Nowe wydanie Wytycznych CNBOP-PIB „Systemy oddymiania klatek schodowych”

Wytyczne CNBOP-PIB [4] opisują zasady funkcjonowania i projektowania systemów oddymiania klatek schodowych w budynkach, w których zastosowanie tych systemów jest wymagane przez przepisy techniczno-budowlane. W okresie, jaki minął od opublikowania pierwszego wydania Wytycznych, nastąpiła istotna pod względem zabezpieczenia klatek schodowych nowelizacja zapisów zawartych w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych (WT) [2]. Konsekwencją tych zmian stała się konieczność wprowadzenia korekty niektórych zapisów tytułowego standardu. 

Przy okazji drugiego wydania Wytycznych uwzględniona została również część postulatów i wniosków wynikających z licznych dyskusji oraz powtarzających się pytań, jakie pojawiły się po opublikowaniu dokumentu. Wprowadzone zmiany dotyczą, oprócz aktualizacji wymagań przepisów techniczno-budowlanych, głównie doprecyzowania niektórych definicji oraz metodyki doboru wielkości urządzeń wykonawczych systemów oddymiania klatek schodowych. 

W tym miejscu należy po raz kolejny podkreślić, że zapisane w Wytycznych wielkości obliczeniowe oparte są na wynikach badań in situ oraz analiz numerycznych funkcjonowania systemów oddymiania klatek schodowych. Jako dokument opracowany przez grupę fachowców w oparciu o badania naukowe, zapisy Wytycznych dotyczą właściwości funkcjonalnych urządzeń służących do wentylacji pożarowej, o których mowa w § 208 ust. 2 pkt 2 ppkt d) rozporządzenia WT [2] i stanowią zasady wiedzy technicznej określone w art. 5 ust. 1 ustawy Prawo budowlane [1].

Korekta definicji

Zgodnie z licznymi zapytaniami i sugestiami w nowym wydaniu Wytycznych skorygowane i uzupełnione zostały niektóre definicje podstawowych pojęć.

Najważniejsze doprecyzowanie dotyczyło definicji oddymiania z nawiewem mechanicznym – obecnie jednoznacznie zwraca się uwagę, że przed uruchomieniem systemu nawiewu musi zostać w pełni otwarta klapa dymowa lub ścienne urządzenie oddymiające. Zmiana definicji jest skutkiem licznych pytań dotyczących konfiguracji urządzeń wykonawczych systemu oraz zagrożeń związanych z brakiem pełnego otwarcia urządzenia oddymiającego.

W definicji obliczeniowego strumienia powietrza nawiewanego do klatki schodowej usunięty został przymiotnik „minimalny”. Zmiana ta podyktowana była koniecznością bardziej precyzyjnego określenia definiowanej wielkości. Chodzi tu bowiem nie o wydajność, jaką w warunkach pożaru musiał co najmniej zapewniać zespół nawiewny, ale o strumień, jaki zagwarantować musiał zespół napowietrzający dla skutecznej realizacji, opisanych w rozdziale 4 Wytycznych, wymagań funkcjonalnych systemu. Zmieniające się podczas pożaru temperatura i ilość gazów pożarowych oraz poziom szczelności klatki schodowej skutkują dużą zmiennością przepływu przez urządzenia oddymiające. Przeprowadzone badania i symulacje wskazują, że w czasie rozwiniętego pożaru, kiedy dym może swobodnie napływać do klatki schodowej, jego ilość może być na tyle duża, iż utrzymanie przepływu przez urządzenie oddymiające wymaga ograniczenia wydajności znacznie poniżej wielkości obliczeniowej instalacji nawiewnej.

Wprowadzona została również nowa definicja nawiewu mechanicznego. Brzmi ona następująco: nawiew o zmiennej wydajności, zapewniającej przepływ objętościowy mieszaniny powietrza i dymu przez urządzenie oddymiające na stałym poziomie niezależnie od czynników towarzyszących rozwojowi pożaru.

Na konieczność stosowania instalacji nawiewnej o regulowanej wydajności wyraźnie wskazują wyniki badań obiektowych i analiz numerycznych. Problem ten wraz z uzasadnieniem opisany został szerzej w „Rynku Instalacyjnym” 3/2019 [3]. Wspomnieć należy jedynie o fakcie, że dla zachowania bezpieczeństwa osób znajdujących się w budynku przy zmiennych warunkach przepływu powietrza i dymu podczas rozwijanych się pożarów i przy ciągle zmieniającej się szczelności klatki schodowej regulacja taka jest w pełni uzasadniona.

Zmiany w rozdziałach 3 i 4

Zmiany w WT [2] znalazły swoje odzwierciedlenie w korekcie zapisów rozdziału 3 i 4 Wytycznych. Wprowadzone zmiany mają tu wyłącznie charakter dostosowania wymagań opisanych w Wytycznych do aktualnych wymagań przepisów techniczno-budowlanych. W rozdziale 3 znajduje się obecnie opis wymagań dotyczących stosowania urządzeń służących oddymianiu klatek schodowych zgodny ze znowelizowanym brzmieniem § 245 Warunków Technicznych [2].

Charakter dostosowania do aktualnych przepisów mają także korekty w rozdziale 4. Tytuł podrozdziału 4.5 zmieniony został w taki sposób, że zamiast budynków użyteczności publicznej dotyczy on budynków średniowysokich i niskich, zawierających strefy pożarowe ZL I, ZL II, ZL III i ZL V. W klatkach schodowych wymienionych budynków, stanowiących drogi ewakuacyjne dla pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi (okres przebywania tych samych osób w ciągu doby trwa co najmniej 2 godziny), znajdujących się w strefach pożarowych ZL I, ZL II, ZL III lub ZL V, należy stosować system oddymiania z nawiewem mechanicznym.

Do rozdziału 4 wprowadzony został również podrozdział 4.6 dotyczący wymagań w zakresie oddymiania klatek schodowych w budynkach średniowysokich i niskich zawierających strefy pożarowe PM (produkcyjne lub magazynowe). Dla tego typu obiektów standard zaleca: w budynkach średniowysokich oraz w tych niskich, w których dopuszczalna długość dojścia ewakuacyjnego nie jest przekroczona dzięki oddymianiu, stosowanie systemu oddymiania z nawiewem mechanicznym, a w pozostałych niskich – systemu grawitacyjnego.

Korekta rozdziału 6

Podrozdziały od 6.1 do 6.3 zachowały pierwotne brzmienie, jednak skutkiem zmiany wymagań dotyczących m.in. poziomu szczelności klatki schodowej (wprowadzenia obowiązku stosowania drzwi dymoszczelnych) było wprowadzenie korekty podrozdziału 6.4.3 dotyczącego wyznaczenia ilości powietrza na potrzeby mechanicznego nawiewu kompensacyjnego.

Autorzy Wytycznych opisali tu jednoznacznie sposób funkcjonowania mechanicznego nawiewu kompensacyjnego. Nawiew ten powinien utrzymywać stałą prędkość przepływu powietrza przez otwór odprowadzający dym na zewnątrz, niezależnie od zmiennych w czasie wielkości nieszczelności (np. ucieczka powietrza powodowana przez cykliczne otwieranie drzwi na parterze, kondygnacjach budynku), zmiany gęstości gazów pożarowych oraz wpływu wiatru na przepływ mieszaniny dymu i powietrza przez otwory oddymiające.

Wskazaną metodą osiągnięcia opisanego powyżej celu jest zastosowanie zespołu nawiewnego o zmiennym w czasie wydatku objętościowym. W celu dobrania wielkości zespołu nawiewnego projektant powinien obliczyć objętościowy maksymalny strumień powietrza dostarczanego do przestrzeni klatki schodowej (V_n__max). Przy czym:

• w przypadku klatek schodowych, które spełniają aktualne wymagania WT, za wystarczający strumień powietrza uznaje się V_{n_max} zdefiniowany jako suma obliczeniowego strumienia powietrza nawiewanego do klatki schodowej (V_n) oraz strumienia powietrza przepływającego przez nieszczelności klatki schodowej (V_{n_p}). Wyraźnie zaznaczono, że klatki schodowe muszą być wydzielone drzwiami dymoszczelnymi, a ich drzwi wyjściowe na parterze są wyposażone w samozamykacz. Sposób wyznaczenia wielkości Vn_p pozostał niezmieniony. Trzeba w tym miejscu podkreślić, że opisana powyżej procedura obliczeniowa dotyczyć będzie w zasadzie wszystkich nowo projektowanych klatek schodowych i dominującej większości adaptowanych istniejących obiektów;
• w pozostałych przypadkach maksymalny obliczeniowy strumień powietrza (V_{n_max}) należy wyznaczyć jako sumę obliczeniowego strumienia powietrza (Vn) i większej z niżej opisanych wartości: strumienia powietrza przepływającego przez nieszczelności klatki schodowej (V_{n_p}) lub strumienia powietrza przepływającego przez otwarte drzwi (V_{n_v}). W nowym wydaniu Wytycznych doprecyzowano jednak, że w obliczeniach należy uwzględnić otwarcie pojedynczego skrzydła drzwi znajdujących się w przestrzeni klatki schodowej. Należy zaznaczyć, że procedura obliczeniowa uwzględniająca przepływ przez otwarte drzwi dotyczyć będzie bardzo nielicznych przypadków nietypowych konstrukcji klatek schodowych. Jak wynika z doświadczeń projektowych oraz prowadzonych analiz numerycznych, w takich sytuacjach dla zachowania wymaganego czasu oczyszczenia z dymu klatki schodowej zwiększenie wielkości nawiewu jest w pełni uzasadnione.

Korekty w rozdziale 7 i 10

Koniecznie należy podkreślić, że wymóg wykonania analizy numerycznej i testu skuteczności oddymiania klatki schodowej dotyczy wyłącznie przypadków jednoznacznie zdefiniowanych w podrozdziale 7.1, czyli nietypowych lub bardzo obszernych klatek schodowych.

Przy opisie założeń do analizy w podrozdziale 7.3.2 doprecyzowana została lokalizacja źródła testowego dymu w budynkach dwukondygnacyjnych. W takim przypadku źródło testowe powinno się znajdować na pierwszej kondygnacji nadziemnej.

Ważne są również dwie korekty w podrozdziale 7.3.6, który opisuje kryteria oceny skuteczności systemu oddymiania klatki schodowej. Pierwsza dotyczy czasu oczyszczenia klatki schodowej z dymu. Czas oddymiania klatki schodowej (todd) nie powinien być dłuższy niż wynik iloczynu wysokości klatki schodowej, liczonej od źródła testowego do punktu pomiaru transmitancji światła, i średniego czasu usuwania dymu wynoszącego 18 s/m wysokości klatki schodowej. Zastąpienie dotychczasowego wymagania (60 s na kondygnację) czasem oddymiania przeliczonym na metr wysokości klatki schodowej ujednolica wymagania testowe do klatek schodowych o różnej wysokości. Zapisana w Wytycznych szybkość usuwania dymu wynika bezpośrednio z wyników badań obiektowych.

Druga korekta dotyczy wyniku liniowego pomiaru transmitancji światła, przy którym uznaje się, że klatka schodowa została oczyszczona z dymu. Obecnie wartość ta mierzona na wysokości 2,0 m powyżej spocznika ostatniej kondygnacji wynosi co najmniej 95% (na odległości 1 m). Zmiana kryterium pozwala dokładniej odzwierciedlić moment, w którym dym zostaje usunięty z klatki schodowej.

Powyższe kryteria oceny skuteczności systemu oddymiania zostały w identyczny sposób skorygowane w podrozdziale 10.2 ppkt 3d.

Podsumowanie

Klatki schodowe budynków średniowysokich o różnym przeznaczeniu w większości krajów europejskich najczęściej zabezpieczane są z użyciem najprostszych systemów grawitacyjnych, przeznaczonych w zasadzie wyłącznie do wspomagania działań straży pożarnej. Zastosowanie takich systemów ma w założeniu umożliwić efektywne użycie podczas akcji ratowniczo-gaśniczych przenośnych wentylatorów PPV (Positive Pressure Ventilation). Wentylatory te ustawiane są przed otwartymi drzwiami klatki schodowej, dostarczając powietrze kompensacyjne niezbędne do skutecznego oczyszczenia klatki z dymu. Rozwiązanie takie trudno jednak zastosować w przypadku klatek bez bezpośredniego dostępu do przestrzeni zewnętrznej lub klatek o nietypowej konstrukcji. Wyposażenie klatki schodowej w wentylator nawiewny o zmiennej wydajności rozwiązuje ten problem i pozwala wytworzyć wymagany przepływ w przestrzeni klatki schodowej, kierujący dym do urządzeń oddymiających. Co ważne, działanie takie następuje bezpośrednio po wykryciu pożaru, jeszcze przed przybyciem na miejsce straży pożarnej.

Systemy oddymiania klatek schodowych nie stanowią pod kątem poziomu bezpieczeństwa alternatywy dla systemów zapobiegania zadymieniu (różnicowana ciśnienia), gdyż te pierwsze dopuszczają do napływu dymu do klatki schodowej. Jeżeli jednak przepisy zawarte w Warunkach Technicznych [2] dopuszczają jako alternatywę stosowanie takich rozwiązań w określonych przypadkach, priorytetem powinno być zbudowanie instalacji o możliwie najwyższej efektywności w największej liczbie przypadków, jakie mogą się wydarzyć podczas ewakuacji lub akcji gaśniczej konkretnego obiektu. Ze względów ekonomicznych omawiane systemy będą rozwiązaniem często stosowanym. Jako takie muszą spełniać warunki funkcjonalne zarówno dla scenariusza szczelnej klatki schodowej, jak i w przypadku kiedy drzwi prowadzące do tej przestrzeni zostaną otwarte. Wymagania muszą być również spełnione, kiedy zmieniają się parametry pożaru, czynniki atmosferyczne lub poziom szczelności pomieszczenia, w którym zlokalizowany jest pożar. 

Na konieczność stosowania bardziej zaawansowanych rozwiązań systemów oddymiania klatek schodowych wskazują najnowsze propozycje firm zagranicznych prezentowane na targach ISH we Frankfurcie. Wśród najnowszych i rekomendowanych rozwiązań znalazły się tam również systemy oddymiania z nawiewem mechanicznym przy jednoczesnym utrzymywaniu niewielkiego nadciśnienia w chronionej przestrzeni. Zasady konstrukcji, funkcjonowania i projektowania skutecznych rozwiązań tego typu opisane zostały kompleksowo w Wytycznych CNBOP-PIB 0003.

Literatura

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (DzU nr 89/1994, poz. 414, z późn. zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2017, poz. 2285).
3. Kubicki G., Oddymianie klatek schodowych wspomagane sterowanym nawiewem. Dlaczego warto stosować takie rozwiązanie, „Rynek Instalacyjny” nr 3/2019, s. 38–42.
4. Wytyczne CNBOP-PIB W-003 Systemy oddymiania klatek schodowych.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!