Bezpieczeństwo pożarowe - Odbiory systemów wentylacji pożarowej z wykorzystaniem ciepłego dymu

Instalacje wentylacji pożarowej, zarówno grawitacyjnej i mechanicznej, są jednym z wielu systemów, w jakie w trakcie realizacji inwestycji wyposażane są obiekty – także wielkokubaturowe hale z płaskimi dachami. Poprawność i skuteczność działania każdej z instalacji potwierdzana jest próbami odbiorowymi.

Fot. 1. Próby z ciepłym dymem w hali magazynowej[3]

Należy również pamiętać, że systemy bezpieczeństwa są w wielu przypadkach bardzo kosztowne, co powinno stanowić dodatkowy argument dla inwestorów, aby wydawane pieniądze pokrywały koszt skutecznej i prawidłowo wykonanej instalacji, a nie „atrapy systemu”.

Obowiązek przeprowadzania prób odbiorowych, w tym systemów wentylacji pożarowej, nie wynika jedynie z przedstawionych powyżej rozważań, ale ma również podstawę prawną w postaci zacytowanych poniżej zapisów rozporządzenia[1]:
§ 3.1. Urządzenia przeciwpożarowe w obiekcie powinny być wykonane zgodnie z projektem uzgodnionym przez rzeczoznawcę do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych, a warunkiem dopuszczenia do ich użytkowania jest przeprowadzenie odpowiednich dla danego urządzenia prób i badań, potwierdzających prawidłowość ich działania.

Jednym z systemów działających incydentalnie, w tym przypadku w sytuacji zaistnienia pożaru w obiekcie, jest instalacja wentylacji pożarowej. Jest to instalacja, o której istnieniu przeciętny użytkownik obiektu czy pracownik często nie zdaje sobie nawet sprawy. Dla inwestora natomiast konieczność jej wykonania wynika z wymagań przepisów lub ma na celu obniżenie ogólnego kosztu inwestycji, np. poprzez uzyskanie złagodzenia wymagań dla klasy odporności pożarowej całego budynku.

Fot. 2. Stanowisko do przeprowadzania prób z gorącym dymem przygotowane do badania[3]

W rzeczywistości usuwanie dymu i ciepła z budynku w przypadku pożaru ma na celu zapewnienie bezpiecznych warunków ewakuacji osób przebywających w budynku oraz bezpieczeństwa konstrukcji. Próby z wykorzystaniem ciepłego dymu są najlepszą dostępną aktualnie metodą, która pozwala na zweryfikowanie poprawności i skuteczności tego systemu.

Ponieważ w Polsce wymagania dotyczące sposobu wykonywania prób z ciepłym dymem nie zostały jak dotąd opisane, większość firm i instytucji zajmująca się ich wykonywaniem posługuje się normą AS 4391—1999 Australian Standard™ Smoke management systems - Hot smoke test lub wytycznymi brytyjskiego instytutu BRE. W dokumentach tych można znaleźć zarówno opis procedur badawczych, jak również ogólne wymagania sprzętowe.

Zasadność wykonywania badań z wykorzystaniem ciepłego dymu, m.in. dla grawitacyjnych instalacji wentylacji pożarowej z klapami oddymiającymi zamontowanymi w dachu płaskim, została potwierdzona przez międzynarodowe grono ekspertów, którzy spotkali się w ubiegłym roku w Hinwil w Szwajcarii w ramach cyklu „Fire and Smoke Expert Event”. W ich opinii próby z wykorzystaniem zimnego dymu są całkowicie niereprezentatywne dla systemów związanych z bezpieczeństwem pożarowym w obiektach budowlanych[4].

Fot. 3. Stanowisko do przeprowadzania prób z gorącym dymem w trakcie badania[3]

Przebieg badania z ciepłym dymem
Testy z ciepłym dymem wykonywane są z wykorzystaniem specjalistycznych, przeznaczonych do tego celu generatorów, wytwarzających dym na bazie glikoli. Dodatkowo, w celu odtworzenia warunków możliwie zbliżonych do przebiegu prawdziwego pożaru, wytwarzany dym jest podgrzewany przez płomienie powstające w wyniku spalania spirytusu. Spirytus w określonych ilościach spalany jest w tacach wykonanych ze stali nierdzewnej. Tace te mają znormalizowane rozmiary, co pozwala na dobranie odpowiedniej dla analizowanego obiektu mocy pożaru testowego. Tace wykonane zgodnie z normą [2] pozwalają na osiąganie mocy pożaru testowego w przedziale od 11 do 1500 kW. Moc pożaru dobierana jest w taki sposób, aby nie spowodowała strat w obiekcie i nie uruchomiła instalacji tryskaczowej bądź innych urządzeń.

W celu ochrony przed wysoką temperaturą podłoża, na którym lokalizowane jest stanowisko badawcze, tace ze spirytusem wyposażone są w stopki dystansowe i dodatkowo umieszczane w tacach z wodą. W razie konieczności stosuje się dodatkowe maty izolacyjne.

Wytworzona przez aparaturę kolumna konwekcyjna dymu o określonej i bezpiecznej temperaturze kształtem zbliżona jest do kolumny powstającej podczas rzeczywistego pożaru, dlatego też próby z wykorzystaniem ciepłego dymu są zdecydowanie bardziej realistyczne niż stosowanie zimnego dymu teatralnego lub rac dymowych.

Profesjonalne firmy zajmujące się przeprowadzaniem tego rodzaju testów wyposażone są dodatkowo w specjalistyczne rejestratory temperatury, pozwalające na bieżąco śledzić jej wartości zarówno w obrębie stanowiska badawczego, jak i w pobliżu lub na powierzchni najbardziej czułych na działanie wysokiej temperatury urządzeń i elementów budynku.

Tabela 1. Tabela przedstawiająca temperaturę w płomieniu oraz w warstwie dymu na określonej wysokości w zależności od wielkości tac oraz temperatury w pomieszczeniu. Pełen zakres wysokości dla których określone zostały temperatury zawiera się w przedziale od 2 do 50 m[2]

Właściwości gorącego dymu
Wytwarzany dym nie jest szkodliwy dla zdrowia i środowiska. Jest też niebrudzący, nie pozostawia żadnych śladów ani osadów, dlatego też wykonywanie prób jest możliwe także w pełni wykończonych oddawanych do użytkowania obiektach oraz w obiektach już użytkowanych.

Dym wytwarzany przez specjalistyczne generatory dedykowane do przeprowadzania testów z gorącym dymem:

Badanie instalacji oddymiającej budynku z dachem płaskim z użyciem ciepłego dymu[2]
Procedura przeprowadzania prób odbiorowych z wykorzystaniem ciepłego dymu dla grawitacyjnego systemu wentylacji oddymiającej w halach z przekryciem w postaci dachu płaskiego jest wieloetapowa.

Pierwszy etap to zdobycie niezbędnych informacji o obiekcie oraz instalacjach istotnych dla przeprowadzenia prób, w tym:

Kolejny etap to dokonanie doboru wielkości tacy, w której spalany będzie spirytus. Wielkość i ilość tac dobiera się indywidualnie dla każdego obiektu w taki sposób, żeby płomień i temperatura nie oddziaływały w sposób niekorzystny na urządzenia i elementy budynku.

Poniżej przedstawiono przykład postępowania dla hali magazynowej z dachem płaskim wyposażonej w instalację tryskaczową:

Zgodnie z tabelą A1 z normy [2] dobrano tacę A1, dla której temperatura w warstwie podsufitowej hali nie powinna, po uwzględnieniu temperatury otoczenia, przekroczyć 56°C.

Trzeci etap obejmuje budowę stanowiska (rys. 1), przeprowadzenie prób, rejestrację wyników i ich analizę. Praktyka pokazuje, że w wielu przypadkach pierwsza próba nie daje zadawalających wyników, pozwala jednak na dokładne zlokalizowanie, zdiagnozowanie i usunięcie wad systemu. W ten sposób w istotnym stopniu zwiększamy szanse, że wykonany system będzie skuteczny i zadziała prawidłowo w przypadku wystąpienia realnego zagrożenia.

[1] Rozporządzenie ministra spraw wewnętrznych i administracji z 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. z 22 czerwca 2010 r.)
[2] AS 4391—1999 Australian Standard™ Smoke management systems — Hot smoke test
[3] www.smokefactory.pl
[4] Spotakanie ekspertów: “Fire and Smoke Expert Event”, Kwartalnik „Ochrona przeciwpożarowa” nr 4/2010

mgr inż. Paweł Wróbel
Szkoła Główna Służby Pożarniczej
w Warszawie