Systemy wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych praktyczne aspekty projektowania i funkcjonowania

Transkrypt

1 Systemy wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych praktyczne aspekty projektowania i funkcjonowania mgr inż. Ewa Sztarbała dr inż. Grzegorz Sztarbała ardor@ardor.waw.pl Kalisz, 20 maja 2016 r.

2 SYSTEMY WENTYLACJI POŻAROWEJ Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.) samoczynne urządzenia oddymiające; urządzenia służące do usuwania dymu; rozwiązania techniczno-budowlane zapewniające usuwanie dymu; rozwiązania techniczno-budowlane zabezpieczające przed zadymieniem poziomych dróg ewakuacyjnych; urządzenia zapobiegające zadymieniu; wentylacja oddymiająca.

3 SYSTEMY WENTYLACJI POŻAROWEJ Cele stosowania zestawu urządzeń wentylacyjnych do odprowadzenie dymu i ciepła 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, a także uwzględniający bezpieczeństwo ekip ratowniczych. (Dz. U. nr 75 poz. 690 z późn. zm.; 270 ust.1. pkt. 1.)

4 SYSTEMY WENTYLACJI POŻAROWEJ Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celem jest odprowadzenie dymu i ciepła z przestrzeni objętej pożarem lub z przestrzeni dróg ewakuacyjnych. Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celem jest ochrona wybranej przestrzeni przed przedostaniem się do niej dymu.

5 SYSTEMY WENTYLACJI POŻAROWEJ Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celem jest odprowadzenie dymu i ciepła z przestrzeni objętej pożarem lub z przestrzeni dróg ewakuacyjnych System wentylacji naturalnej System wentylacji mechanicznej Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celem jest ochrona wybranej przestrzeni przed przedostaniem się do niej dymu. Ochrona przez wytworzenie nadciśnienia w przestrzeni chronionej w stosunku do przestrzeni objętej pożarem Ochrona przez usuwanie dymu ze strefy objętej pożarem przy ciśnieniu niższym niż w przestrzeni chronionej

6 SYSTEMY ODPROWADZANIA DYMU I CIEPŁA System wentylacji naturalnej System wentylacji mechanicznej Y

7 WYSOKOŚĆ WARSTWY WOLNEJ OD DYMU Wysokość warstwy wolnej od dymu (Y) odległość od poziomu posadzki drogi ewakuacji do zakładanej podstawy warstwy dymu. Y Pożądana wysokość warstwy wolnej od dymu Y powinna odpowiadać wartości zawartej w granicach od 0,5 H do 0,9 H, nie może być jednak mniejsza niż 2,5 m. (PN-B :2001/Az1:2006) (CEN/TR : 2000; BS :2003)

8 SYSTEM USUWANIA DYMU I CIEPŁA

9 SYSTEM USUWANIA DYMU I CIEPŁA Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.) Instalacja wentylacji oddymiającej powinna: 1) usuwać dym z intensywnością zapewniającą, że w czasie potrzebnym do ewakuacji ludzi na chronionych przejściach i drogach ewakuacyjnych, nie wystąpi zadymienie lub temperatura uniemożliwiające bezpieczna ewakuację, 2) mieć stały dopływ powietrza zewnętrznego uzupełniającego braki tego powietrza w wyniku jego wypływu wraz z dymem, W celu oceny skuteczności funkcjonowania przyjętego rozwiązania systemu wentylacji pożarowej należy spełnić poniższe wymaganie: DCBE > WCBE + margines bezpieczeństwa

10 DOSTĘPNY CZAS BEZPIECZNEJ EWAKUACJI DCBE WCBE Δt bezp Δt det Δt a Δt podjęcie_ewak Δt przejścia Czas rozpoznania Czas reakcji Czas detekcji Czas alarmowania Czas pierwszych reakcji Czas przejścia/dojścia Margines bezpieczeństwa Inicjacja pożaru Zakończenie ewakuacji Krytyczny stan środowiskowy t DCBE = Δ t det + Δt a + (Δt podjęcie_ewak + Δt przejścia ) + Δt bezp

11 PARAMETRY KRYTYCZNE ŚRODOWISKA Obszar, w którym ewakuujące się osoby nie są bezpośrednio narażone na oddziaływanie dymu i ciepła Obszar, w którym ewakuujące się osoby są narażone na oddziaływanie dymu i ciepła

12 PARAMETRY KRYTYCZNE ŚRODOWISKA Obszar, w którym ewakuujące się osoby nie są bezpośrednio narażone na oddziaływanie dymu i ciepła 1. Dym powinien znajdować się ponad głowami ewakuujących się osób, nie niżej niż 2,0 m licząc od poziomu wykończonej drogi ewakuacji. 2. Temperatura warstwy dymu nie powinna przekraczać 200 o C.

13 PARAMETRY KRYTYCZNE ŚRODOWISKA Obszar, w którym ewakuujące się osoby są narażone na oddziaływanie dymu i ciepła 1. Temperatura mieszaniny dymu i powietrza na wysokości 2,0 m licząc od poziomu wykończonej drogi ewakuacji nie powinna przekraczać 60 o C. 2. Zasięg widzialności w przypadku dużych przestrzeni nie powinien być mniejszy od 10 m. W przypadku małych pomieszczeń (o szerokości ok. 10 m) można przyjąć, że zasięg widzialności powinien być większy od 5,0 m. 3. Natężenie promieniowania cieplnego nie powinno przekraczać 2,5 kw/m 2.

14 PARAMETRY KRYTYCZNE ŚRODOWISKA

15 WYDAJNOŚĆ SYSTEMU USUWANIA DYMU I CIEPŁA M C P Y e 3 2 gdzie: M strumień masy dymu wpływający do zbiornika dymu (kg/s), C e współczynnik charakteryzujący rodzaj pomieszczenia, (kg/sm 5/2 ), C e = 0,19 kg/sm 5/2 duże pomieszczenia ze stropem w znaczącej odległości od pożaru; C e = 0,21 kg/sm 5/2 duże pomieszczenia ze stropem w bliskiej odległości od pożaru; C e = 0,34 kg/sm 5/2 małe pomieszczenia z otworem wentylacyjnym po jednej stronie pożaru; P obwód pożaru projektowego (m), Y projektowana wysokość podstawy warstwy dymu (m).

16 WYDAJNOŚĆ SYSTEMU USUWANIA DYMU I CIEPŁA c Q p c M gdzie: Q przyrost temperatury w zbiorniku dymu (K), Q c konwekcyjna część strumienia wyzwalanego ciepła (kw), c p ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu (kg/kjk), M strumień masy dymu wpływający do zbiornika dymu (kg/s).

17 WYDAJNOŚĆ SYSTEMU USUWANIA DYMU I CIEPŁA V M ( T ) T o o o gdzie: V obliczeniowa wydajność inst. wentylacji oddymiającej (m 3 /s), M strumień masy dymu wpływający do zbiornika dymu (kg/s). Q przyrost temperatury w zbiorniku dymu (K), T o temperatura otoczenia (K), r o gęstość powietrza w temperaturze otoczenia (kg/m 3 ).

18 gdzie: WYDAJNOŚĆ SYSTEMU USUWANIA DYMU I CIEPŁA AC v v 2 2 AC v v T T T o o o M AC i i 2g d T o o o A v - obliczeniowa powierzchnia geometryczna otworów odprowadzających dym i ciepło, m 2; C v - aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający dym określony na podstawie badań zgodnie z normą PN-EN (-) g - przyśpieszenie ziemskie (m/s 2 ), d - projektowana głębokość projektowanej warstwy dymu (m), A i - powierzchnia geometryczna otworów doprowadzających powietrze kompensacyjne (m 2 ), C i - aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający powietrze kompensacyjne, -. 0,5

19 WYDAJNOŚĆ SYSTEMU USUWANIA DYMU I CIEPŁA gdzie: AC M T v v 0,5 2 M T T 2 o 2g d T o o 2 AC i i A v - obliczeniowa powierzchnia geometryczna otworów odprowadzających dym i ciepło, m 2; C v - aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający dym określony na podstawie badań zgodnie z normą PN-EN (-) g - przyśpieszenie ziemskie (m/s 2 ), d - projektowana głębokość projektowanej warstwy dymu (m), A i - powierzchnia geometryczna otworów doprowadzających powietrze kompensacyjne (m 2 ), C i - aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający powietrze kompensacyjne, -. o o

20 METODA ANALITYCZNA WYMIAROWANIA SYSTEMU WENTYLACJI POŻAROWEJ Całkowita moc pożaru kw Konwekcyjna moc pożaru kw Gęstość strumienia ciepła kw/m Powierzchnia pożaru m Bok pożaru m Obwód pożaru m Wysokość pomieszczenia m Wysokość warstwy wolnej m Masa dymu kg/s Przyrost temperatury K Powierzchnia czynna klap dymowych m Wydajność systemu wentylacji mechanicznej m 3 /h

21 METODA ANALITYCZNA WYMIAROWANIA SYSTEMU WENTYLACJI POŻAROWEJ

22 METODA ANALITYCZNA WYMIAROWANIA SYSTEMU WENTYLACJI POŻAROWEJ Temperatura podstropowej warstwy dymu Jeżeli średnia temperatura podstropowej warstwy dymu przekracza 550 o C to zgodnie z badaniami w skali rzeczywistej pożar przechodzi do fazy pożaru w pełni rozwiniętego. Wszystkie znajdujące się w pomieszczeniu materiały palne ulegają zapłonowi. Wówczas to stosowane przez nas zależności nie mają zastosowania pożar kontrolowany ilością powietrza. Q 0,55 A H H w w c,powietrza H c,powietrza 3,0 MJ/kg

23 METODA ANALITYCZNA WYMIAROWANIA SYSTEMU WENTYLACJI POŻAROWEJ Lokalizacja pożaru Pomieszczenie / -nia oddymiane indywidualnie Pomieszczenia oddymiane przez pasaż Pasaż handlowy

24 METODA ANALITYCZNA WYMIAROWANIA SYSTEMU WENTYLACJI POŻAROWEJ Lokalizacja pożaru Podstawa warstwy dymu

25 METODA ANALITYCZNA WYMIAROWANIA SYSTEMU WENTYLACJI POŻAROWEJ Szerokość witryny frontowej w pomieszczeniach handlowo - usługowych Law, m 0,31 Q W X 0,25 H x c B B m 0,16 X Q W 0,0027 Q 1,2 m x,width c B c B Thomas, 1998 Harrison, m 0,08 Q W X 1.34 m x c B B

26 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM

27 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM PN-EN :2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła -- Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów ciśnieniowych -- Zestawy urządzeń Instrukcja ITB nr 378/2002 Projektowanie instalacji wentylacji pożarowej dróg ewakuacyjnych w budynkach wysokich i wysokościowych.

28 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM Zasada działania PN-EN :2007 Zapobieganie zadymieniu klatki schodowej (nadciśnienie) Przepływ między klatką schodową a pozostałymi częściami budynku Siła potrzebna do otwarcia drzwi Instalacja odbioru powietrza w celu uzyskania zakładanej prędkości powietrza w otwartych drzwiach Instrukcja ITB nr 378/2002 Zasada działania Zapobieganie zadymieniu klatki schodowej (nadciśnienie) Przepływ między klatką schodową a przedsionkiem Przepływ między przedsionkiem i korytarzem Usuwanie dymu i ciepła z korytarzy ewakuacyjnych

29 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM Instrukcja ITB nr 378/2002 Rozwiązanie A Rozwiązanie B

30 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM Klapa transferowa między przedsionkiem przeciwpożarowym a korytarzem ewakuacyjnym W celu uniknięcia wymieszania się powietrza zewnętrznego, doprowadzanego do korytarza ewakuacyjnego, z warstwą dymu gromadzącego się pod stropem korytarza należy ograniczyć prędkość przepływu powietrza przez klapę transferową do 5 m/s. powierzchnia netto otworu tej klapy powinna wynosić: A t Vnp 18000

31 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM Klapa transferowa między przedsionkiem przeciwpożarowym a korytarzem ewakuacyjnym Drzwi z przedsionka przeciwpożarowego do korytarza mają wymiar 4x 0,9 x 2,0 m; Ilość powietrza nawiewanego do przedsionka: V np = m 3 /h; Powierzchnia czynna klapy transferowej: Vnp A 0,36 m. t m v 5,0 t ,36 s

32 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM Klapa transferowa między przedsionkiem przeciwpożarowym a korytarzem ewakuacyjnym Powierzchnia czynna klapy transferowej: A t V ,36 m np m v 5,0 t ,36 s 3,2 A t,nowy ,2 0,5625 m 2

33 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM PN-EN :2007 System klasy A System klasy B System klasy C

34 PN-EN :2007 KLASA SYSTEMU PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA RODZAJ BUDYNKU System Klasy A System Klasy B System Klasy C System Klasy D System Klasy E System Klasy F SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM Dla środków ewakuacji. Obrona na miejscu. Dla środków ewakuacji i akcji gaśniczej. Dla środków ewakuacji. Ryzyko snu. Dla środków ewakuacji przy ewakuacji stopniowej. Urządzenia gaśnicze i środki ewakuacji. Mieszkalny Użyteczność publicznej WYBÓR KLASY SYSTEMU NALEŻY Dla środków ewakuacji przy SKONSULTOWAĆ ewakuacji jednoczesnej. Z RZECZOZNAWCĄ DS. ZABEZPIECZEŃ PRZECIWPOŻAROWYCH Komercyjny (np. centrum handlowe) Hotel, szpital Biurowy

35 SYSTEMY ZABEZPIECZENIA PRZED ZADYMIENIEM KRYTERIA OCENY 1. Sprawdzenie, czy system zabezpieczenia przed zadymieniem pionowych dróg ewakuacyjnych uruchamia się automatycznie z systemu SSP po wykryciu pożaru na danej kondygnacji. 2. Sprawdzenie, czy wymagana siła potrzebna do otwarcia drzwi do przedsionka przeciwpożarowego oraz ewakuacyjnej klatki schodowej nie przekracza 100 N. 3. Sprawdzenie, czy na kondygnacji objętej pożarem występuje zakładana różnica ciśnienia pomiędzy przestrzenią chronioną a przestrzenią objętą pożarem. 4. Sprawdzenie prędkości przepływu powietrza w otwartych drzwiach między klatką schodową a przedsionkiem przeciwpożarowym oraz między przedsionkiem przeciwpożarowym a korytarzem ewakuacyjnym.

36 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM EN :20xx Specification for pressure differential systems EN :20xx Pressure differential systems (PDS) design and calculation methods, acceptance testing, maintenance and routine testing of installation

37 SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM Różnica ciśnienia (drzwi zamknięte) na kondygnacji objętej pożarem Prędkość przepływu powietrza (drzwi otwarte) MOE (cele ewakuacyjne) minimum 30 Pa minimum 1,0 m/s FF (cele gaśnicze) minimum 30 Pa minimum 2,0 m/s Siła otwierająca drzwi maximum 100 N maximum 100 N Pozycja drzwi wyjściowych EN :20xx (stan na wrzesień 2015) zamknięte 1) wszystkie drzwi na drodze ewakuacji otwarte 2) co najmniej jedne drzwi zewnętrzne otwarte oraz wszystkie drzwi na drodze akcji gaśniczej otwarte Minimalna ilość powietrza m 3 /h 1) nawiewana do klatki m 3 /h 2) schodowej m 3 /h 2) 1) W odniesieniu do budynków mieszkalnych, w których tylko kilka osób ewakuuje się w tym samym czasie. 2) W odniesieniu do budynków, w których duża liczba osób ewakuuje się w tym samym czasie.

38 Samoczynne urządzenia oddymiające pionowe drogi ewakuacji Klapa oddymiająca C v aerodynamiczny współczynnik przepływu [-] Wentylator oddymiający V wydajność [ m 3 /s] p spręż [Pa] Okno oddymiające C v aerodynamiczny współczynnik przepływu [-]

39 Samoczynne urządzenia oddymiające pionowe drogi ewakuacji Zgodnie z normą PN-B Wymagana powierzchnia czynna klap dymowych A cz na klatce schodowej budynków niskich i średniowysokich powinna wynosić co najmniej 5 % powierzchni rzutu poziomego podłogi tej klatki schodowej, a w budynkach wysokich nie mniej niż 7,5 %. Powierzchnia jednego otworu pod klapę dymową nie może być mniejsza niż 1,0 m 2 w budynkach niskich i średniowysokich i 1,5 m 2 w budynkach wysokich. A C A cz v g

40 Samoczynne urządzenia oddymiające pionowe drogi ewakuacji Aerodynamiczny współczynnik przepływu wyznaczany na drodze badań w tunelu aerodynamicznym z uwzględnieniem wpływu wiatru bocznego. Aerodynamiczny współczynnik przepływu wyznaczany na drodze badań w tunelu aerodynamicznym bez uwzględnienia wpływu wiatru bocznego. C 0,40 v

41 Samoczynne urządzenia oddymiające pionowe drogi ewakuacji CEN/TR :2009 Wiatr

42 Okna oddymiające

43 Samoczynne urządzenia oddymiające pionowe drogi ewakuacji Zgodnie z normą PN-B Geometryczna powierzchnia otworów wlotowych powietrza powinna być co najmniej o 30% większa niż suma powierzchni wszystkich klap dymowych w odniesieniu do powierzchni przestrzeni poddachowęj wydzielonej kurtynami dymowymi (A R ) dachu o największej czynnej powierzchni zainstalowanych klap.

44 Samoczynne urządzenia oddymiające pionowe drogi ewakuacji Wszystkie otwory na drodze napływu powietrza kompensacyjnego: MUSZĄ BYĆ OTWIERANE AUTOMATYCZNIE PO WYKRYCIU POŻARU I POZOSTAĆ OTWARTE PRZEZ CAŁY CZAS, NIE MOGĄ BYĆ ZASTAWIANE

45 Systemy wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych praktyczne aspekty projektowania i funkcjonowania Ewa Sztarbała Grzegorz Sztarbała tel tel. kom tel. kom ardor@ardor.waw.pl