Systemy wentylacji pożarowej stanowią grupę rozwiązań techniczno-budowlanych, wykorzystywanych w celu zapewnienia w budynkach poziomu bezpieczeństwa pożarowego wymaganego przepisami budowlanymi [1] oraz przepisami ochrony przeciwpożarowej [2].

 

 

Bezpieczeństwo pożarowe

 

 

Zgodnie z §207.1 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dn. 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75, poz. 690 z późn. zm.):

Budynek i urządzenia z nim związane powinny być zaprojektowane i wykonane w sposób zapewniający w razie pożaru:

1) nośność konstrukcji przez czas wynikający z rozporządzenia,

2) ograniczenie rozprzestrzeniania się ognia i dymu w budynku,

3) ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru na sąsiednie budynki,

4) możliwość ewakuacji ludzi

5*) a także uwzględniający bezpieczeństwo ekip ratowniczych.

 

Narzędziem często wykorzystywanym w realizacji punktów 1, 2, 4 i 5* jest zastosowanie prawidłowo działającego systemu wentylacji oddymiającej [3, 4]. Aby system wentylacji oddymiającej mógł pracować prawidłowo, niezbędne jest spełnienie dwóch warunków. Po pierwsze, musi zostać wydzielona przestrzeń (tzw. zbiornik dymu), w której będzie gromadził się dym powstały w wyniku pożaru w sposób nie zagrażający osobom ewakuującym się, a po drugie, musi być zastosowane rozwiązanie, które umożliwi odebranie tego dymu i ostateczne usunięcie go z przestrzeni budynku.

 

Elementami systemu służącymi do wydzielenia zbiorników dymu są bariery architektoniczne oraz dodatkowe elementy: kurtyny dymowe, zaś urządzeniami służącymi do odprowadzenia dymu i ciepła w systemach grawitacyjnej wentylacji oddymiającej są klapy dymowe oraz okna oddymiające [5]. 

 

 

2015 07-08 19 1

Rys. 1. Zasada działania systemu oddymiania (z: Michałowski T.: Okna w oddymianiu grawitacyjnym „Świat Szkła” 1/2010)

 

 

Zarówno jedne, jak i drugie urządzenia są objęte normami zharmonizowanymi, określającymi metodologię badawczą i proces, jaki wyrób musi przejść przed jego wprowadzeniem do obrotu. Badania, którym powinny zostać poddane kurtyny dymowe oraz urządzenia do grawitacyjnego odprowadzenia dymu i ciepła zostały szczegółowo opisane w normach europejskich, odpowiednio PN-EN 12101-1 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła Część 1: Wymagania techniczne dotyczące kurtyn dymowych [6] i PN-EN 12101-2 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła Część 2: Wymagania techniczne dotyczące klap dymowych [7].

 

Z uwagi na uwarunkowania architektoniczne coraz częściej wykorzystywanym materiałem jest szkło, z którego mogą zostać wykonane przedmiotowe kurtyny dymowe, jak i wypełnienia skrzydeł urządzeń do grawitacyjnego odprowadzenia dymu i ciepła.

 

 

2015 07-08 19 2

Rys. 2. Sposóby zabezpieczenia klatek schodowych z wykorzystaniem urządzeń grawitacyjnych – a) klapy dymowej, b) błędne rozwiązanie wykorzystujące tylko jedno okno oddymiające, c) poprawne rozwiązanie z dwoma oknami oddymiającymi i detekcją kierunku wiatru

 

(...)

 

Szklane kurtyny dymowe

 

 

Norma PN-EN 12101-1 [6] obejmuje swym zakresem metodykę badań zarówno kurtyn ruchomych (ASB), jak i stałych (SSB). Z uwagi na materiał, jakim jest szkło, jego zastosowanie ogranicza się do kurtyn dymowych stałych (SSB), które podlegają ograniczonej liczbie badań względem kurtyn ruchomych (ASB).

 

Zgodnie z Załącznikiem A wspomnianej normy [6] kurtyny stałe wykonane ze szkła podlegają badaniom z uwagi na dwie cechy:

  • przepuszczalność dymu (zgodnie z Załącznikiem C do normy PN-EN 12101-1),
  • klasyfikacja temperatura-czas (zgodnie z Załącznikiem D do normy PN-EN 12101-1).

 

Badania, zgodnie z Załącznikiem B do normy PN-EN 12101-1, dotyczące niezawodności i trwałości wyrobu, domyślnego przejścia do pożarowego trybu pracy oraz czasu odpowiedzi i funkcjonowania mają zastosowanie jedynie w przypadku kurtyn ruchomych (ASB).

 

 

2015 07-08 20 1

Rys. 3. Rozkład ciśnienia na fasadzie budynku wyposażonego w system grawitacyjnego oddymiania z wykorzystaniem okien oddymiających – analiza wpływu wiatru na działanie systemu (Praca własna ITB)

 

 

2015 07-08 20 2

 

Rys. 4. Fragment numerycznego modelu hali widowiskowo sportowej wyposażonej w grawitacyjny system wentylacji oddymiającej oraz podział na strefy dymowe z wykorzystaniem kurtyn (Praca własna ITB)

 

 

Element próbny

 

Zarówno w jednym, jak i w drugim przypadku element próbny wykorzystywany do badań zgodnie z załącznikiem C powinien zostać dobrany zgodnie z wymaganiami załącznika D. W przypadku kurtyn dymowych, których największy rozmiar jest mniejszy niż 3x3 m, należy poddać badaniu największą kurtynę w rodzinie, zaś w przypadku większych elementów  element próbny powinien mieć wymiary 3x3 m. W celu uwzględnienia większej wysokości kurtyny należy równomiernie przyłożyć dodatkowe obciążenie, poprzecznie do spodu kurtyny, odpowiadające dodatkowej masie przypadającą na badaną szerokość kurtyny dla najwyższej kurtyny w rodzinie.

 

 

2015 07-08 20 3

Rys. 5. Szklane kurtyny dymowe w supermarkecie (z: Sienkiewicz R.: Kurtyny dymowe. „Świat Szkła” 3/2011 – wyd. internetowe)

 

 

Przepuszczalność dymu

 

Załącznik C do normy PN-EN 12101-1 rozróżnia dwa rodzaje materiałów, tj. materiały nieprzepuszczalne i przepuszczalne. W przypadku tych pierwszych norma dopuszcza formę potwierdzenia nieprzepuszczalności dymu w formie opinii technicznej i akceptacji rozwiązania bez badania. 

 

Materiały, które nie zostały zaakceptowane jako nieprzepuszczalne, powinny być poddane badaniu zgodnie z normą PN-EN 1634-3 [7], z użyciem próbki o wymiarze 1 m² z dokładnie uszczelnionymi krawędziami. W przypadku kurtyn szklanych, co do samego materiału nie zachodzi podejrzenie, że będzie on przepuszczalny dla dymu przy nadciśnieniu 25 Pa. Istnieje jednak obawa, że kurtyna będzie nieszczelna w miejscach połączeń tafli, czy w miejscu jej zamontowania.

 

Z uwagi na fakt, iż rzadko kiedy kurtyna dymowa wykonana ze szkła ma małe wymiary, a zazwyczaj składa się ona z szeregu szklanych paneli, do badania powinien zostać wybrany najbardziej niekorzystny fragment kurtyny z największą możliwą liczbą połączeń i szczelin.

 

Badanie przepuszczalności dymu prowadzi się przy różnicy ciśnienia wynoszącej 25 Pa w temperaturze otoczenia 200°C, co może spowodować powstanie przecieków pomiędzy taflami w wyniku rozszerzenia się połączeń na skutek oddziaływania wysokiej temperatury. Przeciek nie powinien przekroczyć 25 m³ na godzinę na 1 m² powierzchni kurtyny. W takim przypadku należy uznać, że zaprojektowana kurtyna dymowa uzyskała wynik pozytywny.

 

 

2015 07-08 21 1

Rys. 6. Szklane kurtyny dymowe przykłady rozwiązań technicznych (z: Sienkiewicz R.: Kurtyny dymowe. „Świat Szkła” 3/2011 – wyd. internetowe)

 

2015 07-08 21 2

 

Rys. 7. Szklane kurtyny dymowe przykłady rozwiązań technicznych (z: Sienkiewicz R.: Kurtyny dymowe. „Świat Szkła” 3/2011 – wyd. internetowe)

 

 

 

Badanie odporności temperatura-czas

 

W kwestii oddziaływania wysokiej temperatury wyróżnia się dwie kategorie klasyfikacji kurtyn dymowych: D i DH. Różnią się one między sobą temperaturą oddziaływującą na badany element. W przypadku oznaczenia D kurtyna dymowa poddana jest oddziaływaniu temperatury 600°C, zaś oznaczenie DH dotyczy oddziaływania wyższej temperatury, gdzie element próbny jest nagrzewany zgodnie ze standardową krzywą nagrzewania (EN 1363-1). Ponadto przy oznaczeniu D lub DH powinien się znaleźć indeks opisujący parametr czasu: 30, 60, 90, 120 itp.

 

Warunkiem osiągnięcia pozytywnego wyniku badań jest zachowanie szczelności ogniowej, bez:

  • możliwości zagłębienia szczelinomierza,
  • utrzymujących się płomieni,
  • zawalenia się.

 

 

2015 07-08 21 3

Rys. 8. Tekstylne kurtyny dymowe (z: Sienkiewicz R.: Kurtyny dymowe. „Świat Szkła” 3/2011 – wyd. internetowe)

 

2015 07-08 21 4

Rys. 9. Tekstylne kurtyny dymowe (z: Sienkiewicz R.: Kurtyny dymowe. „Świat Szkła” 3/2011 – wyd. internetowe)

 

 

Urządzenia do grawitacyjnego odprowadzenia dymu i ciepła

 

 

Urządzenia do grawitacyjnego odprowadzenia dymu i ciepła podlegają badaniom zgodnie z normą PN-EN 12101-2 [8]. Do tego typu urządzeń zaliczmy zarówno klapy dymowe oraz okna oddymiające. 

 

W celu dopuszczenia do obrotu takiego urządzenia musi ono pozytywnie przejść badania zgodnie z ww. normą oraz posiadać oznakowanie CE (w przypadku urządzeń wykraczających poza zakres normy zharmonizowanej możliwe jest oznakowanie znakiem krajowym B). Norma zharmonizowana [8] przewiduje szereg badań zapewniających, iż badany element charakteryzuje się konkretnymi parametrami aerodynamicznymi oraz pewnością i niezawodnością działania. W tym miejscu warto powiedzieć, że wyznaczenie współczynnika powierzchni czynnej urządzenia nie jest tożsame z poznaniem jego skuteczności w każdych warunkach [9]. Istnieją sytuacje, w których układ klap dymowych na budynku może zachowywać się odmiennie od zbadanego pojedynczego elementu [10]. Zjawisko to nabiera szczególnego znaczenia w odniesieniu do układów opartych na elementach pionowych (oknach), które zazwyczaj badane są bez uwzględnienia oddziaływania wiatru, przez co można uznać je za znacznie bardziej podatne na niekorzystne oddziaływanie [11].

 

 

2015 07-08 21 5

Rys. 10. Model numeryczny nietypowej klapy dymowej wykorzystany w szacowaniu powierzchni czynnej urządzenia (Praca własna ITB)

 

 

Każde z badanych urządzeń posiada szereg oznaczeń, które je klasyfikują, w zależności od uzyskanego wyniku badania. Do podstawowych cech opisujących takie urządzenie należą:

  • powierzchnia czynna (zgodnie z Załącznikiem B do normy PN-EN 12101-2)
  • niezawodność działania (zgodnie z Załącznikiem C do normy PN-EN 12101-2)
  • pewność działania pod obciążeniem śniegiem (zgodnie z Załącznikiem D do normy PN-EN 12101-2)
  • niska temperatura otoczenia (zgodnie z Załącznikiem E do normy PN-EN 12101-2)
  • pewność działania pod obciążeniem wiatrem (zgodnie z Załącznikiem F do normy PN-EN 12101-2)
  • odporność na wysoką temperaturę (zgodnie z Załącznikiem G do normy PN-EN 12101-2). 

 

 

Powierzchnia czynna

 

Każde z urządzeń do grawitacyjnego odprowadzenia dymu i ciepła charakteryzuje się odpowiednim współczynnikiem przepływu określanym na drodze badań aerodynamicznych. Wynikiem iloczynu współczynnika przepływu i powierzchni geometrycznej urządzenia jest powierzchnia czynna będąca wartością wykorzystywaną w procesie projektowym. Wyróżnia się dwa rodzaje współczynnika przepływu:

  • uwzględniającego oddziaływanie wiatru bocznego – cvv,
  • bez uwzględnienia oddziaływania wiatru bocznego – cv0.

 

Współczynnik z uwzględnieniem oddziaływania wiatru bocznego powinien być wyznaczany dla wszystkich klap dymowych oraz okien połaciowych (przeznaczonych do montażu w dachach). Na wartość współczynnika powierzchni czynnej wpływają takie elementy jak sama konstrukcja klapy bądź okna połaciowego, wysokość podstawy, kąt otwarcia skrzydła bądź zastosowane elementy aerodynamiczne. W wybranych przypadkach uwzględnia się nawet kąt nachylenia połaci dachowej. 

 

 

2015 07-08 22 1

Rys. 11. Schemat oraz wizualizacja stanowiska do wyznaczania powierzchni czynnej klap dymowych (z: Węgrzyński W., Krajewski G.: Wykorzystanie okien oddymiających w systemie wentylacji pożarowej. „Świat Szkła” 12/2014)

 

 

W przypadku okien montowanych w fasadzie nie uwzględnia się oddziaływania wiatru bocznego, wyznaczając jedynie współczynnik przepływu cv0. Zgodnie z normą PN-EN 12101-2 wymagane jest jednak dublowanie okien na dwóch przeciwległych fasadach z zastosowaniem systemu detekcji kierunku wiatru w celu wykluczenia otwarcia okien po stronie nawietrznej. Nie we wszystkich przypadkach to oddziaływanie wiatru będzie tak negatywne – przykładowo, w momencie zastosowania okien oddymiających w szedach, możliwe jest, że kolejny rząd okien znajdzie się w cieniu aerodynamicznym kolejnego szedu. Określenie takiego oddziaływania jest możliwe z wykorzystaniem zaawansowanych metod numerycznych i zasad obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) [10].

 

 

Niezawodność działania

 

Badanie dotyczące niezawodności działania można określić, jako zmęczeniowe badanie mechaniczne, polegające na otwarciu urządzenia określoną ilość razy. Zazwyczaj jest to 50 lub 1000 otwarć do pozycji pożarowej. Należy mieć jednak na uwadze, że w momencie, jeżeli urządzenie służy jednocześnie do pełnienia funkcji bytowej, jak i pożarowej, badanie to musi być poprzedzone 10 000 otwarć do pozycji wentylacji codziennej. Klasyfikacja kategorii, jaką osiągnęło dane urządzenie jest przedstawiana w formie symbolu Re z indeksem oznaczającym liczbę otwarć do pozycji pożarowej.

 

Celem badania jest ocena pracy siłownika oraz wszelkich elementów, takich jak zawiasy czy też rama skrzydła. Przy każdym powtórzeniu skrzydło klapy ma się otworzyć do pozycji pożarowej w czasie nie dłuższym niż 60 s.

 

 

2015 07-08 22 2

Rys. 12. Symulacja rozprzestrzeniania dymu w arenie sportowej wyposażonej w grawitacyjną wentylację oddymiającą oraz kurtyny dymowe (Praca własna ITB)

 

 

Pewność działania pod obciążeniem śniegiem

 

Badanie prowadzone w celu określenia klasy pewności działania pod obciążeniem służy do oceny możliwości stosowania urządzeń w różnych strefach śniegowych. Ciężar śniegu jest modelowany przy użyciu worków wypełnionych kruszywem. Ponadto uwzględniane jest parcie wiatru bocznego o prędkości 10 (±1) m/s. Wynik badania uznaje się za pozytywny, jeżeli klapa otworzy się do pozycji pożarowej w czasie nie dłuższym niż 60 s. Test jest powtarzany trzy razy.

 

Osiągnięta klasa pewności działania pod obciążeniem śniegiem ma symbol SL wraz z indeksem podającym wartość obciążenia na m² [N/m²=Pa]. Zazwyczaj spotykane indeksy to 550, 700, 900, 1300. Im wyższa wartość indeksu tym większe obciążenie, które klapa jest w stanie pokonać.

 

Badanie to jest wykonywane jedynie w przypadku klap dymowych. Nie wykonuje się go dla okien montowanych w fasadzie z uwagi na brak możliwości zalegania śniegu na pionowych przegrodach.

 

 

2015 07-08 22 3

Rys. 13. Klapa dymowa w trakcie badania ogniowego

 

 

Niska temperatura otoczenia 

 

Badanie wykonywane jest w komorze klimatycznej i pozwala na określenie możliwości funkcjonowania urządzenia w ujemnych temperaturach. Z uwagi na rzadką konieczność takiej pracy urządzenia większość producentów deklaruje klasę działania w temperaturze minimalnej 0°.

 

 

Pewność działania pod obciążeniem wiatrem

 

Badanie pewności działania pod obciążeniem wiatrem ma celu ocenę wytrzymałości konstrukcji na podciśnienie, mogące występować w obszarze urządzenia od strony zewnętrznej budynku. W tym celu badany element jest obracany tak, aby obciążenie oddziaływujące na skrzydło działało od strony wewnętrznej w celu odwzorowania podciśnienia czyli zasysania. 

 

Klasyfikacja pewności działania pod obciążeniem wiatrem jest określana symbolem WL wraz z indeksem opisującym wartość podciśnienia, na jakie było badane urządzenie.

 

Za wynik pozytywny uznaje się sytuację, w której nie nastąpi zerwanie skrzydła i niekontrolowane otwarcie pod wpływem obciążenia oraz po obróceniu urządzenia skrzydło klapy otworzy się w czasie nie dłuższym niż 60 sekund od podania sygnału.

 

 

Odporność na wysoką temperaturę

 

Badanie ma na celu potwierdzenie zdolności otwarcia się urządzenia do grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła pomimo oddziaływania na nie wysokiej temperatury, która może spowodować uszkodzenia. Norma wyróżnia dwie opcje badania, polegające na oddziaływaniu różnej temperatury na badany element: 300°C lub 600°C. Rodzaj testu jest zależny od przeznaczenia urządzenia. Ponadto w badaniu oceniana jest podatność konstrukcji klapy dymowej na zniekształcenia pod wpływem wysokiej temperatury, które mogłyby wpłynąć na zmniejszenie otworu wylotowego klapy, a przez to ograniczyć skuteczność działania klapy dymowej.

 

W celu przeprowadzenia badania element próbny jest umieszczany na komorze pieca w pozycji, w jakiej będzie montowany na obiekcie. W 5 minucie badania następuje podanie sygnału do otwarcia urządzenia. Na wynik pozytywny badania składają się trzy następujące warunki:

  • urządzenie otworzy się w czasie nie dłuższym niż 60 sekund,
  • w czasie 30 minut badania nie nastąpią deformacje i zniekształcenia mogące zmniejszyć otwór o więcej niż 10%,
  • nie będzie występowało zjawisko płonących kropli kapiących z elementu próbnego.

 

 

Podsumowanie

 

 

W świetle obowiązujących przepisów prawa krajowego, jak i norm w nim przywołanych, istnieje obowiązek badania urządzeń i elementów systemu służących do kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła. Zarówno element statyczny w postaci szklanej kurtyny dymowej wydzielającej zbiorniki dymu bądź też ukierunkowującej jego przepływ, jak i elementy aktywne w postaci urządzeń do grawitacyjnego dymu i ciepła w celu wprowadzenia do obrotu – muszą przejść proces wprowadzenia wyrobu do obrotu. Proces ten jest poprzedzony badaniami szczegółowo opisanymi w normach zharmonizowanych. Oprócz badań poszczególnych elementów w ramach certyfikacji prowadzona jest także zakładowa kontrola produkcji, mająca na celu weryfikację prawidłowości realizacji procesu produkcyjnego.

 

Prowadzone badania gwarantują, iż element, który zostanie zamontowany na obiekcie, który został wykonany zgodnie z dokumentacją techniczną elementu badanego w laboratorium akredytowanym, będzie gwarantował wymagany poziom niezawodności i pozwoli projektantowi na zaprojektowanie skutecznie funkcjonującego systemu wentylacji oddymiającej.

 


mgr inż. Grzegorz Krajewski
Zakład Badań Ogniowych,
Instytut Techniki Budowlanej

 

 

mgr inż. Wojciech Węgrzyński
Zakład Badań Ogniowych,
Instytut Techniki Budowlanej

 

 

Bibliografia: 

[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz.U. 2002 nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami).

[2] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. nr 109, poz. 719), z późniejszymi zmianami.

[3] P. Sulik, W. Węgrzyński: Wentylacja pożarowa w budynkach. Cz.1. Wymagania i systematyka, „Builder” 3/2015, s. 96-99.

[4] W. Węgrzyński, G. Krajewski, P. Sulik: Systemy wentylacji pożarowej w budynkach, „Inżynier Budownictwa”, 9/2014, s. 54-59.

[5] G. Sztarbała, G. Krajewski, W. Węgrzyński, P. Głąbski: Projektowanie systemów wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych. Kurs organizowany przez Zakład Badań Ogniowych. Warszawa: Instytut Techniki Budowlanej, 2011.

[6] 12101-1:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 1: Wymagania techniczne dotyczące kurtyn dymowych.

[7] PN-EN 1634-3 Badania odporności ogniowej zestawów drzwiowych i żaluzjowych. Część 3: Sprawdzanie dymoszczelności drzwi i żaluzji.

[8] 12101-2:2005 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 2: Wymagania techniczne dotyczące klap dymowych.

[9] W. Węgrzyński: Ocena skuteczności funkcjonowania grawitacyjnej wentylacji oddymiającej przy oddziaływaniu wiatru, „Budownictwo i Architektura” 2014, Vol.13(4), s. 15-22.

[10] W. Węgrzyński: Ocena wpływu wiatru na skuteczność działania grawitacyjnej wentylacji oddymiającej, „Materiały Budowlane” 10/2014, s. 149-151.

[11] W. Węgrzyński, G. Krajewski: Wykorzystanie okien oddymiających w systemie wentylacji pożarowej, „Świat Szkła” 12/2014.

 

 

patrz też

 

Kurtyny dymowe – bezpieczeństwo którego nie widać , Świat Szkła - portal

 

Świetliki dachowe, okna fasadowe i kurtyny dymowe – a ochrona przed zadymieniem , Grzegorz Krajewski, Wojciech Węgrzyński, Świat Szkła 7-8/2015

 

 Kurtyny dymowe , Robert Sienkiewicz,  Świat Szkła 3/2011 

 

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

 

 

 Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła  07-08/2015  
   

 

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.