Systemy Przeciwpożarowe w Magazynach Wysokiego Składowania i Analiza Bezpieczeństwa Pożarowego Konstrukcji

Bezpieczeństwo pożarowe budynków i ich konstrukcji jest kwestią o kluczowym znaczeniu, szczególnie w obiektach takich jak magazyny wysokiego składowania. Wymagania w tym zakresie reguluje Specyfikacja Techniczna PKN-CEN/TS54-14 Systemy sygnalizacji pożarowej. Wytyczne planowania, projektowania, instalowania, uruchamiania, eksploatacji i konserwacji.

Wymagania dla Systemów Przeciwpożarowych w Magazynach Wysokiego Składowania

Wykrywanie Pożaru

Zgodnie z PKN-CEN/TS54-14, w magazynach wysokiego składowania zaleca się stosowanie systemów sygnalizacji pożaru wykorzystujących rurki zasysające. Norma ta wyraźnie wskazuje w punkcie 15.3.3., że w tego typu obiektach nie należy stosować czujek punktowych dymu.

Specyfika magazynów wysokiego składowania sprawia, że czujki liniowe również nie sprawdzają się. Wynika to z faktu, że nadzór regałów przy ich użyciu mógłby powodować nieuzasadnione uruchamianie się alarmu na skutek zmian składowania towarów. W efekcie, zalecane, a zarazem najskuteczniejsze są systemy zasysające, które zapewniają wykrycie dymu w czasie, który umożliwi ugaszenie zarzewia pożaru, a co za tym idzie, pozwoli uratować zarówno budynek, jak i składowane w nim towary.

Projektowanie Zasysających Systemów Przeciwpożarowych

Zasysający system ochrony przeciwpożarowej w magazynach wysokiego składowania musi być odpowiednio zaprojektowany, co zagwarantuje właściwy stopień nadzoru określony w punkcie 15.3 CEN/TS54-14. Zgodnie z przepisami, nadzorowane muszą być nie tylko regały, ale również znajdująca się między nimi przestrzeń.

• W przypadku nadzoru regałów należy zadbać o to, by jedna czujka zasysająca kontrolowała regał na długości nie przekraczającej 30 metrów, co jest związane z brakiem możliwości identyfikacji miejsca zagrożenia pożarem.
• Istotne jest także to, by odległość pomiędzy punktami zasysającymi nie przekraczała 6,5 metra (zarówno w pionie, jak i poziomie).
• Towary przechowywane na najwyższej półce powinny być monitorowane przez czujki zainstalowane minimum 1 metr nad nimi.

Przeglądy Instalacji Przeciwpożarowych

Przepisy regulują nie tylko wymagania w zakresie rodzaju oraz budowy systemów przeciwpożarowych w magazynach wysokiego składowania, ale także nakazują dokonywanie przeglądów instalacji. Przeglądy urządzeń przeciwpożarowych są obowiązkiem zarządcy, co określa Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. Zgodnie z nim, przeglądy muszą być dokonywane regularnie przynajmniej raz w roku lub częściej, co może wynikać z zaleceń producenta urządzeń.

Podsumowując, magazyny wysokiego składowania to obiekty, które powinny być wyposażone w nowoczesne systemy przeciwpożarowe, zaprojektowane i utrzymywane zgodnie z obowiązującymi normami i przepisami.

Bezpieczeństwo Pożarowe Budynków i Ich Konstrukcji

Bezpieczeństwo pożarowe to stan maksymalnego ograniczenia zagrożeń od ognia i pożaru dla ludzi, ich życia, zdrowia, mienia i środowiska, uzyskany dzięki stosowaniu zasad prewencji (warunków prawa, norm i wiedzy), wykorzystaniu zabezpieczeń technicznych oraz sprawnemu systemowi ratownictwa.

Analiza Bezpieczeństwa Pożarowego Konstrukcji

Zgodnie z normą podstawową [3], analizę bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji należy prowadzić na scenariuszu obliczeniowym pożaru przyjętym za normą [4] z uwzględnieniem modeli zmian temperatury wewnątrz konstrukcji, a także mechaniki konstrukcji poddanej wysokim temperaturom. Modele obliczeniowe zachowanie się konstrukcji ogarniętej pożarem zależną od rodzaju jej materiału. Należą do nich:

• konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone (wg normy [5]),
• konstrukcje stalowe (wg normy [6]),
• zespolone konstrukcje betonowo-stalowe (wg normy [7]),
• konstrukcje drewniane (wg normy [8]),
• konstrukcje murowe (wg normy [9]),
• konstrukcje aluminiowe (wg normy [10]).

Krzywe Pożaru Temperatura - Czas

Nominalne krzywe zależności temperatury od czasu są zdefiniowane w normie [4] i są kluczowe dla oceny bezpieczeństwa konstrukcji.

Rys. 1. Krzywe normowe temperatura - czas podczas pożaru: θg -temperatura gazu [°C], t - czas [min]; 2- krzywa standardowa temperatura -czas; 3- krzywa węglowodorowa; 4- krzywa pożaru zewnętrznego [11]

Standardowa krzywa zależności temperatury od czasu (pożar standardowy ISO):

$$ \begin{equation} \Theta_g= 20+ 10\cdot t + 345 \cdot log ( 8 \cdot t+1) \label{1} \end{equation}$$

Krzywa pożaru zewnętrznego:

$$ \begin{equation} \Theta_g= 20 +660 \cdot \left (1+ 0,678 \cdot e^{-0,32 t}- 0,313 \cdot e^{-3,8 t} \right) \label{2} \end{equation}$$

Krzywa pożaru węglowodorowego:

$$ \begin{equation} \Theta_g= 20 +1080 \cdot \left (1- 0,678 \cdot e^{-0,167 t}- 0,675 \cdot e^{-2,5 t} \right) \label{3} \end{equation}$$

gdzie: $\Theta_g$ - temperatura gazu w strefie pożarowej [°C], t - czas pożaru [min].

Krzywe temperatura-czas podczas pożaru są krzywymi, które można stosować wyłącznie do oceny bezpieczeństwa konstrukcji podczas pożaru prowadzonej podług zasad podanych w normie [4]. Nie oddają one przebiegu rzeczywistego pożaru i nie należy na ich podstawie takiego przebiegu prognozować rozwoju pożaru.

Rozwój Pożaru (RHR - Heat Release Rate)

Krzywa rozwoju pożaru została wprowadzona przez National Fire Service College (NFSC) [12] jako funkcja indeksu rozwoju pożaru RHR w funkcji czasu.

Rys. 2. Krzywa rozwoju pożaru [12]

Praktyczne wyrażenie na szybkość rozwoju pożaru RHR [MW] stosuje się w postaci:

$$ \begin{equation} RHR = A_{fi} \cdot RHR_f \label{4} \end{equation}$$

gdzie: $A_{fi}$ - powierzchnia strefy pożarowej, $RHR_f$ - gęstość szybkości rozwoju pożaru na jednostkę powierzchni podłogi budynku o określonej funkcji, przyjmowana jak niżej:

$$ \begin{equation} RHR_f [ kW/m^2] = \begin {cases} 1600 & \text{ palety drewniane układane w stosy o wysokości 0,5 m}\\ 6000 & \text{ palety drewniane układane w stosy o wysokości 3 m}\\ 4320 & \text{ butelki plastikowe w kartonach, ułożone na 4,6 m}\\ 2900 & \text{płyt izolacyjnych PS, pianka sztywna, układanych po 4,3 m}\\ 500 & \text{ tetry, kina, biblioteki}\\ 250 & \text{ biura, mieszkania, centra handlowe, transport}, \\ & \text{ przestrzenie publiczne, sale lekcyjne szpitalne, hotelowe i szkolne}\\ \end {cases} \label{5} \end{equation} $$

Indeks szybkości rozprzestrzeniania się pożaru można też wyznaczyć z definicji $RHR= ( t/t_\alpha)^2$ na podstawie oszacowań stałej $t_\alpha$ z tab. 1.

Tab. 1. Podział pożarów z warunku szybkości rozwoju [12]

Indeks rozwoju pożaru RHR można też oszacować z wyrażenia całkowego $\int RHR dt= A_{fi}\cdot q_f$, skąd przy założeniu stałej szybkości RHR podczas pożaru, mamy oszacowania:

$$ \begin{equation} RHR \approx \cfrac{A_{fi} \cdot q_t}{t_{fi,end}}\label{6} \end{equation}$$

gdzie: $q_f$ gęstość obciążenia ogniowego wg tab. 16 lub tab. 17; $t_{fi,end}$ całkowity czas pożaru (rys. 2), który na użytek oszacowania ($\ref{6}$) można zrównać z wymaganą odpornością ogniową elementu wg tab. 6, 7, 12.

Redukcja Obciążenia Ogniowego w Kombinacji z Obciążeniami Mechanicznymi

Współczynnik redukcji obciążenia ogniowego $\eta_{fi}$ działającego w kombinacji z innymi obciążeniami budowli zależy od stosunku wiodącego obciążenia zmiennego do obciążenia stałego $Q_{k,1}/G_k$ oraz natury obciążenia wiodącego: śniegu ($\Phi_{1,1}=0,2$), obciążenia ciężkimi pojazdami, obciążenia użytkowego w mieszkaniach lub biurach ($\Phi_{1,1}=0,5$), obciążenia lekkimi pojazdami, obciążenia użytkowego w budynkach użyteczności publicznej lub sklepach ($\Phi_{1,1}=0,7$) lub w magazynach ($\Phi_{1,1}=0,9$).

Rys. 3. Redukcja $\eta_{fi}$ obciążenia ogniowego w funkcji obciążeń mechanicznych

Kategoryzacja Pożarowa Budynków

Kategorie Pożarowe Zagrożenia Ludzi ZL

Tab. 2. Kategorie pożarowe zagrożenia ludzi ZL [2]

Klasa Odporności Pożarowej Budynku

Tab. 3. Klasy odporności pożarowej budynku kategorii ZL [2]

Tab. 4. Obniżenie klasy odporności pożarowej budynku niskiego (N) kategorii ZL

Tab. 5. Klasy odporności pożarowej budynku kategorii PM i IN o kubaturze ≥ 1000 m³ [2]

Uwagi do Klasyfikacji Odporności Pożarowej Budynków:

• Jeżeli część podziemna budynku jest zaliczona do ZL, klasę odporności pożarowej budynku ustala się, przyjmując jako liczbę jego kondygnacji lub jego wysokość odpowiednio: sumę kondygnacji lub wysokości części podziemnej i nadziemnej, przy czym do tego ustalenia nie bierze się pod uwagę tych części podziemnych budynku, które są oddzielone elementami oddzielenia przeciwpożarowego o klasie odporności ogniowej co najmniej R E I 120 (§212, ust 5 i 6 w.t.).
• Klasa odporności pożarowej części budynku nie powinna być niższa od klasy odporności pożarowej części budynku położonej nad nią, przy czym dla części podziemnej nie powinna być ona niższa niż „C” (§212, ust 7 w.t.).
• Jeżeli w budynku znajdują się pomieszczenia produkcyjne, magazynowe lub techniczne, niepowiązane funkcjonalnie z częścią budynku zaliczoną do ZL, pomieszczenia te powinny stanowić odrębną strefę pożarową, dla której oddzielnie ustala się klasę odporności pożarowej, zgodnie z zasadami określonymi w tab. 5, z uwzględnieniem wymagań dla stropów - § 220 w.t. (§212, ust 8 w.t.).
• Pomieszczenia, w których są umieszczone przeciwpożarowe zbiorniki wody lub innych środków gaśniczych, pompy wodne instalacji przeciwpożarowych, maszynownie wentylacji do celów przeciwpożarowych oraz rozdzielnie elektryczne, zasilające, niezbędne podczas pożaru, instalacje i urządzenia, powinny stanowić odrębną strefę pożarową (§212, ust 6 w.t.).

Wymagania dotyczące klasy odporności pożarowej budynków oraz klas odporności ogniowej elementów budynków i rozprzestrzeniania ognia przez te elementy, z zastrzeżeniem § 271 ust. 8a (wymogi dotyczące odległości budynków od lasu) - nie dotyczą budynków (§213, w.t.):

1. do trzech kondygnacji nadziemnych włącznie:
   1. mieszkalnych: jednorodzinnych, zagrodowych i rekreacji indywidualnej, z zastrzeżeniem § 217 ust. 2 (wymogi dotyczące odległości między budynkami),
   2. mieszkalnych i administracyjnych w gospodarstwach leśnych;
2. wolnostojących do dwóch kondygnacji nadziemnych włącznie:
   1. o kubaturze brutto do 1500 m³ przeznaczonych do celów turystyki i wypoczynku,
   2. gospodarczych w zabudowie jednorodzinnej i zagrodowej oraz w gospodarstwach leśnych,
   3. o kubaturze brutto do 1000 m³ przeznaczonych do wykonywania zawodu lub działalności usługowej i handlowej, także z częścią mieszkalną;
3. wolnostojących garaży o liczbie stanowisk postojowych nie większej niż 2;
4. inwentarskich o kubaturze brutto do 1500 m³.

W budynkach wyposażonych w stałe samoczynne urządzenia gaśnicze wodne, z wyjątkiem budynków ZL II oraz wielokondygnacyjnych budynków wysokich (W) i wysokościowych (WW), dopuszcza się (§214, w.t.):

1. obniżenie klasy odporności pożarowej budynku o jedną w stosunku do wynikającej z tab. 3 do 5;
2. przyjęcie klasy „E” odporności pożarowej dla budynku jednokondygnacyjnego.

Dopuszcza się przyjęcie klasy „E” odporności pożarowej dla jednokondygnacyjnego budynku PM o gęstości obciążenia ogniowego przekraczającej 500 MJ/m², pod warunkiem zastosowania:

1. wszystkich elementów budynku nierozprzestrzeniających ognia;
2. samoczynnych urządzeń oddymiających w strefach pożarowych o powierzchni przekraczającej 1000 m².

Obniżenie klasy odporności pożarowej budynku, w przypadkach wymienionych w pkt. 7 i 8, nie zwalnia z zachowania wymaganej pierwotnie klasy odporności ogniowej elementów oddzielenia przeciwpożarowego, określonej w § 232 w.t.

Klasa Odporności Ogniowej Elementów Budynku

Tab. 6. Klasa odporności ogniowej elementów budynku [2]

Uwagi do Klasyfikacji Odporności Ogniowej Elementów Budynków:

• W tab. 6 określenie „przekrycie dachu” użyto w specyficznym „pożarowym” sensie, odmiennym od stosowanego w branży konstrukcji budowlanych. W teorii i praktyce konstrukcji budowlanych przez przekrycie budynku dachu rozumie się system elementów konstrukcyjnych (nośnych), który umożliwia pokrycie dachu płytami, blachą z ułożoną na nich izolacją termiczną oraz ochroną przeciwdeszczową. Przekryciem jest więc układ dźwigarów dachowych (w tym kratowych), płatwi, krokwi i często słupów lub ścian. Natomiast „pożarowe przekrycie dachu” jest nazywane „pokryciem dachu”. W niniejszym artykule używamy znaczenia pożarowego „przekrycia dachu”, ale projektanci konstrukcji powinni zwracać uwagę na różnicę znaczeń w celu uniknięcia pomyłek.
• W tab. 6 konstrukcję budynku podzielono na dwie części: konstrukcję główną i „konstrukcję dachu”. Taki podział nie jest jednoznaczny, bo zależy od zachowania się całej konstrukcji ogarniętej pożarem.
• Elementy budynku, o których mowa w ust. 1, powinny być nierozprzestrzeniające ognia, przy czym dopuszcza się zastosowanie słabo rozprzestrzeniających ogień:
  1. elementów budynku o jednej kondygnacji nadziemnej ZL IV oraz PM, o maksymalnej gęstości obciążenia ogniowego strefy pożarowej do 500 MJ/m²;
  2. ścian wewnętrznych i zewnętrznych oraz elementów konstrukcji dachu i jego przekrycia w budynku PM niskim o maksymalnej gęstości obciążenia ogniowego strefy pożarowej do 1000 MJ/m²;
  3. ścian zewnętrznych w budynku niskim ZL IV.

Tab. 6a. Wymagania dotyczące odporności ogniowej elementów i części konstrukcji zgodnie z normą SANS 10400, tab. 6 (wg [13])

W tab. 6a zestawiono wymagania odporności ogniowej wg normy południowoafrykańskiej SANS 10400 wzorowanej na wytycznych European Convention for Constructional Steelwork ECCS 2001 [14], w celu dokonania porównań z wynikami klasyfikacji wg w.t. [2] oraz dokonania wyboru w przypadkach wątpliwych. Projektanci powinni przestrzegać przy tym uwagi 2) i 3) pod tabelą, a także bardzo ostrożnie dobierać odporność ogniową, zwłaszcza w odniesieniu do pomieszczeń magazynów. Deweloperzy często próbują klasyfikować wszystkie swoje magazyny jako typ użytkowania J3, aby obniżyć koszty systemów ochrony przeciwpożarowej. Jednak wiele magazynów powinno być w rzeczywistości klasyfikowanych jako J2 lub J1 w zależności od tego, co jest w nich przechowywane. W warunkach [2] uzależniono to od obciążenia ogniowego pomieszczeń PM wg tab. 17. W przypadku pomieszczeń kategorii zagrożenia ludzi ZL przydział pomieszczenia do wysokiego, średniego lub niskiego ryzyka powinien być spójny z obciążeniem ogniowym wg tab. 16.

Tab. 7. Klasa odporności ogniowej elementów kotłowni [2]

Powierzchnie Stref Pożarowych

Tab. 8. Dopuszczalne powierzchnie stref pożarowych ZL w m² [2]

Tab. 9. Dopuszczalne powierzchnie stref pożarowych PM w m² [2]

Uwagi do Wielkości Stref Pożarowych w Budynkach PM:

• Dopuszcza się powiększenie powierzchni stref pożarowych, o których mowa w § 228, pod warunkiem ich ochrony:
  1. stałymi samoczynnymi urządzeniami gaśniczymi wodnymi - o 100%;
  2. samoczynnymi urządzeniami oddymiającymi - o 50%. (§ 229. 1. w.t.)

  Przy jednoczesnym stosowaniu urządzeń 1) i 2) dopuszcza się powiększenie stref pożarowych o 150%.

• W budynku jednokondygnacyjnym lub na ostatniej kondygnacji budynku wielokondygnacyjnego wielkości stref pożarowych PM, z wyjątkiem garaży, można powiększyć o 100%, jeżeli budynek nie zawiera pomieszczenia zagrożonego wybuchem i jest wykonany z elementów nierozprzestrzeniających ognia oraz zastosowano samoczynne urządzenia oddymiające. (§ 230. 1. w.t.)
• W budynku jednokondygnacyjnym wielkości stref pożarowych PM, z wyjątkiem garażu, nie ogranicza się, pod warunkiem zastosowania stałych samoczynnych urządzeń gaśniczych wodnych i samoczynnych urządzeń oddymiających. (§ 230. 2. w.t.)

Tab. 10. Dopuszczalne powierzchnie stref pożarowych IN w m² [2]

Długości Dojść Ewakuacyjnych

Tab. 11. Dopuszczalne długości dojść ewakuacyjnych w strefach pożarowych [2]

Ściany Oddzielenia Pożarowego

Tab. 12. Klasa odporności ogniowej elementów oddzielenia przeciwpożarowego [2]

Uwagi:

• Ściany i stropy stanowiące elementy oddzielenia przeciwpożarowego powinny być wykonane z materiałów niepalnych, a występujące w nich otwory - obudowane przedsionkami przeciwpożarowymi lub zamykane za pomocą drzwi przeciwpożarowych bądź innego zamknięcia przeciwpożarowego (§ 232. 1. w.t.).
• W ścianie oddzielenia przeciwpożarowego łączna powierzchnia otworów, o których mowa w ust. 1, nie powinna przekraczać 15% powierzchni ściany, a w stropie oddzielenia przeciwpożarowego - 0,5% powierzchni stropu. Ograniczenia nie stosuje się do otworów w ścianach oddzielenia przeciwpożarowego w garażu, które znajdują się na drogach manewrowych (§ 232. 2. w.t.).
• Przedsionek przeciwpożarowy powinien mieć wymiary rzutu poziomego nie mniejsze niż 1,4 x 1,4 m, ściany i strop, a także osłony lub obudowy przewodów i kabli elektrycznych z wyjątkiem wykorzystywanych w przedsionku oraz z wyjątkiem zespołów kablowych, o których mowa w § 187 ust. 3 - o klasie odporności ogniowej co najmniej E I 60 wykonane z materiałów niepalnych oraz powinien być zamykany drzwiami i wentylowany co najmniej grawitacyjnie, z zastrzeżeniem § 246 ust. 2 i 3 (§ 232. 3. w.t.).
• Klasa odporności ogniowej elementów oddzielenia przeciwpożarowego oraz zamknięć znajdujących się w nich otworów w budynkach, o których mowa w § 213, powinna być nie mniejsza od określonej w ust. 4 dla budynków o klasie odporności pożarowej „D” i „E”.

tags: #sklepienia #w #manufakturze #system #przeciwpozarowy