Ochrona dróg ewakuacyjnych – systemy oddymiania i kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła

Bezpieczeństwo klatek schodowych

Klatki schodowe jako drogi ewakuacyjne wymagają w warunkach pożaru szczególnej ochrony, aby zapewnić bezpieczeństwo opuszczającym budynek osobom. Kluczowym kryterium bezpieczeństwa jest zapewnienie, że drogi ewakuacyjne będą wolne od dymu i gorących gazów pożarowych. Te produkty pożaru, ze względu na wysoką temperaturę i właściwości toksyczne, stanowią główne zagrożenie dla ewakuujących się osób. Wymóg ochrony klatek schodowych przed napływaniem i zaleganiem dymu i gazów pożarowych stawia rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1].

Paragraf 245.1 i 2 stanowi, że klatki schodowe powinny być obudowane i zamykane drzwiami dymoszczelnymi oraz wyposażone w urządzenia zapobiegające zadymieniu lub służące do usuwania dymu w następujących budynkach:

• średniowysokich użyteczności publicznej (strefy ZL I, II i III);
• średniowysokich zamieszkania zbiorowego (strefa ZL V);
• niskich (strefa ZL II);
• wybranych przemysłowych.

Paragraf 246.2 [1] odnosi się natomiast do budynków wysokich (strefy pożarowe inne niż ZL IV i PM) i wysokościowych, wprowadzając obowiązek stosowania dla klatek schodowych i przedsionków pożarowych w tych budynkach urządzeń zapobiegających zadymieniu. Z kolei § 246.3 wskazuje, że dla strefy pożarowej PM w budynku wysokim klatki schodowe i przedsionki przeciwpożarowe będące drogami ewakuacyjnymi należy wyposażać w urządzenia zapobiegające zadymieniu lub służące do usuwania dymu.

Zastosowanie urządzeń oddymiających uruchamianych za pomocą systemu wykrywania dymu na drogach ewakuacyjnych umożliwia wydłużenie dopuszczalnych dojść ewakuacyjnych o 50%.

Bardzo ważnym aspektem jest zapewnienie skutecznego działania systemów oddymiania lub zapobiegania zadymieniu w całym okresie użytkowania budynku. Wymaga to corocznych kontroli systemów wentylacji pożarowych, w których trakcie testowane jest przede wszystkim:

• ręczne lub automatyczne uruchomienie instalacji – prawidłowo działający system powinien rozpocząć pracę w ciągu 60 s;
• działanie elementów wykonawczych instalacji (przebieg testów zależy od typu systemu), np. uruchomienie nawiewu czy uruchomienie urządzeń odprowadzenia dymu i ciepła;
• działanie urządzeń dodatkowych składających się na system wentylacji pożarowej, np. siłowniki lub przyciski oddymiania;
• podstawowe i niezależne (rezerwowe) źródło zasilania (przewidziane do automatycznego zastąpienia źródła podstawowego w razie jego uszkodzenia).

Przepisy określają zatem jasno, jakie urządzenia należy zastosować do zabezpieczenia dróg ewakuacyjnych w konkretnych budynkach. Prawo, normy i wytyczne precyzują także cele działania urządzeń chroniących klatki schodowe przed zadymieniem oraz zasady projektowania i wykonywania tych urządzeń. Należy jednak zwrócić uwagę, że nie istnieje „rozwiązanie uniwersalne” ani nawet wzorcowe.

Zgodnie z rozporządzeniem MSWiA w sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej [2], dla określonych budynków musi powstać scenariusz pożarowy, uwzględniający m.in. sposób działania urządzeń przeciwpożarowych. Przy opracowaniu scenariusza konieczne jest uwzględnienie specyficznych warunków wewnętrznych i zewnętrznych danego obiektu. Budynek, w którym wybuchł pożar i odbywa się ewakuacja wspomagana działaniem urządzeń przeciwpożarowych, stanowi skomplikowany układ hydrauliczny, w którym poszczególne komponenty i zachowania osób ewakuujących się wzajemnie na siebie oddziałują. Dlatego należy przeprowadzić szczegółową analizę danego budynku i dopiero na tej podstawie proponować konkretne rozwiązanie. Na rynku dostępne są zarówno systemy oddymiania, jak i zapobiegania zadymieniu, a firmy oferujące takie rozwiązania dysponują zwykle wiedzą ekspercką umożliwiającą wsparcie procesu projektowego dla konkretnego budynku.

Systemy zapobiegania zadymieniu

Filozofią systemów różnicowania ciśnień (zapobiegania zadymieniu) jest wytworzenie odpowiednich warunków nadciśnienia lub przepływu w drzwiach otwartych. Utrzymanie takich warunków zabezpiecza strefę chronioną przed przedostawaniem się do niej dymu, co zapewnia bezpieczne warunki ewakuacji i pracy ekip ratowniczo-gaśniczych. W dużym uproszczeniu, działanie tego systemu opiera się na uruchomieniu po wykryciu pożaru wentylatora nawiewnego, który tłocząc powietrze do strefy chronionej, zapewnia powstanie w niej nadciśnienia i uniemożliwia napływ do niej dymu. Wydajność systemu jest automatycznie dostosowywana do wydarzeń mających miejsce w trakcie ewakuacji, np. otwarcia drzwi pożarowych.

Wymagania funkcjonalne dla systemów różnicowania ciśnienia (zapobiegania zadymieniu) zostały jasno określone w normie PN-EN 12101-6 [3]. Wskazano w niej następujące kryteria:

• kryterium nadciśnienia – utrzymanie nadciśnienia w zakresie 20–80 Pa, zabezpieczającego przed przepływem dymu do strefy chronionej przez nieszczelności drzwi i okien;
• kryterium przepływu:
  • prędkość przepływu powietrza w otwartych drzwiach ewakuacyjnych, drzwiach łączących przestrzeń chronioną i niechronioną nadciśnieniem musi uniemożliwić przepływ dymu (o temperaturze do 60°C) między tymi przestrzeniami. Prędkość ta musi wynosić co najmniej 0,75 m/s,
  • prędkość przepływu ułatwiająca działanie ekipy ratowniczej musi wynosić co najmniej 2 m/s;
• kryterium siły potrzebnej do otwarcia drzwi na granicy strefy chronionej i niechronionej przez wytwarzane nadciśnienie;
• kryterium czasu reakcji systemu na zmiany scenariusza napowietrzania.

Efektywność pracy takiego systemu zależy w dużej mierze od poprawności projektu i właściwego opomiarowania budynku, co pozwala systemowi jako całości reagować na zmiany warunków (np. otwarcie drzwi). Kluczowe jest zastosowanie rozwiązania systemowego, czyli zestawu urządzeń, w skład którego wchodzą m.in. wentylator nawiewny, centrala sterująca oraz różnorakie elementy kontrolne i pomiarowe. Zestaw wyrobów do różnicowania ciśnienia w systemach kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła powinien legitymować się Krajowym Certyfikatem Stałości Właściwości Użytkowych, wydanym przez ITB lub CNBOP-PIB na podstawie Krajowej Oceny Technicznej.

Systemy oddymiania

Oddymianie klatek schodowych polega na usuwaniu powstającego dymu dzięki zapewnieniu przepływu od punktu nawiewu kompensacyjnego (nawiew czystego powietrza) do punktu odbioru dymu oraz zanieczyszczonego powietrza. Oddymianie może mieć charakter grawitacyjny (naturalny przepływ wywołany ciągiem termicznym) lub wykorzystywać wymuszony nawiew powietrza (wywołany działaniem instalacji nawiewu mechanicznego).

Wymagania funkcjonalne dla systemów oddymiania nie są, w przeciwieństwie do systemów różnicowania ciśnień, określone przez wymogi prawne czy zapisy normowe. Punktem odniesienia są tu funkcjonujące od 2016 roku wytyczne CNBOP-PIB W-0003:2016 [6].

Wymagania funkcjonalne uwzględniające zjawiska związane z rozwojem pożaru są następujące:

• Dym przedostający się do przestrzeni klatki schodowej powinien być stale utrzymywany powyżej kondygnacji objętej pożarem, co zapewnia bezpieczne warunki do opuszczenia niższych kondygnacji. Na spełnienie tego wymagania nie powinny wpływać panujące warunki pogodowe (np. oddziaływanie wiatru) ani rozkład ciśnienia w klatce schodowej wiążący się np. z ciągiem termicznym.
• Działanie systemu oddymiania nie może zwiększać zagrożenia dla osób, które znajdują się na kondygnacjach położonych powyżej źródła pożaru – źródłem takiego zagrożenia jest np. dym zalegający na klatce schodowej.
• Instalacja oddymiania musi w krótkim czasie po ugaszeniu pożaru lub odcięciu napływu dymu oczyścić klatkę schodową. Umożliwia to bezpieczne wyprowadzenie osób z budynku oraz ogranicza straty materialne.

Spełnienie wymagań funkcjonalnych wiąże się z kilkoma warunkami wynikającymi ze specyfiki działania systemów oddymiania.

Bardzo ważne jest, by systemy oddymiania rozpoczęły pracę niezwłocznie po detekcji dymu, ponieważ jego zaleganie na klatce schodowej stwarza poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa ludzi. Paragraf 245 Warunków Technicznych [1] mówi, że system oddymiania musi uruchamiać się samoczynnie za pomocą systemu wykrywania dymu. Oznacza to konieczność prawidłowego rozmieszczenia detektorów (czujek) dymu, które powinny znajdować się nie rzadziej niż na co drugiej kondygnacji klatki schodowej, a system oddymiania powinien rozpoczynać pracę po sygnale z dwóch czujek dymu.

W przypadku instalacji oddymiania grawitacyjnego ważne jest wytworzenie ukierunkowanego przepływu powietrza w obszarze oddymianej klatki schodowej. Wykrycie pożaru powinno więc powodować automatyczne, jednoczesne otwarcie urządzenia odprowadzającego dym oraz napływu powietrza w dolnej części klatki schodowej. Jak wskazują eksperci [4], chcąc zapewnić efektywne działanie instalacji grawitacyjnej, nie należy się kierować zapisami normy krajowej PN-B-02877-4:2001 [5], która dopuszcza zastosowanie drzwi ręcznie otwieranych jako otworu napływu powietrza kompensacyjnego.

Kolejnym istotnym czynnikiem jest uniezależnienie pracy systemu oddymiania od zmieniających się warunków – zarówno pogodowych (głównie oddziaływanie wiatru), jak i panujących w budynku. Na efektywność pracy instalacji oddymiania grawitacyjnego szczególnie wpływa temperatura gazów pożarowych (im wyższa, tym większa efektywność instalacji oddymiania grawitacyjnego) oraz oddziaływania wiatru. We współczesnych, silnie uszczelnionych pomieszczeniach dym będzie miał niską temperaturę, co „hamująco” wpływa na zjawisko naturalnego przepływu termicznego. Z kolei parcie wiatru, nawet stosunkowo niewielkie, ma silny wpływ na działanie okien oddymiających lub wyrzutni ściennych. Niekorzystne warunki pogodowe mogą więc nie tylko efekt oddymiania zniweczyć, ale wręcz potęgować problem poprzez odwrócenie kierunku działania instalacji. Dlatego jako najskuteczniejsze rozwiązanie do oddymiania klatek schodowych wskazuje się systemy wspomagane nawiewem mechanicznym.

Dla zachowania pełnej efektywności wydajność nawiewu powinna być zmienna – dostosowana do zmieniających się warunków (np. otwierania drzwi pożarowych). Założeniem regulacji napływu powietrza powinno być zachowanie stałej wielkości wypływu przez urządzenie oddymiające. Taki sposób regulacji pozwala uniezależnić efektywność systemu od zmieniającej się temperatury dymu i gazów pożarowych oraz zmian ciśnienia (otwieranie i zamykanie drzwi).

Spełnienie wymagań funkcjonalnych jest możliwe dzięki zastosowaniu urządzeń o odpowiedniej efektywności. Należy zatem stosować certyfikowane zestawy urządzeń zapewniających napowietrzenie (nawiew kompensacyjny). Urządzenia te muszą zapewnić niezależność od dynamicznie zmieniających się warunków (czynników zakłócających) – ważny jest m.in. wpływ tzw. ciągu termicznego. Ponieważ ma on szczególne znaczenie w budynkach wysokościowych, w ich wypadku konieczne jest wykazanie (za pomocą symulacji), że przyjęte rozwiązanie techniczne będzie skutecznie przeciwdziałać powstawaniu ciągu termicznego.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019, poz. 1422).
2. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 2 grudnia 2015 r. w sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej (DzU 2015, poz. 2017).
3. PN-EN 12101-6:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień. Zestawy urządzeń.
4. Kubicki Grzegorz, Rola systemów wentylacji pożarowej w strategii ochrony ppoż. budynków wielokondygnacyjnych, „Rynek Instalacyjny” 11/2017.
5. PN-B-02877-4:2001 Ochrona przeciwpożarowa budynków. Instalacja grawitacyjna do odprowadzania dymu i ciepła. Zasady projektowania.
6. Wytyczne CNBOP-PIB W-0003:2016 Systemy oddymiania klatek schodowych.
7. Ustawa z dnia 24 sierpnia 1991 r. o ochronie przeciwpożarowej (DzU 1991, nr 81, poz. 351, z późn. zm.).
8. Materiały techniczne firm: FläktGroup, Frapol, Mercor, Smay.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!