Negatywne oddziaływanie pożaru można ograniczać na różne sposoby, w tym poprzez oddymianie. Umożliwia ono utrzymanie bezpiecznych warunków ewakuacji na pionowych lub poziomych drogach ewakuacyjnych oraz zabezpieczenie konstrukcji budynku przed uszkodzeniem związanym z działaniem wysokiej temperatury. System oddymiania grawitacyjnego jest jednym z najważniejszych systemów pozwalających na odprowadzenie dymu i ciepła podczas pożaru, działając w oparciu o naturalne zjawiska.
Zagrożenia związane z dymem pożarowym
Ewakuację ludzi z budynku objętego pożarem utrudniają przede wszystkim toksyczne produkty spalania, niedostatek tlenu, wysoka temperatura gazów pożarowych, płomienie oraz ograniczenie widoczności - głównie przez dym. Dwutlenek węgla zawarty w powstającym na skutek pożaru dymie, choć nie jest trujący, w zamkniętych pomieszczeniach może okazać się niebezpieczny dla ludzi, szczególnie w wysokich stężeniach.
Kolejnym bardzo niebezpiecznym związkiem jest tlenek węgla (czad). W ludzkim organizmie wywołuje on unieczynnienie hemoglobiny, co sprawia, że krew nie może pobierać tlenu do oddychania. Powstające w pożarze cyjanowodory działają bardzo silnie trująco na układ oddechowy i naczynioruchowy, a zawarty w dymie dwutlenek siarki działa niebezpiecznie na śluzówki oczu i górnych dróg oddechowych. Gorące gazy pożarowe mogą powodować poparzenia zarówno ciała, jak i dróg oddechowych.
Dym utrudnia także prowadzenie działań ratowniczo-gaśniczych. Toksyczność, temperatura oraz ograniczona widoczność wymaga od służb ratowniczych stosowania odpowiednich środków ochrony dróg oddechowych oraz ubrań ochronnych przed poparzeniami. Nie powinniśmy więc bagatelizować roli systemów oddymiających, pamiętając, że od sprawnie działającego systemu zależy życie oraz zdrowie ludzi.
Wymagania i normy dotyczące oddymiania
Najważniejszym celem systemów bezpieczeństwa pożarowego budynków jest ochrona życia i zdrowia ludzkiego, stąd wymóg zapewnienia właściwych warunków ewakuacji. Jeden z nich dotyczy właśnie dymu - w wymaganym przepisami czasie (od 15 minut do godziny) na drogach ewakuacyjnych nie może utrzymywać się warstwa dymu o temperaturze powyżej 60°C i nie powinna ona spaść poniżej 1,8 m od poziomu podłogi. Dodatkowo znaki ewakuacyjne odbijające światło i elementy budowlane znajdujące się w odległości 10 m muszą być widoczne.
Stężenie gazów toksycznych nie powinno przekraczać określonych norm: w przypadku tlenku węgla - 700 ppm, dwutlenku węgla - 5% objętości, natomiast zawartość tlenu nie może spaść poniżej 14% objętości. Utrzymanie takich parametrów na drodze ewakuacyjnej w czasie pożaru jest niemożliwe bez stosowania urządzeń przeciwpożarowych, które zapobiegają zadymieniu lub służą do usuwania dymu.
W Polsce przepisy budowlane oraz rozporządzenia określają, w których budynkach systemy oddymiania są obowiązkowe. Zgodnie z przepisami [10] we wskazanych grupach obiektów obligatoryjne są samoczynne urządzenia oddymiające uruchamiane za pomocą systemu wykrywania dymu oraz zapobiegające zadymieniu lub służące do usuwania dymu (grawitacyjnie lub mechanicznie) z pomieszczeń i dróg ewakuacyjnych. Niekiedy ich stosowanie umożliwia złagodzenie wymagań co do klasy odporności pożarowej budynków, dopuszczalnej powierzchni stref pożarowych, długości dojść i przejść ewakuacyjnych.
Doprecyzowanie wymagań techniczno-budowlanych dotyczących drogi ewakuacyjnej znalazło miejsce w § 2 ust. 1 pkt 10 rozporządzenia ministra spraw wewnętrznych i administracji w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów [11]. Określono, że pod pojęciem zabezpieczenia przed zadymieniem dróg ewakuacyjnych należy rozumieć zabezpieczenie przed utrzymywaniem się na drogach ewakuacyjnych dymu w ilości, która ze względu na ograniczenie widoczności, toksyczność lub temperaturę uniemożliwiałaby bezpieczną ewakuację. Najczęściej stosowanym standardem według którego projektuje się grawitacyjne systemy oddymiania klatek schodowych jest norma PN-B-02877-4 [12].
Zasada działania oddymiania grawitacyjnego
Oddymianie grawitacyjne to system, który wykorzystuje przede wszystkim zjawisko konwekcji, czyli unoszenia gorącego dymu. Swobodna konwekcja ciepła wiąże się z ruchem powietrza wywołanym różnicą temperatur pomiędzy źródłem ciepła a otaczającym powietrzem. Wymiana ciepła spowodowana gradientem temperatury wywołuje zmianę gęstości powietrza, czyli zmianę ciśnienia statycznego, co pociąga za sobą wznoszenie się (wypór termiczny) nagrzanego powietrza o mniejszej gęstości, a opadanie powietrza o większej gęstości. Im większa wymiana ciepła, tym intensywniejszy ruch powietrza.
"Pory roku - animacja edukacyjna z elementami infografiki"
Aby system oddymiania grawitacyjnego działał poprawnie (z usuwaniem dymu, bez mieszania warstw zimnych i ciepłych), należy sterować ruchem powietrza za pomocą otworów wentylacyjnych, umieszczonych w dolnej i górnej części pomieszczenia. Usuwanie powietrza poprzez otwory usytuowane w górnej części oddymianej przestrzeni nastąpi, gdy ciśnienie w tym obszarze będzie wyższe od ciśnienia zewnętrznego - w innym przypadku nie pojawi się pożądany przepływ powietrza. Podobnie, aby zapewnić napływ powietrza do dolnej części oddymianej przestrzeni, ciśnienie w tym obszarze musi być niższe niż na zewnątrz obiektu.
Płaszczyzna ciśnienia neutralnego
W każdym obiekcie na pewnej wysokości ciśnienie wewnętrzne jest równe ciśnieniu zewnętrznemu - jest to tzw. płaszczyzna ciśnienia neutralnego. Wysokość tej płaszczyzny będzie się zmieniała w zależności od temperatury wewnętrznej i zewnętrznej. Ujemna wartość ciśnienia na wykresie oznacza, że ciśnienie wewnątrz jest mniejsze niż na zewnątrz - i odwrotnie. Należy pamiętać, że usytuowanie otworów na wysokości strefy obojętnej nie przyniesie przepływu pomiędzy oddymianą przestrzenią a przyległymi pomieszczeniami, ponieważ na tej wysokości nie występuje różnica ciśnień.
W obiekcie, w którym przewidziana jest wentylacja przepływowa, a powierzchnia otworów napływu powietrza jest równa powierzchni otworów wyciągowych, strefa obojętna znajduje się w przybliżeniu w połowie wysokości przestrzeni oddymianej. Jeżeli powierzchnia otworów napływu będzie mniejsza niż otworów wyciągowych, strefa obojętna przesunie się w górę. Wszystkie otwory znajdujące się powyżej strefy obojętnej będą pod wpływem podwyższonego ciśnienia (w porównaniu z ciśnieniem panującym w przyległych pomieszczeniach).
Wpływ wiatru i temperatury zewnętrznej
Strefa obojętna jest bardzo wrażliwa na działanie wiatru, wytwarzającego ciśnienie od strony zawietrznej budynku. Może on obniżyć poziom strefy obojętnej, a tym samym powodować zadymienie najwyższych kondygnacji. Należy więc mieć na uwadze, że wiatr przepływający nad otworami służącymi do odprowadzania dymu może mieć wpływ na skuteczność wentylacji grawitacyjnej, przyczyniając się do zwiększenia masowego natężenia przepływu przez otwór wentylacyjny (wskutek zjawiska Venturiego). Zgodnie z przeprowadzonymi badaniami na niekorzystne działanie wiatru nie są narażone otwory wentylacyjne (służące do odprowadzania dymu na zasadzie grawitacji) zainstalowane na płaskim dachu, jeśli wysokość podstawy klapy mierzonej od powierzchni dachu wynosi co najmniej 0,2 m. Jednak nawet one mogą być narażone na niekorzystne działanie wiatru przepływającego stycznie do dachu, gdy warstwy gazów mają grubość poniżej 2 m i temperaturę nie wyższą niż 25°C powyżej temperatury otoczenia.
Kolejnym ograniczeniem poprawnego działania systemu jest wysokość obiektu oraz temperatura panująca na zewnątrz. Działanie systemu będzie skuteczne w obiektach do dwóch, trzech kondygnacji i o wysokości całkowitej do około 6-8 metrów.
Elementy składowe systemu oddymiania grawitacyjnego
System oddymiania grawitacyjnego jest złożonym układem, składającym się z różnych elementów współpracujących ze sobą, aby zapewnić skuteczne usunięcie dymu i ciepła z zagrożonej strefy.
Klapy i okna oddymiające
- Klapy dymowe (oddymiające): Są to najważniejsze elementy instalacji, montowane w szczytowych miejscach stref oddymianych, np. u szczytu klatki schodowej lub dachu hali produkcyjnej. Składają się z cokołu oraz kopułki z siłownikiem. W trakcie pożaru uchylają się, aby odprowadzić gromadzący się w strefie podsufitowej dym.
- Okna oddymiające: Pełnią analogiczną funkcję jak klapy, otwierając się w celu usunięcia dymu i gazów pożarowych.
Klapy napowietrzające
Klapy napowietrzające otwierają się wraz z klapami dymowymi po otrzymaniu sygnału alarmu pożarowego. Umożliwiają wytworzenie się w zadymionej strefie ciągu kominowego, ułatwiającego unoszenie się dymu ku klapom dymowym. Przez nie dostaje się powietrze kompensujące strumień wypływający z budynku. Najczęściej montowane są w ścianach na najniższych kondygnacjach budynku i z reguły ich budowa jest taka jak klap żaluzjowych - mają siłownik i sterowane są tym samym sygnałem, co klapy dymowe i okna oddymiające. Różnica odległości między klapą napowietrzającą a klapami dymowymi zapewnia dobry ciąg kominowy, a więc sprawniejsze oddymianie.
Siłowniki
Uchylają klapy oddymiające i napowietrzające po otrzymaniu sygnału alarmu pożarowego. Najczęściej stosowanym sposobem otwarcia klap oddymiających jest siłownik pneumatyczny. Stosowane są również siłowniki elektryczne lub sprężynowe.
Systemy wyzwalające i sterowanie
- Czujki dymu lub temperatury: Jako systemy wyzwalające działanie klap stosuje się przeważnie czujki dymu lub temperatury zlokalizowane w najwyższych punktach strefy dymowej. W momencie wykrycia pożaru przekazują alarm do centrali oddymiania.
- Termowyzwalacze: Częstym rozwiązaniem są również mechanizmy wyzwalające oparte o mechanizm topikowy lub ampułki pękające w określonych granicznych temperaturach. Termowyzwalacz jest wyposażony w topikowy bezpiecznik - nabój CO2 z mechanizmem uwalniającym iglicę przebijającą nabój. Bezpieczniki termiczne pękają w określonej temperaturze: oznaczone kolorem czerwonym - w temperaturze 68-72°C, kolorem zielonym - w 88-93°C. Spotkać można jeszcze rozwiązanie starego typu, w którym wyzwolenie następuje po przetopieniu się spoiny łączącej dwie blaszki. Gdy iglica termowyzwalacza przebija osłonę naboju CO2, dochodzi do uwolnienia gazu, który poprzez przewód instalacji pneumatycznej przedostaje się do siłownika znajdującego się pod klapą.
- Przycisk oddymiania: Wyzwolenie systemu może nastąpić również poprzez ręczne wciśnięcie przycisku oddymiania.
- Zewnętrzne urządzenia (np. System Sygnalizacji Pożarowej - SSP): System może być uruchamiany na skutek przyjęcia sygnału z centrali SSP. Możliwe jest zastosowanie rygla elektromagnetycznego do uruchomienia instalacji z SSP.
- Centrala oddymiania: Całością systemu oddymiania grawitacyjnego zarządza centrala zasilająco-sterująca, będąca zasilaczem klasy „A” spełniającym wymagania normy PN-EN 12101-10. Można ją zasilać pojedynczym torem transmisji o odporności ogniowej, ze źródła zasilania gwarantowanego, do którego podłączone jest zasilanie podstawowe i rezerwowe. Oddymianie z wykorzystaniem systemu grawitacyjnego może być sterowane pneumatycznie, elektrycznie, mechanicznie lub pneumatyczno-elektryczne.
Kurtyny dymowe
Uzupełnienie całego systemu tworzą kurtyny dymowe, które dzielą obiekt na sektory dymowe. W obiektach wielkokubaturowych, takich jak hale magazynowe czy produkcyjne, hale dzieli się na strefy oddymiania za pomocą kurtyn dymowych, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się dymu w warstwie podsufitowej. Ma to gwarantować usunięcie dymu z części hali bezpośrednio nad źródłem pożaru.
Zastosowanie oddymiania grawitacyjnego
Oddymianie grawitacyjne wykorzystywane jest w trakcie trwania pożaru przede wszystkim do usuwania dymu i ograniczania promieniowania cieplnego. Poprawia warunki ewakuacji z budynku poprzez usuwanie i rozrzedzanie trujących gazów pożarowych napływającym świeżym powietrzem, zwiększając jednocześnie widoczność na drogach ewakuacyjnych oraz zmniejszając temperaturę na nich panującą. W ten sam sposób wpływa na warunki i bezpieczeństwo prowadzenia działań ratowniczo-gaśniczych. Zmniejsza ryzyko zawalenia się konstrukcji budynku poprzez odprowadzenie na zewnątrz jego bryły gorących gazów ze strefy podsufitowej.
Grawitacyjny system oddymiania stosowany jest najczęściej do usuwania dymu z klatek schodowych, poziomych dróg ewakuacyjnych, szybów dźwigów, scen teatralnych, budynków produkcyjno-magazynowych. Spotkamy go głównie w klatkach schodowych, których przestrzeń przypomina komin lub szyb. Do poprawnego działania tego systemu konieczne jest, oprócz wpływu warunków atmosferycznych, odpowiednie dobranie powierzchni oddymiania i napowietrzania oraz zapewnienie wydzielenia klatki schodowej drzwiami. Grawitacyjny system oddymiania jest szczególnie istotny na klatkach schodowych oraz innych drogach ewakuacyjnych, gdzie jego zadaniem jest zapewnienie drożności i bezpieczeństwa podczas pożaru.
Ze względu na możliwość złagodzenia wymagań techniczno-budowlanych grawitacyjny system oddymiania wykorzystywany do odprowadzania dymu i ciepła stosowany jest w obiektach wielkokubaturowych, takich jak hale magazynowe czy produkcyjne. W ich przypadku podstawowym zadaniem oddymiania jest ochrona konstrukcji budynku przed utratą stateczności. Oddymianie grawitacyjne instaluje się także w budownictwie mieszkalnym, w budynkach zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej, żłobkach, przedszkolach, szpitalach.
W praktyce jednak oddymianie grawitacyjne najlepiej sprawdza się w budynkach o niskiej i średniej wysokości (zwykle do 5-7 kondygnacji), gdzie ma zapewnione warunki do efektywnego działania. W budynkach wyższych lub bardziej skomplikowanych architektonicznie często stosuje się systemy oddymiania mechanicznego lub wentylację o różnicowanym ciśnieniu powietrza.
Zalety i wady systemu grawitacyjnego
Oddymianie grawitacyjne ma jedną podstawową zaletę: jest bardzo proste w działaniu. W porównaniu z wentylacją mechaniczną jego wykonanie nie wymaga dużych nakładów finansowych. Systemy tego rodzaju są nie tylko skuteczne, ale też subtelne - na co dzień w ogóle nie odczuwa się ich obecności. Elementy systemu mogą być tak ozdobione, aby pasowały do reszty wystroju, a nowoczesne wzornictwo jest bardzo estetyczne.
Ma także wady, przede wszystkim: niską skuteczność przy niewielkiej mocy pożaru - niskich temperaturach dymu, wysoką bezwładność działania oraz podatność na oddziaływanie warunków atmosferycznych (wiatr, temperatura zewnętrzna).
Projektowanie i konserwacja systemu
Instalacja systemu oddymiania grawitacyjnego nie sprawia większych trudności projektowo-wykonawczych, ponieważ opiera się na naturalnym zjawisku wyporu gorącego powietrza i gazów. Projektowanie instalacji sterowania oddymianiem i odprowadzaniem temperatury wymaga dużej wiedzy technicznej oraz doświadczenia praktycznego. Jest to etap optymalizacji rozwiązań i koncepcji dla obiektu. Ważne jest prawidłowe rozmieszczenie i dobór elementów systemu, dostosowany do rodzaju i specyfiki obiektu.
Konieczne jest zsynchronizowanie pracy instalacji oddymiającej z innymi instalacjami znajdującymi się w obiekcie, a tych jest coraz więcej (instalacja tryskaczowa, uruchomienie kurtyn dymowych, zamknięcie oddzieleń przeciwpożarowych, zatrzymanie działania instalacji użytkowych i co najważniejsze - automatyczne otwarcie otworów napowietrzających).
Warunkiem niezawodnej pracy Systemu Oddymiania Grawitacyjnego jest prawidłowa i stała konserwacja. Powinna być ona prowadzona zgodnie z odpowiednimi instrukcjami opracowanymi przez producenta tych urządzeń. System Oddymiania Grawitacyjnego należy regularnie poddawać okresowym przeglądom konserwacyjnym zgodnie z aktualnymi przepisami, wytycznymi i zaleceniami producenta. Kontrole okresowe powinny być przeprowadzane zgodnie z obowiązującymi normami przez uprawnionego instalatora w zakresie kontroli, obsługi technicznej i naprawy. Przegląd powinien mieć miejsce przynajmniej raz w roku i obejmować nie tylko pracę siłownika, ale też zawiasów i uszczelek, które oceniają jego ogólny stan.
tags: #oddymianie #grawitacyjne #w #sklad #wchodzi