Wymagania przeciwpożarowe stawiane instalacjom wentylacyjnym

Przykładowy układ wentylacji pożarowej i bytowej pokazano na rys. 1. Instalacje wentylacji budynków powinny być wykonane tak, aby w razie powstania zagrożenia pożarowego ograniczać rozprzestrzenianie się dymu i ognia, a jednocześnie nie powodować zwiększonego ryzyka powstania pożaru w wyniku zastosowania tych instalacji.

Ze szczególną starannością należy projektować i budować instalacje przechodzące przez strefy pożarowe, gdyż zmniejsza to ryzyko ewentualnego przenoszenia pożaru do stref nim nieobjętych. Trzeba pamiętać, że wyłączenie instalacji klimatyzacji i wentylacji nie zapobiega przepływowi dymu przez przewody wentylacyjne, gdyż przepływ ten może być spowodowany efektem kominowym.

Podstawowe wymagania ppoż. wobec instalacji wentylacyjnych

Przewody wentylacyjne przechodzące przez oddzielenia stref pożarowych oraz izolacje termiczne powinny być wykonane z materiałów nietopliwych i niepalnych (np. stalowe przewody wentylacyjne), gdyż jest to częsta droga rozprzestrzeniania się pożaru. Przenoszeniu się ognia sprzyja również palność izolacji cieplnych i uszczelek.

Wełna skalna to jeden z najpopularniejszych materiałów stosowanych do izolacji cieplnej. Włókna z wełny mineralnej, wytworzonej z kamienia, topią się dopiero w temperaturze 1000°C, dzięki czemu mają najwyższą klasę odporności – A1 (wg [2]). Istnieje również możliwość zaizolowania przewodów wyciągowych płytami krzemianowo-wapiennymi, ognioochronnymi płytami silikatowo-cementowymi itp.

Klas odporności ogniowej wyrobów jest siedem: A1, A2, B, C, D, E, F. Wyroby ze spienionych tworzyw sztucznych zalicza się zazwyczaj do klas E i F, wyjątkowo do klasy D. Najniższą klasę F stanowią wyroby, którym nie stawia się wymagań. Odległość nieizolowanych przewodów wentylacyjnych od wykładzin i powierzchni palnych nie powinna być mniejsza niż 0,5 m.

Przewody wentylacyjne powinny być wykonane i prowadzone tak, aby w razie pożaru nie oddziaływały siłą większą niż 1 kN na elementy budowlane, a także by przechodziły przez przegrody w sposób umożliwiający kompensację wydłużeń. Należy mieć na uwadze fakt, że na skutek dostarczania ciepła do elementu konstrukcyjnego wykonanego ze stali następuje jego wydłużanie się, co może spowodować rozszczelnienie lub zniszczenie instalacji, np. przewody oddymiające wykonane z blachy stalowej pod wpływem temperatury ok. 600°C wykazują przyrost ok. 0,9 mm na 1 m długości przewodu, co powoduje utratę szczelności.

Aby zmniejszyć ryzyko rozszczelnienia się przewodów, stosowane są kompensatory. Inną metodą zapobiegania powstawaniu nieszczelności jest uszczelnianie połączeń przewodów materiałami odpornymi na wysoką temperaturę oraz takie ukształtowanie przewodu, które skompensuje ewentualne skutki oddziaływania temperatury.

Przewody wentylacyjne służące do celów pożarowych, z uwagi na przetłaczanie większych ilości powietrza niż w przypadku wentylacji bytowej, muszą mieć większe przekroje, o czym należy pamiętać podczas projektowania. Zbyt małe przekroje przewodów sprawią, że w razie pożaru powietrze będzie przepływało ze zbyt dużą prędkością, co w konsekwencji spowodować może np. uszkodzenie klap. W tab. 1 przedstawiono wymagania dotyczące klas odporności ogniowych dla przewodów wentylacji oddymiającej.

Przewodami przechodzącymi przez oddzielenia pożarowe, tj. ściany i stropy, nie powinny przepływać gazy, opary wybuchowe, włókna i pyły palne, tworzące w połączeniu z powietrzem mieszaniny wybuchowe. Ponadto przewody z pomieszczenia zagrożonego wybuchem nie mogą łączyć się z przewodami z innych pomieszczeń. Zaleca się okresowe czyszczenie przewodów z uwagi na gromadzenie się na ich ściankach zanieczyszczeń (kurz czy tłuszcz w przypadku kuchennych instalacji wyciągowych) ułatwiających przenoszenie się pożaru.

W przewodach wentylacyjnych nie należy prowadzić innych instalacji. Dopuszcza się jednak instalowanie w przewodach nagrzewnic elektrycznych, na paliwo ciekłe lub gazowe, pod warunkiem zastosowania ogranicznika temperatury, automatycznie wyłączającego ogrzewanie po osiągnięciu temperatury powietrza 110°C oraz zabezpieczenia uniemożliwiającego pracę nagrzewnicy bez przepływu powietrza. Można także zamontować w przewodzie wentylacyjnym wentylatory i urządzenia do uzdatniania powietrza w obudowach o klasie odporności ogniowej EI 60 [3, 4].

W przewodach wentylacyjnych przechodzących przez oddzielenia przeciwpożarowe należy instalować czujniki dymowe i wyzwalacze termiczne. W strefach pożarowych, w których wymagana jest instalacja sygnalizacyjno-alarmowa, przeciwpożarowe klapy odcinające powinny być uruchamiane przez tę instalację niezależnie od zastosowanego wyzwalacza termicznego [3, 4]. W miejscach przejść przez przegrody należy stosować samozamykające się klapy odcinające o odporności ogniowej EIS. Klapy takie powinny się odznaczać odpornością ogniową równą odporności elementu oddzielenia przeciwpożarowego i powinny pozostać zamknięte po odłączeniu zasilania z siłowników klap.

Jeśli przeciwpożarowe klapy odcinające montowane na przewodach wentylacji bytowej nawiewnej i wyciągowej nie pełnią funkcji oddymiania, muszą pozostać zamknięte w chwili pojawienia się sygnału o zaistnieniu pożaru. Jeśli przewody wentylacyjne i klimatyzacyjne przechodzą przez strefy, których nie obsługują, powinny mieć klasę odporności ogniowej wymaganą dla elementów oddzielenia przeciwpożarowego tych stref pożarowych z uwagi na szczelność ogniową, izolacyjność ogniową i dymoszczelność EIS lub powinny zostać wyposażone w przeciwpożarowe klapy odcinające. W tab. 1 przedstawiono wymagania dotyczące klasy odporności ogniowej klap odcinających stosowanych w wentylacji oddymiającej.

W odróżnieniu od klap pożarowych klapy dymowe instaluje się w przewodach wentylacyjnych w obrębie jednej strefy. Klapy te stosuje się w instalacji wentylacyjnej z rozgałęzieniami, obsługującej kilka pomieszczeń w tej samej strefie pożarowej. Ich głównym zadaniem jest uniemożliwienie lub ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu w poszczególnych obszarach pojedynczej strefy pożarowej.

Drzwiczki rewizyjne stosowane w przewodach wentylacyjnych powinny zostać wykonane z materiałów niepalnych. Zamocowania przewodów do elementów budowlanych powinny być wykonane z materiałów niepalnych, zapewniających przejęcie siły powstającej w przypadku pożaru w czasie nie krótszym niż wymagany dla klasy odporności ogniowej przewodu lub klapy odcinającej [3, 4]. Natomiast filtry i tłumiki powinny zostać zabezpieczone przed przenoszeniem się do ich wnętrza palących się cząstek [3, 4].

W miejscach przejść instalacyjnych przez oddzielenia stref pożarowych, np. przewodów, kabli czy rur, należy stosować bierną ochronę przeciwpożarową, tak aby uszczelnić przegrodę pożarową. Przepusty instalacyjne w elementach oddzielenia przeciwpożarowego powinny mieć klasę odporności ogniowej EI wymaganą dla tych elementów.

Przepusty instalacyjne o średnicy powyżej 4 cm w ścianach i stropach pomieszczenia zamkniętego, dla których wymagana jest klasa odporności ogniowej co najmniej EI 60 lub REI 60, powinny mieć klasę odporności ogniowej EI tego pomieszczenia. Dopuszcza się nieinstalowanie przepustów w przypadku pojedynczych rur instalacji wodnych, kanalizacyjnych i ogrzewczych, wprowadzanych przez ściany i stropy do pomieszczeń higienicznosanitarnych.

Przejścia instalacji przez zewnętrzne ściany budynku znajdujące się poniżej poziomu terenu powinny być zabezpieczone przed możliwością przenikania gazu do wnętrza budynku [3, 4]. W miejscach przejść stosuje się m.in. elastyczne, pęczniejące ognioochronne masy uszczelniające, ognioochronne zaprawy i pianki, osłony i opaski, poduszki i bloczki oraz przegrody warstwowe z powłokami ognioochronnymi.

Przy wykonaniu zabezpieczeń ognioochronnych konstrukcji stalowych z zastosowaniem ognioochronnych farb pęczniejących instalacje i przewody wentylacyjne powinny przebiegać w odległości min. 1,5 cm od profilu. Klasa odporności ogniowej przepustu dylatacyjnego i instalacyjnego w budynkach zaliczonych do jednej z kategorii ZL jest określana klasą odporności ogniowej elementu oddzielenia przeciwpożarowego, w którym występuje, i zależy od klasy odporności pożarowej budynku [8].

Zgodnie z [3, 4] przewody i kable elektryczne oraz światłowodowe wraz z zamocowaniami stosowane w systemach zasilania i sterowania urządzeniami służącymi ochronie ppoż. powinny zapewniać ciągłość dostawy energii elektrycznej lub przekazu sygnału przez czas wymagany do uruchomienia i działania urządzenia. Czas zapewnienia ciągłości dostawy energii elektrycznej lub sygnału do urządzeń może być ograniczony do 30 minut, o ile zespoły kablowe znajdują się w obrębie przestrzeni chronionych stałymi samoczynnymi urządzeniami gaśniczymi wodnymi.

Zespoły kablowe umieszczone w pomieszczeniach chronionych stałymi wodnymi urządzeniami gaśniczymi powinny być odporne na działanie wody. Nawiewniki i wywiewniki, a szczególnie elementy wyciągowe wentylacji pożarowej, powinny zostać wykonane z materiałów, które w wysokiej temperaturze nie ulegną deformacji, a tym samym nie spowodują wzrostu oporów przepływu, zaburzającego działanie instalacji pożarowej. Wyrzutnie ścienne powinny usuwać gazy pożarowe w taki sposób, aby nie było możliwe przeniesienie się pożaru na sąsiednie budynki – zaleca się stosowanie dysz dalekiego zasięgu.

Wykorzystanie do wentylacji bytowej wentylatorów oddymiających (fot. 1), z uwagi na ich większą, niż potrzeba wydajność, wymaga zastosowania regulacji prędkości obrotowej tych urządzeń, tak aby dostosować ilość przetłaczanego powietrza do aktualnych potrzeb. Znajdują tu zastosowanie wentylatory dwubiegowe i wielobiegowe lub z płynną regulacją prędkości obrotowej za pomocą falowników.

Wentylatory nawiewne ze zmienną prędkością obrotową lub klapy odcinające sterowane czujnikami ciśnienia nie powinny być stosowane, jeżeli w ciągu 3 sekund od otwarcia lub zamknięcia drzwi system nie będzie w stanie osiągnąć ponad 90% nowego wymaganego strumienia dopływu powietrza [6, 7]. Wentylatory wywiewne we wszystkich systemach powinny być przystosowane do pracy w podwyższonej temperaturze lub chłodzone [5].

Do oddymiania stosuje się:

• wentylatory osiowe, np. w systemach wentylacji parkingów, centrów handlowych, budynków użyteczności publicznej,
• wentylatory promieniowe, np. w wentylacji oddymiającej kuchni przemysłowych, parkingów, budynków użyteczności publicznej,
• wentylatory strumieniowe, tzw. jet fan, stosowane do wentylacji dużych powierzchni, tj. parkingi podziemne czy tunele, czasem również w wentylacji ogólnej. Charakteryzują się one dużymi wydajnościami – od kilku do kilkunastu tysięcy m³/h.

Silniki w wentylatorach oddymiających znajdują się poza przepływającym strumieniem gazów pożarowych i są chłodzone powietrzem zewnętrznym. Do pracy z gazami gorącymi konieczne jest zastosowanie wentylatorów odpornych na daną temperaturę z łożyskami chłodzonymi. Wentylator oddymiający powinien mieć również zapewnioną nieprzerwaną dostawę energii elektrycznej, ponadto w odległości mniejszej niż 1,5 m od tego urządzenia nie powinny znajdować się żadne materiały łatwopalne.

Przy określaniu parametrów wentylatora należy uwzględnić konstrukcje sieci przewodów, w tym liniowe straty ciśnienia:

gdzie:
R – jednostkowy spadek ciśnienia [Pa/m],
l – długość przewodu wentylacyjnego [m],
ß – współczynnik poprawkowy uwzględniający chropowatość przewodu [-],

oraz miejscowe straty ciśnienia:

gdzie:
ς – współczynnik oporu miejscowego dla danego elementu instalacji [-],
ν – prędkość przepływu powietrza (gazów spalinowych, dymu) [m/s],
ρ – gęstość powietrza (gazów spalinowych, dymu) [kg/m³].

Do prawidłowego doboru wentylatora konieczne jest m.in.:

• obliczenie właściwego spadku ciśnienia w instalacji wentylacyjnej oraz wymaganego strumienia objętości,
• uwzględnienie rodzaju przetłaczanego czynnika, jego gęstości i temperatury,
• uwzględnienie poziomu emitowanego hałasu i zapotrzebowania na energię.

Wentylator powinien pracować ze sprawnością jak najbliższą maksymalnej. Punkt współpracy z siecią powinien leżeć w obszarze stabilnej pracy wentylatora. W celu zabezpieczenia instalacji przed niekontrolowanym przepływem gazów spalinowych w przypadku wystąpienia awarii wentylatora stosuje się dławiki pożarowe, które są odmianą przepustnic o zwiększonym oporze przepływu.

Umożliwiają one przepływ powietrza i dymu w konkretnym, wybranym wcześniej kierunku. Należy również pamiętać, że wentylatory oddymiające muszą posiadać stosowne aprobaty techniczne i certyfikaty zgodności. W razie stosowania wentylatorów oddymiających niewykorzystywanych jednocześnie do wentylacji bytowej zaleca się przeprowadzanie przynajmniej raz na kwartał kontroli ich pracy. Wymagane klasy wentylatorów stosowanych w wentylacji oddymiającej przedstawiono w tab. 1.

Maszynownie wentylacyjne i klimatyzacyjne w budynkach mieszkalnych średniowysokich SW i wyższych oraz w innych budynkach o  wysokości powyżej dwóch kondygnacji nadziemnych powinny być wydzielone ścianami o klasie odporności ogniowej co najmniej EI 60 i zamykane drzwiami o klasie odporności ogniowej co najmniej EI 30 [3, 4]. Wymaganie to nie dotyczy obudów urządzeń instalowanych ponad dachem budynku.

Biorąc pod uwagę fakt, że w budynkach wielokondygnacyjnych wyposażonych w instalacje klimatyzacji i wentylacji zastosowanie oddzielnych instalacji wentylacji pożarowej znacznie zwiększa koszty inwestycyjne, należy rozważyć możliwość skonsolidowania tych instalacji w zespoły wentylacyjne spełniające funkcje bytowe i pożarowe. Przykłady takich rozwiązań można znaleźć w literaturze branżowej (np. [1]).

Podsumowanie

Zapobieganie powstawaniu pożarów budynków jest bardzo istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa ludzi w nich przebywających. Działania zapobiegawcze mają również uzasadnienie ekonomiczne. Zastosowanie odpowiednich środków ochrony zmniejsza ryzyko wystąpienia zagrożenia życia. Jednym z elementów ochrony ppoż. jest wentylacja pożarowa. Prawidłowo zaprojektowana może w znacznym stopniu ograniczyć skutki pożaru, a przede wszystkim ułatwić ewakuację ludzi i sprzętu. Dlatego podczas projektowania klimatyzacji i wentylacji pomieszczeń należy rozważyć możliwość wykorzystania tych instalacji do pracy podczas pożaru jako wentylacji pożarowej.

Podstawowe cele wentylacji pożarowej to:

• umożliwienie przeprowadzenia sprawnej akcji ratowniczo-gaśniczej poprzez odprowadzanie dymu i produktów spalania oraz nadmiaru wydzielanego ciepła,
• obniżenie ryzyka przenoszenia pożaru oraz produktów spalania do innych stref pożarowych,
• zapobieganie przenoszeniu ognia przez przewody wentylacyjne do innych stref pożarowych,
• doprowadzanie powietrza zewnętrznego do budynku, które uzupełni ubytki powietrza powstające podczas odprowadzania dymu z budynku.

O wyborze systemu wentylacji pożarowej decydują m.in.:

• przeznaczenie budynku, jego wysokość i zaludnienie,podział budynku na strefy pożarowe,
• przewidywane obciążenie ogniowe,
• przewidywany kierunek przepływu spalin i dymu,
• ocena dopływu świeżego powietrza.

Głównymi zadaniami instalacji oddymiających są usuwanie dymu i gorących gazów oraz separacja pionowa dymu w strefach ewakuacyjnych. Naturalne metody oddymiania, np. poprzez okna lub kanały grawitacyjne, są w porównaniu z oddymianiem mechanicznym bardziej podatne na zmiany warunków atmosferycznych, w tym oddziaływanie wiatru. Jednak zastosowanie wentylacji mechanicznej związane jest z dodatkowymi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi.

Podczas projektowania systemów wentylacji pożarowej należy uwzględnić m.in. występowanie efektu kominowego, wpływ oddziaływania wiatru na budynek i rozprzestrzenianie się gazów spalinowych. Ponadto wentylacja pożarowa powinna być tak wykonana, aby odłączenie zasilania budynku nie powodowało jej wyłączenia. Oddymianie pomieszczeń będzie efektywne tylko wtedy, gdy zapewniona zostanie właściwa ilość dopływającego powietrza. Ustalenie niezbędnej krotności wymian powietrza podczas pożaru zależy od rodzaju i przeznaczenia danego pomieszczenia. Zazwyczaj do skutecznego oddymiania pomieszczeń niezbędne jest minimum 8–10 wymian powietrza na godzinę.

Urządzenia stosowane w instalacjach pożarowych powinny mieć atesty dopuszczające do stosowania wydane przez upoważnione do tego celu instytucje. Instalacje takie należy w trakcie eksploatacji okresowo kontrolować i konserwować. Badania i testy powinny być każdorazowo potwierdzane protokołem pokontrolnym.

Literatura

1. Mizieliński B., Systemy oddymiania budynków, WNT, Warszawa 1999.
2. Dyrektywa Rady Wspólnot Europejskich nr 89/106/EEC w sprawie zbliżenia przepisów prawnych i administracyjnych państw członkowskich dotyczących wyrobów budowlanych, cz. Bezpieczeństwo pożarowe.
3. 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.).
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 56/2009, poz. 461, ze zm.).
5. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie (DzU nr 63/2000, poz. 735, ze zm.).
6. PN-EN 12101-6 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień. Zestawy urządzeń.
7. Holewa P., Wiche J., Kubicki G., Sypek G., Systemy różnicowania ciśnienia w budynkach wielokondygnacyjnych. Przewodnik, Wyd. SMAY Sp. z o.o., Kraków 2010.
8. Bierne zabezpieczenia przeciwpożarowe, materiały katalogowe HILTI, 2006.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!