Bezpieczeństwo pożarowe

Zaleca się, aby w warunkach pożaru spełnione były następujące wymagania [3]:

• utrzymanie warstwy wolnej od dymu (o niewielkim zadymieniu) na wysokości min. 2 m nad poziomem, na którym mogą przebywać ludzie,
• temperatura w strefie przebywania ludzi nie powinna przekraczać 60°C,
• zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych nie powinien być mniejszy niż 10 m,
• natężenie promieniowania cieplnego nie powinno przekraczać 2,5 kW/m²,
• źródło dymu i ciepła powinno być widoczne.

Zgodnie z przepisami [5, 6] budynek i urządzenia z nim związane powinny być tak zaprojektowane i wykonane, aby w razie pożaru:

• zapewniona była nośność konstrukcji przez czas określony w rozporządzeniu,
• ograniczone zostało rozprzestrzenianie się ognia i dymu w budynku,
• ograniczono możliwość rozprzestrzeniania się pożaru na sąsiednie budynki,
• możliwa była ewakuacja ludzi.

Istotnym elementem projektowania jest zapewnienie w budynku objętym pożarem sprawnych dróg ewakuacji ludzi. Planowanie ochrony przeciwpożarowej budynku powinno uwzględniać także bezpieczeństwo ekip ratowniczych. Oprócz uwzględnienia wymagań obowiązujących przepisów należy również dostosować się do zaleceń Państwowej Straży Pożarnej.

Zastosowane rozwiązania techniczne w zakresie ochrony przeciwpożarowej zależą przede wszystkim od wysokości budynków, ich przeznaczenia i sposobu użytkowania. W odniesieniu do budynków wysokich, o dużym zagęszczeniu ludzi, a także budynków, w których przebywają ludzie o ograniczonej zdolności poruszania się, przepisy są bardziej wymagające.

Ze względu na wysokość budynki dzieli się na:

• niskie (N) – do 12 m nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości do 4 kondygnacji nadziemnych włącznie,
• średniowysokie (SW) – od powyżej 12 do 25 m nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości od ponad 4 do 9 kondygnacji nadziemnych włącznie,
• wysokie (W) – od powyżej 25 do 55 m nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości od ponad 9 do 18 kondygnacji nadziemnych włącznie,
• wysokościowe (WW) – powyżej 55 metrów nad poziomem terenu.

W zależności od przeznaczenia i sposobu użytkowania budynki lub ich części stanowiące odrębne strefy pożarowe dzieli się na: mieszkalne, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej charakteryzowane kategorią zagrożenia ludzi (ZL), produkcyjne i magazynowe (PM) oraz inwentarskie (IN). Kategorie zagrożenia ludzi stanowią kryterium kwalifikacji budynków ze względu na spełnianą przez nie funkcję. Rozporządzenie [5, 6] określa pięć takich kategorii:

1. ZL I – zawierające pomieszczenia przeznaczone do jednoczesnego przebywania ponad 50 osób niebędących ich stałymi użytkownikami, a nie przeznaczone przede wszystkim do użytku ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się,
2. ZL II – przeznaczone przede wszystkim do użytku ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się, takie jak: szpitale, żłobki, przedszkola, domy dla osób starszych;
3. ZL III – użyteczności publicznej, niezakwalifikowane do ZL I i II;
4. ZL IV – mieszkalne;
5. ZL V – zamieszkania zbiorowego, niezakwalifikowane do ZL I i II.

Ponadto w rozporządzeniu wprowadzono pięć klas odporności pożarowej budynków zaliczanych do kategorii ZL, podanych w kolejności od najwyższej do najniższej i oznaczonych literami A, B, C, D, E (tab. 1). Zaliczenie budynku lub jego części do jednej z klas odporności pożarowej uzależnione jest od wysokości budynku i kategorii zagrożenia ludzi.

Pod pewnymi określonymi w przepisach warunkami istnieje możliwość obniżenia klasy odporności pożarowej w niektórych budynkach niskich (tab. 2). Natomiast wymaganą klasę odporności ogniowej elementów budynku, oddzielenia przeciwpożarowego oraz zamknięć znajdujących się w nich otworów podano w tab. 3 i 4.Oznaczenia literowe przegród:

• R – nośność ogniowa (w minutach);
• E – szczelność ogniowa (w minutach). Jest to zdolność elementu oddzielającego konstrukcji budowlanej, poddanego z jednej strony działaniu znormalizowanych warunków ogniowych, do przeciwdziałania w określonym czasie przenikaniu płomieni i gorących gazów na stronę przeciwną elementu [4]. Przegroda nie powinna więc ulec w określonym czasie całkowitej lub częściowej destrukcji pod wpływem oddziaływań termicznych, co mogłoby spowodować przedostawanie się gorących gazów i płomieni na drugą stronę przegrody;
• I – izolacyjność ogniowa (w minutach). Jest to właściwość elementu oddzielającego konstrukcji budowlanej, poddanego z jednej strony działaniu znormalizowanych warunków ogniowych, polegająca na tym, że w określonym czasie temperatura nienagrzewanej powierzchni elementu i/lub natężenie promieniowania cieplnego po nieogrzewanej stronie elementu nie przekroczą określonych wartości [4]. Zatem powierzchnia przegrody od strony sąsiadującego pomieszczenia nie powinna osiągać zbyt wysokiej temperatury, która mogłaby spowodować zapalenie się materiałów, oparzenia ludzi lub nadmierny wzrost temperatury w tym pomieszczeniu.

W oznaczeniach przegród stosuje się jeszcze inne oznaczenia, wśród których w zakresie wentylacji na uwagę zasługują m.in.:W – radiacja ogniowa, M – odporność na działanie mechaniczne, S – ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu, C – samozamykalność. Dla przewodów, kanałów wentylacyjnych, klap pożarowych określa się takie parametry, jak np.: E, I, C, S. Oznaczenia liczbowe przy literach wskazują na czas, jaki powinna przetrwać przegroda w określonych warunkach.

Dla zwiększenia bezpieczeństwa w budynkach wydziela się strefy pożarowe mające na celu ochronę przed rozprzestrzenieniem się pożaru przez określony czas. Strefę pożarową może stanowić cały budynek lub jego część oddzielona od innych budynków. Strefy wydziela się elementami oddzielenia pożarowego. Ściany i stropy powinny być wykonane z materiałów niepalnych, a występujące w ścianach i stropach otwory należy wyposażyć w zamknięcia przeciwpożarowe, np. drzwi, i o ile to możliwe obudować przedsionkami przeciwpożarowymi.

Naturalnymi strefami pożarowymi są poszczególne kondygnacje budynku. Powierzchnia strefy pożarowej zależy m.in. od:

• kategorii zagrożenia ludzi,
• liczby kondygnacji,
• wysokości budynku,
• rozlokowania wyjść ewakuacyjnych,
• wyposażenia budynku w stałe urządzenia gaśnicze tryskaczowe,
• wyposażenia budynku w samoczynne urządzenia oddymiające uruchamiane za pomocą systemu wykrywania dymu.

Odrębną strefę pożarową powinny stanowić pomieszczenia, w których umieszczone zostały przeciwpożarowe zbiorniki wody lub innych środków gaśniczych, pompy wodne instalacji ppoż., maszynownie wentylacji do celów przeciwpożarowych oraz rozdzielnie elektryczne, zasilające instalacje i urządzenia niezbędne podczas pożaru.

W budynkach bardzo ważną rolę odgrywają drogi ewakuacyjne, do których należą m.in. klatki schodowe. Na co dzień drogi ewakuacyjne pełnią zazwyczaj funkcję dróg komunikacyjnych w budynku, jednak w przypadku zaistnienia pożaru służą do przeprowadzenia akcji ewakuacyjnej i z tego powodu powinny bezwzględnie spełniać wymagania przeciwpożarowe. Podstawowym warunkiem zwiększającym szanse powodzenia takiej akcji jest usunięcie możliwie jak największej ilości dymu.

Drogi ewakuacyjne powinny zostać wyposażone w odpowiednie rozwiązania wentylacji pożarowej, które przez określony czas utrzymywać będą takie warunki, aby możliwa była ewakuacja. Przyjmuje się zazwyczaj, że czas ewakuacji wynosi poniżej 15 minut, jednak w praktyce powinien on zostać ustalony indywidualnie dla każdego obiektu na podstawie badań lub symulacji.

Zadania wentylacji pożarowej

W zależności od wielkości pomieszczeń, ich przeznaczenia, rodzaju i usytuowania w budynku wentylacja pożarowa obejmuje różne systemy rozwiązań. Do głównych jej zadań zalicza się:

• ograniczenie rozprzestrzeniania się gorących gazów pożarowych i dymu poza kondygnację, na której wystąpił pożar,
• przeciwdziałanie nadmiernemu ograniczeniu widoczności w poziomych korytarzach ewakuacyjnych i przedsionkach przeciwpożarowych na kondygnacji objętej pożarem, a także na klatkach schodowych, co jest niezbędne do przeprowadzenia skutecznej akcji ratowniczo-gaśniczej,
• zapobieżenie spadkowi stężenia tlenu poniżej wartości zagrażających życiu i wzrostowi stężenia substancji toksycznych, np. czadu powstającego przy bezpłomieniowym rozkładzie termicznym.

Na rys. 1 przedstawiono przykładowe zachowanie się dymu w pomieszczeniach bez wentylacji oddymiającej oraz w taką wentylację wyposażonych, natomiast na rys. 2 pokazano wpływ usytuowania wywiewnika na odprowadzanie dymu. Dzięki zastosowaniu wentylacji pożarowej istnieje możliwość zmniejszenia temperatury gorących gazów, co umożliwia obniżenie wymagań dotyczących odporności ogniowej z uwagi na nośność.

Oddymianie grawitacyjne

Jednym z podstawowych rozwiązań oddymiania klatek schodowych budynków o wysokości do 25 m są grawitacyjne systemy oddymiania. Umożliwiają one usunięcie dymu z klatki schodowej i zapobiegają zadymieniu powierzchni na kondygnacjach nieobjętych pożarem. Nie należy tego rozwiązania stosować w budynkach wyższych niż 25 m, gdyż w wyniku efektu kominowego płomienie mogłyby przedostawać się na klatkę schodową.

Idea działania grawitacyjnego systemu oddymiania polega na wykorzystaniu zjawiska unoszenia się gorących gazów, a następnie odprowadzaniu dymu przez otwór umieszczony w dachu nad klatką schodową. Otwór nad klatką schodową powinien mieć powierzchnię nieprzekraczającą 5% powierzchni klatki i nie mniejszą niż 1 m². Otwory pod klapy dymowe powinny być rozmieszczone na powierzchni dachu możliwie symetrycznie i zlokalizowane w miejscach gromadzenia się materiałów palnych.

W otworze instaluje się samoczynnie otwierającą się klapę dymową. Stosuje się klapy dymowe jednoskrzydłowe kopułkowe, dwuskrzydłowe i żaluzjowe. Maksymalne wymiary klapy, tzn. długość boku lub średnica, nie powinny przekraczać 2,5 m. Jeżeli grubość warstwy dymu jest większa niż 1 m, dopuszcza się stosowanie klap o długości/średnicy 3 m. Czynna aerodynamicznie powierzchnia klapy dymowej obliczana jest w instalacjach oddymiania grawitacyjnego przy założeniu mocy pożaru 300 kW/m² (przy oddymianiu mechanicznym 600 kW/m²) ze wzoru [2]:

gdzie:
A – powierzchnia geometryczna klapy [m²],
c_v – współczynnik przepływu, określany doświadczalnie lub obliczeniowo za pomocą symulacji komputerowych, z uwzględnieniem wpływu wiatru [-],
A_cz – powierzchnia aerodynamicznie czynna [m²].

Jak wykazują obliczenia, w praktycznych zastosowaniach wpływ mocy pożaru w zakresie 100–600 kW/m² na wielkość powierzchni aerodynamicznie czynnych jest niewielki [2]. Klapy dymowe w grawitacyjnej wentylacji oddymiającej powinny mieć klasę [5, 6]:

1. B300 30 dla klap otwieranych automatycznie,
2. B600 30 dla klap otwieranych wyłącznie w sposób ręczny.

Warunkiem prawidłowego oddymiania jest zapewnienie odpowiedniego dopływu powietrza zewnętrznego. Przyjmuje się, że powierzchnia otworów, którymi będzie dopływało powietrze zewnętrzne, powinna być nie mniejsza niż 1,5 A_cz. Klapy dymowe otwierane są za pomocą urządzeń o napędzie pneumatycznym, sprężynowym i elektrycznym.

Otwarcie klapy następuje po otrzymaniu sygnału z centrali pożarowej, ręcznego ostrzegacza pożarowego lub ze skrzynki kluczy do drzwi ewakuacyjnych umieszczonych przy wejściach do klatki schodowej albo z czujek pożarowych, np. jonizacyjnych, optycznych czy czujników temperatury, umieszczonych w odpowiedniej strefie pożarowej.Zasady projektowania dachowej wentylacji oddymiającej można znaleźć m.in. w normie PN-B-02877-4.

Oddymianie mechaniczneWszędzie tam, gdzie nie można zastosować grawitacyjnego systemu oddymiania, stosuje się systemy mechanicznej wentylacji oddymiającej (rys. 3). Zgodnie z przepisami [5, 6] instalacja wentylacji oddymiającej powinna:

• usuwać dym z intensywnością zapewniającą,
• że w czasie potrzebnym do ewakuacji ludzi na chronionych przejściach i drogach ewakuacyjnych nie wystąpi zadymienie lub temperatura uniemożliwiające bezpieczną ewakuację,
• mieć stały dopływ powietrza zewnętrznego uzupełniającego braki tego powietrza w wyniku jego wypływu wraz z dymem.

Klasa odporności ogniowej EI przewodów wentylacji oddymiającej powinna być nie niższa niż stropu, chyba że objęte są one stałym urządzeniem gaśniczym tryskaczowym, wówczas może odpowiadać kryteriom szczelności ogniowej E. Analogicznie przedstawia się kwestia klap przeciwpożarowych. W przypadku połączenia przewodów wentylacji oddymiającej z instalacją wentylacji i klimatyzacji klapy powinny również spełniać wymagania dymoszczelności. Kratki wywiewne należy rozmieścić w sposób zapewniający równomierne usuwanie dymu z pomieszczenia, przy czym odległość między nimi nie powinna być większa niż 10 m. Zaleca się również, aby górna krawędź kratek nawiewnych znajdowała się na wysokości nie większej niż 0,8 m nad poziomem podłogi, a dolna krawędź kratek wywiewnych na wysokości nie mniejszej niż 1,8 m nad podłogą.

W kolejnym artykule omówione zostaną przykładowe rozwiązania wentylacji pożarowej w budynkach.

Literatura

1. Ji Jie, Li Kaiyuan, Zhong Wei, Huo Ran, Experimental investigation on influence of smoke venting velocity and vent height on mechanical smoke exhaust efficiency, State Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China; Department of Civil and Natural Resources Engineering, University of Canterbury, New Zealand; School of chemical engineering, Zhengzhou University, China.
2. Klemm P., Kosiorek M. (red.), Budownictwo ogólne, Arkady, Warszawa 2009.
3. Sztarbała G., Krajewski G., Zasady projektowania instalacji wentylacji pożarowej w obiektach użyteczności publicznej, Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych, Zakopane 2009.
4. Winnicki Z., Borgul A., Surjak R., ABC ochrony przeciwpożarowej, Ośrodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr, Gdańsk 1999.
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690, ze zm.).
6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 56, poz. 461).
7. Kaiser K., Wentylacja pożarowa – przebieg pożaru i przepływ dymu, „Rynek Instalacyjny” nr 3/2011.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!