Klapy pożarowe jako urządzenia regulujące

W ostatnich latach w Polsce oraz innych krajach Unii Europejskiej nastąpiło zaostrzenie przepisów związanych z ochroną budynku przed pożarem. Każdego roku dziesiątki tysięcy klap przeciwpożarowych odcinających z napędem elektrycznym jest instalowanych w budynkach na terenie Polski. Zadaniem tych urządzeń jest odcięcie danej części instalacji w przypadku wystąpienia pożaru i zapobieganie jego rozprzestrzenieniu przez instalację wentylacji ogólnej. Urządzenia przez cały czas eksploatacji budynku muszą być sprawne oraz spełniać wymagania określone normą. W celu sprawdzania poprawności działania są okresowo testowane poprzez ich zamykanie i ponowne otwarcie. Wymóg prowadzenia tej procedury spowodował konieczność instalowania siłowników w klapach przeciwpożarowych. W efekcie traktowane są one jako zło konieczne. Przez instalatorów montowane bardziej pro forma tak, aby spełnić wymagane prawem przepisy i uwolnić się od kontrolujących instalację strażaków. „Potrzebne” tylko podczas odbioru budynków, a przecież pełnią istotną rolę w ochronie życia i mienia.

Regulacja wydatku powietrza
W wentylacji ogólnej często problemem
jest regulacja wydatku powietrza. Klasycznym
rozwiązaniem jest regulacja za pomocą przepustnic z napędem ręcznym. Niestety,
układ taki jest wyregulowany tylko
dla określonej założonej wydajności bez
uwzględnienia zmieniającego się z różnych powodów strumienia powietrza.
Zmiana ilości dostarczanego powietrza
może wynikać z następujących przyczyn:
– regulacji ilościowej systemu klimatyzacji
(VAV);
– zmiany oporu filtrów na skutek ich eksploatacji.
Przypadek ten dotyczy między
innymi szpitali, w których wymagane
jest dostarczanie stałej ilości powietrza
z dużą dokładnością i równoczesne
stosowanie bardzo dokładnych filtrów;
– zmiennego dopływu strumienia zanieczyszczeń
do pomieszczenia;
– odcinania okresowo pewnych stref budynku
w czasie, gdy nie są one eksploatowane.
Aby temu zaradzić stosuje się regulację
siłownikami przepustnic montowanymi
na przewodach wentylacyjnych doprowadzających powietrze do pomieszczeń
o zmiennym obciążeniu cieplnym (jakościowym).
Poprawia to znacznie warunki
komfortu, ale pojawia się problem zakłóceń,
jakie powstają w pomieszczeniach
podłączonych do wspólnego ciągu wentylacyjnego.
Każda zmiana położenia przepustnicy
regulacyjnej przeprowadzona dla
jednego pomieszczeniu doprowadzi do
zmian w pomieszczeniach sąsiadujących.

System VAV
Najlepszym sposobem na rozwiązanie tego
problemu jest instalacja różnego rodzaju
regulatorów przepływu VAV (Variable Air
Volume). W systemach ze zmiennym przepływem powietrza VAV zmiany w obciążeniu
cieplnym pomieszczeń w budynku są
kompensowane poprzez zmianę strumienia
powietrza nawiewanego i wywiewanego
przy stałej temperaturze powietrza nawiewanego.
Zastosowanie systemu VAV prowadzi
do znacznej redukcji kosztów zużycia
energii w porównaniu do systemów ze
stałym przepływem powietrza. Większość
oszczędności w zużyciu energii wynika
z tego, że system VAV pracuje poniżej wartości
maksymalnych obciążeń cieplnych
budynku. System ten dzięki dokładnej
kontroli potrafi reagować na zmiany obciążenia w poszczególnych strefach/obszarach,
przez co jest niezwykle elastyczny
i ma również duże możliwości adaptacyjne
związane z ewentualną rozbudową/przebudową obsługiwanego budynku.
Głównym urządzeniem utrzymującym
komfortową temperaturę w pomieszczeniu
jest regulator VAV. Sterowany jest on
sygnałem z nadajnika pomieszczeniowego
– termostatu znajdującego się w obsługiwanej
strefie budynku. Gdy w jednym
pomieszczeniu na skutek podania sygnału zwiększymy lub zmniejszymy ilość powietrza
wentylacyjnego, to pozostałe regulatory w sieci cały czas kontrolujące ilość przepływającego powietrza zareagują na zmianę, korygując ilość przepływu
powietrza. Reakcja regulatorów na ciągu
wentylacyjnym powiązana z pomiarem ciśnienia
w przewodzie wentylacyjnym
i przetwornicą częstotliwości sterującą
silnikiem wentylatora, może w bardzo
istotny sposób przyczynić się do ograniczenia
energii przez wentylatory centrali
klimatyzacyjnej. Takie rozwiązanie byłoby bliskie doskonałości. Niestety, w warunkach
rzeczywistych koszty inwestycyjne
są traktowane priorytetowo, a pomijane
są koszty eksploatacji obiektu.

Rys. 1. Schemat klapy KTM-ME-VAV z nasadką pomiarową prostą,
zabudowanej w ścianie (przegrodzie ogniowej)
Klapa w funkcji regulatora
Jednym z rozwiązań proponowanych
przez firmę Smay na ograniczenie kosztów
inwestycyjnych, z jednoczesnym podniesieniem
jakości regulacji powietrza
wentylacyjnego jest
wykorzystanie do regulacji
– oczywiście
tam, gdzie jest to
możliwe – odpowiednio
skonstruowanych
klap przeciwpożarowych.
Obecnie w Katedrze
Ogrzewnictwa,
Wentylacji i Techniki
Odpylania Politechniki
Śląskiej prowadzone
są badania weryfikujące dokładność
pracy klap przeciwpożarowych firmy Smay
w funkcji regulatora
VAV (KTM-ME-VAV).
Wstępne wyniki badań
są bardzo obiecujące. Pomimo konstrukcji
urządzenia zoptymalizowanej pod
kątem zabezpieczenia przeciwpożarowego,
błąd regulacyjny nie przekracza 6%
wartości zadanej w zakresie prędkości
przepływu 1,4-10 m/s. Badane klapy
KTM-ME-VAV wyposażone zostały w dwa
typy nasadek pomiarowych, standardową
prostą oraz specjalną łukową, przeznaczoną do instalowania, gdy bezpośrednio
przed klapą przewidziano kolano. W tabeli
przedstawiono wyniki badań oraz schematy
zabudowy.
Korzyści, jakie pojawiają się z zastosowania
klap przeciwpożarowych do regulacji
przepływu powietrza wentylacyjnego, są
następujące:
– poprzez włączenie urządzeń przeciwpożarowych do działania dla potrzeb
wentylacji ogólnej wpływa się na poziom
bezpieczeństwa. Ich codzienne
używanie będzie jednocześnie testem
niezawodności. Awaria zaś zostanie
natychmiast wykryta, ponieważ wpłynie
na pogorszenie komfortu użytkowników;
– dzięki wykorzystaniu do regulacji przepływu klap przeciwpożarowych, których
obecność jest i tak na mocy przepisów
niezbędna przy przechodzeniu
przewodów wentylacyjnych przez
przegrody oddzielania pożarowego
(strefy), można ograniczyć całkowitą
liczbę regulatorów przepływu VAV na
obiekcie (na dużych obiektach nawet
o kilkadziesiąt procent). Wpłynie to na
obniżenie kosztów inwestycyjnych.

Rys. 2. Schemat klapy KTM-ME-VAV z nasadką pomiarową łukową,
zabudowanej w ścianie (przegrodzie ogniowej)

Odpowiednio skonstruowane klapy – co to znaczy
• Odporne mechanicznie, przeznaczone do częstego otwierania, również do pozycji pośrednich w zakresie kątów 0-90°. Takie testy muszą być przeprowadzone w Zakładzie Badań Ogniowych Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie i potwierdzone raportem z badań, klasyfikacją ogniową i Aprobatą Techniczną.
• Klapy muszą być wyposażone w odpowiednie siłowniki, regulator i układ pomiarowy dla określania aktualnego przepływu.
• Zakres zastosowania uwzględniający charakterystykę regulacyjną przepustnicy (przegrody klapy) w zależności od wielkości jedno- lub wielopłaszczyznową.
• Niezależnie od aktualnie zadawanego sygnału sterującego przepływem powietrza, funkcja bezpieczeństwa zapewniona będzie przez centralę pożarową oraz termowyłącznik zamontowany w klapie. Dzięki zastosowania siłowników typu „zanik prądowy” zdalne zamknięcie będzie gwarantowane po odcięciu zasilania od
siłownika co spowoduje zamknięcie klapy. Energia zmagazynowana w sprężynie powrotnej siłownika spowoduje
bezpieczne zamknięcie klapy.
Autorzy: Jarosław Wiche, Marek Prymon, Jakub Wojtyga, Michał Cieślik
Źródło: Polski Instalator nr 03/2008