Każda wielokondygnacyjna klatka schodowa przeznaczona do ewakuacji musi być zabezpieczona urządzeniami oddymiającymi lub systemem różnicy ciśnień - zgodnie z wymogami Warunków Technicznych (WT 2021) oraz rozporządzenia MSWiA. Prawidłowo zaprojektowany i wykonany system oddymiania wykrywa dym w obrębie klatki schodowej, a następnie skutecznie go usuwa. System oddymiania klatki schodowej to zestaw podzespołów (klapy dymowe, czujniki dymu, siłowniki, centrala sterująca, zasilanie, okablowanie itp.) dobranych do wspólnego działania, służących usuwaniu dymu z pionowej drogi ewakuacyjnej. System musi uruchamiać się automatycznie po wykryciu dymu - zapewnia to bezpieczeństwo ewakuowanych oraz ratowników.
Podstawy Prawne i Normatywne
Polskie przepisy dotyczące bezpieczeństwa pożarowego stanowią, że w razie wystąpienia pożaru budynek i urządzenia z nim związane powinny zapewniać możliwość ewakuacji ludzi oraz uwzględniać bezpieczeństwo ekip ratowniczych. Jest to jeden ze sposobów osiągnięcia tego celu. Istotne jest spełnienie wymagań technicznych (WT, PN-EN) i rekomendacji CNBOP-PIB (wytyczne W-0003:2016), które określają parametry urządzeń (np. minimalna powierzchnia klapy dymowej, czas otwarcia, prędkość przepływu).
Rodzaje Systemów Oddymiania Klatek Schodowych
Oddymianie Grawitacyjne
Oddymianie grawitacyjne wykorzystuje naturalny ciąg termiczny - otwarcie klapy dymowej na dachu klatki powoduje wypływ gorących gazów do góry, a jednocześnie powietrze do wnętrza wciągane jest przez dolne otwory napływowe. Rozwiązanie to jest proste i nie wymaga zasilania podczas właściwej akcji (po otwarciu klap i otworów czerpnych system działa na zasadzie grawitacji). Ma jednak ograniczenia praktyczne. Grawitacja może być niewystarczająca przy niskiej temperaturze powietrza (słaby ciąg termiczny), przy silnym wietrze czy w bardzo wysokich budynkach. Wytyczne projektowe CNBOP-PIB zalecają stosowanie systemów grawitacyjnych przede wszystkim w relatywnie niskich obiektach (do około 5 kondygnacji).
Oddymianie z Nawiewem Mechanicznym
Dla większych budynków lub w sytuacjach trudnych (brak bezpośredniego wyjścia na zewnątrz, silne podciśnienie) konieczne jest wsparcie lub alternatywa - np. wentylatory wspomagające oddymianie lub instalacja różnicowania ciśnienia. Nawiew mechaniczny (wspomaganie lub układ nadciśnieniowy) to rozwiązanie aktywne - wentylator podaje zewnętrzne powietrze na najniższy poziom klatki, utrzymując tam stały, regulowany przepływ. W wytycznych CNBOP-PIB nawiew mechaniczny definiuje się jako układ o zmiennym wydatku, zapewniający stały przepływ objętości mieszaniny powietrza i dymu przez urządzenie oddymiające niezależnie od warunków rozwoju pożaru. Innymi słowy, wentylator automatycznie dopasowuje obroty, aby zachować określoną prędkość wypływu przez klapę dymową, niezależnie od nieszczelności (np. otwieranie drzwi) czy zmian gęstości gazów.
Dzięki temu system wspomagany mechanicznie jest bardziej odporny na zakłócenia i niesprzyjające warunki atmosferyczne (wietrzne czy temperaturowe), a projektowane jest dla niego większe bezpieczeństwo: nawet przy znacznej różnicy temperatur czy wiatrach wentylator zapewnia wypchnięcie dymu ku górze. Mechaniczny nawiew pozwala na skuteczne oczyszczenie klatki schodowej z dymu z dolnych kondygnacji aż do poziomu, na którym znajduje się pożar - nawet gdy grawitacja sama by nie wystarczyła. Jest to niezbędne zwłaszcza w nowoczesnych budynkach złożonych architektonicznie lub w strefach o dużym parciu wiatru.
Rekomendacje CNBOP-PIB i Porównanie Systemów
Poniższa tabela przedstawia rekomendacje CNBOP-PIB dotyczące wyboru systemu oddymiania w zależności od typu budynku.
| Typ budynku | Zalecany system | Warunki stosowania |
|---|---|---|
| Niski (< 5 kondygnacji) | Oddymianie grawitacyjne | Prosty układ instalacyjny, skuteczna wentylacja naturalna przy sprzyjających warunkach atmosferycznych |
| Średniowysoki (5-9 kondygnacji) | Oddymianie mechaniczne | Potrzeba kontroli przepływu dymu w zmiennych warunkach i przy większej wysokości szybu |
| Wysoki / wysokościowiec | Różnicowanie ciśnienia | Najwyższa niezawodność, wymagana odporność na nieszczelności oraz wiatry; ochrona stref chronionych |
Porównanie cech obu rodzajów systemów oddymiania:
| Parametr | Oddymianie grawitacyjne | Oddymianie z nawiewem mechanicznym |
|---|---|---|
| Zasada działania | Wykorzystuje naturalny ciąg termiczny - gorące powietrze wypychane przez otwartą klapę dachową, zimne wchodzi od dołu | Wentylator wtłacza zewnętrzne powietrze na parter, wypychając dym przez klapę dymową |
| Zasilanie | Nie wymaga zasilania podczas działania (po otwarciu klap) | Wymaga ciągłego zasilania wentylatora i systemu sterowania |
| Odporność na warunki atmosferyczne | Niska - efektywność zależy od temperatury, ciśnienia i wiatru | Wysoka - wentylator zapewnia stabilny przepływ niezależnie od warunków zewnętrznych |
| Zakres zastosowania | Budynki niskie (do ok. 5 kondygnacji) | Budynki średniej i dużej wysokości, złożone architektonicznie, narażone na wiatr |
| Wydajność w sytuacjach krytycznych | Może być niewystarczająca przy niskim ciągu, bezpośrednim wyjściu lub wysokim zadymieniu | Utrzymuje przepływ dymu nawet przy otwieraniu drzwi i zmiennej gęstości gazów pożarowych |
| Złożoność techniczna | Prosty system, mniej elementów sterujących | Bardziej złożony - wymaga wentylatora, automatyki i precyzyjnego sterowania |
| Rekomendacje CNBOP-PIB | Preferowany w budynkach niskich o nieskomplikowanej ewakuacji | Zalecany przy podwyższonych wymaganiach niezawodności systemu oddymiania |
Kompensacja Powietrza - Dolne Otwory Napływowe
Otwory napływu powietrza kompensacyjnego to element pasywny systemu oddymiania. Na najniższej kondygnacji klatki schodowej (parter) muszą się znajdować przynajmniej jeden otwór doprowadzający powietrze z zewnątrz. Zwykle jest to: drzwi na parterze (z wyjściem na zewnątrz), specjalny wlot powietrza w ścianie klatki (czerpnia) lub okno wyposażone w automatyczne żaluzje. Otwory te na stałe umożliwiają dopływ powietrza, który kompensuje odsysanie dymu z klatki.
Włączenie systemu oddymiania (otwarcie klap dymowych) powinno jednocześnie wymusić otwarcie tych otworów (np. siłowniki otwierają żaluzje, a drzwi z klatki mogą być automatycznie rozwierane). Automatyka sterowania zapewnia, że podczas akcji oddymiania dolne otwory zostaną otwarte w ciągu 60 sekund od alarmu, co jest wymagane przez przepisy. Dzięki otworom kompensacyjnym utrzymywane jest zrównoważone ciśnienie - powietrze napływa w miarę usuwania dymu, co przyspiesza wypychanie gorących gazów na zewnątrz. W praktyce nawiew kompensacyjny pełni rolę swoistej „poduszki powietrznej” na dole klatki, bez której dym z niższych kondygnacji mógłby się cofać do środka budynku.
Alternatywą dla pasywnych otworów jest właśnie nawiew mechaniczny: zamiast statycznego otworu można zastosować wentylator nadmuchowy na parterze klatki, podający powietrze do wnętrza szybu. Wówczas wentylator staje się źródłem napływu powietrza kompensacyjnego z regulowaną wydajnością. W każdym przypadku należy tak dobrać i umiejscowić dolne czerpnie, aby były zabezpieczone przed zadymieniem (np. umieszczone w miejscach niezależnych od strefy pożarowej) i zapewniały łatwy dopływ zewnętrznego powietrza. Pomieszczenia techniczne czy korytarze przy drzwiach wyjściowych często spełniają wymagania położenia otworów.
Kluczowe Elementy Wykonawcze i Ich Konfiguracja
Typowa instalacja oddymiania składa się z kilku kluczowych elementów: klapy dymowe (wentylatory odciągowe), centrala sterująca (CSP), dolne otwory nawiewne (lub zespoły nawietrzające), czujki dymu/ręczne przyciski oraz zasilacz rezerwowy.
Klapy Dymowe
Klapy dymowe dachowe lub urządzenia ścienne, montowane na stropie klatki schodowej, odpowiadają za wypływ gorących gazów pożarowych. W przypadku systemów grawitacyjnych nie zaleca się, zgodnie z wytycznymi CNBOP-PIB, stosowania otwieranych okien lub urządzeń zlokalizowanych na elewacjach - ze względu na zwiększoną podatność na parcie wiatru i możliwość zakłócenia przepływu powietrza. Zdecydowanie lepszym rozwiązaniem są klapy dymowe zlokalizowane w najwyższym punkcie klatki.
Centrala Sterująca Oddymianiem
Centrala sterująca oddymianiem to urządzenie odpowiedzialne za odbieranie sygnałów z czujek dymu oraz systemów sygnalizacji pożarowej. Zarządza wszystkimi elementami wykonawczymi: klapami, siłownikami, wentylatorami, żaluzjami i innymi podzespołami systemu. W systemach grawitacyjnych centralę instaluje się zazwyczaj w górnej części klatki, w pobliżu urządzeń o największym zapotrzebowaniu na energię. Ma to na celu szybkie podanie napięcia do klapy lub otworów nawiewnych - zgodnie z wymaganiem uruchomienia w ciągu 60 sekund od detekcji pożaru. Po aktywacji systemu grawitacyjnego dalsze zasilanie nie jest niezbędne.
W przypadku oddymiania wspomaganego nawiewem mechanicznym, centrala musi zapewnić ciągłość zasilania przez cały okres ewakuacji i działania służb - często przez 30 minut, a nawet dłużej. Dlatego najlepiej montować ją w dolnych, chłodniejszych częściach klatki lub w odrębnym, zabezpieczonym technicznie pomieszczeniu.
Zasilacz Rezerwowy
Zasilacz systemu oddymiania klatki schodowej to podstawowe źródło awaryjnego zasilania dla instalacji oddymiającej. Jego zadaniem jest automatyczne przełączenie z zasilania podstawowego na rezerwowe w sytuacji awarii. Wymagana zgodność z PN-EN 12101-10 oznacza, że urządzenie powinno być certyfikowane do współpracy z instalacjami wentylacji pożarowej, a także zdolne do podtrzymania pracy przez określony czas, w zależności od klasy zastosowania systemu.
Otwór Napływu Powietrza Kompensacyjnego
Otwór napływu powietrza kompensacyjnego powinien być umieszczony możliwie najniżej w obrębie klatki schodowej. Jego celem jest dostarczanie świeżego powietrza w miejsce usuwanego dymu. Może to być otwór ścienny z żaluzją, drzwi ewakuacyjne z funkcją automatycznego otwarcia lub okno z napędem - wszystko sterowane przez centralę w momencie aktywacji systemu. Kluczowe jest, aby kompensacja następowała bez opóźnień, co zapewnia skuteczność oddymiania.
Nawiew Mechaniczny (jako element wykonawczy)
Nawiew mechaniczny stanowi alternatywę dla otworów kompensacyjnych. Jego zastosowanie zwiększa niezawodność działania systemu - szczególnie w wysokich budynkach i obiektach narażonych na zmienne warunki atmosferyczne. W systemach tego typu stosuje się wentylator o zmiennej wydajności, który dostarcza świeże powietrze do klatki schodowej. Przepływ objętościowy mieszanki powietrza i dymu jest wówczas stabilizowany niezależnie od czynników towarzyszących rozwojowi pożaru: wiatru, zmiennej gęstości gazów pożarowych, czy otwierania drzwi. Takie rozwiązanie - opisane również w wytycznych CNBOP-PIB - pozwala skutecznie prowadzić warunkową ewakuację oraz wspiera działania ekip ratowniczo-gaśniczych.
Kluczowe elementy wykonawcze systemu oddymiania:
| Element | Opis funkcjonalny | Uwagi techniczne / zalecenia |
|---|---|---|
| Klapy dymowe | Urządzenia do odprowadzania dymu - montowane w najwyższym punkcie klatki schodowej | Nie zaleca się wariantów ściennych ze względu na parcie wiatru; preferowane dachowe |
| Centrala sterująca oddymianiem | Urządzenie zarządzające pracą systemu - odbiera sygnały z czujek i uruchamia elementy wykonawcze | W grawitacyjnym montowana na górze, w mechanicznym - najlepiej w chronionej strefie technicznej |
| Zasilacz rezerwowy | Automatycznie przełącza zasilanie w przypadku zaniku napięcia podstawowego | Musi być zgodny z PN-EN 12101-10; zapewnia ciągłość zasilania przez zadany czas (min. 30 min) |
| Otwór nawiewu kompensacyjnego | Punkt napływu świeżego powietrza do klatki (np. drzwi, okno, żaluzja) | Umieszczony możliwie najniżej, otwierany automatycznie równocześnie z uruchomieniem systemu |
| Nawiew mechaniczny | Wentylator wtłaczający powietrze, regulujący ciśnienie i przepływ mieszaniny powietrze-dym | Zalecany w budynkach wysokich i przy dużej ekspozycji na warunki atmosferyczne |
Projektowanie Systemu Oddymiania - Aspekty Techniczne i Obliczeniowe
Skuteczność oraz całkowity koszt zastosowanego systemu w dużej mierze zależy od założeń projektowych. Już na etapie koncepcji projektu architektonicznego należy przemyśleć sposób ewakuacji z obiektu oraz rodzaj zabezpieczeń przeciwpożarowych. Należy pamiętać, że dobór systemu oddymiania powinien każdorazowo uwzględniać konkretne warunki techniczno-budowlane, przeznaczenie obiektu oraz wymagania obowiązujących przepisów i norm, a ostateczne rozwiązania muszą być zatwierdzone przez uprawnionych projektantów i rzeczoznawcę do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych.
Optymalnym dla większości budynków i najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem jest stosowanie grawitacyjnego systemu oddymiania opartego na klapach dymowych, np. takich jak klapy dymowe AWAK P2 + W oraz AWAK PS2 + W. Te wielofunkcyjne klapy dymowe zapewniają nie tylko podstawową funkcję oddymiania, ale także są źródłem naturalnego światła na klatce schodowej i wentylacji. Do prawidłowego i skutecznego działania urządzeń oddymiających potrzebne jest zapewnienie wystarczającej ilości powietrza kompensacyjnego, dlatego bardzo ważne jest odpowiednie umiejscowienie klatki schodowej. Rozwiązaniem optymalnym jest zaprojektowanie bezpośredniego wyjścia z klatki schodowej na zewnątrz, wówczas do napowietrzania (kompensacji powietrza) służą drzwi zewnętrzne.
W polskiej normie PN-B-02877-4:2001 + Az1:2006 „Ochrona przeciwpożarowa budynków - Instalacje grawitacyjne do odprowadzania dymu i ciepła - Zasady projektowania” mamy prostą zależność pomiędzy powierzchnią klapy dymowej a powierzchnią okien lub drzwi napowietrzających. Przyjmuje się, że powierzchnia geometryczna okien lub drzwi będących elementami systemu oddymiania powinna być o 30% większa niż suma powierzchni geometrycznej klap dymowych.
Aby dobrać odpowiednią klapę dymową, w pierwszej kolejności należy obliczyć wymaganą powierzchnię czynną oddymiania (Acz) dla danej klatki schodowej. Zgodnie z normą przyjmuje się dla budynków niskich i średniowysokich powierzchnia czynna oddymiania powinna wynosić przynajmniej 5% powierzchni rzutu poziomego klatki schodowej, a w budynkach wysokich nie mniej niż 7,5%. Należy przy tym pamiętać, że powierzchnia czynna oddymiania dla budynków niskich i średniowysokich nie może być mniejsza niż 1 m2, a dla budynków wysokich nie mniej niż 1,5 m2. Minimalna wielkość otworu powierzchni napowietrzania Akomp jest określana w oparciu o dobraną klapę dymową. Należy pamiętać, że powierzchnię geometryczną otworów napowietrzających należy przyjmować w świetle otworu, wyłączając wchodzące w światło otworu elementy.
Przykład Obliczeniowy
Rozważmy budynek socjalno-biurowy wydzielony od części produkcyjno-magazynowej za pomocą ścian REI 240, stanowiący odrębną strefę pożarową. Budynek został zakwalifikowany do kategorii ZL III. Powierzchnia użytkowa budynku to około 202,33 m2. Budynek posiada 2 kondygnacje, klatka schodowa znajduje się wewnątrz budynku i została wydzielona ścianami REI 60, powierzchnia klatki schodowej to 25,9 m2 (Aks).
Na podstawie wymaganej powierzchni czynnej dobrano klapę dymową typu Awak P2 + W. Jest to klapa dymowa jednoskrzydłowa z napędem elektrycznym 24V (6A) o wymiarach w świetle otworu 100x190cm. Posiada prostą podstawę z blachy stalowej ocynkowanej, malowanej na kolor RAL 9010 o wysokości h=75cm i pokrycie NRO KERA Fire Protect - efekt mleczny. Powierzchnia geometryczna Ag = 1,9 m2.
Podsumowując, oddymianie będzie realizowane poprzez klapę dymową AWAK P2 + W zamontowaną w dachu nad klatką schodową. Napowietrzanie w celu kompensacji usuwanego dymu odbędzie się przez okna zlokalizowane na najniższej kondygnacji budynku. System uruchomi się w przypadku wykrycia zadymienia na klatce schodowej przez czujki dymowe. Czujki dymowe zostaną rozmieszczone na każdej kondygnacji klatki schodowej. Sygnał o detekcji zostanie przesłany do centrali oddymiania, następnie otwarta zostanie klapa dymowa oraz okna napowietrzające.
Symulacja pracy systemu oddymiania oraz symulacja pracy kompensatorów
Najczęstsze Błędy w Projektowaniu i Wykonaniu Systemów Oddymiania
Jednym z najczęściej występujących błędów w instalacjach oddymiania grawitacyjnego jest brak automatycznego otwierania otworów napływu powietrza kompensacyjnego. Problem ten dotyczy przede wszystkim starszych systemów, zaprojektowanych na podstawie nieaktualnych wytycznych, takich jak PN-B-02877-4:2001Az2006, VdS 2221 czy VDMA 24188. W wielu przypadkach przyjęto założenie, że użytkownicy samodzielnie otworzą drzwi lub okna pełniące funkcję dolnych czerpni, często uruchamiane ręcznie za pomocą przycisku oddymiania (RPO). Taki sposób działania nie spełnia obecnych wymagań technicznych i normatywnych.
System oparty wyłącznie na obsłudze manualnej nie zapewnia wymaganej skuteczności w sytuacji pożaru i jest niezgodny z aktualnymi przepisami. Założenie, że drzwi zostaną otwarte na czas przez osoby znajdujące się w budynku, może okazać się błędne - szczególnie przy wysokim zadymieniu, ograniczonej widoczności i rosnącej temperaturze. Warunki techniczne (WT) wyraźnie wskazują na obowiązek stosowania rozwiązań z pełną automatyzacją uruchamiania.
Zgodnie z obowiązującymi przepisami, system oddymiania musi aktywować się automatycznie po wykryciu dymu przez system detekcji. Dlatego instalacje powinny być wyposażone w czujki dymu rozmieszczone na każdej kondygnacji, w odpowiednich miejscach. Niestety, w praktyce często spotyka się sytuacje, gdzie zamontowana jest tylko jedna czujka - przy klapie dymowej. Taki układ znacząco ogranicza funkcjonalność systemu i może skutkować niewykryciem dymu pojawiającego się na niższych piętrach. Efektem może być tzw. „zawieszenie dymu” w obrębie klatki, zagrażające bezpieczeństwu użytkowników.
Dodatkowo, błędem krytycznym jest stosowanie niewłaściwych zamków w drzwiach napowietrzających - często spotyka się mechaniczne zamki z ryglem ręcznym, które nie są zintegrowane z automatyką systemu oddymiania. W momencie aktywacji siłowników próbujących otworzyć drzwi, takie zamki mogą uniemożliwić otwarcie skrzydła. W najlepszym przypadku dochodzi do uszkodzenia drzwi lub mechanizmu, natomiast w rzeczywistej sytuacji pożarowej może to całkowicie zablokować drogę ewakuacyjną, stanowiąc bezpośrednie zagrożenie życia ludzi znajdujących się w obiekcie.
Dlatego projektując system oddymiania, należy bezwzględnie stosować:
- siłowniki otwierające drzwi lub okna kompensacyjne zintegrowane z centralą,
- zamki elektromagnetyczne lub elektrozaczepy, które automatycznie się zwalniają po otrzymaniu sygnału z systemu,
- oraz przeprowadzać testy dynamiczne drzwi z siłownikiem, by upewnić się, że nie występują mechaniczne przeszkody.
Zaniedbania w tym zakresie mogą skutkować poważnymi konsekwencjami, zarówno w zakresie odpowiedzialności projektowej, jak i realnego zagrożenia dla życia użytkowników budynku.
Dopuszczenie do Eksploatacji i Zgodność z Przepisami
Każda instalacja oddymiania musi przed przekazaniem do użytkowania przejść serię prób i testów funkcjonalnych potwierdzających prawidłowe działanie wszystkich elementów. Wszystkie urządzenia będące częścią systemu oddymiania muszą spełniać określone wymagania, aby mogły być stosowane w Polsce zgodnie z prawem.
tags: #oddymianie #klatki #schodowej #okna #projekt