Dla każdego budynku nadchodzi czas, kiedy należy przeprowadzić w nim prace modernizacyjne, adaptacyjne lub poddać weryfikacji jego ogólny stan techniczny. Prawnym obowiązkiem administratora jest podjęcie w czasie tych prac działań, zapewniających odpowiedni poziom bezpieczeństwa na wypadek pożaru. Szczególną rolę odgrywają tu systemy wentylacji pożarowej.

Instalacje wentylacji pożarowej w budynkach wielokondygnacyjnych funkcjonują od wielu lat, chociaż często przy ograniczonej świadomości administratorów budynku. W starszych budynkach są to najczęściej proste układy, ograniczone do zamontowanej w najwyższym punkcie klatki schodowej klapy dymowe, często pozbawione automatycznego systemu nawiewu powietrza kompensacyjnego. Rzadziej spotkać można systemy napowietrzania pożarowego (zapobiegania zadymieniu), przy czym są to układy o przeróżnej budowie i zasadzie działania. Większość z tych instalacji (chociaż nie wszystkie), według obecnych standardów nie spełnia wymogów bezpiecznej ewakuacji.

Sytuacja taka wynika z faktu, że przez wiele lat za bezpieczny uznawany był budynek, w którym system został fizycznie zamontowany, bez względu na jego faktyczną skuteczność. Nowe regulacje prawne systematycznie zmieniają taki stan rzeczy, wymuszając na inwestorach stosowanie rozwiązań nie tylko literalnie spełniających wymogi przepisów, ale również mających potwierdzoną testami pożarowymi faktyczną skuteczność działania. Jednocześnie warto podkreślić, że aktualnie dostępne systemy pozwalają na stosunkowo prostą modernizację instalacji wentylacji pożarowej, której skutkiem może być urealnienie scenariusza ewakuacji w czasie rzeczywistego pożaru. Stosowane w tej dziedzinie polskie rozwiązania techniczne (np. aktywne układy adaptacyjne) niejednokrotnie znacznie wyprzedzają pod względem skuteczności systemy stosowane w innych krajach Unii Europejskiej.

Jak wybrać odpowiedni system dla modernizowanego obiektu

Pierwszym zadaniem dla osób odpowiedzialnych za modernizację instalacji wentylacji pożarowej jest wybór optymalnego pod względem formalno-prawnym i technicznym rozwiązania. Proces wyboru takiego układu realizowany powinien być w trzech etapach.

Etap I – ocena stanu ze wskazaniem ograniczeń systemu różnicowania ciśnienia. Należy sprawdzić w jakim stanie pod względem technicznym i formalnym znajduje się instalacja ochrony dróg oddymiania i na podstawie testów sprawdzić skuteczność jej działania. Ocenie podlegają takie elementy, jak: kompletność i czytelność dokumentacji technicznej instalacji wentylacji pożarowej (m.in. opis działania i schematy systemu, rejestr ochrony budynku, zawierający protokoły z prób pożarowych itd.), zgodność dokumentacji ze stanem faktycznym oraz rzeczywisty stan techniczny elementów systemu (przeciwpożarowych klap odcinających wentylacji ogólnej i pożarowej, wentylatorów napowietrzania i odbioru powietrza oraz dymu, przewodów dystrybucji powietrza, układu automatyki sterującej, systemu detekcji i wizualizacji, stanu samozamykaczy itd.).

W zakresie testów działania instalacji należy zaznaczyć, że jednorazowo wykonane testy odwzorowują jeden określany stan budynku, to znaczy przeprowadzone są przy określonych parametrach wewnętrznych i zewnętrznych (działanie instalacji HVAC, temperatura powietrza zewnętrznego i wewnętrznego, parcie wiatru na elewację, stopień wykorzystania budynku itd.). W praktyce testy jednorazowe nie muszą jednoznacznie określać rzeczywistego poziomu bezpieczeństwa budynku, ponieważ w innych warunkach odniesienia otrzymane wyniki mogą nie potwierdzić takiego stanu rzeczy. Z tego powodu testy pożarowe dobrze przeprowadzić co najmniej dwukrotnie przy możliwie najbardziej niekorzystnych warunkach zewnętrznych (np. w czasie niskich i wysokich wartości temperatury zewnętrznej oraz podczas wietrznej pogody). Powtórzone testy mogą, ujawnić ograniczenia systemu, wskazując jakie problemy należy rozwiązać. Podczas prowadzenia próby dobrze jest również przeprowadzić test wykraczający poza ramy scenariusza pożarowego (np. zmiana konfiguracji drzwi otwartych), co może wykazać odporność zainstalowanego systemu na oscylacje.

Etap II – analiza możliwości technicznych, która obejmować powinna inwentaryzację części budynku podlegającej ochronie. W opisie do analizy wskazane powinny zostać takie elementy, jak: minimalne wymagania dla systemu wynikające z przepisów techniczno- budowlanych (np. urządzenia służące usuwaniu dymu czy zapobieganiu zadymieniu) dostępna przestrzeń techniczna dla instalacji, wymogi wynikające ze scenariusza pożarowego, uwarunkowania wynikające z architektury wewnętrznej (np. konstrukcja klatki schodowej, układ poziomych dróg ewakuacyjnych, sposób wykorzystania obiektu, organizacja kondygnacji itd.).

Aktualnie obowiązujące przepisy ograniczyły zakres stosowania urządzeń służących usuwaniu dymu do budynków co najwyżej średnio wysokich (poza budynkami mieszkalnymi), a nowoczesne układy monoblokowe znacznie ułatwiają stosowanie efektywniejszych systemów zapobiegania zadymieniu. Nie oznacza to jednak, że instalacja oddymiania nie powinna być w ogóle stosowana. Istnieje szereg obiektów, w których takie układy dobrze spełniają swoją funkcję (obiekty średnio wysokie użytkowe, średnio wysokie budynki mieszkalne z bezpośrednim wyjściem z mieszkań na klatki schodowe itd.), pod warunkiem jednak, że przestrzega się technicznych założeń ich funkcjonowania. Przykładowo, klatka schodowa nie będzie podczas pożaru zadymiona w sposób ciągły, a jedynie okresowo, kiedy otworzą się drzwi z pomieszczenia objętego pożarem. Oznacza to konieczność stosowania prowadzących na klatkę schodową drzwi o odporności pożarowej (najlepiej EIS) ze sprawnymi samozamykaczami. Ponadto, zarówno klapa dymowa, jak i napływ powietrza do trzonu klatki schodowej powinien otwierać się samoczynnie (automatycznie) po wykryciu pożaru przez detektor dymu. W większości obiektów coraz częściej zaleca się jednak stosowanie bezpieczniejszych systemów różnicowania ciśnienia.

Etap III – Dobór rozwiązania optymalnego dla konkretnego obiektu. Dobre rozpoznanie obiektu na etapie oceny stanu instalacji i analizy możliwości technicznych pozwala na zaproponowanie optymalnego pod względem ekonomicznym i efektywności działania rozwiązania. Nie w każdym przypadku oznacza to konieczność całkowitej przebudowy systemu lub wykonania nowej instalacji. Czasami znaczną poprawę skuteczności działania systemu uzyskać można dokonując stosunkowo niewielkiej korekty istniejącego układu, wymiany urządzenia napowietrzania pożarowego lub zmieniając założenia scenariusza pożarowego.

Poniżej pokazuję przykłady dwóch różnych budynków wysokich, w których przeprowadzone zostały testy sprawdzające skuteczność działania instalacji zapobiegania zadymieniu. Przykłady te dobrze ilustrują, jak różne problemy mogą pojawić się, jeżeli analizuje się rzeczywisty poziom bezpieczeństwa oraz, jak ważną rolę w funkcjonowaniu instalacji pełni właściwe podejście do tych zagadnień administratora obiektu.

Przykład 1.

(...)

Problem 1. Brak właściwego nadzoru i konserwacji instalacji

(...)

Problem 2. Nieuwzględnienie specyfiki obiektu przy zabezpieczeniu wyjść na drogi ewakuacyjne

(...)

Problem 3. Alarm pożarowy a zachowanie użytkowników budynku

(...)

Problem 4. System nie uwzględnia działania przy różnych warunkach zewnętrznych

(...)

Problem 5. Ochrona szachtów windowych

(...)

Przykład 2.

(...)

Rys. 6. System zabezpieczenia przedsionka przeciwpożarowego w funkcji ochrony szachtu wind (innych niż windy na potrzeby ekip ratowniczych)

Problem 1. System nie przeciwdziała zjawisku ciągu termicznego

Problem z funkcjonowaniem instalacji pojawia się jedynie w niekorzystnych warunkach atmosferycznych. Istotnym problemem jest w tym budynku wpływ ciągu termicznego, ponieważ budynek należy do bardzo wysokich (całkowita wysokość przekracza 100 m). Badania przeprowadzone przy temperaturze powietrza zewnętrznego – 4°C wykazały rozwarstwienie ciśnienia pomiędzy skrajnymi kondygnacjami na poziomie 50 Pa. Rozwarstwienie to powodowało znaczne przekroczenie siły potrzebnej do otwarcia drzwi ewakuacyjnych podczas pożaru zlokalizowanego na wyżej położonych kondygnacjach obiektu. W warunkach przeprowadzonych prób pożarowych realnie uzyskiwane wartości dochodziły do ok. 180 N. W warunkach obliczeniowych (temperaturze powietrza zewnętrznego -20°C) wielkość ta może przekroczyć 200 N. Uzyskane wartości blisko dwukrotnie przekraczają zalecaną przez normę PN-EN 12101-6 maksymalną siłę potrzebną do otwarcia drzwi na poziomie 100 N.

Rozwiązaniem problemu może być zmiana sposobu zabezpieczenia pionowych dróg ewakuacji, przy zachowaniu aktualnego układu punktów nawiewu pożarowego do trzonu klatki schodowej. Szczególnie predysponowany jest tu układ przepływowy, mający zdolność do płynnego przeciwdziałania skutkom rozwarstwienia ciśnienia. Proponowany układ może składać się z dwóch nawiewno-wyciągowych jednostek napowietrzania pożarowego posadowionych w miejscach dotychczasowego zamontowania wentylatorów napowietrzania pożarowego i przy wykorzystaniu aktualnie funkcjonujących punktów nawiewu powietrza do trzonu klatki schodowej. System przepływowy jako układ aktywny (sterowany elektronicznie) powinien być sterowany z wykorzystaniem nowej generacji automatyki odpornej na oscylacje oraz mającej szybki czas reakcji.

Problem 2. Skuteczność systemu usuwania dymu z korytarza

Ze względu na bardzo niewielką kubaturę korytarzy ewakuacyjnych oraz sposób wprowadzenia powietrza kompensacyjnego (klapa przewałowa oraz kratka nawiewna umieszczona pod stropem na wysokości drzwi pomiędzy korytarzem i przedsionkiem pożarowym), nie ma praktycznie możliwości uzyskania pionowej separacji dymu i powietrza w tej przestrzeni podczas pożaru na kondygnacji. Instalacja wyciągu powierza i dymu spełnia natomiast funkcje ukierunkowania przepływu powietrza w drzwiach otwartych pomiędzy strefą chronioną nadciśnieniem (przedsionkiem przeciwpożarowym) i strefą niechronioną nadciśnieniem (korytarzem ewakuacyjnym). Ponadto dopuszczono zabudowę na niektórych kondygnacjach korytarzy ewakuacyjnych, zmieniającą ich pierwotny otwarty charakter (w części korytarza wykonane zostały dodatkowe pomieszczenia biurowe). Powoduje to lokalne wyraźne ograniczenie skuteczności wyciągu dymu, który może utrzymywać się w części korytarza przez bardzo długi czas (w warunkach prób pożarowych ponad 10 min), pomimo działania instalacji, poważnie ograniczając możliwość bezpiecznej ewakuacji tej części budynku. Problem stanowi również brak wyposażenia drzwi wewnętrznych, oddzielających pomieszczenia budynku od korytarzy ewakuacyjnych, w samozamykacze. W warunkach pożaru skutkować będzie to ciągłym napływem dymu na poziome drogi ewakuacji. Nowa wersja przepisów techniczno-budowlanych nakładać będzie obowiązek montowania samozamykaczy na drzwiach prowadzących na poziome drogi ewakuacji.

Problem 3. Zabezpieczenie szachtów wind

Poziom nadciśnienia w chronionej przestrzeni szachtów wind odniesiony do przestrzeni niechronionej nadciśnieniem przy obecnym sposobie realizowania nawiewu pożarowego jest zbyt niski i wykazuje zmienność wywołaną ciągiem termicznym. Poziom bezpieczeństwa tej przestrzeni znacznie poprawia objęcie ochroną nadciśnieniową wspólnego przedsionka przeciwpożarowego windy i klatki schodowej. Rozwiązanie takie stanowi dodatkowe zabezpieczenie szachtów windowych w obrębie bezpośrednio zagrożonej kondygnacji.

Podsumowanie

Jak wynika z opisanych powyżej przypadków, modernizacja systemu wentylacji pożarowej wymaga każdorazowo indywidualnego podejścia do obiektu. W każdym budynku mogą wystąpić z różnym nasileniem podobne lub całkiem różne problemy natury nie tylko technicznej, ale również związane ze sposobem funkcjonowania obiektu oraz formą aktywności jego użytkowników. Dostosowując systemy wentylacji pożarowej należy pamiętać o ich podstawowej funkcji, jaką jest zapewnienie skutecznej ewakuacji w warunkach rzeczywistego pożaru. Zadanie to ma szansę na praktyczną realizację, jeżeli system zostanie ukształtowany po dokładnym rozpoznaniu obiektu zgodnie z przedstawioną powyżej procedurą.

dr inż. Grzegorz KUBICKI
Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa,
Politechnika Warszawska

Artykuł pierwotnie opublikowany w miesięczniku Polski Instalator nr 5-2013

Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 03/2014