Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Wyniki badań obiektowych systemu oddymiania klatek schodowych ze zmiennym nawiewem mechanicznym

Przepływ powietrza i dymu
Badania doświadczalne wykazały, że największy wpływ na wzrost nadciśnienia w górnej części przestrzeni klatki schodowej ma temperatura wypływających na klatkę gazów pożarowych.
Badania doświadczalne wykazały, że największy wpływ na wzrost nadciśnienia w górnej części przestrzeni klatki schodowej ma temperatura wypływających na klatkę gazów pożarowych.
Fot. SMAY
Ciąg dalszy artykułu...

Przepływ powietrza i dymu

W pierwszej kolejności należy wyjaśnić kwestię wielkości przepływu powietrza i dymu w przestrzeni klatki schodowej.

Podczas próby pożarowej wykonanej przy działaniu na klatce schodowej klasycznego systemu oddymiania grawitacyjnego pomierzony przepływ powietrza i dymu przez klapę dymową dochodził do 19 000 m3/h (rys. 1). Przepływ taki wynikał wyłącznie z naturalnych zjawisk rozprężania gazów pożarowych oraz ich silnego mieszania się z chłodnym powietrzem w przestrzeni klatki schodowej.

Bardzo podobne wielkości strumienia powietrza pomierzone zostały podczas testu pożarowego nr 3, kiedy testowano działanie systemu oddymiania wspomaganego nawiewem mechanicznym o zmiennej wydajności (rys. 2).

Rys. 1. Strumień objętościowy powietrza i dymu przepływającego przez klapę dymową podczas testu pożarowego nr 1; rys.: archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 1. Strumień objętościowy powietrza i dymu przepływającego przez klapę dymową podczas testu pożarowego nr 1; rys.: archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 2. Strumień objętościowy powietrza i dymu przepływającego przez klapę dymową podczas testu pożarowego nr 3; rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 2. Strumień objętościowy powietrza i dymu przepływającego przez klapę dymową podczas testu pożarowego nr 3; rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 3. Zmiana ciśnienia w klatce schodowej wyposażonej w system oddymiania ze stałą wydajnością nawiewu mechanicznego (próba pożarowa nr 2) – po ok. 11 minutach nastąpiło rozgorzenie; rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 3. Zmiana ciśnienia w klatce schodowej wyposażonej w system oddymiania ze stałą wydajnością nawiewu mechanicznego (próba pożarowa nr 2) – po ok. 11 minutach nastąpiło rozgorzenie; rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 4. Strumień objętościowy powietrza i dymu przepływającego przez klapę dymową podczas testu pożarowego nr 2; rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 4. Strumień objętościowy powietrza i dymu przepływającego przez klapę dymową podczas testu pożarowego nr 2; rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)

Nadciśnienie w przestrzeni klatki schodowej

Właściwie skonfigurowany system oddymiania ze zmiennym nawiewem mechanicznym pozwala na utrzymanie minimalnego poziomu nadciśnienia w górnej części klatki schodowej. Tezę tę potwierdzają m.in. wyniki testów dymowych i prób pożarowych przeprowadzonych w dziewięciokondygnacyjnym budynku, w ramach wspomnianego wcześniej projektu badawczego.

Podczas pożaru testowego nr 2 sprawdzana była efektywność działania systemu oddymiania wspomaganego nawiewem mechanicznym o stałej wydajności ok. 14 000 m3/h. W takich warunkach gwałtowny przyrost strumienia objętościowego w połączeniu ze stałą wydajnością wentylatora dostarczającego powietrze kompensacyjne spowodował znaczny wzrost nadciśnienia w górnej części klatki schodowej, co ilustruje rys. 3.

Wzrost nadciśnienia podczas pożaru testowego nr 2 spowodowany był przepływem bardzo dużego strumienia gorących gazów pożarowych (temperatura dymu w otoczeniu klapy dymowej dochodziła do 200°C), który zwiększony był dodatkowo stałą wielkością nawiewanego strumienia powietrza kompensacyjnego. Łącznie przez klapę dymową w fazie rozwiniętego pożaru przepływało ponad 45 000 m3/h mieszaniny dymu i powietrza (rys. 4). Eksperyment ten wykazał, że taka metoda kompensacji w warunkach rozwiniętego pożaru może stwarzać zagrożenie zwiększonego przenikania dymu do pomieszczeń przyległych do przestrzeni klatki schodowej.

Jednym z głównych zadań zmiennego nawiewu kompensacyjnego, odróżniającym go od nawiewu ze stałą wydajnością, jest utrzymanie bezpiecznej gradacji ciśnienia. W tym przypadku wzrost nadciśnienia w pobliżu punktu oddymiania byłby sygnałem dla ograniczenia wydajności wentylatora napowietrzającego.

Rozwiązanie problemu niekontrolowanego wzrostu ciśnienia w górnej części klatki schodowej potwierdzają wyniki badań obiektowych.

Rys. 5. Zmiana ciśnienia w górnej części klatki schodowej podczas oddymiania z grawitacyjnym napływem powietrza kompensacyjnego (próba pożarowa nr 1); rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 5. Zmiana ciśnienia w górnej części klatki schodowej podczas oddymiania z grawitacyjnym napływem powietrza kompensacyjnego (próba pożarowa nr 1); rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 6. Zmiana ciśnienia w górnej części klatki schodowej podczas oddymiania z mechanicznym nawiewem powietrza kompensacyjnego ze zmienną wydajnością (próba pożarowa nr 3); rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)
Rys. 6. Zmiana ciśnienia w górnej części klatki schodowej podczas oddymiania z mechanicznym nawiewem powietrza kompensacyjnego ze zmienną wydajnością (próba pożarowa nr 3); rys. archiwum autorów (G. Kubicki, I. Takielak-Skałka)

W próbie pożarowej nr 3, gdzie do odprowadzenia dymu i ciepła zastosowany został zestaw urządzeń ze sterowanym nawiewem mechanicznym, strumień powietrza przepływającego przez klatkę schodową mieścił się w zakresie określonym przez wytyczne CNBOP-PIB.

Faktyczne, zmierzone nadciśnienie w górnej części klatki schodowej było dużo mniejsze od obserwowanego podczas próby pożarowej nr 2.

Ciekawe jest również porównanie wyników parametru nadciśnienia z testu nr 3 z testem nr 1, który dotyczył skuteczności systemu oddymiania grawitacyjnego. Wyniki badań zilustrowane zostały wykresami różnicy ciśnienia pomiędzy górną przestrzenią klatki schodowej a przestrzenią otaczającą.

Rys. 5 ilustruje zmiany w układzie ciśnienia podczas stosowania nawiewu grawitacyjnego, natomiast rozkład ciśnienia podczas stosowania systemu oddymiania ze zmienną wydajnością nawiewu kompensacyjnego przedstawiono na rys. 6.

Wyniki testów jednoznacznie wskazują, że w warunkach pożaru, zarówno przy zastosowaniu klasycznego układu oddymiania grawitacyjnego, jak i właściwie skonfigurowanego systemu oddymiania z nawiewem mechanicznym o zmiennej wydajności, odnotowuje się praktycznie identyczny poziom nadciśnienia w sąsiedztwie urządzeń oddymiających. Nadciśnienie to nie przekracza jednak 5 Pa, co uznać można za wartość bezpieczną dla sąsiednich pomieszczeń.

Oczywiście dym napływający do klatki schodowej może stopniowo przenikać do przestrzeni przyległych w ilościach proporcjonalnych do poziomu szczelności przegród budowlanych wydzielających przestrzeń klatki schodowej. Jest to jednak problem, który dotyczy zarówno systemów oddymiania grawitacyjnego, jak i wspomaganego nawiewem mechanicznym.

Warto pamiętać, że warunkiem zminimalizowania oddziaływania dymu na przestrzenie przyległe jest jak najszybsze usunięcie dymu z przestrzeni klatki schodowej.

Wszystkie testy i symulacje potwierdzają, że w tym zakresie najlepsze, najbardziej efektywne i odporne na zmienne warunki otoczenia jest zastosowanie zmiennego nawiewu mechanicznego w systemie oddymiania, przy czym wielkość nawiewu powinna zostać ustalona przy założeniu działania instalacji w różnych warunkach otoczenia zewnętrznego i przy realizacji różnych scenariuszy działania w obrębie pionowych dróg ewakuacji. Takie założenia były podstawą opracowania metody obliczeniowej przedstawionej w wytycznych CNBOP-PIB W-0003.

Parametry obliczeniowe w wytycznych CNBOP-PIB

Wytyczne CNBOP-PIB zawierają opis procedury obliczeniowej wielkości urządzeń wykonawczych systemów oddymiania wspomaganego zmiennym nawiewem mechanicznym. Podane zostały również pewne umowne parametry, takie jak średni przepływ powietrza w przekroju powierzchni obliczeniowej klatki schodowej 0,2 m/s, nadciśnienie 15 Pa i prędkość w otwartych drzwiach 1,0 m/s.

Wielkości te zastosowane w prostych zależnościach matematycznych (m.in. opartych na zapisach PN-EN 12101-6) pozwalają na dobór wielkości urządzeń wystarczającej do skutecznego działania systemu również w warunkach działania ekip ratowniczo-gaśniczych.

Wytyczne w żadnym przypadku nie zalecają spełnienia warunku nadciśnienia w klatce schodowej lub warunku prędkości przepływu na drzwiach prowadzących do lub z klatki schodowej.

Podsumowanie

  • Zastosowanie systemu oddymiania wspomaganego sterowanym nadążnie nawiewem mechanicznym stanowi optymalne pod względem inżynierskim rozwiązanie usuwania dymu i ciepła z przestrzeni klatki schodowej.
  • Instalacja taka, zaprojektowana zgodnie z zaleceniami opisanymi w wytycznych CNBOP-PIB W-0003, pozwala na stabilną i pewną pracę całego systemu przy dynamicznie zmieniających się warunkach podczas pożaru.
  • Jest to również rozwiązanie zapewniające wysoki poziom bezpieczeństwa zarówno podczas ewakuacji pięter poniżej kondygnacji objętej pożarem, jak i prowadzenia działań gaśniczych.

streszczenie

Urządzenia służące oddymianiu klatek schodowych stanowią jedno z fakultatywnych rozwiązań wentylacji pożarowej. Ze względu na korzystny aspekt ekonomiczny są to popularne rozwiązania w bardzo szerokiej grupie budynków o średniej wysokości. Realnym problemem było jednak projektowanie efektywnych systemów tego typu. Rozwiązaniem mogą być nowe wytyczne CNBOP-PIB W-0003, które zawierają nowe zasady i zalecenia dotyczące projektowania systemów oddymiania klatek schodowych. Wytyczne wyjaśniają, jak krok po kroku zaprojektować system oddymiania z mechanicznym nawiewem powietrza kompensacyjnego o zmiennej wydajności. Artykuł zawiera informacje o działaniu różnych systemów oddymiania. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych rozkładu ciśnienia w klatce schodowej oraz przepływu przez klapę dymową występujących podczas pożaru. Badania przeprowadzone zostały na stanowisku badawczym w budynku rzeczywistym.



abstract

One of the main solutions dedicated to fire ventilation of the staircase are devices designed for smoke extraction. Because of their low price, it is a popular solution applied in a large number of mid-rise buildings. However, the real problem is effective system design. A solution to this problem might be a new guide of CNBOP-PIB W-0003, which includes new rules and guidelines for issue of designing smoke extraction systems. CNBOP-PIB W-0003 guide gives a step-by-step explanation of how to design smoke extraction systems with mechanical variable air supply. The article contains information about the operation of different smoke extraction systems. This paper presents the results of an experimental research of airflow through a fire damper and pressure in the staircase during fire. Fire experiments were carried out on the test rig in a real building.


Literatura

1. 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, ze zm.).
2. Kubicki G., Ratajczak D., Kiełbasa T., Systemy oddymiania klatek schodowych, Wytyczne CNBOP-PIB W-0003:2016, wyd. 1, grudzień 2016.

 

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   05.06.2017
dr inż.  Grzegorz Kubicki
dr inż.  Grzegorz Kubicki
Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa Politechniki Warszawskiej Prowadzi Podyplomowe Studia "Systemy oddymiania budynków – wentylacja pożarowa" przy udziale Szkoły G... więcej »
mgr inż.  Izabela Tekielak-Skałka
mgr inż.  Izabela Tekielak-Skałka
Doktorantka Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej. Kierownik Działu Badań i Rozwoju firmy SMAY Sp. z o.o. więcej »

Komentarze

(2)
zenek | 07.06.2017, 10:23
niech się spali i po kłopocie , przestanie dymić :)
a na serio to w mojej ocenie nastąił przerost formy nad treścią , oddymianie ma sens przez kilka minut na czas potrzebny do ewakuacji ludzi , po 10-15 minutach przyjeżdżda straż pożarna przygotowana do działań w róznych warunkach i leje wodę
Redakcja | 07.06.2017, 12:42
Te pierwsze minuty decydują o życiu ludzi - czy trafią i nie zbłądzą w dymie, czy nie zatrują się i stracą przytomność i tym samym życie....
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie

 



Gdzie produkowane są komponęty do klimatyzacji i wentylacji » Zapoznaj się z nowymi technologiami w systemach ogrzewania podłogowego »
kompotenety do wentylacji ogrzewanie podłogowe
czytam więcej » przeczytam dziś »

 


Naczynie przeponowe – dlaczego jest aż tak ważne? »

projektowanie

 



Czy warto inwestować w wentylację mechaniczną? » Jak bezproblemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
 wentylacja mechaniczna pomoc w projektowaniu
wiem więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj udogodnienia montażowe w produktach ogrzewań podłogowych» Czy ogrzewanie wpływa na nasze zdrowie? »
wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Metody klimatyzacji - czy znasz je wszytkie »

klimatyzacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
12/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 12/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Automatyka kotłów na pelety
  • - Zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl