Zmiany w normach dotyczących systemów różnicowania ciśnienia w układach kontroli dymu i ciepła

Inżynierowie zajmujący się na co dzień zagadnieniami wentylacji pożarowej w budynkach korzystają od wielu lat z normy PN-EN 12101­-6:2007 Systemy kontroli i rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień. Zestawy urządzeń. Dokument ten powstał w 2005 roku i jako obecnie najbardziej kompleksowe opracowanie jest powszechnie stosowany do projektowania, testowania i odbioru systemów różnicowania ciśnień w układach kontroli dymu i ciepła.

Norma, której najnowsza polska edycja pochodzi z 2007 roku, już od momentu powstania miała mieć szersze zastosowanie niż tylko wytyczne projektowe i odbiorowe dla systemów PDS (Pressure Differential Systems). Jak wskazuje jej tytuł, według pierwotnych założeń miała się stać normą wyrobu umożliwiającą wprowadzenie do obrotu systemów z oznakowaniem CE. Niestety ze względu na brak w jej treści odpowiednich załączników określających te wymagania, producenci nie mogli uzyskiwać certyfikatu zgodności z tą normą. Mając na uwadze wadę tego dokumentu, kontynuowano prace w Europejskim Komitecie Normalizacyjnym (CEN) nad uzupełnieniem i rozszerzeniem zakresu normy. Zdecydowano o jej podziale na dwa odrębne dokumenty:

1. norma EN 12101 część 13, która zgodnie z założeniami ma obejmować zagadnienia projektowe, metod obliczeń, instalacji, dopuszczenia, testów i obsługi;
2. norma EN 12101 część 6, która będzie obejmowała wymagania dla zestawów urządzeń i komponentów systemów PDS.

Obydwa dokumenty są już w ostatniej fazie konsultacji, a ich publikacja planowana jest na drugą połowę 2022 roku. Dlatego już dzisiaj warto szerzej je omówić, przygotowując się na zmiany, które te normy wprowadzą.

Norma prEN 12101-6 określa właściwości i metody badań elementów i zestawów do systemów różnicowania ciśnienia w celu wytworzenia i kontroli wymaganej różnicy ciśnienia i przepływu powietrza między przestrzenią chronioną i niechronioną.

Czytaj też: Wentylacja pożarowa klatek schodowych budynków mieszkalnych – wybór rozwiązania >>

Znajdziemy w niej metodykę badań dla trzech rodzajów zestawów urządzeń:

• z samoczynną klapą nadmiarowo-upustową,
• z regulacją elektroniczną, gdzie wydajność wentylatora regulowana jest na podstawie pomiaru ciśnienia w przestrzeni chronionej,
• połączenia powyższych rozwiązań, zawierającego automatycznie regulowaną klapę nadmiarowo-upustową.

W normie prEN 12101-6 opisano metodykę wyboru urządzeń reprezentatywnych do badań, co pozwala uniknąć konieczności badania całego typoszeregu producenta. Norma określa też, jak powinno być zbudowane i wyposażone stanowisko testowe, w które muszą się wyposażyć jednostki akredytowane do przeprowadzania badań zgodnie z prEN 12101-6. Stanowiskiem takim w Polsce dysponuje na przykład Instytut Techniki Budowlanej. Procedura badań zestawów urządzeń obejmuje testy funkcjonalne mające na celu sprawdzenie skuteczności regulacji ciśnienia oraz testy wytrzymałości i oscylacji, sprawdzające wytrzymałość układu na zakłócenia mogące wprowadzić go w oscylacje niegasnące. Raport z badań wykonanych w akredytowanym laboratorium będzie podstawą do przeprowadzenia procesu certyfikacji wyrobu i w efekcie do uzyskania europejskiego certyfikatu stałości właściwości użytkowych, co umożliwi wprowadzenie do obrotu urządzeń również na innych rynkach, nie tylko w Polsce. Stanowi to istotną zmianę, gdyż, jak wspomniano wcześniej, obecna norma nie umożliwia wprowadzenia wyrobu do obrotu z oznakowaniem CE. Aktualnie wprowadzenie na rynek zestawu urządzeń możliwe jest wyłącznie w systemie krajowym z oznakowaniem znakiem budowlanym.

Norma prEN 12101-13 obejmie głównie zakres, który już obecnie znajdujemy w obowiązującej normie PN-EN 12101-6, tj. wytyczne projektowe, oceny skuteczności oraz metody prowadzenia prób odbiorowych i przeglądów eksploatacyjnych systemów różnicowania ciśnienia. W stosunku do aktualnej normy pojawiło się jednak wiele istotnych zmian. Poniżej wymieniam te, które uważam za najbardziej istotne.

Norma prEN 12101-13 obejmie głównie zakres, który już obecnie znajdujemy w obowiązującej normie PN-EN 12101-6, tj. wytyczne projektowe, oceny skuteczności oraz metody prowadzenia prób odbiorowych i przeglądów eksploatacyjnych systemów różnicowania ciśnienia. W stosunku do aktualnej normy pojawiło się jednak wiele istotnych zmian. Poniżej wymieniam te, które uważam za najbardziej istotne.

Czytaj też: Wentylacja pożarowa klatek schodowych budynków mieszkalnych – wybór rozwiązania >>

Najważniejsze zmiany w normie prEN 12101-13

1. Tylko dwie klasy systemu i uproszczone wymagania

Obowiązująca wersja normy PN-EN 12101-6 określa sześć klas systemów (od A do F), dla których proponowane są konkretne i szczegółowe rozwiązania PDS. Decyzję o przypisaniu danego rozwiązania do właściwego budynku podejmuje projektant, kierując się przeznaczeniem budynku i uwzględniając założony sposób ewakuacji na wypadek pożaru. Wytyczne obejmują szczegółowe kryteria dotyczące utrzymania w strefie chronionej odpowiedniego nadciśnienia w przypadku zamkniętych wszystkich drzwi, przepływu powietrza w przypadku otwartych drzwi ewakuacyjnych oraz maksymalnej wartości siły wymaganej do otwarcia drzwi.

Wytyczne dla przykładowej klasy systemu

System klasy C – ewakuacja jednoczesna. System stosowany w obiektach, w których przewidziana jest jednoczesna ewakuacja wszystkich osób. Pozwala to na uzyskanie wolnej drogi ewakuacyjnej dla ekip ratowniczych. System zakłada jedne otwarte drzwi na kondygnacji objętej pożarem.

Wymagania:

• przepływ powietrza: 0,75 m/s w przekroju drzwi,
• różnica ciśnienia:
  • – drzwi wejściowe zamknięte, pomiędzy klatką schodową a powierzchnią użytkową: 50 Pa ±10%,
  • – drzwi wejściowe otwarte, pomiędzy klatką schodową a powierzchnią użytkową: 10 Pa ±10%,
• siła potrzebna do otwarcia drzwi: 100 N.

Wymagania dotyczące utrzymania nadciśnienia np. na chronionej klatce podane zostały z dokładnością do ±10%, co oznacza konieczność zapewnienia nadciśnienia w zakresie 45–55 Pa. W praktyce w obiektach wartości te okazały się trudne do spełnienia, szczególnie w budynkach wysokich i wysokościowych, gdzie istotny wpływ na rozkład ciśnienia ma m.in. ciąg kominowy. Konieczność utrzymania parametru nadciśnienia z aż taką dokładnością nie ma większego uzasadnienia, dlatego w nowej wersji normy zdecydowano się na zmianę w tym zakresie. Obecne sześć klas zostanie zastąpionych jedynie dwiema, a wymagania dotyczące utrzymania wartości nadciśnienia w pomieszczeniu chronionym zostaną złagodzone. Wymagana różnica ciśnienia będzie wynosiła dla obu klas min. 30 Pa. Zniesiony zostanie również wymóg utrzymania nadciśnienia o wartości 10 Pa na klatce ewakuacyjnej w przypadku drzwi ewakuacyjnych otwartych na zewnątrz. W tabeli 1 porównano wytyczne starej i nowej wersji normy.

Zastosowanie odpowiedniej klasy uzależnione jest od przeznaczenia budynku lub wyposażenia go w instalację tryskaczową. Klasa 1 powinna być stosowana w:

• budynkach mieszkalnych o wysokości do 30 m lub poniżej limitu wysokości dla budynków wysokościowych (w Polsce
  55 m);
• budynkach wyposażonych w instalację z tryskaczami szybkiego reagowania (Response Time Index – RTI < 50);
• w budynkach mieszkalnych, w których pomiędzy przestrzenią chronioną a pomieszczeniem potencjalnie objętym pożarem znajdują się co najmniej dwa pomieszczenia z małym ryzykiem wystąpienia w nich pożaru (bez obciążenia ogniowego), z drzwiami wyposażonymi w samozamykacze.

Klasa 2 powinna być stosowana we wszystkich pozostałych przypadkach.

2. Sprawdzanie czasu osiągnięcia wymaganych parametrów pracy systemu

Kolejną zmianą jest wprowadzenie wymogu określonego czasu, w jakim układ osiągnie odpowiednie parametry pracy. Należy zauważyć, że w obowiązującej normie znajdziemy wzmiankę mówiącą, że w przypadku zastosowania wentylatorów nawiewnych ze zmienną prędkością obrotową lub z klapami sterowanymi czujnikami ciśnienia system powinien osiągnąć 90% żądanej wydajności w ciągu 3 s od otwarcia lub zamknięcia drzwi. Nie została jednak podana metoda sprawdzania spełnienia tych wymagań, przez co nie weryfikowano tego parametru w trakcie budowy i odbiorów.

W projekcie normy wyodrębnione zostały wymagania dotyczące:

• czasu trwania aktywacji systemu, czyli czasu, w jakim system powinien się aktywować od momentu otrzymania sygnału o pożarze,
• czasu trwania pracy (operation time), tj. czasu mierzonego od aktywacji systemu do osiągnięcia pełnej sprawności układu,
• czasu trwania reakcji (response time) – czasu, w jakim po zmianie położenia drzwi z zamkniętych na otwarte lub z otwartych na zamknięte system PDS powinien osiągnąć projektowane parametry.

Projekt normy prEN 12101-13 podaje również metodę sprawdzenia powyższych wymagań. Badanie zostało dodane jako nowe wymaganie zarówno do obowiązkowych testów odbiorowych, jak i późniejszych testów sprawdzających, przeprowadzanych w trakcie eksploatacji systemu. Do wykonania tego testu niezbędne jest wykorzystanie manometru z możliwością rejestracji pomiaru różnicy ciśnienia w czasie. Procedura sprawdzenia polega na pomiarze ciśnienia w trakcie następującej sekwencji otwarcia i zamknięcia drzwi:

przez 30 s drzwi pozostają otwarte → na 1–2 s drzwi są zamykane → ponownie na 10 s drzwi pozostają otwarte → zamknięcie drzwi przez samozamykacz → na 60 s drzwi pozostają zamknięte.

Czytaj też: Rozwiązania techniczne przepustów instalacyjnych >>

Na podstawie zarejestrowanych danych należy:

1. wyznaczyć średnią różnicę ciśnienia na drzwiach (Δpc1) z pierwszych 30 s zmierzonych danych, wykorzystując średnią arytmetyczną uzyskanych pomiarów,
2. obliczyć maksymalną dopuszczalną różnicę ciśnienia odpowiadającą 100 N siły otwarcia (Δp100 N),
3. na podstawie danych określić czas, w którym zmierzone ciśnienie różnicowe przekracza Δp100 N po raz pierwszy (t1),
4. określić czas po zamknięciu drzwi, w którym zmierzona różnica ciśnienia wraca poniżej (Δp100 N) – czas (t2), różnica czasu (Δt = t2 – t1) powinna być mniejsza niż 5 s,
5. określić średnią różnicę ciśnienia w drzwiach (Δpc2) z ostatnich 30 s pomiaru, wykorzystując prostą średnią z zarejestrowanych danych; (Δpc2) musi się mieścić w zakresie ±5% wartości (Δpc1).

3. Przewietrzanie pomieszczeń

Kolejnym nowym wymaganiem, który wprowadzi nowela normy, jest konieczność zapewnienia przewietrzania pomieszczeń chronionych na wypadek przedostania się do nich dymu z pomieszczeń objętych pożarem. Przewietrzanie klatki powinno być zapewnione w sposób stały zgodnie z lokalnymi wymaganiami, a w przypadku ich braku (jak w Polsce) konieczne jest zapewnienie wymiany powietrza o wielkości co najmniej 7500 m3/h. Można to osiągnąć dzięki zastosowaniu w pomieszczeniu np. otworu z klapą nadciśnieniową lub przepustnicą regulacyjną otwieraną w sposób automatyczny i dobraną tak, aby zapewnić wymagany przepływ powietrza. Należy także uwzględnić ten przepływ przy doborze wentylatora, biorąc równocześnie pod uwagę konieczność spełnienia głównych wymagań projektowych.

4. Elementy wyposażenia systemów

W projekcie normy prEN 12101-13 znajdują się również nowe wytyczne dotyczące elementów wyposażenia systemów PDS. Jednym z nich jest konieczność zainstalowania w obiekcie panelu ręcznej kontroli dla straży pożarnej. Panel ten powinien być zlokalizowany przy głównym wejściu do budynku lub w jego pobliżu. Dostęp do niego powinien być ograniczony tylko dla autoryzowanego personelu i zawierać następujące opcje trybu pracy systemu: OFF, AUTOMATIC i ON.

W położeniu OFF wyłączany jest wentylator. W położeniu AUTOMATIC system pozostaje w trybie gotowości do pracy, natomiast tryb ON, tj. włączony, pozwala na ręczne uruchomienie wentylatora nawiewnego bez przesterowywania innych urządzeń, jak np. klapy upustowe. Tryb ten może być wykorzystany przez straż pożarną w przypadku konieczności szybkiego przewietrzenia klatki schodowej i usunięcia zalegającego w niej dymu.

W nowej wersji normy pojawi się również wymóg instalowania panelu lub przycisku ręcznej kontroli do wykorzystania przez ewakuujące się z budynku osoby. Przycisk taki powinien być również zainstalowany w pobliżu głównego wejścia do budynku, a jego zwolnienie spowoduje uruchomienie i zapewnienie opisanego wcześniej trybu przewietrzania.

Zaproponowane w normie prEN 12101-13 zmiany należy ocenić pozytywnie, gdyż porządkują i uściślają wytyczne dla projektantów instalacji wentylacji pożarowej. Szczególnie istotna jest propozycja odejścia od wygórowanych i w praktyce trudnych do spełnienia kryteriów utrzymania parametrów systemów przy jednoczesnym zachowaniu ich skuteczności. Ważne jest również to, że norma prEN 12101-6 ureguluje kwestię badania i dopuszczania do obrotu zestawów urządzeń do różnicowania ciśnienia. Dzięki temu możliwe będzie ich testowanie w wielu laboratoriach na świecie, a producenci zyskają większy rynek sprzedaży.

Literatura

1. PN-EN 12101-6:2007 Systemy kontroli i rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień. Zestawy urządzeń
2. prEN 12101-13 Smoke and heat control systems. Part 13: Pressure differential systems (PDS) – Design and calculation methods, installation, acceptance testing, routine testing and maintenance
3. prEN 12101-6 Smoke and heat control systems. Part 6: Specification for pressure differential systems – Kits
4. Sypek Grzegorz, Nowelizacja norm europejskich w zakresie projektowania i odbioru systemów różnicowania ciśnienia, seminarium naukowo-techniczne „Ochrona przeciwpożarowa obiektów budowlanych”, październik 2021