Jak właściwie dobierać elementy systemu wentylacji pożarowej?

Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie jednoznacznie określają, kiedy stosowanie systemów oddymiających, czyli wentylacji pożarowej jest obligatoryjne. Grupa obiektów, w których należy wykonać układ wentylacji pożarowej jest w myśl tej ustawy bardzo szeroka, obejmując budynki wysokie i wysokościowe zaliczane do wszystkich pięciu kategorii zagrożenia ludzi.

Oznacza to, że praktycznie
każdy budynek, o wysokości przekraczającej 25 m, zarówno o przeznaczeniu
mieszkalnym, jak i użyteczności publicznej
powinien być wyposażony w odpowiednio
zaprojektowaną i wykonaną instalację
wentylacyjną zabezpieczającą
pionowe i poziome drogi ewakuacyjne
przed zadymieniem. Ze względów architektonicznych,
a przede wszystkim ekonomicznych
coraz bardziej popularne
staje się łączenie funkcji wentylacji bytowej
i pożarowej. Połączenie takie nie
jest złym rozwiązaniem pod warunkiem
jednak, że zachowane zostaną wszystkie
zasady doboru i wykonania właściwe dla
instalacji wentylacji pożarowej. Zasady,
o których mowa zostaną pokrótce omówione
w niniejszym artykule.
Na czym polega istota wentylacji
pożarowej?

Podstawowa funkcja wentylacji pożarowej
polega na wytworzeniu w budynku
układu ciśnienia, dzięki któremu dymy
pożarowe nie przedostaną się na pionowe
drogi ewakuacji, czyli klatki schodowe
i zostaną usunięte z korytarzy ewakuacyjnych.
Zadanie to realizowane jest przez
wykonanie nawiewu pożarowego do klatek
schodowych i ich przedsionków oraz
wykorzystanie instalacji wyciągowej
w korytarzach na kondygnacji objętej po-
żarem. Jak widać założenia są bardzo proste,
nie oznacza to jednak, że poprawne
wykonanie instalacji wentylacji pożarowej
jest zadaniem łatwym, szczególnie
w przypadku zastosowania układu łączącego zadania wentylacji ogólnej i pożarowej.
O skuteczności działania systemu
oddymiania budynku decydować będzie
poprawny dobór wszystkich wchodzących w jego skład elementów tj.:
• wentylatorów nawiewu powietrza zewnętrznego
odpowiadających za wytworzenie
w klatkach schodowych odpowiedniego
nadciśnienia;
• przeciwpożarowych klap odcinających
montowanych w przewodach nawiewnych
i wyciągowych wentylacji ogólnej;
• przewodowych klap dymowych montowanych
w instalacji wyciągu zadymionego
powietrza;
• klap transferowych zapewniających
przepływ powietrza pomiędzy klatką
schodową, przedsionkiem i korytarzem,
jeśli zamknięte są drzwi ewakuacyjne;
• wentylatorów pożarowych odpowiedzialnych
za usunięcie z wymaganą
skutecznością odpowiedniej ilości mieszaniny
powietrza, dymu i gazów pożarowych.
Co ważne instalacja wentylacji pożarowej
nie spełni swojego zadania, jeżeli jej projekt
nie będzie uwzględniał innych instalacji
zabezpieczenia przeciwpożarowego
budynku tj. systemów detekcji i sterowania
oraz instalacji tryskaczowej, a także
takich elementów, jak: podział obiektu
na strefy pożarowe, jego klasę odporności
ogniowej, kategorię zagrożenia ludzi,
właściwości palne materiałów stanowiących wyposażenie wnętrz itd. Obecnie
realizowane projekty zgodnie z przepisami
prawa muszą być wykonywane
w oparciu o scenariusz rozwoju zdarzeń
w czasie pożaru uwzględniający ww. elementy.
Założenia, na których bazuje scenariusz,
opisują jednoznacznie sposób
działania systemu wentylacji pożarowej
i kolejność uruchamiania jego poszczególnych
elementów.
Nawiew powietrza zewnętrznego

System mechanicznej wentylacji pożarowej
budynków bazuje na wytworzeniu
w klatkach schodowych nadciśnienia rzędu
30-80 Pa. Zadanie to w zależności od
wysokości budynku realizowane jest
przez pojedyncze wentylatory nawiewne
doprowadzające powietrze zewnętrzne
do klatek schodowych lub zespoły tych
urządzeń. Sposób nawiewu powietrza
świeżego oraz wielkość i typ zastosowanych
wentylatorów musi być dobrany starannie
z uwzględnieniem m.in. wysokości
budynku i układu architektonicznego
klatki schodowej. W praktyce często spotkać
się można z wyborem niewłaściwej
metody nawiewu powietrza np. zastosowaniem
nawiewu jednopunktowego dla
budynków o wysokości powyżej 8 kondygnacji,
co może skutkować niewłaściwym
rozkładem ciśnienia w wentylowanej
przestrzeni.
Innym dość powszechnym błędem projektowym
jest stosowanie jednobiegowych
wentylatorów o zbyt niskim sprężu
i wydajności, podczas gdy należy stosować
jednostki z płynną regulacją obrotów
(wyposażone w falownik) i z pewnym
nadmiarem mocy oraz sterowanie czujnikami
ciśnienia w celu dostosowania
strumienia objętości powietrza i sprężu
wentylatora do osiągnięcia wymaganej
skuteczności.
Przeciwpożarowe klapy odcinające,
dymowe i transferowe

W polskich przepisach nie ma wyraźnego
podziału tych urządzeń w zależności od
funkcji pełnionej w systemie wentylacji
pożarowej, a ma on podstawowe znaczenie
dla doboru właściwego urządzenia.
Najważniejszą sprawą jest tu sposób sterowania położeniem klapy. Przeciwpożarowe
klapy odcinające montowane na przewodach
wentylacji bytowej nawiewnej
i wyciągowej (o ile nie pełnią one funkcji
oddymiania) muszą zostać zamknięte
w chwili pojawienia się sygnału o zaistnieniu
pożaru. Oznacza to, że ich położeniem
można sterować, wykorzystując właściwie
każdą z trzech dostępnych metod
– sterowanie mechanizmem dźwigniowosprężynowym, mechanizmem wyposażonym
w zwalniak elektromagnetyczny oraz
sterowanie siłownikiem elektrycznym.
Należy pamiętać, że niezależnie od przyjętego
rozwiązania wszystkie klapy odcinające muszą mieć element topikowy
zabezpieczający zamknięcie urządzenia
na wypadek niezadziałania systemu detekcji
pożaru.
Klapy pożarowe stanowiące element
instalacji wyciągu dymu (w opcji podwójnej
funkcji instalacji wentylacyjnej) mogą być sterowane za pomocą siłownika,
ewentualnie mechanizmem dźwigniowosprężynowym wyposażonym w elektromagnes,
ale nie mogą mieć elementu
topikowego. Zamontowanie klapy
wyposażonej w ten rodzaj wyzwalacza na
przewodach wyciągu dymu w warunkach
pożaru uniemożliwi właściwe działanie
systemu. Klapy transferowe sterowane są
najczęściej mechanizmem sprężynowym
wyposażonym w element topikowy,
a czasami również w zwalniak elektromagnetyczny,
przy czym stosowanie pierwszej
z tych metod jest w tym przypadku
obligatoryjne. Ciekawym i nowym rozwiązaniem jest stosowanie na otworach
transferowych klap nadciśnieniowych.
Najczęściej popełniane błędy
podczas montażu klap

Kolejną sprawą, o której należy bezwzględnie
pamiętać jest fakt, że klapy pożarowe
muszą być poprawnie zamontowane.

Rys. 1 Montaż klapy pożarowej w przejściu
przez przegrodę budowlaną
Błędy, z którymi można się spotkać w tym
zakresie to m.in.:
• montaż klap pożarowych w przewodach
wentylacyjnych, a nie w przegrodach
budowlanych;
• montaż klap w pozycji otwartej, co może doprowadzić do deformacji przekroju
urządzenia podczas prac instalacyjnych
i w konsekwencji nie będzie możliwości
jego pełnego zamknięcia;
• montaż klap nawiewu powietrza świeżego do przedsionków klatek schodowych
bez uwzględnienia głębokości
szachów pożarowych, co prowadzi do
niepełnego otwarcia urządzenia;
• zabrudzenie i uszkodzenie elementu
sterującego.
Wymienione powyżej błędy powodują,
że klapy pożarowe nie spełnią swojej
podstawowej funkcji polegającej na odcięciu
instalacji wentylacyjnej od zagrożonej strefy i ochronie budynku przed
przedostawaniem się dymu przewodami
wentylacyjnymi na znaczne odległości
od źródła pożaru. Więcej informacji odnośnie
funkcji i zasad zastosowania różnych rodzajów klap pożarowych znaleźć
można w artykule „Klapy odcinające
w systemach wentylacji pożarowej”
PI 5/2005.
Przewody wentylacji pożarowej

Przewody wentylacyjne na jednej kondygnacji
łączą ze sobą pomieszczenia
o różnym przeznaczeniu oraz pomieszczenia
znajdujące się w różnych strefach
pożarowych. W zależności od pełnionej
w systemie wentylacji funkcji (wywiew,
nawiew, oddymianie), przewody te muszą być zabezpieczone w taki sposób,
aby nie stały się drogą rozprzestrzeniania
się dymu i gorących gazów pożarowych
na znaczne odległości od źródła
pożaru lub właśnie nabyły zdolność do
transportu dymu oraz gorących gazów
pożarowych.
Najczęściej popełniane błędy podczas
wykonania sieci przewodów
oddymiających

Wspomnieć tu należy o zagadnieniach,
takich jak:
• źle dobrana izolacja przewodów lub
całkowity brak izolacji. W myśl polskich
przepisów przewody wyciągu
dymu powinny mieć co najmniej klasę
odporności ogniowej (EI) stropu o ile
w budynku nie zastosowano stałych
urządzeń gaśniczych w postaci tryskaczy.
Istnieje więc konieczność izolacji
powszechnie stosowanych przewodów
stalowych z wykorzystaniem np. płyt
krzemianowo-wapiennych (Vermiculux);
specjalnych płyt gipsowych
ognioodpornych (Fireboard i Ridurit);
silikatowo-cementowych płyt ogniochronnych
(Promatect) itd.;
• brak zabezpieczenia przed skutkami
wydłużenia termicznego, co może doprowadzić
do deformacji i rozszczelnienia
przewodów. Sieć przewodów
wentylacji pożarowej powinna być projektowana
w układzie zapewniającym
ich samokompensację lub wykorzystywać
kompensatory podobne do urządzeń stosowanych podczas połączenia
kotłów z przewodami kominowymi;
• źle dobrana wielkość przekroju poprzecznego
przewodu. Należy sobie
uświadomić, że w warunkach pożaru
przewody wyciągowe transportować
muszą wielokrotnie większe ilości powietrza
niż ma to miejsce w wentylacji
ogólnej. Zaprojektowanie zbyt małych
przekrojów może doprowadzić do
wzrostu prędkości w instalacji nawet
powyżej 20 m/s, co z kolei spowoduje
uszkodzenia zainstalowanych na przewodzie
klap pożarowych;
• prowadzenie pionowych fragmentów
instalacji szachtami niewydzielonymi
pożarowo. Przyjęcie takiego rozwiązania
może doprowadzić do niekontrolowanego
rozprzestrzenienia się pożaru
nawet na kondygnacje położone daleko
od płonącego piętra. Szachty służące
oddymianiu w myśl przepisów muszą
stanowić wydzieloną strefę pożarową
z wszelkimi tego konsekwencjami;
• odpowiednie umiejscowienie i wykonanie
kratek wyciągowych. Kratki wyciągowe muszą zostać wykonane z materia
łów, które w wysokiej temperaturze
nie ulegną deformacji zmniejszając pole
wolnego przekroju. Ponieważ podstawowym
zadaniem omawianej instalacji
na korytarzach ewakuacyjnych jest
usunięcie dymu w ilości pozwalającej
na utrzymanie warstwy czystego powietrza
w strefie przypodłogowej należy koniecznie pamiętać o właściwym
usytuowaniu punktów wyciągowych.
Wyciąg odbywać się powinien z górnej
części pomieszczenia (min. na wysokości
1,8 m) z zachowaniem odległości
nie większej niż 10 m pomiędzy zespołem dwóch kratek. Należy również pamiętać,
że do pojedynczego przewodu
wyciągowego nie należy podłączać więcej
niż 4 kratki.
Wyrzut zadymionego powietrza

Podczas adaptacji systemów wentylacji
wyciągowej na potrzeby oddymiania koniecznie
trzeba poprawnie zaprojektować
sposób usuwania zadymionego powietrza
na zewnątrz budynku. Projektanci często
zapominają, że wykorzystanie do tego celu
wyrzutni wentylacji ogólnej umieszczonych
na tzw. piętrach technicznych
może doprowadzić do zadymienia wyżej
położonych kondygnacji budynku. Na
potrzeby wentylacji pożarowej należy
stosować specjalne, zakończone dyszą
wyrzutnie ścienne pozwalające usunąć
gazy pożarowe na odległość nawet 40 m
od elewacji budynku, co daje 10-krotne
rozrzedzenie dymu. Ponadto wyrzutnie
należy zlokalizować, uwzględniając sąsiedztwo innych obiektów, które mogłyby
ucierpieć podczas usuwania dymu
przez dysze dalekiego zasięgu.
Podsumowanie
Powyżej zasygnalizowane zostały jedynie
problemy techniczne towarzyszące projektowaniu
i wykonaniu instalacji wentylacji
pożarowej w budynkach wysokich
i wysokościowych. Do poprawnego wykonania
kompleksowego systemu ochrony
przeciwpożarowej niezbędna jest szeroka
wiedza techniczna oraz doświadczenie
projektowe pozwalające na przyjęcie najwłaściwszych i pewnych rozwiązań. Tylko
projekt z poprawnie przyjętymi założeniami
i uwzględnieniem współdziałania
wszystkich instalacji przeciwpożarowych
może zapewnić wysoki stopień bezpieczeństwa
budynku i pozwoli na uniknięcie
często jeszcze pojawiających się błędów,
których konsekwencje mogą okazać
się bardzo niebezpieczne dla życia i mienia
ludzi.
Autor: dr inż. Grzegorz Kubicki, Politechnika Warszawska,
Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji
Z czego zbudować system wentylacji oddymiającej – propozycje
FRAPOL / Przeciwpożarowy zawór odcinający typu ZPp 120



Zawory te mogą stanowić zakończenie wentylacyjnych przewodów kołowych. Ich
zadaniem jest odcięcie instalacji wentylacyjnej od strefy objętej pożarem. Produkt
składa się z: korpusu stalowego o przekroju kołowym, grzybka odcinającego regulująco-zamykającego, termoelementu i króćca przyłączeniowego. Zespół regulująco-zamykający pozwala na zmianę ilości powietrza przepływającego przez zawór oraz umożliwia
jego zamknięcie w przypadku zniszczenia termoelementu po wystąpieniu temperatury
powyżej 72°C. Dostępny jest w średnicach: 100, 125, 160 i 200 mm o długości
215 mm. Wytrzymałość ogniowa zaworu wynosi 120 minut (EIS 120).
KONWEKTOR / Osiowy, kanałowy wentylator oddymiający WOK 500, 630, 710 / OD



Przeznaczony jest do usuwania dymu z pomieszczeń w sytuacji pożaru, jak i do pracy w normalnej
wentylacji. Obudowa wykonana jest z blachy stalowej kwasoodpornej zwiniętej
w kształcie rury. Zastosowano tu silnik trójfazowy jednobiegunowy. Wirnik osadzony jest
bezpośrednio na wale silnika i zabezpieczony zespołem krążka dociskowego z podkładką
z blachy kwasoodpornej, natomiast wlot i wylot chroni specjalna siatka. Wytrzymałość
ogniowa typu F400 w temp. 400°C wynosi 120 minut. Urządzenie może pracować w dowolnej
pozycji. Wentylator ma izolację klasy H oraz stopień ochrony mechanicznej IP55.
Wydajność maks. – od 9300 do 25 200 m³/h.
Spręż maks. – od 510 do 900 Pa.
BELIMO / Siłowniki BF24TL-T-ST



Siłowniki do przeciwpożarowych klap odcinających sterowane protokołem cyfrowym,
współpracujące z BMS umożliwiają regularne testowanie sprawności klap (np. co 48 h),
informują o ich indywidualnych usterkach. Cyfrowa komunikacja zapewnia niezawodność.
Dane techniczne: moment obrotowy – 18 Nm silnik, 12 Nm sprężyna; napięcie zasilania
– AC/DC24V; pobór mocy 7 W / 2 W; klasa odporności – III; stopień ochrony –
IP54. Produkt ma certyfikat CE zgodny z 89/336/EEC.
PAROC / Paroc FireProof System II



Zaprojektowany został w celu wykonywania dwu-, trzy- i czterostronnych izolacji
ogniochronnych na kanałach kanalizacyjnych, wentylacyjnych i oddymiających.
W skład systemu wchodzą:
• mata z wełny mineralnej do wykonywania izolacji przeciwogniowych na kanałach prostokątnych i okrągłych; oferowana w wersjach: bez pokrycia, z pokryciem z niezbrojonej lub
zbrojonej folii aluminiowej (ta ostatnia opcja także w kolorze szarym – RAL 9001);
• płyta z wełny mineralnej dostępna bez pokrycia i z pokryciem z folii aluminiowej
w kolorze srebrnym lub białym;
• wkręty do łączenia płyt o długościach od 40 do 240 mm.
Produkty te mają aprobatę techniczną ITB AT-15-4831/2004.
D+H / LKS – system napędów do klap oddymiających



Spełnia wymagania europejskiej normy EN 12101-2 dotyczącej usuwania gorących
gazów i dymów. Umożliwia uzyskanie optymalnej powierzchni czynnej oddymiania.
Ma odporność ogniową 30 min /300°C. System LKS przeszedł próbę 10 000 cykli
otwarć i zamknięć do pozycji 60° dla wentylacji i 1000 takich cykli do pozycji 172° dla
funkcji oddymiania. Zastosowanie technologii synchronizacji siłowników BSY umożliwia
uzyskanie zdwojonej siły potrzebnej do otwarcia klapy. W skład kompletu napędów
LKS wchodzi również specjalna konstrukcja mocująca, dopasowana do klapy. System
nie wymaga dodatkowego siłownika do wentylacji.
RIGIPS / Płyty RIDURIT



Są to płyty gipsowe laminowane obustronnie i zbrojone włóknem szklanym. Znajdują
zastosowanie, zależnie od grubości ścianki, także jako przewody wentylacji pożarowej
o odporności od EIS 30 do EIS 120. Płyty te zaliczane są do najbezpieczniejszych
materiałów niepalnych (europejska klasa A1 i A2). Mogą być prowadzone poziomo lub
pionowo, jako dwu-, trzy-, lub czterostronne, przy czym maksymalny przekrój przewodu
wynosi 1 m². Oferowane są w trzech wielkościach: 15, 20, 25 mm. Przewody wykonane
z płyt RIDURIT cechuje m.in., mały opór przepływu, szczelność oraz stabilność
wymiarów w sytuacji pożaru. Mają aprobatę techniczną ITB AT-15-3168/98, certyfikat
zgodności ITB 53/2001, atest PZH HK/B/0600/01/2002.
SYSTEMAIR / DVV – typoszereg wentylatorów oddymiających



To urządzenia montowane na dachu, nad pomieszczeniami wentylowanymi o zakresie
wydajności od 1500 do 45 000 m³/h. Produkowane są w dwóch wersjach: pierwsza to
klasa F400, zapewniająca pracę ciągłą wentylatora w ciągu 2 godzin w temperaturze
odciąganego dymu do 400°C, druga to klasa F600, zapewniająca pracę wentylatora
w ciągu 2 godzin w temperaturze dymu do 600°C. Wentylatory DVV wyposażone są
w silniki konwencjonalne, jedno- lub dwubiegowe, umieszczone poza strugą przepływającego powietrza. Wirniki wentylatorów klasy F400 wykonane są z galwanizowanej stali, o łopatkach wygiętych do tyłu. Wirniki wentylatorów klasy F600 wykonane są ze stali nierdzewnej. Wentylatory DVV są również produkowane w wersjach dla temperatury wyciąganego powietrza 40°C oraz 100°C.
VENTURE INDUSTRIES / CHAT – kanałowy wentylator oddymiający



Może być stosowany do wyciągania gorącego dymu powstałego w czasie pożaru. Przeznaczony jest do montażu w pozycji poziomej w okrągłych kanałach wentylacyjnych.
Obudowa wentylatora jest galwanizowana oraz izolowana akustycznie. Urządzenie
wyposażono w dynamicznie wyważany wirnik aluminiowy z łopatkami pochylonymi do
tyłu oraz silnik asynchroniczny trójfazowy (230/400 V, 50 Hz) w wersji sześciobiegunowej
(jedynie model 560 oferowany jest także w wersji czterobiegunowej). Produkt
spełnia wymagania normy EN 12101-3 i ma odporność ogniową 400°C/2 h. Wentylator
ten może być także stosowany do pracy ciągłej w systemach wentylacyjnych o temperaturze
do 70°C.
Wentylator oddymiający...
Stanowi podstawowy element instalacji wyciągowej. Ze względu na swoje przeznaczenia urządzenia te muszą mieć potwierdzoną stosownymi aprobatami technicznymi
i certyfikatami zgodności odporność ogniową, czyli zdolność do pracy w wysokiej temperaturze przez określony czas. Nie można również zapominać o szeregu innych
wymaganiach dotyczących m.in. niezależnego źródła zasilania, posadowienia wentylatora na dachu, sposobów połączenia z siecią przewodów itd.
...na co dzień i w pożarze
Jeśli łączone są funkcje wentylacji i oddymiania, niezbędny jest dobór odpowiedniej jednostki napędowej gwarantującej pewne działanie w ekstremalnych warunkach
temperaturowych z wymaganym sprężem i wydatkiem. Teoretycznie można w tym przypadku stosować dwubiegowe wentylatory pożarowe, które pracując na biegu pierwszym,
pełnią funkcję wentylacji ogólnej, natomiast na biegu drugim – funkcję oddymiania.
Wariant ten jest korzystniejszy pod względem ekonomicznym, ponieważ istnieje możliwość ograniczenia liczby jednostek wentylatorowych obsługujących pojedynczą
kondygnację. Układ taki wymaga bardzo starannego dobrania wentylatora, o tak szerokiej charakterystyce, żeby w warunkach pożaru możliwe było uzyskanie wymaganego
sprężu i wydajności. Jest to zadanie trudne ze względu na znaczne różnice w charakterystyce hydraulicznej sieci pracującej na potrzeby wentylacji i oddymiania.
...tylko w pożarze

Drugi wariant zakłada zastosowanie niezależnego wentylatora oddymiającego utrzymanego w stanie gotowości, podczas normalnego funkcjonowania obiektu, a w warunkach
pożaru przejmującego funkcję wyciągu powietrza. Dobór takiego urządzenia jest znacznie prostszy i polega na obliczeniu niezbędnej ilości wyciąganego powietrza
(bazując na zależnościach wynikających z konieczności zachowania odpowiedniego układu ciśnienia w budynku, zgodnie z przepisami nie mniej niż 10 wymian na godzinę)
oraz spadków ciśnienia, występujących na sieci przewodów wyciągowych. Należy jednak pamiętać o konieczności instalowania przepustnic powietrza odcinających
wentylator wentylacji ogólnej w czasie pożaru.
Źródło: