Czynne systemy ochrony przeciwpożarowej w obiektach budowlanych

Ochrona przeciwpożarowa budynków zasadniczo dzielona jest na czynną i bierną. Bierne środki ochrony to dokonywanie podziału strefowego za pomocą ścian i stropów oddzielenia pożarowego, a także stosowanie wszelkich rozwiązań o charakterze stałym. Same w sobie stanowią barierę dla rozprzestrzeniania się ognia, dymu i ciepła po budynku. Do dyspozycji mamy też rozwiązania czynne, tj. wszelkie systemy bezpieczeństwa pożarowego, w tym instalacje detekcji, gaszenia, zabezpieczenia przed wybuchem itp. Wśród zabezpieczeń czynnych wyróżnia się również różnego rodzaju systemy mające na celu skrócenie i większą efektywność ewakuacji, jak np. dźwiękowe systemy ostrzegawcze, które umożliwiają szybkie powiadomienie osób zagrożonych wewnątrz obiektu czy dynamiczne systemy oświetlenia awaryjnego, które wskazują drogę ewakuacji, uwzględniając kierunki najbardziej bezpieczne na podstawie systemu detekcji i wykrytych zagrożeń.

Tematem artykułu są czynne systemy ochrony, związane bezpośrednio z ograniczaniem rozprzestrzeniania się pożaru w budynku. Zastosowanie takich rozwiązań pozwala zwiększyć poziom bezpieczeństwa, ponieważ bez względu na fakt, czy w budynku znajdują się przeszkolone osoby mogące skutecznie wykorzystać istniejące zabezpieczenia, obiekt w pewnym stopniu automatycznie zapewnia ochronę użytkownikom oraz znajdującemu się w nim mieniu.

Jednym z takich rozwiązań jest system sygnalizacji pożaru (SSP), który pomaga wykryć pożar we wczesnym stadium. Detekcja pożaru skutkuje powiadomieniem służb ochrony o zaistniałym zdarzeniu i umożliwia im wczesne podjęcie działań, w tym decyzji o zastosowaniu ROP (ręcznego ostrzegania pożarowego) i wprowadzeniu SSP w II stopień alarmowania, co prowadzi z kolei do zadziałania innych powiązanych systemów bezpieczeństwa, a także (opcjonalnie) powiadomienia straży pożarnej o zaistniałym zdarzeniu przez monitoring pożarniczy.

System sygnalizacji pożaru może jednak działać również wtedy, gdy takiej obsługi w budynku nie ma – stosuje się wówczas alarmowanie jednostopniowe. System po wykryciu pożaru automatycznie powoduje zadziałanie dalszych procedur bezpieczeństwa wynikających z powiązanych z nim instalacji i urządzeń przeciwpożarowych. Aby prawidłowo zaprojektować SSP, należy wziąć pod uwagę dynamikę rozwoju pożaru w początkowej fazie, warunki otoczenia, a także wysokość pomieszczenia [3]. Przy doborze urządzeń umożliwiających detekcję pożaru należy także uwzględnić prawdopodobieństwo pożaru płomieniowego czy raczej tlenia. Czy w pierwszej kolejności wytworzy się sporo dymu i konieczne będzie zastosowanie typowych optycznych czujek dymu, czy raczej będzie to spalanie płomieniowe i lepiej przyjąć czujki jonizacyjne lub inne [5]? Projekt należy wykonać zgodnie z obowiązującymi normami i przepisami. Na rynku dostępnych jest wiele systemów zarówno przewodowych, jak i bezprzewodowych, które mogą bardzo ułatwić ochronę obiektów, w tym zabytkowych, np. dzięki możliwości nieprowadzenia widocznych przewodów po zdobionych wnętrzach.

Konieczność stosowania systemów sygnalizacji pożaru określona została w § 28 ust. 1 rozporządzenia w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków [1]. Wskazuje się tam budynki, które mogą stwarzać zwiększone zagrożenie, jeśli chodzi o ewakuację użytkowników. Należą do nich: obiekty handlowe lub wystawowe o większej powierzchni, teatry przeznaczone dla ponad 300 widzów, kina dla ponad 600 widzów, budynki z ponad 300 miejscami gastronomicznymi, sale widowiskowe i sportowe dla ponad 1500 osób, szpitale (z wyjątkiem psychiatrycznych) oraz sanatoria o liczbie łóżek powyżej 200, szpitale psychiatryczne dla ponad 100 pacjentów w jednym budynku, domy pomocy społecznej i ośrodki rehabilitacji dla osób niepełnosprawnych, gdzie liczba łóżek w budynku przekracza 100, zakłady pracy zatrudniające ponad 100 osób niepełnosprawnych w budynku, budynki użyteczności publicznej wysokie i wysokościowe, budynki zamieszkania zbiorowego, w których przewidywany okres pobytu tych samych osób przekracza trzy doby, o liczbie miejsc noclegowych powyżej 200, budynki zamieszkania zbiorowego (oprócz zlokalizowanych na terenach zamkniętych służących obronności państwa oraz budynków zakwaterowania osadzonych na terenach zakładów karnych i aresztów śledczych) o liczbie miejsc noclegowych powyżej 50, garaże podziemne, w których strefa pożarowa przekracza 1500 m², lub obejmujące więcej niż jedną kondygnację podziemną, stacje metra i stacje kolei podziemnych, dworce i porty przeznaczone do jednoczesnego przebywania ponad 500 osób, banki, w których strefa pożarowa zawierająca salę operacyjną ma powierzchnię przekraczającą 500 m², ale również obiekty o szczególnej wadze, tj. archiwa wyznaczone przez Naczelnego Dyrektora Archiwów Państwowych, muzea oraz zabytki budowlane wyznaczone przez Generalnego Konserwatora Zabytków w uzgodnieniu z Komendantem Głównym PSP, ośrodki elektronicznego przetwarzania danych o zasięgu krajowym, wojewódzkim i w urzędach obsługujących organy administracji rządowej, centrale telefoniczne o pojemności powyżej 10 000 numerów i tranzytowe o pojemności 5000–10 000 numerów o znaczeniu miejscowym lub regionalnym, a także biblioteki, których zbiory w całości lub w części tworzą narodowy zasób biblioteczny.

System sygnalizacji może się też często sprawdzić jako jedno z rozwiązań zastępczych proponowanych w ekspertyzach technicznych lub odstępstwach. Można dzięki niemu zwiększyć poziom bezpieczeństwa pożarowego budynku poprzez skrócenie czasu ewakuacji, ale również umożliwiając wysterowanie innych urządzeń związanych z bezpieczeństwem czy powiadomienie służb ochrony lub PSP o zaistniałym zdarzeniu.

Aby ograniczyć rozprzestrzenianie się dymu w budynku, stosowane są różnego rodzaju systemy wentylacji pożarowej. Można przyjąć wentylację grawitacyjną (np. powierzchni magazynowych, klatek schodowych o niezbyt dużej wysokości itp.), systemy grawitacyjne wspomagane mechanicznie dla bardziej skomplikowanych przypadków lub systemy różnicowania ciśnień, które są najbardziej skuteczne, ale jednocześnie droższe. Dzięki sprzężeniu wentylacji oddymiającej z systemem sygnalizacji pożaru (lub bardziej ograniczonej detekcji dymu) możliwe jest usunięcie produktów spalania lub ukierunkowanie ich tak, aby nie wpływały negatywnie na czas ewakuacji. Wadą takiego rozwiązania jest natomiast fakt, że odprowadzając dym, jednocześnie dostarcza się powietrze do pożaru, co potęguje jego rozwój. Jeżeli jest to możliwe technicznie i uzasadnione ekonomicznie, najskuteczniejszym rozwiązaniem jest połączenie systemu detekcji, systemu wentylacji oddymiającej oraz systemu gaśniczego. Dzięki temu zyskujemy szybkie wykrycie pożaru, natychmiastowe jego stłumienie i odprowadzenie dymu.

Konieczność oddymiania/zabezpieczenia przed zadymieniem wynika niejednokrotnie z bezpośrednich zapisów w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych [2]. Czasami jest to wybór projektanta, np. gdy chce on obniżyć klasę odporności pożarowej budynku lub wydłużyć drogi ewakuacyjne. Może być to również bardzo dobre rozwiązanie zastępcze dla ekspertyzy lub odstępstwa, umożliwiające zwiększenie bezpieczeństwa pożarowego ewakuacji z budynku, w którym występują inne nieprawidłowości z zakresu ewakuacji.

Stałe urządzenia gaśnicze wodne

W dalszej części artykułu szerzej omówione zostały stałe urządzenia gaśnicze wodne – SUGW. Rozporządzenie w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków podaje definicję stałego urządzenia gaśniczego. Jest to urządzenie przeciwpożarowe związane z obiektem budowlanym na stałe, uruchamiane samoczynnie we wczesnej fazie pożaru, posiadające własny zapas środka gaśniczego oraz przekazujące informację o zaistniałym pożarze do dedykowanego miejsca [1].

Systemy przeciwpożarowe wymagają koordynacji i powiązania w całość wielu technik i urządzeń, spełniając założenia scenariuszy pożarowych w sposób automatyczny [4]. Zgodnie z artykułem 20 ust. 1 pkt 1 ustawy Prawo budowlane [5] projektant opracowuje projekt budowlany w sposób zgodny z wymaganiami ustawy, aktualnymi przepisami, a także zasadami wiedzy technicznej. Na niezawodność właściwie zaprojektowanej instalacji największy wpływ mają okresowo przeprowadzane konserwacje. Starannie wykonywane przeglądy wydłużą czas użytkowania zabezpieczeń przeciwpożarowych w budynkach [6].

Zgodnie z § 27 rozporządzenia w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków [1] stosowanie stałych urządzeń gaśniczych wodnych wymagane jest w większych budynkach handlowych lub wystawowych, w budynkach o liczbie miejsc gastronomicznych powyżej 600, budynkach użyteczności publicznej wysokościowych, a także wysokościowych budynkach zamieszkania zbiorowego. Nadmienia się, że stosowanie stałych urządzeń gaśniczych związanych na stałe z obiektem, zawierających zapas środka gaśniczego (zakładając, że niekoniecznie będzie to woda) i uruchamianych samoczynnie we wczesnej fazie rozwoju pożaru, jest wymagane w archiwach wyznaczonych przez Naczelnego Dyrektora Archiwów Państwowych, muzeach oraz zabytkach budowlanych wyznaczonych przez Generalnego Konserwatora Zabytków w uzgodnieniu z Komendantem Głównym Państwowej Straży Pożarnej, a także w ośrodkach elektronicznego przetwarzania danych o znaczeniu krajowym.

Bardzo ważne jest również zastrzeżenie, że w strefach pożarowych i pomieszczeniach wyposażonych w SUG gazowe lub gaszące innym środkiem gaśniczym, który może wpływać na zdrowie ludzi, należy zapewnić warunki bezpieczeństwa osobom przebywającym w pomieszczeniach zgodnie z Polskimi Normami dotyczącymi tych urządzeń.

Pod względem zastosowanego środka gaśniczego stałe urządzenia gaśnicze możemy podzielić na pięć głównych grup [8]:

1. wodne,
2. gazowe,
3. pianowe,
4. aerozolowe,
5. proszkowe.

Stałe urządzenia gaśnicze wodne dzielą się na urządzenia tryskaczowe, mgłowe oraz zraszaczowe. W ochronie obiektów budowlanych najczęściej spotykane są urządzenia tryskaczowe, jednak coraz częściej mamy do czynienia także z urządzeniami mgłowymi. Ze względu na sposób działania (jednoczesny wypływ bardzo dużej ilości wody przez wszystkie zraszacze w sekcji gaśniczej) instalacje zraszaczowe są obecnie rzadko stosowane. Prawidłowo zaprojektowane, wykonane, a następnie utrzymywane SUG wodne gwarantują wysoką niezawodność gaszenia pożarów [9, 10].

Według normy PN-EN 12845+A2 automatyczne urządzenie tryskaczowe projektowane jest w celu wykrycia i ugaszenia wodą pożaru w jego wczesnych stadiach lub w celu utrzymania pożaru pod kontrolą, tak aby jego ugaszenie można było zakończyć za pomocą innych środków. Urządzenie tryskaczowe zasilane jest wodą i ma jedną lub kilka sekcji tryskaczowych, składających się ze stanowiska kontrolno-alarmowego (SKA) wraz z siecią przewodów rurowych z zainstalowanymi tryskaczami [11]. Instalacje tryskaczowe najczęściej stosowane są w obiektach hotelowych i handlowych, magazynach oraz budynkach użyteczności publicznej.

Ze względu na uruchamianie poprzez element termoczuły urządzenie tryskaczowe zadziała poprawnie wszędzie tam, gdzie podczas pożaru wydzielana jest duża ilość ciepła. Kłopot mogą sprawić pożary wydzielające duże ilości dymu przy niskiej ilości ciepła. Problemem może się okazać zbyt późne uruchomienie instalacji, tj. po okresie, w którym pożar mógł zostać stłumiony. Możliwe jest zatem stosowanie instalacji sterowanej, w przypadku gdy np. obiekt wyposażony jest jednocześnie w system oddymiania i tryskaczowy. Należy wówczas zdecydować, jak powinny zostać wysterowane wskazane systemy. Jeśli oddymianie uruchomi się pierwsze, gorący dym zostanie odprowadzony z przestrzeni pod stropem i tryskacze nie będą miały możliwości zadziałania. W takich przypadkach proponuje się zastosowanie rozwiązania polegającego na uruchomieniu oddymiania po zadziałaniu czujnika przepływu w instalacji tryskaczowej. Oznacza to, że oddymianie uruchomione zostanie dopiero wtedy, gdy otworzy się pierwszy tryskacz na skutek przekroczenia określonej temperatury. Należy jednak obliczyć, czy w takim przypadku tryskacz nie otworzy się zbyt późno i czy nie będzie wskazane zastosowanie innej instalacji uruchamianej przez SSP.

Urządzenia tryskaczowe wymagają pokaźnych zapasów wody, a ponieważ w Polsce mamy niewystarczające zaopatrzenie w wodę do gaszenia pożaru, często konieczne jest wybudowanie zbiorników z jej zapasem do celów ppoż.

Kolejnym problemem są stosunkowo duże średnice rur zasilających instalację tryskaczową. Generuje to wielokrotnie kłopot od strony architektonicznej z przeprowadzeniem instalacji przez przegrody budowlane. Należy przy tym również wspomnieć, że gaszenie instalacją tryskaczową cechuje się niską efektywnością. Zgodnie ze wzorem z normy [9] z jednego tryskacza o współczynniku K80 przy ciśnieniu 1 bara wypływa 80 l/min wody. Większość tej wody nie odparowuje i powoduje bardzo duże szkody popożarowe w budynkach. To z kolei przekłada się na dodatkowe koszty, które również należy brać pod uwagę, wybierając właściwy sposób ochrony przeciwpożarowej obiektu.

W wielu przypadkach alternatywą dla urządzenia tryskaczowego jest urządzenie mgłowe. Zgodnie z najczęściej stosowaną normą dotyczącą systemów mgłowych NFPA 750 Standard on Water Mist Fire Protection Systems mgła wodna to sprej wodny, dla którego wartość Dv0,99 na sumarycznym objętościowym rozpyleniu kropli wody jest mniejsza niż 1000 mikronów (1 mm) przy minimalnym projektowanym ciśnieniu roboczym na dyszy mgłowej. Dysza mgłowa to urządzenie specjalnego przeznaczenia zawierające jeden lub więcej otworów zaprojektowanych do wytwarzania i dostarczania spreju wodnego [12]. Zamiennie stosowana jest także nazwa głowica mgłowa.

Zabezpieczenie życia oraz mienia poprzez ujednolicenie wymagań dotyczących projektowania, konserwacji, testowania i instalowania urządzeń mgłowych jest intencją normy NFPA 750. W odróżnieniu od funkcjonujących w oparciu o wodę systemów gaśniczych, urządzenia mgłowe wykorzystują specyficzne rozpylenie wody – mgły, dzięki któremu pochłaniane jest ciepło, wypierany tlen oraz zatrzymywane promieniowanie cieplne w celu kontroli, tłumienia i gaszenia pożarów w sposób wymagany w danym zastosowaniu [12].

Natomiast urządzenia zraszaczowe oraz tryskaczowe tłumią pożary poprzez zwilżanie powierzchni paliwa i otaczającej konstrukcji. Właściwości te mają zwiększoną skuteczność przy większych kroplach wody i wyższych gęstościach. Aby zapobiec aktywacji nadmiernej liczby tryskaczy, należy zapewnić wystarczająco dobre chłodzenie. Systemy mgłowe natomiast w celu zwalczenia pożaru wykorzystują m.in. zjawisko parowania. Odparowanie wody absorbuje duże ilości energii chłodzącej płomienie i zmniejsza przenoszenie ciepła z ognia na powierzchnię paliwa, jednocześnie ułatwiając tłumienie lub ugaszenie pożaru.

Urządzenia mgłowe są to dysze mgłowe mogące dostarczać mgłę wodną zgodnie z przeznaczeniem (w zależności od potrzeb: do kontroli, tłumienia lub gaszenia pożaru), połączone ze źródłem zasilania wodnego lub wodnego i medium rozpylającego – np. sprężone powietrze lub inny gaz pozwalający wytworzyć mgłę wodną.

Urządzenia mgłowe ze względu na sposób gaszenia możemy podzielić na trzy kategorie [12] :

• system gaszenia miejscowego, który jest projektowany i instalowany w celu ochrony obiektu budowlanego, przy pomocy rozpylonej mgły wokół „zagrożenia” w przestrzeni zamkniętej lub niezamkniętej albo na wolnym powietrzu;
• system całkowitego wypełnienia, który projektuje się i instaluje w celu całkowitej ochrony poprzez jednoczesne zadziałanie wszystkich dyszy w zamkniętej przestrzeni – sekcji gaśniczej;
• system strefowego gaszenia, który stanowi część systemu ochrony całego pomieszczenia, ma na celu ochronę wyznaczonej części przestrzeni poprzez jednoczesne zadziałanie grupy dysz.

Stałe urządzenia gaśnicze wodne mgłowe z uwagi na sposób zadziałania dzielą się na:

• zalewowe, w których należy stosować dysze otwarte zamontowane na rurociągach połączonych z zasilaniem w medium poprzez zawór sterowany niezależnym systemem wykrywania zainstalowanym w obrębie chronionego obszaru;
• wodne, które wyposażone są w dysze automatyczne zamontowane na sieci rurociągów będących pod ciśnieniem wody;
• wstępnego sterowania, w których winno się stosować dysze automatyczne na rurociągach będących pod ciśnieniem gazu wraz z integralnym, niezależnym systemem wykrywania zainstalowanym na tym samym obszarze co dysze mgłowe;
• powietrzne, które wyposażone są w dysze automatyczne zamontowane na rurociągach będących pod ciśnieniem gazu.

Podsumowanie

Projektowanie i wykonywanie systemów bezpieczeństwa pożarowego, a także zakładanie scenariuszy ich zadziałania nie należy do łatwych zadań. Niestety nie ma jednej recepty na zabezpieczenie przeciwpożarowe obiektu budowlanego. Przed przystąpieniem do projektowania należy dokładnie przeanalizować zaistniały przypadek, przestudiować geometrię obiektu, przeanalizować prawdopodobny rozwój pożaru, sprawdzić warunki otoczenia itp. Ocenę należy przeprowadzić w taki sposób, aby żaden z warunków nie dyskwalifikował poprawności przyjętej koncepcji.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU 2010, nr 109, poz. 719).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019, poz. 1065).
3. Wyrzykowski Włodzimierz, Kierna Łukasz, Instalacja przeciwpożarowa. Projektowanie instalacji przeciwpożarowej, dobór właściwych sygnalizatorów, https://www.muratorplus.pl/technika/ochrona-osob-i-mienia/ochrona-przeciwpozarowa-projektowanie-systemu-sygnalizacji-pozarowej-aa-g1MN-nyv4-uqe7.html, 2018 (dostęp: 2.11.2020).
4. Seweryn Józef, Zastosowanie Stałych Urządzeń Gaśniczych mgłowych do ochrony obiektów zabytkowych, Konferencja 2011, Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej w Józefowie.
5. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (t.j. DzU 2020, poz. 1333).
6. Serejko Grzegorz, Denczew Sławczo, Analiza porównawcza metod eksploatacji stałych urządzeń gaśniczych wodnych, „Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza” 2016, 43(3), s. 105–116.
7. Brinson Alan, Instalacje tryskaczowe stosowane do ochrony ludzi, „Ochrona Przeciwpożarowa” 1/2005, s. 38.
8. Sowa Tomasz, Analiza porównawcza stałych urządzeń gaśniczych – część I, „Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza” nr 3/2010, s. 141–146.
9. VdS 2212pl: Książka eksploatacji dla wodnych instalacji gaśniczych.
10. Hall John R. Jr., U.S. experience with sprinklers, NFPA, June 2013.
11. PN-EN 12845+A2:2010 Stałe urządzenia gaśnicze. Automatyczne urządzenia tryskaczowe. Projektowanie, instalowanie i konserwacja.
12. NFPA 750 Standard on Water Mist Fire Protection Systems, 2015 Edition.
13. Szmytke Ewelina, Kraus-Namroży Natalia, Ochrona przeciwpożarowa obiektów zabytkowych. Zalecenia eksploatacyjne i dotyczące projektowania sygnalizacji pożarowej oraz stałych urządzeń gaśniczych, „Rynek Instalacyjny” 6/2019, s. 27–32, rynekinstalacyjny.pl.
14. Seweryn Józef, Analiza możliwości zastosowania stałych urządzeń wodnych w obiektach zabytkowych, Międzynarodowa Konferencja „Ochrona dóbr kultury na wypadek szczególnych zagrożeń – zagrożenia pożarowe i inne miejscowe”, 2015.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!