Wentylacja pożarowa, oddymianie i czerpnie powietrza

Systemy wentylacji pożarowej, w tym oddymianie i odpowiednio zaprojektowane czerpnie powietrza, są kluczowym elementem zapewniającym bezpieczeństwo w budynkach. Ich głównym zadaniem jest umożliwienie sprawnej ewakuacji ludzi ze strefy zagrożonej, ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu i toksycznych gazów, a także stworzenie warunków do skutecznego prowadzenia akcji gaśniczej przez służby ratownicze. Właściwe zaprojektowanie, montaż i konserwacja tych systemów ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo życia, ochronę mienia oraz zgodność z obowiązującymi przepisami.

Wymagania prawne i funkcjonalne systemów wentylacji pożarowej

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2015 r., poz. 1) wymagania stawiane wentylacji w budynkach są zróżnicowane w zależności od ich lokalizacji, rodzaju i wielkości.

Wymagania dla garaży

W przypadku garaży zamkniętych, nieogrzewanych, nadziemnych, wolnostojących, przybudowanych lub wbudowanych w inne budynki, konieczne jest zapewnienie wentylacji co najmniej naturalnej. Może być ona realizowana przez przewietrzanie pomieszczenia przez otwory wentylacyjne umieszczone w ścianach przeciwległych lub bocznych, bądź we wrotach garażowych. Łączna powierzchnia netto otworów wentylacyjnych nie może być mniejsza niż 0,04 m² na każde wydzielone przegrodami budowlanymi stanowisko postojowe.

Inaczej wygląda sytuacja dotycząca garaży zamkniętych, ogrzewanych, nadziemnych lub częściowo zagłębionych, które mają nie więcej niż 10 stanowisk postojowych. W przypadku garaży niewymienionych powyżej, a także w kanałach rewizyjnych służących zawodowej obsłudze i naprawie samochodów bądź znajdujących się w garażach wielostanowiskowych, należy stosować wentylację mechaniczną, sterowaną detektorami poziomu stężenia tlenku węgla.

W garażu zamkniętym o powierzchni całkowitej przekraczającej 1500 m², wymagane jest stosowanie samoczynnych urządzeń oddymiających. W garażu zamkniętym obejmującym więcej niż dwie kondygnacje podziemne lub znajdującym się poniżej drugiej kondygnacji podziemnej, należy stosować stałe samoczynne urządzenia gaśnicze wodne. W przypadku strefy pożarowej garażu obejmującej więcej niż dwie kondygnacje, wyjścia ewakuacyjne należy zapewnić na poziomie każdej kondygnacji. Co najmniej dwa wyjścia ewakuacyjne są wymagane ze strefy garażu, która ma więcej niż 25 stanowisk postojowych i nie jest wyposażona w instalację wentylacji oddymiającej lub ma powierzchnię przekraczającą 1500 m².

Funkcjonalne wymagania dla systemów oddymiania

Wymagania dla systemów wentylacji pożarowej sformułowane w § 270 rozporządzenia [1] mają charakter funkcjonalny, co oznacza, że ustawodawca nie określa konkretnych parametrów technicznych systemu, lecz cel jego zastosowania. Za prawidłowość funkcjonowania systemu odpowiada projektant, który musi przedstawić wiarygodne dowody potwierdzające jego skuteczność.

Aby system został uznany za skuteczny, musi spełniać następujące warunki:

• Zapewnić właściwe warunki ewakuacji: do wysokości 1,8 m od posadzki widoczność ze względu na zadymienie nie powinna być mniejsza niż 10 m, a temperatura powietrza nie może przekraczać 60°C.
• Gwarantować możliwość dotarcia przez służby ratownicze na odległość minimum 10 m do źródła ognia, z co najmniej jednej strony, w czasie nie krótszym niż 15 minut od powstania pożaru.

Aby wykazać, że system zapewnia właściwe warunki ewakuacji i bezpieczeństwo ekip ratowniczo-gaśniczych, można przeprowadzić obliczenia analityczne oparte na normowej metodologii lub wykorzystać narzędzia inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, np. symulacje CFD (Computational Fluid Dynamics), które umożliwiają weryfikację przyjętych założeń.

Rodzaje systemów wentylacji pożarowej i oddymiania

Systemy wentylacji pożarowej to szerokie spektrum rozwiązań, które można podzielić ze względu na zasadę działania i wykorzystywane urządzenia.

Podział ze względu na mechanizm działania

• Wentylacja oddymiająca przewodowa: Zapewnia usuwanie dymu z warstwy zgromadzonej pod stropem i utrzymanie wolnej przestrzeni od dymu, w której możliwa jest ewakuacja i prowadzenie działań ratowniczo-gaśniczych. System ten często pełni funkcję wentylacji bytowej podczas normalnego funkcjonowania obiektu, a w warunkach pożaru - wentylacji oddymiającej. Charakteryzuje się powstawaniem dwóch przestrzeni: warstwy podsufitowej z nagromadzonymi gorącymi gazami pożarowymi i wolnej od dymu warstwy czystego powietrza.
• Systemy oczyszczania z dymu: Ich zadaniem jest usuwanie dymu zmieszanego z napływającym powietrzem kompensacyjnym, przez co zmniejsza się temperatura, obniżone zostaje stężenie dymu i toksycznych produktów spalania.
• Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła (systemy różnicowania ciśnień): Utrzymują dym w wyznaczonym obszarze pomiędzy źródłem ognia a miejscem jego usuwania, dzięki czemu zapewniony jest dostęp do źródła ognia dla ekip ratowniczych, a także obniżana jest temperatura i stężenie dymu oraz toksycznych produktów spalania. System ten jest przeznaczony do wytwarzania i utrzymywania nadciśnienia w przestrzeniach chronionych (klatki schodowe, szyby windowe, przedsionki przeciwpożarowe, korytarze ewakuacyjne), co zapobiega ich zadymieniu.

Podział ze względu na wykorzystywane urządzenia

• Wentylacja grawitacyjna: Działa zgodnie z fizyką ogrzanego powietrza i dymu. Rozmieszczenie okien i klap z funkcją oddymiania powinno być tak zaplanowane, by w pierwszej kolejności chronić drogi ewakuacji.
• Wentylacja przewodowa: Usuwa dym bezpośrednio spod stropu oddymianej przestrzeni, dzięki rozprowadzonym pod nim przewodom z kratkami wyciągowymi. Jest to najczęściej stosowany typ wentylacji oddymiającej w garażach zamkniętych.
• Wentylacja strumieniowa: W systemie wzdłużnym, powietrze przepływa całym przekrojem poprzecznym garażu do wybranych punktów wyciągowych. Podczas działania wentylacji strumieniowej uzyskuje się średnią prędkość powietrza w przekroju poprzecznym garażu o wartości 1 m/s, dzięki zjawisku indukcji powietrza. Wentylatory strumieniowe powinny być zlokalizowane w centralnym miejscu w stosunku do obliczonej masy powietrza, którą mają za zadanie przemieszczać. Największą skuteczność wentylacja strumieniowa osiąga w garażach o kształcie prostokątnym, gdzie z jednej strony obiektu można nawiewać niezadymione powietrze, a z drugiej - umieścić wyrzutnie usuwające zanieczyszczone powietrze lub dym. W garażach zamkniętych o wysokości około 2,5 m, wyposażonych w wentylację strumieniową, podczas pożaru nie wystąpią warstwy wolne od dymu (zadymienie wystąpi w całej przestrzeni). Dlatego na początku pożaru wentylatory strumieniowe są wyłączone, a wentylatory napowietrzające i oddymiające włączone na wysoki bieg. Dopiero gdy ludzie się ewakuują lub przybędzie straż pożarna, wentylatory strumieniowe zostają włączone, wytwarzając efekt tłoka i przemieszczając powietrze w kierunku wentylatora oddymiającego.
• Systemy szachtów nawiewno-wywiewnych.
• Systemy różnicowania ciśnień.

Wentylacja pożarowa to system zaprojektowany specjalnie do odprowadzania dymu i gorących gazów w przypadku pożaru, natomiast wentylacja mechaniczna służy do codziennej wymiany powietrza. Często jednak systemy wentylacji łączą funkcje bytowe i pożarowe, dlatego warunki ochrony przeciwpożarowej powinny stanowić priorytet przy ich projektowaniu.

Elementy składowe systemów wentylacji pożarowej

Systemy wentylacji pożarowej obejmują szereg wzajemnie współpracujących elementów, które muszą spełniać rygorystyczne normy bezpieczeństwa.

Wentylatory oddymiające

Wentylatory są kluczowymi elementami systemów oddymiania mechanicznego. Służą do usuwania gorących gazów, spalin i dymu. Mogą pracować w układzie wentylacji ogólnej, pożarowej lub mieszanej. W przypadku zastosowania jednego wentylatora na potrzeby wentylacji ogólnej i oddymiającej, urządzenie powinno mieć szeroką charakterystykę pracy, zapewniającą odpowiedni spręż i wydatek w obu trybach.

• Wentylatory strumieniowe: Przeznaczone do wentylacji dużych przestrzeni, takich jak parkingi samochodowe i tunele.
• Wentylatory promieniowe z napędem bezpośrednim: Stosowane w wentylacji kuchni przemysłowych, parkingów i budynków użyteczności publicznej.
• Wentylatory dachowe INTENSIVE: Do usuwania ciepła, spalin i dymu powstającego podczas pożaru. Obudowa wentylatora wykonana jest z blachy aluminiowej, a silnik elektryczny posadowiony jest poza strumieniem przepływającego powietrza.

Przewody wentylacyjne i klapy

Przewody oddymiające są najczęściej wykonywane z blachy stalowej o przekroju prostokątnym i okrągłym. Ze względu na rozszerzalność stali pod wpływem wysokich temperatur, do stali dodawane są odpowiednie komponenty, a w instalacji oddymiającej stosowane są kompensatory i elastyczne wstawki, które niwelują wydłużenie przewodu i zapobiegają utracie szczelności. Połączenia kanałów muszą być wykonane z materiałów odpornych na wysoką temperaturę.

Klapy odcinające przeciwpożarowe ograniczają rozprzestrzenianie się zadymienia, ognia i gorącego powietrza. Montuje się je w miejscach przejścia przewodów wentylacyjnych przez elementy oddzielenia przeciwpożarowego. Powinny mieć klasę odporności ogniowej równą klasie odporności ogniowej elementu oddzielenia przeciwpożarowego z uwagi na szczelność ogniową, izolacyjność ogniową i dymoszczelność (E I S). Klapy odcinające obsługujące jedną strefę pożarową powinny być uruchamiane automatycznie i mieć co najmniej klasę odporności ogniowej E600S AA, taką jak klasa odporności ogniowej stropu.

Klapy odcinające wentylacji pożarowej (klapy oddymiające) stanowią odrębny typ klap. Są elementem systemu oddymiającego i usuwają dym na zewnątrz obiektu. Montuje się je w elementach obiektów budowlanych (ściana, strop itd.). W przypadku pożaru dochodzi do ich automatycznego otwarcia, przez które zadymienie odprowadzane jest na zewnątrz.

Przeciwpożarowe zawory odcinające montowane są na zakończeniach instalacji wentylacji ogólnej oraz w miejscach przechodzenia instalacji wentylacyjnej przez przegrody budowlane. Ich zadaniem jest oddzielenie stref zagrożonych pożarem od pozostałych części budynku. Większość producentów przyjmuje temperaturę graniczną 72°C, powyżej której wkładka topikowa powoduje szczelne zamknięcie zaworu.

Nowoczesną konstrukcją jest połączenie zaworu wentylacyjnego i klapy przeciwpożarowej odcinającej, oferujące wyższą odporność ogniową, zmniejszone gabaryty i większe możliwości konfiguracji.

Tłumiki akustyczne i kurtyny dymowe

Tłumiki akustyczne, wchodzące w skład instalacji bytowej pełniącej jednocześnie rolę instalacji oddymiającej, muszą zawierać materiał absorbujący dźwięk odporny na wysokie temperatury.

W celu zapewnienia odpowiedniego działania systemu kanałowego oraz ograniczenia rozprzestrzeniania się dymu, należy podzielić garaż na strefy dymowe za pomocą kurtyn dymowych. Mają one za zadanie powstrzymanie rozprzestrzeniania się dymu na pozostałą część garażu.

Czerpnie i wyrzutnie powietrza - klucz do efektywności systemu

Czerpnie i wyrzutnie powietrza to zakończenia instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, służące do dostarczania świeżego powietrza do wnętrza budynku oraz usuwania zanieczyszczonego. Są one uzbrojonymi wlotami lub wylotami powietrza, stosowanymi w systemach wentylacji grawitacyjnej, mechanicznej oraz przeciwpożarowej.

Lokalizacja czerpni i wyrzutni

Przy projektowaniu systemu wentylacji i klimatyzacji, należy zwrócić szczególną uwagę na umieszczenie czerpni i wyrzutni powietrza, zgodnie z przepisami i normami:

• Czerpnie na poziomie terenu lub na ścianie dwóch najniższych kondygnacji nadziemnych: Powinny znajdować się w odległości co najmniej 8 m w rzucie poziomym od ulic i zgrupowania miejsc postojowych dla więcej niż 20 samochodów, miejsc gromadzenia odpadów stałych, wywiewek kanalizacyjnych oraz innych źródeł zanieczyszczenia powietrza. Dolna krawędź otworu wlotowego czerpni powinna znajdować się co najmniej 2 m od poziomu terenu.
• Czerpnie dachowe: Dolna krawędź otworu wlotowego czerpni dachowych powinna znajdować się na wysokości co najmniej 0,4 m i w odległości co najmniej 6 m od wywiewek kanalizacyjnych. W normie PN-EN 13779:2008 zaleca się lokalizowanie dolnej krawędzi czerpni 3 m nad poziomem terenu lub co najmniej 1,5-krotności maksymalnej przewidywanej grubości pokrywy śnieżnej, aby zmniejszyć ryzyko przeniknięcia zanieczyszczeń.
• Odległość czerpni od wyrzutni: W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury odległość ta powinna wynosić 10 m w poziomie i 6 m w pionie, oraz zostać zwiększona dwukrotnie, jeśli powietrze jest zanieczyszczone. Norma PN-EN 13779:2008 ustala odległość czerpni od wyrzutni w zależności od kategorii wyrzucanego powietrza. W przypadku zastosowania zblokowanych urządzeń wentylacyjnych, obejmujących czerpnię i wyrzutnię powietrza, zapewniających skuteczny rozdział strumienia powietrza świeżego od wywiewanego, odległości te mogą nie być zachowane.
• Wyrzutnie ścienne: Odległość od okien na tej samej ścianie powinna wynosić w poziomie co najmniej 3 m, a poniżej lub powyżej - co najmniej 2 m. Jeśli na ścianie przeciwległego budynku są okna, minimalna odległość wydłuża się o dodatkowe 2 m.
• Wyrzutnie dachowe: Dolna krawędź otworu wyrzutni z poziomym wylotem powietrza powinna znajdować się co najmniej 0,4 m powyżej powierzchni, na której jest zamontowana. Odległość od krawędzi dachu, poniżej której znajdują się okna, oraz od najbliższej krawędzi okna w połaci dachu i od najbliższej krawędzi okna w ścianie ponad dachem, nie powinna być mniejsza niż 3 m (mierząc w rzucie poziomym). Jeśli wyrzutnia jest oddalona do 10 m od krawędzi okna w połaci dachu oraz okna w ścianie ponad dachem, to dolna krawędź wyrzutni powinna znajdować się co najmniej 1 m ponad najwyższą krawędzią okna. Zaleca się, aby otwór wyrzutni znajdował się na dachu, w najwyższej jego części, tak aby nie był narażony na przysypanie śniegiem. Otwór z zasady powinien być skierowany w górę, a jego odległość od dachu stanowić 1,5-krotność najwyższej pokrywy śnieżnej.

Parametry czerpni

Rolą czerpni jest dostarczenie powietrza do wnętrza budynku przy jednoczesnej jego ochronie przed zanieczyszczeniami, ptakami, wiatrem oraz infiltracją wody. Efektywność zatrzymywania wody przez czerpnie żaluzjowe określa się według normy PN-EN 13030:2002, klasyfikując je od A (najwyższa) do D (najniższa). Innym istotnym parametrem są opory przepływu powietrza, które generowane są przez specjalny układ lamel, siatek i żaluzji i muszą być uwzględnione przy projektowaniu systemu.

Wyróżnia się także specjalistyczne czerpnie i wyrzutnie przeznaczone do systemów kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła, które przechodzą dokładne badania funkcjonalności, niezawodności i trwałości. Informacja o powierzchni czynnej czerpni jest niezwykle ważna przy określaniu liczby urządzeń potrzebnych do zapewnienia odpowiedniego napływu powietrza kompensacyjnego, bez którego nie ma wydajnego systemu oddymiania.

Projektowanie, montaż i konserwacja systemów

Projektowanie instalacji przeciwpożarowych powinno odbywać się równolegle do projektowania budynku, razem z innymi instalacjami wewnętrznymi. System przeciwpożarowy powinien być wyposażony w odpowiednie urządzenia sygnalizacyjne, informujące o zagrożeniu pożarowym, i dopasowany do rodzaju obiektu. Dobór elementów wentylacji pożarowej musi uwzględniać przeznaczenie obiektu, warunki pożarowe oraz wymagania lokalnych przepisów i norm. Kluczowe kryteria to odporność ogniowa i klasa przepustowości dymu, wymagany czas działania w podwyższonej temperaturze, sposób uruchamiania (ręczne, automatyczne, centralne) oraz kompatybilność z systemami detekcji pożaru i BMS (Building Management System).

Instalacja przeciwpożarowa podlega tym samym zasadom co każda inna instalacja wewnętrzna - najpierw wykonywany jest projekt, następnie montaż. Montażysta systemów przeciwpożarowych powinien być osobą doświadczoną, a kursy i szkolenia kończące się egzaminem i wydające certyfikaty autoryzowanego instalatora są ważnym wskaźnikiem kompetencji.

Konserwacja i przeglądy

Warunkiem niezawodnej pracy systemu wentylacji pożarowej jest prawidłowa i stała konserwacja. Każdy zarządca budynku ma prawny obowiązek konserwacji systemów przeciwpożarowych. Konserwacja powinna być prowadzona zgodnie z instrukcjami producenta, jednak nie rzadziej niż raz w roku. Przeglądy techniczne systemów oddymiania wykonuje się zgodnie z normami oraz dokumentacją Techniczno-Ruchową producenta. Większość producentów wymaga przeglądów 2 razy w roku (co 6 miesięcy). Przeglądy i konserwacje mogą być wykonywane wyłącznie przez osoby właściwie przeszkolone, posiadające odpowiednie kompetencje, doświadczenie i kwalifikacje.

Regularne przeglądy i testy są obowiązkowe - zwykle okresowe kontrole co najmniej raz lub dwa razy do roku, a po każdym zdarzeniu pożarowym lub modyfikacji instalacji. Wydajność dobiera się na podstawie kubatury chronionej strefy, wymaganej prędkości przepływu, strat ciśnienia w kanałach oraz scenariuszy pożarowych.

Testy zadymienia

Przeprowadzanie testów zadymienia, np. z wykorzystaniem wytwornicy VULCAN 5000, która produkuje nietoksyczny, sztuczny, ciepły dym, jest idealnym sposobem na sprawdzenie skuteczności instalacji systemu wentylacji pożarowej oddymiającej. Wszystkie wykonane testy powinny być dokumentowane poprzez wykonywanie dokumentacji filmowej oraz zdjęciowej, a szczegółowy raport zawierać najważniejsze etapy prób wraz z komentarzem dotyczącym czasu zadziałania urządzenia.

Korzyści z profesjonalnych systemów wentylacji pożarowej

Inwestycja w profesjonalne systemy wentylacji pożarowej przekłada się na bezpośrednie korzyści:

• Zwiększenie bezpieczeństwa użytkowników i personelu.
• Redukcja strat materialnych poprzez skuteczniejsze ograniczenie rozprzestrzeniania się ognia i dymu.
• Wydłużenie czasu, w którym konstrukcja budynku pozostaje dostępna dla służb ratowniczych.
• Skrócenie czasu akcji gaśniczej i ograniczenie rozprzestrzeniania się toksycznych gazów, co minimalizuje przerwy w działalności operacyjnej przedsiębiorstwa.
• Obniżenie stawek ubezpieczeniowych i poprawa oceny bezpieczeństwa budynku.
• Uproszczenie procedur ewakuacyjnych i ułatwienie prowadzenia akcji ratunkowych.
• Zmniejszenie kosztów napraw adekwatnych do mniejszych zniszczeń pożarowych.

Wentylacja pożarowa znajduje zastosowanie w szerokim spektrum obiektów: centra handlowe, szpitale, lotniska, parkingi podziemne, hale produkcyjne, magazyny, biurowce, a także budynki mieszkalne wielorodzinne.

tags: #wentylacja #pozarowa #oddymianie #czerpnia #powietrza