Wentylacja pożarowa w budynkach wysokich i wysokościowych - normy i przepisy

WSTĘP

Przepisy regulujące wymagania ochrony przeciwpożarowej budynków zawarte są w Ustawie z 7 lipca 1994 roku - Prawo budowlane. Ustawa ta stanowi, że każdy obiekt budowlany powinien być projektowany, budowlany, użytkowany i utrzymywany zgodnie z przepisami, w tym techniczno-budowlanymi oraz zasadami wiedzy technicznej, w taki sposób, aby spełnione były podstawowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa pożarowego (art. 5 ust.1 pkt 1b). Aktem wykonawczym do ustawy jest rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Według §207 ust. 1 wymienionego rozporządzenia, budynek i urządzenia z nim związane, powinny być projektowane i wykonane w sposób zapewniający w razie pożaru:

1. nośność konstrukcji przez czas wynikający z wymagań dla danego typu budynku,
2. ograniczenie rozprzestrzeniania się ognia i dymu w budynku,
3. ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru na inne budynki,
4. możliwość ewakuacji ludzi.

Rozporządzeni Ministra Infrastruktury zawiera postanowienia dotyczące podziału budynków ze względu na przeznaczenie i sposób użytkowania, podziału według kategorii zagrożenia ludzi (ZL), podziału na strefy pożarowe, określenia wymagań odnoszących się do oddzieleń pożarowych oraz odporności pożarowej budynków i długości dróg ewakuacyjnych.

Istotnym rozporządzeniem jest także rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 roku w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów, w którym zawarto czynności zabronione oraz obowiązki w zakresie przeciwpożarowym, wymagania dotyczące dróg ewakuacyjnych, przeciwpożarowych instalacji wodociągowych, a także stałych urządzeń gaśniczych.

Celem wentylacji pożarowej jest:

• przeciwdziałanie rozprzestrzenianiu się dymu i gorących gazów pożarowych poza kondygnację objętą pożarem oraz wzdłuż ciągów ewakuacyjnych,
• umożliwienie ewakuacji ludzi z zagrożonej strefy oraz ułatwienie przeprowadzenia skutecznej akcji gaśniczej przez zapobiegnięcie nadmiernemu ograniczeniu widoczności oraz spadkowi stężenia tlenu poniżej wartości zagrażającej życiu w poziomych korytarzach ewakuacyjnych i w przedsionkach przeciwpożarowych na kondygnacji objętej pożarem oraz na klatkach schodowych,
• zmniejszenie strat materialnych spowodowanych działaniem dymi i wysoką temperaturą gazów pożarowych.

Wentylacja pożarowa jest określana jako instalacja oddymiająca wywiewna, usuwającą dym i gorące gazy z klatek schodowych i przedsionków przeciwpożarowych stanowiących drogi ewakuacyjne oraz jako instalacja nawiewna, która dostarcza powietrze do strefy zadymionej, powodując kierowanie rozprzestrzeniającego się dymu w stronę otworów wywiewnych oraz dostarczanie czystego powietrza w miejsce usuwanego powietrza zanieczyszczonego.

BUDYNEK WYSOKI I WYSOKOŚCIOWY

Budynek wysoki (W) określa się jako budynek o wysokości od 25 m do 55 m włącznie nad poziomem terenu lub budynek mieszkalny o wysokości od 9 do 18 kondygnacji nadziemnych włącznie.

Budynek wysokościowy (WW) to budynek o wysokości powyżej 55 m nad poziomem terenu. Wysokość budynku liczy się od poziomu terenu przy najniżej położonym wejściu do budynku lub jego części, do górnej płaszczyzny stropu bądź najwyżej położonej krawędzi stropodachu nad najwyższą kondygnacją użytkową, łącznie z grubością izolacji cieplnej i osłaniającej ją warstwy.

STANDARDY PROJEKTOWANIA

W Polsce stosowane są obecnie dwie metody projektowania systemów wentylacji pożarowej w budynkach wysokich i wysokościowych – według Instrukcji ITB 378, opartej na standardach francuskich oraz według zaleceń normy PN-EN 12101-6. W obu przypadkach system musi spełnić trzy zadania, do których należy:

• wytworzenie i utrzymanie nadciśnienia w klatce schodowej względem otaczającej przestrzeni,
• ochrona klatki schodowej podczas prowadzenia ewakuacji i akcji ratowniczej,
• utrzymanie nadciśnienia w klatce schodowej na poziomie pozwalającym na swobodne dostanie się do niej przez ludzi opuszczających budynek.

Tab. Dostępne standardy projektowania [7]

NORMA EN 12101-6

Przedmiotem normy są wymagania niezbędne przy projektowaniu, budowie i przekazywaniu do odbioru systemów, których celem jest ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu w budynku przy wytworzeniu różnicy ciśnień. Norma została podzielona na dwie części:

• norma produktowa o numerze 12101-6 (Wymagania techniczne dla zestawów urządzeń do różnicowania ciśnień),

• raport techniczny TR 12101-13 (Projektowanie systemów różnicowania ciśnień).

Norma PN-EN 12101-6 określa 6 klas systemów kontroli rozprzestrzeniania się dymu, których dobór zależy od warunków obowiązujących w miejscu użycia systemu, przewidywanego scenariusza ewakuacji oraz konieczności zapewnienia warunków do prowadzenia działań ratowniczych przez straż pożarną.

System klasy A

System stosowany w budynkach, w których nie zakłada się ogólnej ewakuacji ludzi, poza ewakuacją osób zagrożonych bezpośrednio. System ten zakłada, że na klatce schodowej biedą otwarte tylko jedne drzwi.

Wymagania:

• przepływ powietrza: 0,75 m/s w przekroju drzwi,

• różnica ciśnień: po obu stronach drzwi 50 Pa,

• siła potrzebna do otwarcia drzwi: 100N.

System klasy B

System stosowany dla szybów dźwigowych, przedsionków i klatek schodowych przeznaczonych do ewakuacji i na potrzeby ratowników. System zakłada, że zaawansowanie pożaru spowoduje zadymienie przedsionków, gdzie dym ten może przedostać się do klatek schodowych i szybów windowych. Zakłada on stale otwarte wszystkie drzwi ze względu na jednoczesną ewakuację i trwającą akcję ratowniczą.

Wymagania:

• przepływ powietrza: 2 m/s w przekroju drzwi,

• różnica ciśnień: pomiędzy powierzchnią użytkową a szybem windy/ klatka schodową/ przedsionkiem: 50 Pa,

• siła potrzebna do otwarcia drzwi: 100N.

System klasy C

System stosowany w obiektach, gdzie przewidziana jest jednoczesna ewakuacja wszystkich ludzi. Pozwala to na uzyskanie wolnej drogi ewakuacyjnej dla ekip ratowniczych. System zakłada jedne otwarte drzwi na kondygnacji objętej pożarem.

Wymagania:

• przepływ powietrza: 0,75 m/s w przekroju drzwi,

• różnica ciśnień:

  - drzwi wejściowe zamknięte: pomiędzy klatka schodową a końcowym wyjściem/ a powierzchnia użytkową: 50 Pa,

  - drzwi wejściowe otwarte: pomiędzy klatka schodową a powierzchnią użytkową: 10 Pa,

• siła potrzebna do otwarcia drzwi: 100N.

System klasy D

System stosowany w budynkach, przeznaczonych do nocowania użytkowników (hotele, schroniska, internaty). Założeniem systemu jest ewakuacja w czasie dłuższym niż oczekiwany dla osób będących sprawnymi fizycznie i czujnymi. Należy wziąć pod uwagę fakt, że osoby przebywające w budynku mogą nie znać wewnętrznych układów komunikacyjnych i będą wymagały pomocy personelu.

Wymagania:

• przepływ powietrza: 0,75 m/s w przekroju drzwi przy otwartych jednocześnie drzwiach wyjściowych,

• różnica ciśnień:

  - drzwi wejściowe zamknięte: pomiędzy klatka schodową a końcowym wyjściem/ a powierzchnia użytkową: 50 Pa,

  - drzwi wejściowe otwarte, drzwi na kondygnacji innej niż objętej pożarem otwarte: pomiędzy klatka schodową a powierzchnią użytkową: 10 Pa,

• siła potrzebna do otwarcia drzwi: 100N.

System klasy E

System stosowany w budynkach, gdzie przewiduje się ewakuacje stopniową, co oznacza, że drogi ewakuacyjne będą zajmowane przez dłuższy czas, co wiąże się z ryzykiem wydostania się dymu z kondygnacji objętej pożarem na klatki schodowe w wyniku rozwijającego się pożaru. Założeniem systemu jest jednoczesne otwarcie drzwi na kondygnacji objętej pożarem i innej kondygnacji ponad nią.

Wymagania:

• przepływ powietrza: 0,75 m/s w przekroju drzwi przy otwartych jednocześnie drzwiach wyjściowych oraz drzwiach innych niż na kondygnacji objętej pożarem

• różnica ciśnień:

  - drzwi wejściowe zamknięte: pomiędzy klatka schodową a końcowym wyjściem/ a powierzchnia użytkową: 50 Pa,

  - drzwi wejściowe otwarte, drzwi na 2 kondygnacjach innych niż objętych pożarem otwarte: pomiędzy klatka schodową a powierzchnią użytkową: 10 Pa,

• siła potrzebna do otwarcia drzwi: 100N.

System klasy F

System przeznaczony do wspomagania ekip ratowniczych i do ewakuacji. Celem systemu jest zapewnienie nadciśnienia w przypadku otwartych drzwi na kondygnacji objętej pożarem i innej kondygnacji na potrzeby podłączenia sprzętu ratowniczego. Założeniem systemu jest możliwość jednoczesnej ewakuacji użytkowników i prowadzenia akcji gaśniczej drogami ewakuacyjnymi i szybami windowymi.

Wymagania:

• przepływ powietrza: 1 m/s w przekroju otwartych drzwi między przedsionkiem a strefą objętą pożarem, drzwi dostępu ekipy ratunkowej stale otwarte,

• różnica ciśnień:

  - drzwi wejściowe zamknięte: pomiędzy powierzchnią użytkową a szybem windowym/ a klatką schodową: 50 Pa,

  - drzwi wejściowe zamknięte: pomiędzy powierzchnią użytkową a każdym przedsionkiem: 45 Pa,

  - drzwi wejściowe otwarte, drzwi na 2 kondygnacjach innych niż objętych pożarem otwarte: pomiędzy klatka schodową a powierzchnią użytkową: 10 Pa,

• siła potrzebna do otwarcia drzwi: 100N.

Kluczowe kroki w stosowaniu normy PN-EN 12101-6:

1. Przyjecie bądź ustalenie klasy systemu.

2. Ustalenie ilości powietrza niezbędnego dla przepływu przez otwarte drzwi do pomieszczenia o obniżonym ciśnieniu. Dotyczy to wydatku powietrza potrzebnego do regulacji w czasie 3 sek po otwarciu lub zamknięciu drzwi.

3. Obliczenie wszystkich ubytków powietrza.

4. Ustalenie wielkości otworów oraz rodzajów klap upustowych w obszarach zadymionych.

5. Obliczenie wielkości oporów miejscowych w klatce schodowej.

6. Projektowanie systemu tak, aby zagwarantować otwarcie drzwi do klatki schodowej w każdym momencie działania systemu.

INSTRUKCJA ITB 378/2002

Instytut Techniki Budowlanej przygotował opracowanie nr 378/2002 dotyczące wytycznych zasad projektowania wentylacji pożarowej dróg ewakuacyjnych w budynkach wysokich i wysokościowych, oparte na standardach francuskich. Metody obliczeń charakteryzują sytuację, gdzie wchodzące w skład instalacji wentylacji pożarowej klapy odcinające, otwierają się jedynie na kondygnacji, gdzie wykryto pożar. Instalacja ma za zadanie odprowadzenie dymu i gorących gazów pożarowych oraz doprowadzenie czystego powietrza zewnętrznego.

Francuskie przepisy techniczne, dotyczące wentylacji pożarowej przewidują dwa podstawowe systemy wentylacji pożarowej, określane jako rozwiązanie typu A i rozwiązanie typu B.

Rozwiązanie typu A

Zasadą tego rozwiązania jest rozdzielenie systemu zabezpieczającego przed zadymieniem klatki schodowej i przedsionków przeciwpożarowych od systemu wentylacji oddymiającej korytarza ewakuacyjnego poprzez zastosowanie w przedsionkach oddzielnej instalacji nawiewno-wyciągowej.

Rozwiązanie A obejmuje:

• nawiew powietrza zewnętrznego na klatki schodowej, zapewniający w czasie pożaru nadciśnienie w przedziale 20-80 Pa przy zamkniętych drzwiach oraz utrzymujący w otwartych drzwiach do przedsionka przeciwpożarowego prędkość 0,5 m/s,

• nawiew i wyciąg z przedsionków przeciwpożarowych klatki schodowej, gdzie nawiew powietrza z prędkością minimalną 0,2 m/s w przekroju poprzecznym przedsionka, wydajność nawiewu około 10% większa od wyciągu,

• nawiew i wyciąg z poziomych dróg ewakuacyjnych, zapewniające odpowiednie podciśnienie, minimalna wielkość każdego nawiewu 1 m/s, wydajność wyciągu wynosi 1,3 wielkości nawiewu pożarowego.

Rys.1 Schemat systemu wentylacji pożarowej typu A [5]

Rozwiązanie typu B

Zasadą tego rozwiązania jest połączenie systemu zabezpieczającego przed zadymieniem klatki schodowej i przedsionków przeciwpożarowych z systemem wentylacji oddymiającej korytarzy ewakuacyjnych poprzez zastosowanie nawiewu powietrza z przedsionka przeciwpożarowego do przestrzeni korytarza.

Rozwiązanie B obejmuje:

• nawiew powietrza zewnętrznego na klatki schodowej, zapewniający w czasie pożaru nadciśnienie w przedziale 20-80 Pa przy zamkniętych drzwiach oraz utrzymujący w otwartych drzwiach do przedsionka przeciwpożarowego prędkość 0,5 m/s,

• nawiew do przedsionków klatki schodowej, zapewniający przy otwartych drzwiach z klatki schodowej, minimalna prędkość w drzwiach otwartych do korytarza 0,5 m/s,

• przepływ powietrza pomiędzy przedsionkami klatki schodowej a korytarzem ewakuacyjnym przy zamkniętych drzwiach przedsionka przez klapy transferowe,

• wyciąg z korytarza ewakuacyjnego w ilości o 30% większej od nawiewy pożarowego.

Rys.2 Schemat systemu wentylacji pożarowej typu B [5]

Rozmieszczenie kratek nawiewnych i wyciągowych

Zasada rozmieszczenia klatek nawiewnych i wyciągowych w korytarzu ewakuacyjnym w obu rozwiązaniach opiera się na zasadzie, że w bezpośrednim sąsiedztwie przedsionka przeciwpożarowego powinna znajdować się kratka nawiewna. W przypadku przedsionków przeciwpożarowych, jak i korytarzy ewakuacyjnych, kratki nawiewne powinny znajdować się przy podłodze, a kratki wyciągowe pod stropem lub w przestrzeni sufitu podwieszanego. Górna krawędź kratki nawiewnej powinna znajdować się na wysokości nie większej niż 0,8 m nad poziomem podłogi, natomiast dolna krawędź kratki wyciągowej - na wysokości nie mniejszej niż 1,8 m nad poziomem podłogi.

W przypadku prostego odcinka korytarza, maksymalna odległość między dwiema kratkami wyciągowymi lub między kratka wyciągową a nawiewną nie powinna przekraczać 10 m. W przypadku załamania odcinka korytarza odległość ta powinna wynosić 7 m, a odległość między kratką wyciągową a drzwiami umieszczonymi na końcu korytarza nie powinna być większa niż 5m.

PODSUMOWANIE

Wentylacja pożarowa jest jednym z najistotniejszych systemów budynków wysokich i wysokościowych. W momencie jej właściwego zaprojektowania oraz wykonania gwarantuje poczucie bezpieczeństwa użytkowników danego obiektu, a także zapewnia ograniczenie potencjalnych strat w momencie wystąpienia pożaru.

Niniejszy artykuł ma na celu przybliżenie stosowanych metod projektowania systemów wentylacji pożarowej obowiązujących w Polsce. Osoby wykazujące zainteresowanie projektowaniem, budową i wszelkimi zagadnieniami dotyczącymi systemów wentylacji pożarowej w budynkach wysokich i wysokościowych powinny zapoznać się szczegółowo z dokumentami omówionymi w powyższym artykule.

Literatura:

[1] Ustawa z dnia 7 lipca 1994 roku – Prawo budowlane (tekst jedn. DzU z 2003 r. nr 207, poz. 2016);

[2] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz.690 ze zm.);

[3] Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 roku w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 80, poz.563)

[4] PN-EN 12101-6 Systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła – cześć 6. Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień – Zestawy urządzeń;

[5] M. Kosiorek, P. Głąbski „Projektowanie instalacji wentylacji pożarowej dróg ewakuacyjnych w budynkach wysokich i wysokościowych”, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2002;

[6] D. Brzezińska, R. Jędrzejewski „Poradnik. Wentylacja pożarowa budynków wysokich i wysokościowych”, Fluid Desk, szczecin 2003;

[7] G. Kubicki „Wentylacja pożarowa w budynkach wielokondygnacyjnych a zapisy prawne i standardy projektowe”, InstalReporter, listopad 2010 (5), str. 15-18.

Autor: Agata Jastrzębska, portal www.klimatyzacja.pl, www.ogrzewnictwo.pl.