Wentylacja strumieniowa. Projekty systemów wentylacji oddymiającej

Zdjęcie przedstawiające parking podziemny. Na środku kadru są białe pasy idące wzdłuż kadru, dalej za nimi białą strzałka pokazująca ruch w lewo lub na wprost. Na parkingu widać żółte kolumny z oznaczeniem sektora 'C'. Nad pasami wisi pomarańczowy znak oznaczający wjazd do sektora 'C' parkingu.

 

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690 z poźn zm.) [1] Instalacja wentylacji oddymiającej powinna:

1) usuwać dym z intensywnością zapewniającą, że w czasie potrzebnym do ewakuacji ludzi na chronionych przejściach i drogach ewakuacyjnych, nie wystąpi zadymienie lub temperatura uniemożliwiające bezpieczną ewakuację,

2) mieć stały dopływ powietrza zewnętrznego uzupełniającego braki tego powietrza w wyniku jego wypływu wraz z dymem.

Przy okazji tego przepisu warto pamiętać, że w przypadku wentylacji strumieniowej  każdorazowo zobowiązani jesteśmy do stosowania wentylatorów jn:

1) F600 60, jeżeli przewidywana temperatura dymu przekracza 4000C,

2) F400 120 w pozostałych przypadkach, przy czym dopuszcza się inne klasy, jeżeli z analizy obliczeniowej temperatury dymu (np. analiza CFD) oraz zapewnienia bezpieczeństwa ekip ratowniczych wynika taka możliwość.

System wentylacji strumieniowej w garażu

Zgodnie z Rozporządzeniem [1] system oddymiania  (samoczynne urządzenia oddymiające) musi zostać zastosowany  garażu zamkniętym o powierzchni całkowitej przekraczającej 1.500 m2 przy czym na każdej kondygnacji garażu, której powierzchnia całkowita przekracza 1.500m2, powinny znajdować się co najmniej dwa wyjścia ewakuacyjne, przy czym jednym z tych wyjść może być wjazd lub wyjazd. Długość przejścia do najbliższego wyjścia ewakuacyjnego nie może przekraczać:

1) w garażu zamkniętym - 40m,

2) w garażu otwartym - 60m.

Długość przejścia,  w przypadku garażu zamkniętego, może być wydłużona zgodnie z zasadami określonymi w § 237 ust. 6 i 7. o 50%.  Należy jednak zadać sobie pytanie, czy stosowanie tego rozwiązania jest właściwe we wszystkich przypadkach i dla projektanta  jedynym wymaganiem jest tylko spełnienie przepisów?  Dla przykładu np. w Wielkiej Brytanii długość takiego przejścia to maksymalnie 18m! W Polsce najczęściej spotykane są rozwiązania z przejściami do 60m.

Wentylacja oddymiająca a wysokość pomieszczenia

Niedogodnością, z którą przy projektowaniu  systemu oddymiania często się spotykamy jest wysokość garażu (a dokładniej przestrzeń w której zbiera się dym). Wysokość minimalna określona według Rozporządzenia [1] wynosi w świetle konstrukcji co najmniej 2,2m i do spodu przewodów i urządzeń instalacyjnych 2m. W praktyce okazuje się, że to wartość niewystarczająca dla żadnego systemu oddymiania. W przypadku zastosowania odymiania kanałowego trudno rozważać garaż o wysokości niższej niż 3m. W przypadku instalacji strumieniowej istnieje możliwość wykonania poprawnie systemu oddymiania dla wysokości około 2,5m.

Dla przykładu według specyfikacji belgijskiej zaleca się stosowanie wentylacji strumieniowej dla wysokości 2,5m – 3,5m oraz dla systemu kanałowego zaleca się w wysokości  2,8m – 3,8m.

Z uwagi na fakt, że Ustawodawca również w przypadku odymiania strumieniowego nie przewidział szczegółowych wytycznych odnośnie sposobu projektowania i  funkcjonowania takich systemów, jak również konkretnych wymagań w zakresie zawartości  projektów urządzeń przeciwpożarowych, postaramy określić się przynajmniej od czego powinniśmy zacząć.

Projektowanie systemu wentylacji strumieniowej – od czego zaczać?

Projekt powinien powstać w oparciu o potrzeby funkcjonalne oraz z uwzględnieniem geometrii budynku, w którym urządzenie będzie instalowane, tak aby nie powodowało ono nadmiernych uciążliwości w eksploatacji.  Pierwszym elementem przy projektowaniu powinno być określenie celów funkcjonalnych projektowanego urządzenia, którymi mogą być w szczególności:

• zapewnienie odpowiednich warunków ewakuacji,

• ochrona konstrukcji obiektu i znajdującego się w nim mienia,

• zapewnienie bezpieczeństwa dla ekip ratowniczych. 

Następnym krokiem powinno być wskazanie czynników pożarowych występujących w obiekcie, na przykład ilości i rodzaju materiałów palnych, decydujących o mocy pożaru, ilości powstającego dymu i wielkości temperatury lub/i miejsca powstania i wielkości potencjalnego pożaru. Kolejno powinniśmy wskazać cele funkcjonalne instalacji, które muszą zostać bezwzględnie spełnione w określonym czasie np. :

• zapewnienie widzialności 10 m,

• nieprzekroczenie temperatury 60 °C na wysokości 1,8 m,

• nieprzekroczenie temperatury powietrza 200 °C na wysokości powyżej 2,5 m (model dwuwarstwowy),

• nieprzekroczenie wartości strumienia promieniowania

cieplnego 2,5 kW/m2,

• zapewnienie dostępu ekipom ratowniczym na odległość 15 m od ogniska pożaru,

Dalej powinniśmy przystąpić do obliczeń „tradycyjnych’’  lub CFD, które umożliwią określenie parametrów urządzeń np. takich jak : wydajności wentylatorów i ich spręż, prędkości przepływu powietrza itd.  Wykonanie obliczeń należy poprzedzić wyborem odpowiedniego standardu projektowego do którego chcemy się odwołać. Najpowszechniej stosowane to: 

NEN 6098:2012

Rookbeheersingssystemen voor mechanisch geventileerdeparkeergarages (standard holenderski)

NBN S 21-208-2

Brandbeveiligin g in gebouwen - Ontwerp van rook- enwarmteafvoer-systemen (RWA) van geslotenparkeergebouwen (standard belgijski)

BS 7346 :2013

Components for smoke and heat control systems. Code of practice on functional recommendations and calculation methods for smoke and heat control systems for covered car parks (standard brytyjski) 

Funkcje wentylacji pożarowej w garażach zamkniętych

Standard brytyjski  dopuszcza projektowanie systemów wentylacji pożarowej garaży oparciu o pożary o stałej mocy oraz pożary rozwijające się. Norma BS 7346-7 wyróżnia również 3 podstawowe funkcje, jakie pełnić mogą systemy wentylacji pożarowej w garażach zamkniętych. Po pierwsze mogą wspomagać działanie ekip ratowniczo-gaśniczych poprzez usuwanie dymu w czasie pożaru i po jego ugaszeniu. Po drugie zapewniać ochronę i warunki do ewakuacji w kubaturze garażu lub po trzecie mogą zapewniać wolny od dymu dostęp ekip gaśniczych do obszaru blisko miejsca pożaru.

Specyfikacja również niestety nie definiuje, kiedy dany rodzaj systemu ma być stosowany

Norma ogranicza się do podania podstawowych kryteriów funkcjonowania dla każdej z powyższych kategorii systemu wentylacji pożarowej. Specyfikacja obejmuje swym zakresem zarówno systemy kanałowe i strumieniowe.

System wentylacji oddymiającej - wymogi

Wymogi określone dla systemów usuwania dymu w postaci wentylacji strumieniowej  to:

- 10 wymian powietrza na godzinę

- system wywiewny powinien składać się z co najmniej 2 wentylatorow o wydajności dobranej tak, aby w przypadku awarii jednego z nich zapewnione było 50% wydajności

- punkty nawiewno-wywiewne uruchamiane natychmiast po wykryciu

pożaru, wentylatory strumieniowe uruchamiane z opóźnieniem

uwzględniającym przewidywany czas ewakuacji

- zapewnienie zasilania awaryjne dla systemu, okablowanie musi zapewnić funkcjonowanie systemu w warunkach pożaru.

- wentylatory wyciągowe oraz strumieniowe klasy F300 60

- w przypadku garaży wyposażonymi w instalację tryskaczową lokalizacje wentylatorów

strumieniowych należy skoordynować z tryskaczami, aby ograniczyć niekorzystny wpływ strumienia powietrza

- prędkość powietrza uzupełniającego przepływającego przez przejścia ewakuacyjne oraz wyjścia ewakuacyjne nie może przekroczyć 5 m/s

- System powinien się uruchomić dopiero  po czasie potrzebnym na ewakuację

Wymogi funkcjonalne dla systemów wentylacji strumieniowej w kontekście wspomagania  działania ekip gaśniczych:

- wydajność systemu określona zawsze poprzez obliczenia

- przepływ powietrza powinien  być indukowany oraz utrzymywać dym w odległości nie większej niż 10 m od źródła pożaru

–wejścia do garażu muszą być tak rozmieszczone aby dla każdego przypadku pożarowego zapewniona była co najmniej jedna możliwość dojścia do pożaru przez obszar wolny od dymu.

- maksymalna powierzchnia strefy oddymiania nie może przekraczać 2000 m2

- maksymalna prędkość powietrza kompensacyjnego do garażu nie powinna przekraczać 2 m/s

- system uruchamiany również po czasie potrzebnym do ewakuacji

Normy oddymiające bardzo zdawkowo traktują wpływ instalacji gaśniczych (np. tryskaczowych) na oddymianie. A wiadomo że  instalacja tryskaczowa ma wpływ  chociażby na dobór  mocy projektowanego pożaru oraz ponad to:

- może wystąpić zmniejszenie temperatury dymu poprzez uwzględnienie chłodzenia przez wypływającą wodę,

- dla instalacji strumieniowej nie zaleca się nie uwzględniać obniżonej temperatury dymu ze względu na instalację tryskaczową,

- dla instalacji grawitacyjnych zaleca się uwzględnianie wpływu efektu chłodzenia na temperaturę dymu,

-  należy pamiętać, że jeśli dym ma temperaturę wyższą od temperatury aktywacji tryskaczy, wówczas następuje uruchamianie kolejnych tryskaczy aż temperatura dymu będzie niższa od temperatury aktywacji,

-  należy wówczas założyć również większą liczbę aktywnych tryskaczy niż to wynika z normy tryskaczowej. 

Wentylacja oddymiające - najczęstsze błędy w projektowaniu

Poniżej wskazujemy z jakie błędy spotykane są najczęściej w projektach i przed którymi warto się wystrzegać:

 

-  Przyjmowanie nierealnych założeń projektowych m.in. w zakresie mocy pożaru, dymotwórczości, powierzchni pożaru, czasu podjęcia interwencji przez ekipy ratownicze.

- Mieszanie kilku standardów w jednym opracowaniu. Lub nie uwzględniania przepisów i warunków krajowych (obowiązujących w danuym kraju), np. czas przyjazdu ekipy ratowniczej.

- Niezapewnienie odpowiednich warunków napowietrzania i upustów powietrza.

- Niezapewnienie właściwych warunków w zakresie zasilania w energię.

- Przyjmowanie wentylacji strumieniowej jako elementu poprawiającego warunki ewakuacji, np. wydłużenie długości przejścia ewakuacyjnego dla każdego projektowanego przypadku

- Nieuwzględnianie wymagań w zakresie dostępu do miejsca pożaru dla ekip  ratowniczych

- Nieuwzględnianie, a nawet świadome ignorowanie praw fizyki, np. próby oddymiania poziomych dróg ewakuacyjnych na zasadzie ciągu kominowego

- Nieuwzględnienie powyżej opisanego  niekorzystnego wzajemnego oddziaływania urządzeń oddymiających i stałych urządzeń gaśniczych.

- Nieuwzględnienie wpływu hałasu powodowanego przez pracujące wentylatory oddymiające na zrozumiałość komunikatów ogłaszanych przez dźwiękowy system

ostrzegawczy.

- Przyjmowanie „dwuwarstwowego” modelu oddymiania w odniesieniu do niskich pomieszczeń,

- Przyjmowanie kryteriów akceptowalności z analiz CFD do metod analitycznych (widzialność na poziomie 1,8 m oraz temperaturay dymu np. 65 °C)