Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

Okladka SS-04-2018

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

swiat szkla 750x100 2

 6032 IX Kongres Stolarki polskiej banery reklamowe www 550x120

sacroexpo 468x60 

Projektowanie i wykonanie klap dymowych w obiektach wielkokubaturowych
Data dodania: 06.03.11

Systemy oddymiania grawitacyjnego są jedną z bardziej popularnych metod ochrony dróg ewakuacji oraz wspomagania akcji gaśniczej w obiektach jedno- i wielokondygnacyjnych o dużej kubaturze.

 

Żeby taki system był w stanie spełnić założenia projektowe tj. skutecznie realizować pionową separację powietrza i dymu oraz usuwać z obiektu całą objętość powstających podczas pożaru produktów spalania, konieczne jest poprawne zaplanowanie i wykonanie wszystkich elementów systemu wentylacji pożarowej oraz skoordynowanie ich pracy.

 

Oprócz stanowiących temat niniejszego artykułu zagadnień związanych z doborem, rozmieszczenem i wykonaniem klap dymowych, równie istotne jest określenie m.in. stref pożarowych i sektorów powierzchni dymowych, lokalizacji punktów dolotowych powietrza zewnętrznego, układu wykrywania i automatycznego sterowania instalacją oddymiania.

 

 

 

Wykonany projekt oparty musi być o założenia wynikające ze stworzonego scenariusza, opisującego cel i czas działania wszystkich elementów zabezpieczenia przeciwpożarowego budynku (również systemów DSO, instalacji gaśniczych, systemów automatycznej kontroli dostępu itd.). Konieczne jest również opracowanie na podstawie założonego scenariusza odpowiedniego algorytmu sterowania pożarowego.

 

Tylko przemyślany i dobrze wykonany system zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa dla użytkowników obiektu.

 

 

Wymagania stawiane klapom dymowym
Przepisy techniczno-budowlane, warunki techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, nakładają konieczność zabezpieczenia dróg ewakuacji w budynku z wykorzystaniem m.in. urządzeń służących do oddymiania (np. § 11 p.1 [2]). Z drugiej jednak strony, wskazują na konkretne korzyści finansowe wynikające z zainstalowania najprostszego systemu wentylacji pożarowej z wykorzystaniem klap dymowych.

 

Przykładowo inwestor uzyskuje możliwość obniżenia klasy odporności ogniowej budynku, powiększenia powierzchni stref pożarowych oraz wydłużenia dróg ewakuacyjnych.

 

Możliwość uzyskania wymienionych rozwiązań jest bardzo często głównym powodem wyboru grawitacyjnego systemu oddymiania. W naszych realiach rynkowych nie ma praktycznie żadnego pola do negocjacji, których efektem mogłoby być przyjęcie skuteczniejszego, ale droższego rozwiązania systemu zabezpieczenia przeciwpożarowego. Inwestor najczęściej zainteresowany jest wyłącznie spełnieniem wymogów formalnych, wynikających z przepisów techniczno-budowlanych i dających podstawę do przejścia procedury odbiorczej.

 

 

Odnośnie samej konstrukcji klap dymowych, warunki techniczne [1] określają jedynie wymagania, jakie spełnić muszą te urządzenia w zakresie klasy odporności ogniowej (§ 270 p 5) – dla klap automatycznych wynosi ona B300 30, natomiast dla klap otwieranych wyłącznie ręcznie B600 30, co oznacza, że klapa musi otworzyć się przy oddziaływaniu odpowiednio temperatury 300 i 600oC po 30 min.

 

Projektowa wielkość pożaru dla powierzchni handlowych zgodnie z TR 12101-5 

 

Metody określania powierzchni czynnej klap dymowych
Podstawową wielkością, którą należy określić przy projektowaniu systemu grawitacyjnego odprowadzenia ciepła i dymu jest powierzchnia czynna klap dymowych.

 

Dobierając wielkość klapy projektant musi dokonać wyboru standardu, na jakim chce oprzeć swoje obliczenia. Istnieje możliwość wykorzystania zapisów normy krajowej (PN-B-02877-4/Az1:2006: Instalacje grawitacyjne do odprowadzenia dymu i ciepła – Zasady projektowania) lub wykorzystania jednego ze standardów zagranicznych (np. TR 12101-5 Smoke and heat control systems – Part 5: Guidelines on functional recommendations and calculation methods for smoke and heat exhaust ventilation systems). Często można się sptkać z opinią, że w Polsce instalacje projektowane powinny być w oparciu o normy krajowe.

 

Jest to twierdzenie uzasadnione jedynie w przypadku, jeżeli norma taka przywołana zostanie w rozporządzeniu, w przeciwnym wypadku projektant powinien kierować się głównie dobrą praktyką inżynierską i wybierać najwłaściwsze wytyczne projektowe. Na projektancie bowiem spoczywa odpowiedzialność za przyjęte rozwiązania i skuteczność wykonanej zgodnie z projektem instalacji.

 

Metoda określenia wielkości klapy dymowej jest dobrym przykładem, jak istotny jest wybór odpowiednich zasad projektowania. Opierając się na zapisach Polskiej Normy, szybko i bardzo prosto określa się wymaganą wielkość klap, jako udział procentowy ich powierzchni czynnej w powierzchni dachu.

 

Obliczenia uwzględniają m.in. bardzo ogólnie określone przeznaczenie obiektu, wielkość strefy dymowej i wysokość warstwy wolnej od dymu oraz obliczeniowy czas oddymiania (określony na podstawie położenia budynku i czasu ewakuacji). W normie nie uwzględnia się natomiast tak istotnych parametrów jak: położenie i wielkość prawdopodobnego pożaru, temperatura dymu oraz możliwe skutki działania instalacji tryskaczowych. Wszystkie wymienione powyżej elementy są natomiast uwzględnione w procedurze obliczeniowej zgodnej z TR 12101-5 czy standardach NFPA.

 

Wg tych dokumentów powierzchnia czynna uzależniona jest od: projektowej wielkości pożaru, mocy pożaru (określonej np. na podstawie krzywej pożaru lub stałej, założonej dla określonego typu pomieszczenia), rodzaju instalacji tryskaczowej, wyliczonej temperatury dymu, strumienia masowego wytworzonego dymu oraz powierzchni sektora oddymiania i głębokości zasobnika dymu.

 

Warto w tym miejscu przypomnieć, że nie zawsze bezpieczne jest przyjmowanie maksymalnej określonej dla obiektu mocy pożaru, ponieważ szczególnie w systemach grawitacyjnych, znacznie gorsze warunki dla ewakuacji wystąpić mogą przy mniejszych pożarach (gorsze warunki dla unoszenia dymów pożarowych).

 

Standardy zagraniczne różnicują obliczenia w zależności od położenia źródła pożaru i drogi przepływu powietrza i dymu, czego nie uwzględniono w normie krajowej. Chodzi tu o inny strumień i parametry dymu, który docierać będzie do zasobnika dymu z przestrzeni bezpośrednio do niego przylegającej i z pomieszczeń przyległych, położonych często np. pod balkonami lub mających niewielki otwór dolotowy.

 

Uzyskane w wyniku obliczeń zgodnych z Polską Normą i standardami zagranicznymi wielkości klap dymowych przeważnie znacznie się różnią. Przykładowo dla pewnej hali wystawienniczo handlowej powierzchnia czynna klap wyznaczona na podstawie ww. TR wynosi min. 24,2 m2, dla wszystkich wydzielonych w niej sektorów dymowych.

 

Tymczasem posługując się normą krajową otrzymujemy różne wyniki w zależności od wielkości sektora dymowego – wyniki (współczynnik α = 2,3): dla powierzchni 640 m2 – 14,7 m2, dla 1260 m2-35,3 m2, a dla sektora 2320 m2 – 65 m2!

 

Poza pierwszym przypadkiem jesteśmy po bezpiecznej stronie jeśli chodzi o wielkość urządzeń, ale wiąże się to z nieuzasadnionym wzrostem kosztów całej instalacji (więcej klap oddymiających, większa powierzchnia otworów kompensacyjnych itd.).

 

 

Weryfikacja poprawności przyjętych rozwiązań
W aktualnej wersji przepisów techniczno budowlanych [1] widnieje zapis (§270 p.1.1): Instalacja wentylacji oddymiającej powinna zapewnić, że w czasie potrzebnym do ewakuacji ludzi na chronionych przejściach i drogach ewakuacyjnych nie wystąpi zadymienie lub temperatura uniemożliwiająca bezpieczną ewakuację.

 

Zapis ten często jest interpretowany jako konieczność wykonania symulacji komputerowych potwierdzających skuteczność przyjętych rozwiązań technicznych. Istotnie, w przypadku rozległych obiektów, o złożonym układzie architektonicznym i niekorzystnych scenariuszach rozwoju pożaru jest to praktycznie jedyna możliwa do zastosowania metoda.

 

Jednak w przypadku prostej bryły budynku (dużych otwartych przestrzeni) jeżeli przestrzega się podstawowych zasad podziału przestrzeni podstropowej i lokalizacji punktów nawiewu kompensacyjnego to dostateczny dowód skuteczności instalacji stanowić mogą poprawnie wykonane obliczenia oparte na typowej dla projektowanego obiektu wielkości pożaru.

 

Odnosząc się do samych symulacji CFD, trzeba pamiętać, że ich wynik może być skrajnie różny w zależności od przyjętych założeń początkowych i warunków brzegowych, wybranego modelu numerycznego, zdefiniowanej siatki obliczeniowej itd.

 

Wiarygodne symulacje wymagają zastosowania sprzętu obliczeniowego o dużej mocy (nie da się wykonać ich z wykorzystaniem zwykłego laptopa), czasu, dobrej znajomości praw mechaniki płynów oraz odpowiednich kompetencji. Niestety bardzo często oglądając prezentowane wyniki analizy numerycznej widać, że warunki te nie zostały spełnione.

 

 

Ograniczenia w stosowaniu klap dymowych
Decydując się na zastosowanie naturalnego sposobu oddymiania z wykorzystaniem klap dymowych warto pamiętać o ograniczeniach takiego układu.

 

Po pierwsze skuteczność usuwania dymu pożarowego uzależniona jest od jego temperatury (zjawiska unoszenia – stratyfikacji termicznej), co bardzo ogranicza skuteczne stosowanie tych urządzeń w obiektach wyższych niż 10-12 m.

 

Przy niskich i średnich wartościach mocy pożaru, na wysokiej indukcji powietrza do słupa dymu, oraz przy kontakcie mieszaniny gazów pożarowych z chłodną powierzchnią dachu skuteczność usuwania dymu bardzo szybko maleje i może on zacząć opadać do chronionej strefy pomieszczenia. Równie ważne jest uwzględnienie chłodzącego działania instalacji tryskaczowej, które zasadniczo zmienia właściwości fizyczne dymu, poważanie ograniczając możliwość jego grawitacyjnego usuwania poza budynek.

 

Kolejny problem związany jest ze znaczną bezwładnością systemów naturalnych, czyli ich niewielką skutecznością w początkowym zasie trwania pożaru. W pewnym przedziale czasu (uzależnionym od szybkości rozwoju pożaru) na drogach ewakuacji może pojawić się duża ilość dymu, którego niska temperatura nie pozwala na osiągnięcie pełnej skuteczności systemu oddymiania.

 

W późniejszym okresie, po osiągnięciu przez pożar założonej w projekcie mocy poprawiają się wprawdzie warunki odprowadzenia produktów spalania, ale czasami jest to już okres, kiedy powinna zakończyć się ewakuacja obiektu.

 

 

Wybór typu i rozmieszczenia klapy dymowej
Po określeniu powierzchni czynnej klap dymowych można przystąpić do doboru konkretnych rozwiązań technicznych, spełniających założenia projektowe oraz dostosowanych do oczekiwań architekta i inwestora. W chwili obecnej, szeroka oferta producentów klap oddymiających, pozwala na znalezienie odpowiedniego rozwiązania dla praktycznie każdego typu dachu.

 

Opisywane urządzenia mogą być montowane w poziomie jako urządzenia autonomiczne, mogą również stanowić element większej przeszklonej powierzchni takiej jak kopuła, czy pasmo doświetlające. Dostępne są również klapy dymowe w postaci uchylnych okien na elewacji zewnętrznej oraz klapy żaluzjowe, które można montować zarówno w pozycji poziomej na powierzchni dachu jak w pionie na elewacji budynku lub pionowej części dachu szedowego.

 

W zależności od wybranego układu sterowania pracą klap dymowych, możliwe jest ich wykorzystanie nie tylko do oddymiania, ale również przewietrzania budynku. W tym przypadku należy jednak pamiętać, że priorytetowe znaczenie ma funkcja wentylacji pożarowej i pod tym kontem powinna zostać skonfigurowana automatyka sterująca.

 

Sposób rozmieszczenia klap dymowych w zakresie ich położenia na dachu budynku, odległości od krawędzi dachu, wzajemnego położenia urządzeń itd. został poprawnie opisany w Polskiej Normie [3].

 

Szczególnie ważne jest, żeby każdy sektor dymowy wydzielony kurtynami dymowymi wyposażony był przynajmniej w jedną klapę. Efektywność oddymiania poprawia zastosowanie większej liczby małych klap dymowych. Dobór liczby urządzeń znacznie ułatwia zapis o konieczności instalowania przynajmniej jednej klapy na każde 200 m2 dachu o nachyleniu <12o oraz na 400 m2 na dachu o nachyleniu ≥12o.

 

 

Sterowanie pracą klap dymowych
Uruchomienie (otwarcie) klap dymowych odbywać może się ręcznie np. przez naciśnięcie alarmowego przycisku oddymiania, automatycznie po przekroczeniu zadanych warunków termicznych lub zdalnie przez system detekcji pożaru. W dwóch pierwszych przypadkach należy liczyć się z otwarciem klapy po pewnym czasie od wybuchu pożaru. Sam system oddymiania pełni raczej funkcję rozrzedzenia gazów pożarowych i zmniejszenia ich objętości na potrzeby prowadzenia akcji ratowniczo-gaśniczej.

 

Szczególnie przy sterowaniu ręcznym, scenariusze pożarowe najczęściej przewidują uruchomienie instalacji na polecenie dowodzącego akcją gaśniczą.

 

Inaczej wygląda sytuacja w przypadku klap wyzwalanych automatycznie przez system detekcji pożaru (np. czujki dymu). W takiej sytuacji system zaczyna działać w początkowej fazie pożaru poprawiając warunki ewakuacji użytkowników obiektu, a przy bardziej rozbudowanych układach kontroli i sterowania możliwa jest również zmiana scenariusza oddymiania wraz ze zmieniającymi się warunkami pożaru.

 

Częstym uzupełnieniem systemu sterowania pracą klap dymowych są przyciski służące do ręcznego uruchomienia naturalnej wentylacji. Występują również komfortowe, automatyczne czujniki wiatrowodeszczowe oraz czujniki temperatury umożliwiające kontrolowaną wentylację pomieszczeń w wyniku stałego monitorowania pogody.

 

Na zakończenie, należy jeszcze raz podkreślić, że systemów wentylacji pożarowej nie można projektować z uwzględnieniem wyłącznie wybranych elementów. Praktycznie każdy obiekt ma własną niepowtarzalną specyfikę, która wymaga od projektanta (w konsultacji z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych) starannego przemyślenia zasad funkcjonowanie układu oddymiania. Nawet poprawne dobranie wielkości i rozmieszczenia klap dymowych nie gwarantuje jeszcze spełnienia podstawowego założenia projektowego – ochrony dróg ewakuacji.

 

 

dr inż.  Grzegorz Kubicki
Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa,
Wydział Inżynierii Środowiska,
Politechnika Warszawska

 

Literatura

[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie

[2] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji 1) z dnia 21 kwietnia 2006 r w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów

[3] PN-B-02877-4/Az1:2006 Instalacje grawitacyjne do odprowadzenia dymu i ciepła (Zasady projektowania)

[4] TR 12101-5 Smoke and heat control systems – Part 5: Guidelines on functional recommendations and calculation methods for smoke and heat exhaust ventilation systems

[5] NFPA 92B Standard for smoke management systems in malls, atria, and large spaces 2009 Edition

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

 

patrz też:

Specjalność: oddymianie , Robert Sienkiewicz, Świat Szkła 4/2010

- Klapy dymowe ESCO NRWG , Grzegorz Sawicki ESCO, Świat Szkła 4/2010

- Wymagania dla okien oddymiających , Magdalena Mazur D+H, Świat Szkła 4/2010

- Certyfikowane okna oddymiające, Marcin Pielaszek Colt International, Świat Szkła 4/2010

- Okna oddymiające - skuteczność działania, Marta Grunwald BSH KLIMA, Świat Szkła 4/2010

- System oddymiający WRA 518 H/K 4, ROTO, Świat Szkła 4/2010

- Okna oddymiające FSP i FSJ, FAKRO, Świat Szkła 4/2010

Okna w oddymianiu grawitacyjnym, Tadeusz Michałowski, Świat Szkła 1/2010

- Nowoczesne rozwiązania przeciwpożarowe w obiektach, Magdalena Mazur D+H, Świat Szkła 6/2009

- Przekrycia dachowe i naświetla z tworzyw sztucznych , Andrzej Kolbrecki, Bartłomiej Papis, Kamil Perzyna, Świat Szkła 4/2009

- Bezpiecznie w czasie pożaru , Jan Kubalewski UNIMA-TECH, Świat Szkła 2/2009 

- Atria i pasaże handlowe a ochrona przeciwpożarowa. Część 2, Paweł Królikowski, Świat Szkła 10/2008

- Atria i pasaże handlowe a ochrona przeciwpożarowa. Część 1, Paweł Królikowski, Świat Szkła 9/2008

- Okno oddymiające Euro-SHEV wg nowej normy EN 12101-2, D+H, Świat Szkła 5/2008

- Okna żaluzjowe – idealna wentylacja i oddymianie, Tadeusz Michałowski, Świat Szkła 4/2008

- Właściwy kurs, ELERO, Świat Szkła 4/2008

- Automatyka do okien żaluzjowych, D+H, Świat Szkła 4/2008

- Zastosowanie świetlików dachowych i okien fasadowych jako urządzeń oddymiających, Piotr Głąbski, Świat Szkła 6/2007

- Doświetlanie, wentylacja i oddymianie, ALUCO, Świat Szkła 6/2007

- Świetlik wielofunkcyjny, Wojciech Jaroch ROBELIT, Świat Szkła 6/2007

- Systemy sterowania elementami elewacji obiektów, Jan Kubalewski UNIMA, Świat Szkła 6/2007

Parametry oddymiających okien fasadowych, D+H, Świat Szkła 6/2007

- Okno oddymiającew Euro-SHEV wg nowej normy EN 12101-2, Magdalena Mazur D+H, Świat Szkła 12/2006

- Klapy dymowe i świetliki dachowe, Piotr Kapuściński HEXADOME, Świat Szkła 12/2006

- Nowe reguły w ochronie przeciwpożarowej, Tadeusz Michałowski, Świat Szkła 11/2006

- Okno oddymiające FSP , M. Hajduga FAKRO, Świat Szkła 11/2006

- Okna lamelowe , Tadeusz Michałowski, Świat Szkła 1/2006  

- Wymagania stawiane urządzeniom do usuwania dymu oraz zapobiegającym zadymieniu, Paweł Królikowski, Świat Szkła 12/2005

- Mechanizm automatycznego otwierania świetlików dachowych i klap dymowych, Zbigniew Czajka, Świat Szkła 11/2005

- Systemy sterowania oddymianiem grawitacyjnym, Jan Kubalewski UNIMA, Świat Szkła 11/2005

Napędy systemów oddymiania i naturalnej wentylacji, Magdalena Mazur D+H, Świat Szkła 11/2005

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 3/2011

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik