Systemy wentylacji pożarowej – nowe standardy i nowatorskie realizacje
Fire ventilation systems – new standards and innovative solutions
Dziedziniec Auli Głównej Politechniki Warszawskiej
Wykonanie dobrej instalacji wentylacji pożarowej w budynku jest zadaniem złożonym i wymagającym od projektanta nie tylko znajomości prawa, ale też wyobraźni i kreatywności. Niestety dopiero wraz z pracami nad nową wersją warunków technicznych planowane jest opracowanie w uzgodnieniu z właściwym ministrem krajowych standardów technicznych mających formułę otwartych zaleceń do projektowania systemów wentylacji pożarowej w różnych obiektach. Dlatego nadal trzeba się posiłkować standardami zagranicznymi i uwzględniać uwarunkowania lokalne.
Zobacz także
RESAN pracownia projektowa Wentylacja pożarowa chroni ludzkie życie, dlatego jest wyzwaniem dla projektantów
Budynki powinny być nie tylko funkcjonalne i komfortowe dla użytkowników, ale też bezpieczne, m.in. pod względem ochrony przeciwpożarowej. Choć wszyscy życzą sobie, by zabezpieczenia pożarowe nigdy nie...
Budynki powinny być nie tylko funkcjonalne i komfortowe dla użytkowników, ale też bezpieczne, m.in. pod względem ochrony przeciwpożarowej. Choć wszyscy życzą sobie, by zabezpieczenia pożarowe nigdy nie były używane, muszą być w budynku obecne, a do tego prawidłowo zaprojektowane, wykonane i kontrolowane, by pozostawać w gotowości do ocalenia zdrowia i życia użytkowników w sytuacji zagrożenia.
Redakcja RI Skuteczne oddymianie zimą
Obciążenie śniegiem odgrywa niezwykle ważną rolę podczas doboru dachowych okien oddymiających. Warto pamiętać, że na skutek nieuwzględnienia tego wskaźnika i nieodpowiedniego doboru stolarki oraz współpracujących...
Obciążenie śniegiem odgrywa niezwykle ważną rolę podczas doboru dachowych okien oddymiających. Warto pamiętać, że na skutek nieuwzględnienia tego wskaźnika i nieodpowiedniego doboru stolarki oraz współpracujących z nią siłowników system nie spełni swojej funkcji.
mgr inż. Izabela Tekielak-Skałka, Jarosław Wiche, Dyrektor Techniczny firmy SMAY Sp. z o.o. Systemy wentylacji pożarowej przeznaczone do stosowania w garażach zamkniętych
Ograniczona ilość przestrzeni pod inwestycję spowodowała, że w naszym kraju coraz popularniejsze stało się budowanie pod budynkami garaży podziemnych. Jest to szczególnie popularne w centrach dużych miast,...
Ograniczona ilość przestrzeni pod inwestycję spowodowała, że w naszym kraju coraz popularniejsze stało się budowanie pod budynkami garaży podziemnych. Jest to szczególnie popularne w centrach dużych miast, w których liczba miejsc postojowych przy ulicach jest znacznie mniejsza od ilości kierowców szukających miejsc postojowych, co wpłynęło na popularyzację parkingów podziemnych oraz wielopoziomowych.
Zabezpieczenie dróg ewakuacji przed zadymieniem jest jednym z priorytetów ochrony przeciwpożarowej obiektów użytkowych. Właściwa, dopasowana do specyfiki konkretnego obiektu instalacja wentylacji pożarowej musi w początkowej fazie pożaru, kiedy rozpoczyna się i trwa ewakuacja, nie dopuścić do utrzymywania się na drogach ucieczki ludzi dymu w ilości, która ze względu na ograniczenie widoczności lub toksyczność uniemożliwiałaby bezpieczną ewakuację. Tak stanowią przepisy prawa, a co to oznacza w praktyce dla projektanta i wykonawcy systemu?
Trwałość rozwiązania
Kwestią zasadniczą dla spełnienia cytowanego powyżej zapisu prawa jest konieczność skutecznego zadziałania instalacji wentylacji pożarowej podczas pożaru. Oznacza to, że zaprojektowany i wykonany układ musi funkcjonować prawidłowo nie tylko podczas prób odbiorowych na etapie przekazania budynku, ale być równie efektywny po kilku lub kilkunastu latach eksploatacji (rys. 1).
Żeby tak się stało, konieczne jest spełnienie następujących warunków:
- system wentylacji pożarowej zbudowany musi być z kompatybilnych, certyfikowanych pod kątem funkcjonalności, odporności i niezawodności mechanicznej elementów. Podkreślić trzeba, że certyfikacja powinna dotyczyć wszystkich podzespołów takiego układu, co w praktyce nie zawsze jest realizowane;
- system (czyli układ detekcji, mechanizmy przełączające, wentylatory, układ zasilania energią oraz urządzenia automatyczne) musi być regularnie serwisowany i nadzorowany przez przeszkolony w tym celu personel. Zadaniem projektanta i wykonawcy systemu jest dostarczenie administracji obiektu listy urządzeń podlegających kontroli oraz sporządzenie procedury kontrolnej;
- należy regularnie i w różnych warunkach przeprowadzać próby funkcjonowania systemu lub co najmniej jego wrażliwych elementów. Pełne próby działania zdefiniowanego powyżej systemu powinny odbywać się co najmniej raz w roku, ale próby częściowe, np. działania wentylatorów napowietrzania i odbioru powietrza i dymu oraz awaryjnego źródła zasilania, powinny się odbywać w cyklu cotygodniowym i comiesięcznym.
Nowoczesny system automatyki sterującej oferowany przez niektórych dostawców zestawów urządzeń do różnicowania ciśnienia ma funkcję stałych testów diagnozujących (wykonywanych w sposób automatyczny). Kilkuminutowe testy diagnozujące w żaden sposób nie wpływają na funkcjonowanie obiektu, a stanowią stałe potwierdzenie gotowości systemu.
Identyfikacja potrzeb obiektu
Kluczowe znaczenie dla późniejszego funkcjonowania systemu wentylacji pożarowej jest właściwe opracowanie założeń projektowych, czyli koncepcji systemu. Realizacja tego etapu tworzenia optymalnego dla konkretnego obiektu rozwiązania składa się z kilku podstawowych etapów.
Charakterystyka specyfiki obiektu i celu funkcjonowania systemu
Na tym etapie trzeba precyzyjnie określić zadania systemu wentylacji pożarowej, czas konieczny do ich spełnienia i zdefiniować przestrzenie funkcjonowania tej instalacji. Wbrew pozorom nie zawsze realizacja tego etapu projektu jest prosta i jednoznaczna.
Określając cel funkcjonowania systemu (np. ochrona przed zadymieniem dróg ewakuacji), trzeba wskazać obszar i sposób jego realizacji. Przykładowo w budynkach wielokondygnacyjnych, gdzie funkcję ochrony dróg ewakuacji pełnią systemy różnicowania ciśnienia, zakresem ich działania mogą zostać objęte nie tylko klatki schodowe, przedsionki ppoż. i szachty wind na potrzeby ekip ratowniczych, ale również fragmenty korytarzy ewakuacyjnych oraz wydzielone w ramach strefy pożarowej pomieszczenia specjalne.
Zdefiniowanie tych przestrzeni i ich funkcji ogranicza m.in. możliwość stosowania różnych standardów projektowych. W przypadku obiektów atrialnych ochrona przed zadymieniem oznaczać może konieczność zastosowania układu mieszanego – systemu oddymiania zapewniającego bezpieczną ewakuację na wszystkich poziomach otwartych na atrium poziomych dróg ucieczki i np. zabezpieczenia przed zadymieniem klatek schodowych.
Charakterystyka obiektu musi uwzględniać również szereg innych czynników, takich jak np. indywidulany układ architektury wewnętrznej (korytarze, półpiętra i antresole, połączenia między piętrami poza głównymi drogami ewakuacji), specyfikę pomieszczeń znajdujących się w konkretnej strefie pożarowej (laboratoria, magazyny, sale wykładowe i konferencyjne, pracownie itd.).
Na tym etapie projektu należy również wyznaczyć czas, w którym system wentylacji pożarowej musi spełniać założenia projektowe. Jest on określony przez tzw. czas ewakuacji (wyznaczany indywidualnie dla każdego obiektu z uwzględnieniem procedury i klasyfikacji, np. normy PD 7974-6:2004) oraz czas podjęcia skutecznej akcji ratowniczej (przybycia i rozpoczęcia działania jednostek straży pożarnej).
Ocena realnego poziomu zagrożenia
Na tym etapie konieczna jest jednoznaczna deklaracja administratora w kwestii działalności prowadzonej w budynku i zaplanowanej organizacji przestrzeni wewnętrznej. Jest to szczególnie ważne w przypadku obiektów wielkokubaturowych, takich jak galerie handlowe, hale sportowe, centra logistyczne i inne nietypowe obiekty.
Dla zilustrowania problemu posłużyć się można przykładem Auli Głównej Politechniki Warszawskiej (fot.1).
Podczas opracowywania koncepcji systemu przeanalizowane zostały różne potencjalne źródła zagrożenia pożarowego. W trakcie normalnego funkcjonowania kamienny i pusty dziedziniec wewnętrzny jest praktycznie z takiego zagrożenia wyłączony. Unikalny charakter Auli sprawia jednak, że przestrzeń ta jest nawet kilka razy w miesiącu udostępniana na potrzeby imprez o różnym charakterze, takich jak wystawy, imprezy gastronomiczne, pokazy, wiece wyborcze. Niejednokrotnie dziedziniec Auli i przyległe krużganki wykorzystywane były w produkcjach filmowych.
Nie można mówić zatem w tym przypadku o braku realnego zagrożenia pożarowego, co więcej, ryzyko pożaru wyposażenia scenicznego sprawia, że potencjalna moc wyznaczona z krzywej rozwoju pożaru sięgać może nawet 12 MW.
Podobna sytuacja dotyczy np. obiektów sportowych, których właściciele przewidują organizację w tym miejscu również imprez o innym charakterze (wystaw, kiermaszów, występów scenicznych itd.). Tu również obliczeniowa moc pożaru będzie się wahać od ok. dwóch do kilkunastu MW. Instalacja oddymiania musi zawsze gwarantować osiągnięcie celów projektowych, zarówno przy minimalnej, jak i maksymalnej mocy pożaru. Minimalna przyjęta moc pożaru determinuje np. zakres stosowania systemu oddymiania grawitacyjnego, którego skuteczność jest proporcjonalna do stratyfikacji termicznej (czyli powiązanej z mocą pożaru dymu). Nie można dopuścić do sytuacji, kiedy zbyt mała efektywność oddymiania spowoduje utrzymywanie się dymu np. w najwyżej położonych kondygnacjach atrium lub rzędach trybun.
W drugim przypadku uzyskamy największą efektywność oddymiania grawitacyjnego, z drugiej jednak strony temperatura dymu w części podstropowej pomieszczenia będzie najwyższa. Parametr utrzymania określonej wartości temperatury może się okazać kluczowy dla wyboru metody oddymiania (np. ze względu na rodzaj konstrukcji dachu, doświetli, plafonów dekoracyjnych itd.). Na przykład w rozpatrywanym tu przypadku Auli Politechniki Warszawskiej temperatura dymu w zasobniku nie mogła przekroczyć 160°C ze względu na konstrukcję ograniczającego go od góry plafonu dekoracyjnego wykonanego z płyt Lexan. Utrzymanie tak niskiej temperatury w warunkach maksymalnego pożaru projektowego zapewnia jedynie mechaniczna instalacja wyciągowa o wydajności 300 000 m3/h.
Zdefiniowanie czynników wpływających na funkcjonowanie systemu wentylacji pożarowej w analizowanym obiekcie
Ten etap przygotowania koncepcji obejmuje zdefiniowanie i uwzględnienie przy projektowaniu nieujętych w standardach czynników wpływających na funkcjonowanie systemu wentylacji pożarowej. Czynnikami takimi w obiektach wielokondygnacyjnych są m.in.:
- parcie wiatru, które musi być brane pod uwagę przy lokalizacji okien oddymiających (popularnych w konstruowanych zgodnie z normą 12101-6 [5] systemach różnicowania ciśnienia);
- ciąg termiczny, opory przepływu powietrza na pionowych drogach ewakuacji i wymiana ciepła z przegrodami budowlanymi. Wpływ tych wielkości na kształtowanie się rozkładu ciśnienia na pionowych drogach ewakuacji rośnie wraz z wysokością budynku. Między innymi z tego powodu nowa norma 12101-13 [6] dla szczególnie wysokich budynków (powyżej 60 m)będzie nakładała obowiązek weryfikacji zastosowanych rozwiązań ochrony przed zadymieniem pionowych dróg ewakuacji przy wykorzystaniu narzędzi CFD (rys. 2);
- niezdefiniowanie nieszczelności przestrzeni chronionej. Należy pamiętać, że poziom szczelności budynku zmienia się w czasie jego eksploatacji. W początkowym okresie, na etapie zagospodarowywania poszczególnych pięter będzie niższy, niż zakładają to normowe tabele. Po 2–3 latach eksploatacji osiągnie wartość normatywną, która może się ponownie zwiększać. Przy wyborze elementów wentylacji pożarowej trzeba więc zastosować systemy zdolne do automatycznej adaptacji lub pamiętać o konieczności okresowej kalibracji układu;
- prawdopodobny rzeczywisty przebieg ewakuacji. W większości budynków (poza obiektami, w których regularnie przeprowadza się próby pożarowe lub na miejscu są odpowiednio przeszkolone służby ochrony obiektu) nie należy oczekiwać, że podczas pożaru wystąpi np. przewidziana scenariuszem ewakuacja stopniowa. Wybrany i zainstalowany system musi być więc odporny na silne zakłócenia wywołane niekontrolowanym rozszczelnianiem chronionej przestrzeni klatki schodowej.
Określenie możliwych dróg przepływu dymu i powietrza kompensacyjnego
Realizacja tego etapu uzależniona jest od faktu, czy projekt dotyczy obiektu nowo powstającego czy już istniejącego (rekonstrukcja, modernizacja lub wprowadzanie nowych rozwiązań). W pierwszym przypadku możliwa jest jedynie dokładna analiza planów architektonicznych i aranżacyjnych. Projektant powinien wskazać miejsca, które powinny zostać zabezpieczone przegrodami budowalnymi, przeciwpożarowymi klapami odcinającymi lub kurtynami dymowymi, oraz jednoznacznie określić, w jakiej pozycji znajdować się mają urządzenia odcinające daną strefę podczas pożaru (rys. 3., rys. 4. i rys. 5. [4])
Rys. 3. Obraz stopnia zadymienia uzyskany podczas prób fizykalnych i analizy numerycznej dla takichsamych wielkości i czasu trwania pożaru
Rys. 5. Wykres przebiegu wzrostu temperatury względem czasu na czujkach temperatury w kratach wyciągowych w plafonie Auli Głównej Politechniki Warszawskiej dla wydajności instalacji wyciągowej 300 000 m3/h
- zweryfikować rzeczywisty czas i sposób reakcji istniejących w obiekcie systemów bezpieczeństwa pożarowego (systemu detekcji pożaru, DSO, kontroli dostępu, systemów zabezpieczenia pionowych dróg ewakuacji, kontroli wind itd.). Próba dymowa szybko obnaża wady istniejących w obiekcie zabezpieczeń, np. brak wymaganej szczelności na pionowych drogach ewakuacji spowodowany notorycznym blokowaniem drzwi pożarowych, brak reakcji niektórych systemów detekcji (np. odpowiedzialnych za uruchamianie systemu oddymiania klatek schodowych) itd.;
- próba dymowa pozwala na walidację przyjętego do symulacji CFD modelu matematycznego. Modelowanie matematyczne staje się stopniowo nieodzownym elementem procesu projektowania, niestety cały czas brakuje ujednoliconych wytycznych dotyczących konstrukcji modelu numerycznego. Prowadzi to często do powstawania symulacji zgodnych wprawdzie z intencją zleceniodawcy, ale niemających wiele wspólnego z fizycznym aspektem zachodzących podczas pożaru zjawisk. Porównanie wstępnych wyników symulacji przeprowadzonych dla obiektu w stanie przed modernizacją z wynikami próby dymowej pozwala jednoznacznie zweryfikować dokładność przyjętego modelu. W niektórych krajach przeprowadzenie takiej walidacji (dotyczącej przynajmniej samych elementów systemu wentylacji) jest warunkiem przyjęcia symulacji dla całego obiektu;
- próba ciśnieniowa pozwala również określić rzeczywisty poziom nieszczelności testowanej przestrzeni, co bardzo ułatwia ustalenie wielkości instalacji napowietrzającej. W przypadku niewielkich kubatur klatek schodowych, przedsionków ppoż. i innych pomieszczeń chronionych nadciśnieniem możliwe jest dzięki niej precyzyjne określenie zapotrzebowania na powietrze do napowietrzania pożarowego, co przy metodzie analitycznej zawsze obarczone jest błędem przybliżenia podanego w normie poziomu nieszczelności. Próba ciśnieniowa konieczna jest również, jeżeli konstruowany system oddymiania oparty jest na wykorzystaniu przestrzeni międzystropowej jako komory rozprężnej dla systemu oddymiania mechanicznego. Rozwiązanie takie może być najbardziej efektywną i najtańszą metodą odprowadzania dymu z zasobnika znajdującego się poniżej stropodachu lub pomiędzy wewnętrznym i zewnętrznym świetlikiem (tak jak ma to miejsce w Auli PW).
Praktyka wskazuje, że przeprowadzanie powyższej analizy jest jak najbardziej celowe. W przypadku ograniczenia czynności projektowych jedynie do określenia wielkości instalacji na podstawie najwygodniejszego standardu (oczywiście dążąc zgodnie z oczekiwaniem inwestora do maksymalnego ograniczenia kosztów) często dopiero na etapie prób odbiorowych okazuje się, że przyjęte rozwiązania nie są skuteczne w oczekiwanym zakresie lub na etapie projektowym pominięte zostały czynniki istotne dla funkcjonowania systemu (np. nierozpoznane otwory przepływu dymu, specyficzny układ architektury wewnętrznej, organizacja przestrzeni podstropowej itd.). Wiąże się to oczywiście z koniecznością poszukiwania rozwiązań alternatywnych, wykonywania kolejnych prac konstrukcyjnych lub instalacyjnych albo „zaklinania rzeczywistości” za pomocą zlecanych ekspertyz lub symulacji.
Wybór standardu projektowego
Niestety dopiero wraz z pracami nad nową wersją warunków technicznych planowane jest opracowanie w uzgodnieniu z ministrem krajowych standardów technicznych mających formułę otwartych zaleceń do projektowania systemów wentylacji pożarowej w różnych obiektach. Jeszcze przez parę lat projektując systemy wentylacji pożarowej, trzeba się będzie posiłkować uznaną wiedzą techniczną, czyli standardami zagranicznymi. Wybierając konkretną drogę projektową, należy sobie zdawać sprawę z wad i zalet przyjętej metody oraz uwarunkowań lokalnych, które zawsze towarzyszą takiej procedurze.
Obliczanie wielkości i konfiguracja systemu różnicowania ciśnienia w budynkach wielokondygnacyjnych
Obecnie przy określaniu wielkości instalacji możemy korzystać z jednej z dwóch, dalekich od doskonałości, dróg projektowych – instrukcji ITB nr 378 [9] opartej na rozwiązaniach francuskich lub normy PN-EN 12101-6 [5]. Oba te standardy mają być zastąpione w bliżej nieokreślonej przyszłości normą prEN 12101-13 [6], która wprowadza szereg istotnych zmian w podejściu do realizacji projektu systemu różnicowania ciśnienia. Wciąż bardzo wiele projektów realizowanych jest na podstawie częściowego stosowania wytycznych instrukcji i normy, bez wnikania w istotne różnice.
Jedną z najistotniejszych różnic w zastosowaniu obu standardów jest definiowanie przestrzeni chronionych, które w standardach francuskich określane są jako klatka schodowa, przedsionek przeciwpożarowy i korytarz ewakuacyjny. Wyraźnie podane są tu minimalne wymagania dla ochrony granicy każdej z tych stref – przepływ z prędkością min. 0,5 m/s w drzwiach otwartych pomiędzy klatką schodową i przedsionkiem przeciwpożarowym oraz 1,0 m/s w drzwiach pomiędzy przedsionkiem ppoż. i korytarzem.
W normie europejskiej wymagania względem prędkości przepływu (na minimalnym poziomie 0,75 lub 2,0 m/s), nadciśnienia (50 Pa ±10%) oraz maksymalnej siły potrzebnej do otwarcia drzwi (100 N) dotyczą granicy strefy chronionej i niechronionej nadciśnieniem. Granicą tą zgodnie z normą mogą być drzwi pomiędzy przedsionkiem ppoż. i korytarzem, ale również drzwi pomiędzy klatką schodową i korytarzem lub klatką schodową/przedsionkiem ppoż. i przestrzenią typu open space (rys. 6). Tak szeroka interpretacja granicy stref sprawia, że zalecenia normy europejskiej mają zdecydowanie szersze zastosowanie niż doprecyzowane przepisy francuskie.
Kolejna ważna kwestia dotyczy wymaganego poziomu nadciśnienia w przestrzeniach chronionych budynku. Tu zdecydowanie lepsze okazują się wymagania francuskie zalecające utrzymanie najwyższego nadciśnienia (dla klatek schodowych), o wartości 30–80 Pa. Funkcjonujący w normie europejskiej zapis o konieczności precyzyjnego utrzymania nadciśnienia w przestrzeni chronionej na poziomie 50 Pa ±10% nie wytrzymuje próby czasu. Zostanie zmieniony na min. 30 Pa, górna granica nadciśnienia wynikać będzie z konieczności utrzymania maksymalnej siły potrzebnej do otwarcia drzwi 100 N.
W odniesieniu do normy (załącznika C) warto podkreślić, że wydajność instalacji usuwania powietrza i dymu z korytarza została obniżona do 100% (wobec 130% w instrukcji ITB) ilości powietrza trafiającego do tej przestrzeni przez otwarte drzwi z klatki schodowej i przedsionka ppoż. Jest to wielkość od lat obowiązująca już w przepisach francuskich.
Ważna zmiana dotyczy również sposobu wprowadzenia powietrza do przestrzeni klatki schodowej. Dzięki nowelizacji zapisów normy nie będzie już konieczności wykonywania punktów nawiewnych dla budynków od wysokości 11 m co trzy kondygnacje. Teraz nawiew wielopunktowy będzie można realizować dla budynków wyższych niż 22 m co sześć kondygnacji lub, co bardzo ważne pod kątem stosowania np. systemów przepływowych, w ogóle zrezygnować z szachtów napowietrzających. Ta ostatnia możliwość obwarowana jest jednak koniecznością wykazania, że przyjęte rozwiązanie spełni wymogi projektowe.
Obliczanie wielkości instalacji oddymiania garaży zamkniętych
Osoby stające przed koniecznością wykonania projektu systemu oddymiania garażu zamkniętego od lat nie mają łatwego zadania. Za wymogiem przepisów techniczno-budowlanych nakładających obowiązek zastosowania w tej przestrzeni samoczynnych urządzeń oddymiających nie idą żadne krajowe wytyczne projektowe określające zasady wyboru systemu i określania wielkości urządzeń. Przy realizacji projektu koniecznością staje się posiłkowanie standardami zagranicznymi, z których najpopularniejsze stały się zalecenia opisane w BS i NFPA oraz NBN. Istnieje jednak kilka alternatywnych dróg, które bardzo precyzyjne podają zalecenia dla projektowania i wykonania systemów wentylacji pożarowej garaży zamkniętych.
Przykładem mogą być wytyczne obowiązujące w Zjednoczonych Emiratach Arabskich (ZEA), kraju o dużej liczbie potężnych budynków, z rozległymi podziemnymi garażami samochodowymi. Oto kilka przykładów doprecyzowanych zapisów, których – jak uważa autor – brakuje w polskiej rzeczywistości projektowej.
Przepisy ZEA zakładają, że zadymienie w garażu będzie utrzymywane w obrębie jednej strefy dymowej, a jego powierzchnia nie przekroczy 1000 m2. Utrzymanie małej powierzchni zadymienia jest możliwe, ponieważ w Emiratach, podobnie jak w Ameryce Północnej, garaże zamknięte obligatoryjnie wyposażone są w stałe urządzenia gaśnicze wodne (instalację tryskaczową). Funkcja wentylacji pożarowej zostaje w tym przypadku zredukowana do odprowadzenia z garażu dymu i ciepła oraz wytworzenia warunków akceptowalnych dla funkcjonowania ekip straży pożarnej przy lokalizacji, prowadzeniu akcji gaśniczej i bezpiecznym dogaszaniu pożaru (podobnie jak w BS 7346-7).
Bardzo ważnym rozdziałem zawartym w wytycznych ZEA są wymagania dotyczące weryfikacji poprawności pracy instalacji. Przewidziane są dwie możliwości sprawdzenia skuteczności przyjętych rozwiązań:
- przeprowadzanie prób dymowych lub
- symulacje CFD.
Omawiane przepisy dają jasne wytyczne dla symulacji, a ich spełnienie umożliwia przeprowadzenie analizy pracy całego systemu i istotne ograniczenie możliwości pojawienia się błędów. Znaleźć tam można przykładowo wykaz programów, które mogą być używane do tworzenia wspomnianych symulacji (m.in. FDS, Fluent oraz Pheonics), oraz minimalne wymagania obligatoryjne do spełnienia podczas ich wykonywania, których szczególnie brakuje w naszych przepisach.
Wytyczne ZEA określają następujące warunki brzegowe:
- model obliczeniowy (siatka) powinien być zbudowany z sieci obliczeniowej nie większej niż 0,4×0,4×0,4 m, przy czym w strefie objętej pożarem oraz w strefach przyległych sieć obliczeniowa nie może być większa niż 0,2×0,2×0,2 m;
- pożar w analizie numerycznej powinien być zlokalizowany możliwie najdalej od punktów wyciągowych;
- moc pożaru powinna być przyjmowana jako wartość stała, przy czym przyjmuje się dwie wartości MW dla samochodów osobowych, a w przypadku wykonywania analizy dla parkingu samochodów dostawczych moc pożaru powinna być równa 10 MW;
- symulacja powinna być przeprowadzona przy założeniu, że nie następuje aktywacja tryskaczy (przypadek skrajnie niekorzystny);
- czas trwania symulacji powinien wynosić co najmniej 20 minut, po tym czasie powinny być oceniane kryteria poprawności działania instalacji.
Bardzo praktyczny i celowy przepis ZEA dotyczy wymogu weryfikacji metody CFD przyjętej do wizualizacji działania instalacji jeszcze przed wykonaniem właściwej analizy.
Proces weryfikacji odbywa się następująco:
- należy wykonać (przy zastosowaniu takich samych narzędzi i założeń, jakie przewidziano dla symulacji całego garażu) wizualizację pracy pojedynczego wentylatora strumieniowego;
- uzyskane w ten sposób wyniki (pola rozkładu prędkości) powinny być zgodne z dostarczonymi przez producenta wynikami badań fizykalnych urządzenia tego typu.
Różnica pomiędzy otrzymanymi wynikami symulacji i badań fizykalnych nie powinna przekraczać 10%. W ten sposób uzyskuje się na wczesnym etapie procesu projektowego potwierdzenie, że zastosowane narzędzia i metodyka numeryczna są w stanie odzwierciedlić rzeczywiste działanie systemu strumieniowego.
Podsumowanie
Wykonanie dobrej instalacji wentylacji pożarowej w budynku jest zadaniem wbrew pozorom złożonym i wymagającym od projektanta nie tylko znajomości podstawowych wymogów prawa, ale również dużej dawki wyobraźni i kreatywności.
W przypadku bardzo licznej grupy obiektów nie wystarczy określenie podstawowych parametrów i rozmieszczenia urządzeń. Trzeba również przewidzieć rzeczywiste możliwości i skutki różnych działań, opierając się na licznych doświadczeniach z istniejących obiektów lub wykorzystując odpowiedzialnie wykonane symulacje komputerowe.
Literatura
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.).
- NFPA 92 Standard for Smoke Management Systems in Malls, Atria and Large Spaces, 2012 Edition.
- BS 7346-4:2003 Components for smoke and heat control systems – Part 4: Functional recommendations and calculation methods for smoke and heat exhaust ventilation systems, employing steady-state design fires – Code of practice.
- PD 7974-6:2004 The application of fire safety engineering principles to fire safety design of buildings – Part 6: Human factors: Life safety strategies – Occupant evacuation, behaviour and condition (Sub-system 6).
- PN-EN 12101-6 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 6. Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień. Zestaw urządzeń.
- prEN 12101-13 Smoke and heat control systems – Part 13: Pressure differential systems (PDS) design and calculation methods, acceptance testing, maintenance and routine testing of installation.
- UAE Fire and Life Safety Code of Practice, Edition 2011.
- Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 109/2010, poz. 719).
- Projektowanie instalacji wentylacji pożarowej dróg ewakuacyjnych w budynkach wysokich i wysokościowych, Instrukcja ITB 378/2002.