego utrzymywania dróg
ewakuacyjnych i ratunkowych.
PO
ś
AROWA WENTYLACJA NADCI
Ś
NIENIOWA
W ostatnich latach ukazało si
ę
wiele publikacji i artykułów na temat systemów
wentylacji nadci
ś
nieniowych. Niniejszy artykuł mógłby by
ć
jednym z wielu gdyby nie
fakt,
ż
e jest oparty na praktycznych do
ś
wiadczeniach. Głównym zadaniem
systemów wentylacji nadci
ś
nieniowej jest ochrona i ratowanie ludzkiego
ż
ycia.
Prosz
ę
potraktowa
ć
niniejsze rozwa
ż
ania jako pomoc we wła
ś
ciwej interpretacji tego
stwierdzenia.
Drogi ewakuacyjne i ratunkowe nie s
ą
strefami budynku zagro
ż
onymi po
ż
arem
i tym samym powinny by
ć
chronione przed zadymieniem.
Architekci, projektanci i rzeczoznawcy opiniuj
ą
cy projekty budowlane, konfrontowani
s
ą
z tym stwierdzeniem praktycznie na co dzie
ń
. Ju
ż
na wst
ę
pie nale
ż
y niestety
stwierdzi
ć
i
ż
polskie przepisy do 2005 roku nie zawieraly dokładnych wytycznych i
wskaza
ń
dla projektanta pomagajacych mu we wła
ś
ciwym projektowaniu systemów
zabezpieczaj
ą
cych
przed
zadymianiem
klatek
schodowych
b
ą
d
ź
dróg
ewakuacyjnych.
W dniu dzisiejszym jeste
ś
my w stanie, w oparciu o wytyczne nowej normy PN-
EN12101-6, projektowa
ć
systemy umo
ż
liwiaj
ą
ce bezpieczn
ą
ewakuacj
ę
osób z
obszarów zagro
ż
onych i jednocze
ś
nie skutecznie wspomagaj
ą
ce
prowadzenie akcji
ratowniczej przez jednostki stra
ż
y po
ż
arnej. Norma ta nie cieszy sie jednak specjaln
ą
popularno
ś
ci
ą
w
ś
ród projektantow. Jest zbyt obszerna, zbyt teoretyczna i nie zawsze
udaje si
ę
dopasowanie jej wytycznych do potrzeb czy wymaga
ń
w projektowanym
objekcie.
To co powinno charakteryzowa
ć
now
ą
norm
ę
EN 12101-6, przyj
ę
t
ą
zreszt
ą
ju
ż
przez wiele krajow członkowskich Unii Europejskiej, jest jej przejrzysto
ść
,
praktyczno
ść
oraz efektywno
ść
. Do tych wniosków doszli ju
ż
członkowie grup
roboczych Europejskiego Komitetu Normalizacji. W chwili obecnej dyskutuje si
ę
nad
zmianami wytycznych
z
normy. Eksperci dochodz
ą
do wniosku, i
ż
nie technika
powinna by
ć
celem nadrz
ę
dnym. Celem nadrz
ę
dnym powinna by
ć
dobrze
przemy
ś
lana koncepcja ochrony przed zadymianiem dróg ewakuacyjnych. Dopiero w
oparciu o t
ę
koncepcj
ę
powinni
ś
my zaj
ąć
si
ę
dopasowaniem techniki. Przy tej okazji
nie
nale
ż
y
zapomina
ć
o
mo
ż
liwo
ś
ciach
fizycznych
systemów
instalacji
nadci
ś
nieniowych oraz o kosztach inwestycyjnych.
Jedno jest pewne:
Wszystkie wysiłki i działania zwi
ą
zane z zabezpieczeniem dróg ewakuacji i ratunku
przed zadymieniem maj
ą
na celu zapewnienie bezpiecznej ewakuacji.
Zajmijmy si
ę
krótko polskimi przepisami i wytycznymi dotycz
ą
cymi ogólnego
traktowania projektów pod wzgl
ę
dem zabezpiecze
ń
przeciwpo
ż
arowych. Jednym z
najwa
ż
niejszych jest:
Rozporz
ą
dzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiada
ć
budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2002 r.,Nr75, poz.
690)
§207 Budynek i urz
ą
dzenia z nim zwi
ą
zane powinny by
ć
zaprojektowane i wykonane w sposób
zapewniaj
ą
cy w razie po
ż
aru:
.....
2) ograniczenie rozprzestrzeniania si
ę
ognia i dymu w budynku,
.....
4) mo
ż
liwo
ść
ewakuacji ludzi, a tak
ż
e uwzgl
ę
dniaj
ą
cy bezpiecze
ń
stwo
ekip ratowniczych
§ 245.
W budynkach:
1) niskim (N), zawieraj
ą
cym stref
ę
po
ż
arow
ą
ZL II,
2)
ś
redniowysokim (SW), zawieraj
ą
cym stref
ę
po
ż
arow
ą
ZL I, ZL II, ZL III lub ZL V,
3) niskim (N) i
ś
redniowysokim (SW), zawieraj
ą
cym stref
ę
po
ż
arow
ą
PM o g
ę
sto
ś
ci
obci
ąż
enia ogniowego powy
ż
ej 500 MJ/m2 lub pomieszczenie zagro
ż
one wybuchem,
nale
ż
y stosowa
ć
klatki schodowe obudowane i zamykane drzwiami oraz wyposa
ż
one
w urz
ą
dzenia zapobiegaj
ą
ce zadymieniu lub słu
żą
ce do usuwania dymu.
§ 246.
2. Klatki schodowe i przedsionki przeciwpo
ż
arowe, stanowi
ą
ce drog
ę
ewakuacyjn
ą
w
budynku wysokim (W) dla strefy po
ż
arowej ZL II oraz w budynku wysoko
ś
ciowym (WW)
dla stref po
ż
arowych innych ni
ż
ZL IV, powinny by
ć
wyposa
ż
one w urz
ą
dzenia zapobiegaj
ą
ce
ich zadymieniu.
3. Klatki schodowe i przedsionki przeciwpo
ż
arowe, stanowi
ą
ce drog
ę
ewakuacyjn
ą
w budynku wysokim (W) dla strefy po
ż
arowej ZL I, ZL III, ZL V lub PM oraz w budynku
wysoko
ś
ciowym (WW) dla strefy po
ż
arowej ZL IV, powinny by
ć
wyposa
ż
one w urz
ą
dzenia
zapobiegaj
ą
ce zadymieniu lub samoczynne urz
ą
dzenia oddymiaj
ą
ce uruchamiane za
pomoc
ą
systemu wykrywania dymu.
(...)
5. W budynku wysokim (W) i wysoko
ś
ciowym (WW) dopuszcza si
ę
wykonywanie klatek
schodowych, stanowi
ą
cych drog
ę
ewakuacyjn
ą
wył
ą
cznie dla stref po
ż
arowych ZL IV,
bez przedsionków oddzielaj
ą
cych je od poziomych dróg komunikacji ogólnej, je
ż
eli:
1) ka
ż
de mieszkanie lub pomieszczenie jest oddzielone od poziomej drogi komunikacji
ogólnej drzwiami o klasie odporno
ś
ci ogniowej co najmniej E I 30,
2) klatki schodowe s
ą
zamykane drzwiami dymoszczelnymi,
3) klatki schodowe s
ą
wyposa
ż
one w urz
ą
dzenia zapobiegaj
ą
ce zadymieniu lub w samoczynne
urz
ą
dzenia oddymiaj
ą
ce uruchamiane za pomoc
ą
systemu wykrywania dymu
§ 247.
1. W budynku wysokim (W) i wysoko
ś
ciowym (WW), w strefach po
ż
arowych innych
ni
ż
ZL IV, nale
ż
y zastosowa
ć
rozwi
ą
zania techniczno-budowlane zabezpieczaj
ą
ce przed
zadymieniem poziomych dróg ewakuacyjnych.
2. W krytym ci
ą
gu pieszym (pasa
ż
u), do którego przylegaj
ą
lokale handlowe i usługowe, oraz
w przekrytym dziedzi
ń
cu wewn
ę
trznym, nale
ż
y zastosowa
ć
rozwi
ą
zania techniczno-budowlane
zabezpieczaj
ą
ce przed zadymieniem dróg ewakuacyjnych.
§ 253.
1. W budynkach wysoko
ś
ciowych (WW) i wysokich (W) ZL I, ZL II, ZL III i ZL V, maj
ą
cych
kondygnacj
ę
u
ż
ytkow
ą
na wysoko
ś
ci powy
ż
ej 25 m, przynajmniej jeden d
ź
wig w ka
ż
dej strefie
po
ż
arowej powinien by
ć
przystosowany do potrzeb ekip ratowniczych.
§ 255.
Szyb d
ź
wigu dla ekip ratowniczych powinien by
ć
wyposa
ż
ony w urz
ą
dzenia zapobiegaj
ą
ce
zadymieniu lub słu
żą
ce do usuwania dymu.
W wybiórczo przedstawionych paragrafach opisane s
ą
praktycznie wszystkie rodzaje
obiektów, w których wymagane jest zastosowanie rozwiaza
ń
technicznych
zabezpieczaj
ą
cych przed zadymianiem lub usuwaniem dymu z klatek schodowych
lub z dróg ewakuacyjnych.
Prawidłowe zabezpieczenie klatki schodowej jako niejednokrotnie jedynej drogi
ewakuacyjnej, powinno przede wszyskim polega
ć
na zapobieganiu przedostawania
sie dymu do ich wn
ę
trza. Rozwi
ą
zania techniczne polegaj
ą
ce na usuwaniu dymu z
klatki schodowej albo np. z szybu d
ź
wigu przeznaczonego dla ekip ratowniczych,
powoduj
ą
zadymianie obszarów drogi ewakuacyjnej powy
ż
ej kondygnacji obj
ę
tej
po
ż
arem.
Wentylator
oddymiajacy
Przedsionek
Korytarz
Strefa zagrozona
pozarem
otwarte albo
zniszczone okno
NIEPRAWIDłOWO
Przykład oddymiania szybu d
ź
wigu
przeznaczonego dla ekip ratowniczych.
Szyb na i powy
ż
ej kondygnacji obj
ę
tej
po
ż
arem jest zadymiony.
otwarte albo
zniszczone okno
Wentylator
nawiewny
Klapa
nadcisnieniowa
Przedsionek
Korytarz
Strefa zagrozona
pozarem
PRAWIDŁOWO
Przyklad utrzymywania bezdymowego
szybu d
ż
wigu przeznaczonego dla ekip
ratowniczych przy pomocy instalacji
nadci
ś
nieniowej.
Innym przykładem mo
ż
e by
ć
oddymianie klatki schodowej przy pomocy
samoczynnych
urz
ą
dze
ń
oddymiaj
ą
cych
np.
ś
wietlika
dachowego.
Takie
zabezpieczenia (stosowane od lat) s
ą
napewno skuteczne, ale tylko do momentu, w
którym nast
ą
pi schłodzenie dymu i tym samym zahamowanie zjawiska ci
ą
gu
termicznego. Tego rodzaju systemy powoduj
ą
zadymienie obszarów klatki schodowej
na i powy
ż
ej kondygnacji obj
ę
tej po
ż
arem. Zadymiona klatka schodowa przestaje by
ć
bezpieczn
ą
drog
ą
ewakuacyjn
ą
. Je
ż
eli we
ź
miemy pod uwag
ę
fakt, i
ż
wła
ś
nie ta
klatka schodowa jest jedyn
ą
drog
ą
ucieczki z obszarów zagro
ż
onych (99%
obiektów), to musimy doj
ść
do wniosku,
ż
e jedyn
ą
metod
ą
umo
ż
liwiaj
ą
c
ą
bezpieczn
ą
ewakuacj
ę
s
ą
rozwi
ą
zania techniczne zapobiegaj
ą
ce zadymianiu dróg ewakuacji i
ratunku. Oznacza to,
ż
e nale
ż
y projektowa
ć
takie systemy i instalacje, które ju
ż
w
pierwszej fazie powstania po
ż
aru przeciwdziała
ć
b
ę
d
ą
skutecznie przedostawaniu si
ę
dymu w kierunku drogi ewakuacji.
Jedn
ą
z najskuteczniejszych metod jest wytworzenie w klatce schodowej albo w
tunelu ewakuacyjnym kontrolowanego nadci
ś
nienia. Nadci
ś
nienie to musi by
ć
wy
ż
sze od nadci
ś
nienia panuj
ą
cego w pomieszczeniu obj
ę
tym po
ż
arem na górnej
kraw
ę
dzi drzwi dziel
ą
cych obydwa obszary (>5 do 10Pa).
System powinien by
ć
tak zaprojektowany, aby siła przyło
ż
ona do klamki drzwi nie
przekraczała 100N, co odpowiada nadci
ś
nieniu w granicach ok. 65Pa albo 10 kg na
klamce drzwi. Oznacza to,
ż
e prawidłowy dobór samozamykacza drzwiowego ma
kolosalne znaczenie je
ż
eli chodzi o bezpieczne funkcjonowanie systemu.
Dopuszczalne maksymalne nadci
ś
nienie w klatce schodowej lub drodze
ewakuacyjnej nie mo
ż
e przekroczy
ć
50Pa.
Najwa
ż
niejsze praktyczne wskazania dotycz
ą
ce analizy i projektowania
instalacji nadci
ś
nieniowych do bezdymowego utrzymywania dróg ewakuacji i
ratunku:
1. Ustalenie ubytków powietrza na wszystkich zamkni
ę
tych drzwiach.
Nale
ż
y przy tym uwzgl
ę
dni
ć
rodzaj drzwi (EI 30, lub EI30DS)
Wskazówka praktyczna:
Drzwi jednoskrzydłowe, otwierane do klatki schodowej
~220 m³/h
Drzwi jednoskrzydłowe, otwierane od klatki schodowej
~430 m³/h
Drzwi dwuskrzydłowe
~650 m³/h
Drzwi windy
~1300 m³/h
Drzwi dymoszczelne, jednoskrzydłowe ok.2m²(DIN 18095)
<= 20 m³/h
2. Ustalenie ilo
ś
ci powietrza niezb
ę
dnego dla przepływu przez otwarte drzwi do
pomieszczenia o obni
ż
onym ci
ś
nieniu, czyli wydatku powietrza który musi by
ć
wyregulowany w czasie do 3s po otwarciu lub zamkni
ę
ciu drzwi. Jaki to jest wydatek i
dlaczego wła
ś
nie taka wielko
ść
?. Norma PN-EN12101-6 rozró
ż
nia pr
ę
dko
ś
ci
powietrza w zale
ż
no
ś
ci od klasy systemu:
0,75m/s dla klasy systemu gdzie zakłada si
ę
tylko ewakuacj
ę
oraz
2m/s dla klas systemów gdzie przewiduje si
ę
ewakuacj
ę
oraz jednoczesn
ą
akcj
ę
ekip
ratowniczych.
Wydatki te zwi
ą
zane s
ą
z temperatur
ą
na drzwiach pomieszczenia obj
ę
tego
po
ż
arem. Przyrost pr
ę
dko
ś
ci powietrza w funkcji wzrostu temperatury obrazuje
poni
ż
szy wykres.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura [°C]
P
re
d
k
o
s
c
p
o
w
ie
tr
z
a
[
m
/s
]
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
EN 12101-6
Ewakuacja
EN 12101-6
Ewakuacja i
akcja
jednostek
ratowniczych
Z tego wykresu wynika,
ż
e pr
ę
dko
ść
0,75m/s (=5400m³/h dla drzwi wielko
ś
ci 2m²)
odpowiada temperaturze 40°C w pomieszczeniu obj
ę
tym po
ż
arem. Jest to
oczywi
ś
cie teoria, ale teoria, która nie jest zbyt daleka od praktyki.
Nale
ż
y podkre
ś
li
ć
,
ż
e instalacja nadci
ś
nieniowa funkcjonuje tak długo prawidłowo, jak
długo powietrze nawiewane do pomieszczenia obj
ę
tego po
ż
arem jest w stanie
wypływa
ć
poza budynek. Ów wypływ nie mo
ż
e by
ć
przypadkowy, wielko
ś
ci otworów
wypływowych w
ś
cianie zewn
ę
trznej (lub innych) musz
ą
by
ć
dopasowane do
wydatku powietrza na otwartych drzwiach do obszarow zagro
ż
onych.
Nale
ż
y równie
ż
zwróci
ć
uwag
ę
na wytyczne z normy zwi
ą
zane z klas
ą
systemu i tym
samym ilo
ś
ci
ą
jednocze
ś
nie otwartych drzwi oraz na kryterium wielko
ś
ci nadci
ś
nienia
jakie powinno pozosta
ć
na drodze ewakuacyjnej.
p=50Pa
p=10Pa
0,75m/s
Kryterium
ró
ż
nica ci
ś
nie
ń
Kryterium
pr
ę
dko
ść
przepływu powietrza
Wymagania dla systemow klasy
C
Ma to kolosalne znaczenie dla pr
ę
dko
ś
ci powietrza w
ś
wietle drzwi klatki schodowej
prowadz
ą
cych na zewn
ą
trz budynku gdzie nie istniej
ą
ż
adne opory miejscowe.
Przyklad
:
KG
EG
1.OG
2.OG
3.OG
1
2
P 10Pa
Drzwi otwarte
0,75m/sx2m²x3600=5.400m³/h
Drzwi na zewnatrz otwarte
2m² ...?
Klapa nadcisnieniowa
dla 24.120m³/h
2,6m/sx2m²x3600=18.720/h?
Wywiew powietrza na zewnatrz
5.400m³/h:3600:2,6m/s=0,57m²
Roznica cisnien zgodnie z
PN-EN12101-6
Klassa systemu - „D“
Wentylator nawiewny o
wydajnosci 24.120m³/h + ubytki
powietrza
3. Ustalenie wielko
ś
ci nadci
ś
nienia w obszarze chronionym
4. Dopasowanie poszczególnych elementów technicznych systemu w taki sposób, by
spełniały wymagania dotycz
ą
ce:
•
czasu reakcji systemu na zmiany ci
ś
nienia (<3s)
•
wielko
ś
ci nadci
ś
nienia na drodze ewakuacyjnej (<50Pa)
•
siły przyło
ż
onej do klamki drzwi (<100N)
•
niezmiennego nawiewu powietrza bez pomocy urz
ą
dze
ń
elektronicznych (np.
falownik - Pkt. 5.4.2.5-PN-EN 12101-6 )
Wentylatory osiowe stosowa
ć
nale
ż
y tylko ze stabilizatorem linii charakterystyki.
Stabilizator zapobiega typowemu dla wentylatorów osiowych odrywaniu strug
powietrza (pompowanie) w lewym zakresie charakterystyki (małe wydatki, du
ż
e
spr
ęż
e). Umo
ż
liwia to zastosowanie układów pracy równoległej (niezmienny nawiew
powietrza i stale cisnienie)
W niniejszym artykule przytoczono tylko kilka praktycznych wskazówek, które
powinny słu
ż
y
ć
nie tylko prawidłowemu zaprojektowaniu systemów instalacji
nadci
ś
nieniowych, ale i ich wykonaniu i odbiorom. Zaprojektowany system powinien
by
ć
sprawdzony i zaopiniowany przez rzeczoznawc
ę
a gotowy system powinien by
ć
poddany procedurom odbiorowym. Cz
ę
sto spotykamy si
ę
z opini
ą
,
ż
e odbiory
instalacji nadci
ś
nieniowych do bezdymowego utrzymywania dróg ewakuacyjnych s
ą
traktowane bardzo powierzchownie, formalnie, a w
ż
adnym wypadku praktycznie. O
głównym zadaniu systemów nadci
ś
nieniowych, wspomniałem ju
ż
na pocz
ą
tku; jest to
ratowanie ludzkiego
ż
ycia. Warto wi
ę
c po
ś
wi
ę
ci
ć
troch
ę
wi
ę
cej czasu na dokładne
sprawdzenie i przeanalizowanie podczas odbioru tego, co zostało zaprojektowane,
zaopiniowane i wykonane. Pomiar ci
ś
nienia, czas reakcji, siła przyło
ż
ona do klamki
drzwi, pomiar wydatku powietrza na otwartych drzwiach, czy sprawdzenie upustu
powietrza z pomieszcze
ń
zagro
ż
onych, maj
ą
słu
ż
y
ć
ochronie tego, co mamy
najcenniejsze – warto si
ę
upewni
ć
, czy Inwestor skutecznie zainwestował swoje
ś
rodki.
Zbigniew-Roman Pizon
Fa. Alfred Eichelberger GmbH & Co.KG