Zgodnie z definicją pasaże handlowe są to kryte ciągi piesze, do których przylegają lokale handlowe i usługowe. W obiektach tego typu możliwe jest bardzo wiele różnych wariantów lokalizacji i rozwoju pożaru, co przy prawnym obowiązku zabezpieczenia dróg ewakuacji (§ 247 ust. 2 warunków technicznych) wymusza bardzo staranne przemyślenie i zaprojektowanie układów wentylacji pożarowej. W prezentowanym tekście przedstawionych zostało kilka zagadnień dotyczących organizacji przepływu powietrza i dymu podczas pożaru w pasażu handlowym.

Rys. 1. Konsekwencje pożaru o niskiej mocy (przy innych założeniach projektowych)

Rys. 3. Scenariusze oddymiania pasażu i pomieszczeń przyległych
w zależności od miejsca wybuchu pożaru

Wstępne założenia do projektu
Jednym z kluczowych elementów dla wyliczenia wielkości urządzeń systemu oddymiania (ilości powstającego dymu) jest określenie projektowej wielkości pożaru. Analizując metodę określenia tej wielkości na podstawie TR 12101-5, rozważyć należy tu różne warianty rozwoju pożaru zarówno powstającego na posadce pasażu centralnie pod zasobnikiem dymu, jak również (a raczej przede wszystkim) w najbardziej niekorzystnym pod względem oddymiania przyległym do pasażu pomieszczeniu. W pierwszym przypadku, moc pożaru może zostać określona na podstawie sposobu wykorzystywania centralnej przestrzeni pasażu, np. wielkości i charakteru zlokalizowanych tam stanowisk handlowych lub ekspozycyjnych. Przykładowo jeżeli założy się pożar kącika rekreacyjnego składającego się z kilku foteli, pożar osiągnąć może moc około 2÷2,5 MW, jeżeli jednak zapaliłby się eksponowany samochód osobowy, całkowita moc pożaru kształtować się będzie w okolicach 6 MW. W tym miejscu pojawia się pytanie: którą wielkość należy przyjmować do obliczenia wielkości instalacji oddymiającej. Z jednej strony największa ilość dymu powstanie przy maksymalnej mocy pożaru, a więc wydajność instalacji powinna zostać dobrana w oparciu o tą wartość. Z drugiej jednak strony podczas mniejszego pożaru należy liczyć się z niższą temperaturą gazów pożarowych, co przy zastosowaniu systemu grawitacyjnego może oznaczać zbyt małą skuteczność oddymiania, a więc zagrożenie dla położonych w górnej części atrium dróg ewakuacji (rys. 1).
Przy określeniu mocy pożaru dla pomieszczeń przyległych zadanie projektowe jest stosunkowo proste, jeżeli omawiane pomieszczenia chronione są instalacją tryskaczową. Maksymalna ilość wydzielającego się ciepła konwekcyjnego (stanowiąca 80% ciepła całkowitego) zgodnie z TR 12101-5 wynosi 500 kW/m2. Przy powierzchni pożaru, przyjmowanej w tego typu pomieszczeniach dla standardowych i szybkich tryskaczy, wynoszącej odpowiednio 10 i 5 m2 oznacza to przyjmowanie do obliczeń stałej mocy pożaru o wartości odpowiednio 5 i 2,5 MW. Określona przy takiej wielkości pożaru wielkość instalacji oddymiającej jest najczęściej akceptowalna, a jej wykonanie technicznie uzasadnione. Większym problemem jest brak stałych urządzeń gaśniczych w przyległym do pasażu pomieszczeniu. Należy wówczas przyjąć, że pożar obejmuje całą powierzchnię pomieszczenia, co przy założeniu mocy na poziomie 500 kW/m2 może oznaczać kilkunastokilowatowy pożar. Wielkość pożaru koryguje się na podstawie wielkości dolotowej powietrza wentylacyjnego. Należy tu odpowiedzieć na pytanie czy mamy do czynienia z pomieszczeniem na planie otwartym, czy też tzw. pomieszczeniem typu komorowego (rys. 2)?
W pierwszym przypadku napływ powietrza może następować z więcej niż jednej strony pomieszczenia, nie ograniczając praktycznie wielkości pożaru (obejmuje on całe pomieszczenie), w drugim – możliwości dopływu powietrza do słupa dymu są bardziej ograniczone, co skutkuje ograniczeniem osiąganej mocy pożaru. Jeżeli szerokość pomieszczenia będzie mniejsza niż pięciokrotna zakładana szerokość pożaru, wtedy nieograniczony dopływ powietrza do słupa dymu będzie następował tylko z jednej strony. Pomimo tego ograniczenia bardzo często wyliczona, projektowa moc pożaru w pomieszczeniu handlowym jest trudna do zaakceptowania i pośrednio wymusza objęcie pomieszczenia ochroną tryskaczową.

Rys. 6. Zabezpieczenie wyższych kondygnacji przy wykorzystaniu rolowanych przegród przeciwdymowych

Organizacja systemu oddymiania
Projektując system oddymiania galerii handlowych o klasycznym układzie architektonicznym, w którym do centralnego pasażu przylega szereg pomieszczeń handlowo-usłudanego scenariusza lokalizacji pożaru metodę odbioru dymu (rys. 3).

Pierwszy i czwarty scenariusz zakłada instalacje urządzeń oddymiających w najwyższej, połączonej bezpośrednio z otoczeniem, części pasażu – dla lokalizacji pożaru w przestrzeni bezpośrednio pod zasobnikiem dymu. W przypadku oddymiania pomieszczenia przyległego do pasażu jego wysokość powinna być na tyle duża, żeby można było wydzielić zasobnik dymu powyżej strefy przebywania ludzi. Warstwa wolna od dymu powinna mieć wysokość wg BS 7346-4:2003 około 3 m, przy założonej różnicy pomiędzy temperaturą dymu i otoczenia td-to>50°C. Częstym zjawiskiem jest oryginalna aranżacja przestrzeni podstropowej przez użytkownika pomieszczenia w postaci różnej formy stropów podwieszonych. W takim przypadku może występować sytuacja kiedy zasobnik dymu znajdować się będzie powyżej sufitu podwieszonego. Musi mieć on jednak strukturę porowatą, czyli posiadać otwory, aby przepływ dymu do przestrzeni nad stropem nie był istotnie hamowany. Jak wskazują wyniki eksperymentów, sumaryczna powierzchnia otworów przepływu dymu nie powinna być mniejsza niż 25% powierzchni sufitu.

Drugi scenariusz, zakładający wykorzystanie pasażu do oddymiania pomieszczeń przyległych, ma zastosowanie w przypadku pomieszczeń otwartych na pasaż w galeriach o wysokości ograniczonej do 1÷2 kondygnacji. O takim ograniczeniu wysokości decyduje analiza rzeczywistego przepływ dymu pomiędzy pomieszczeniem i pasażem z uwzględnieniem wielkości otworu dolotowego, wielkości okapu nad tym otworem, głębokości pomieszczenia i szerokości balkonu, który znajdować się może nad pomieszczeniem. Przy 1÷2 kondygnacjach różnica poziomów pomiędzy projektową podstawą warstwy wolnej od dymu oraz górną krawędzią otworu z najbardziej odległego od zasobnika dymu pomieszczenia jest jeszcze na tyle mała, że klapy dymowe lub wentylatory oddymiające powinny poradzić sobie z odprowadzeniem całej ilości dymu powstającego w pomieszczeniu przyległym. Na skutek dłuższej drogi przepływu i dodatkowych zawirowań na elementach konstrukcyjnych budynku (podciągach, okapach, balkonach), ilość powietrza mieszanego w konwekcyjnej kolumnie dymu będzie w przybliżeniu już dwa razy większa niż w przypadku pożarów bezpośrednio w głównej części galerii (rys. 4). Ponadto w przypadku systemów grawitacyjnych jest duża szansa, że temperatura dymu w stosunkowo niewielkiej odległości od źródła ognia zachowa odpowiednie warunki stratyfikacji niezbędne dla funkcjonowania systemu oddymiania. (...)

Rys. 9. Zastosowanie wyciągu szczelinowego do ochrony pasażu

Podsumowanie
Systemy wentylacji pożarowej w nowoczesnych wielokondygnacyjnych pasażach handlowych muszą być dostosowane do działania przy różnych scenariuszach odnośnie lokalizacji i wielkości pożaru. Przy rozbudowanym układzie architektonicznym bryły budynków tego typu, niezwykle trudnym zadaniem jest zaprojektowanie prawidłowego układu (konfiguracji) różnych systemów, opierając się jedynie na obliczeniach i intuicji projektowej. W takiej sytuacji zalecanym narzędziem wspomagającym proces projektowania stają się symulacje komputerowe, wykonane jednak z należytą starannością i rzetelnością. Symulacje CFD powinny opierać się m.in. na odpowiednio zdefiniowanej siatce obliczeniowej, warunkach początkowych i brzegowych, wykorzystanym modelu matematycznym i zawierać, oprócz samych obliczeń, pełną analizę wyników w formie raportu z przeprowadzonych symulacji.

AUTOR: dr inż. Grzegorz Kubicki
– Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa, Politechnika Warszawska