Zabezpieczenie przeciwpożarowe obiektu zabytkowego na przykładzie drewnianego obiektu sakralnego

Transkrypt

1 Zabezpieczenie przeciwpożarowe obiektu zabytkowego na przykładzie drewnianego obiektu sakralnego Fire Protection of a Historic Object Example of a Wooden Sacral Object

2 Zagadnienie zabezpieczenia przeciwpożarowego obiektu drewnianego zabytkowego z uwagi na specyfikę takiego budynku jest z punktu widzenia kompleksowej ochrony przeciwpożarowej bardzo złożone i wymaga gruntownej wiedzy z różnych dziedzin techniki jak i działań operacyjnych służb ratowniczych.

3 Przystępując do szczegółowej analizy wszystkich aspektów ochrony tego typu obiektów należy wziąć pod uwagę m.in. takie elementy jak: In order to analyse in detail all aspects of protecting such objects, the following elements must be taken into consideration: Charakter obiektu (sakralny, muzealny) Object type (sacral object, museum) Budulec, z którego jest wykonany obiekt Building material that the object is made of Zasilanie energetyczne i wodne obiektu Power and water supply to the object Drogi dojazdowe do obiektu Access roads to the object Czas dojazdu służb ratowniczo-gaśniczych Access time for rescue and extinguishing services Klasa wartości historycznej obiektu Object's historic value category Zasoby sztuki (muzealnej, sakralnej, historycznej, itp.) Collections of art (museum, sacral, historic, etc.) Wartość emocjonalna obiektu Object's emotional value I inne jak, wymogi Konserwatora Zabytków czy Urzędów Administracji Publicznej As well as other elements, such as Monument Conservator's or Public Administration authorities' requirements

4 Stare obiekty drewniane, najczęściej o dużej wartości historycznej jak i kulturowej zlokalizowane są najczęściej na terenach wiejskich, często gęsto zalesionych, z dala od dróg dojazdowych i sieci hydrantowych oraz odpowiednich zbiornikach zapasu wody gaśniczej. Zasilanie energetyczne takich obiektów jest niewystarczające do zastosowania odpowiednich urządzeń przeciwpożarowych.

5 Ochrona naszego dziedzictwa narodowego to zawsze temat wielu dyskusji i zapewnień o ich priorytetowym znaczeniu, wygłaszanych na wszelkich konferencjach i spotkaniach dotyczących szeroko rozumianej dbałości o dobra, które odziedziczyliśmy po minionych wiekach naszej narodowej historii. Przeznaczane są niemałe środki finansowe na ratowanie tych dóbr. Niestety większość tych nakładów kierowana jest na obiekty murowane, a na zachowanie obiektów architektury drewnianej najczęściej tych środków brakuje.

6 Jeśli już podejmuje się działania na rzecz ochrony takich obiektów, to najczęściej ogranicza się je do wyposażenia w instalacje przeciwwłamaniowe i instalacje sygnalizacji alarmu pożarowego. Niewątpliwie działania te podnoszą zasadniczo poziom bezpieczeństwa tych obiektów, lecz w przypadku wystąpienia zagrożenia pożarowego (z uwagi na charakter budulca) tego typu zabezpieczenia techniczne niewiele pomagają. W przypadku wystąpienia zarzewia pożaru wewnątrz budynku, dobrze wykonana instalacja sygnalizacji pożaru wraz z systemem monitoringu pożarowego daje szansę na uratowanie tego zabytku, ale też pod wieloma warunkami, jak: bliskość straży pożarnej, dobry dojazd, odpowiednie warunki atmosferyczne itp. Bardzo ważnym kryterium wykonania instalacji sygnalizacji pożarowej jest, oprócz oczywiście spełnienia wszystkich norm i zaleceń, takie wkomponowanie elementów aktywnych, któryby nie zmieniały i nie naruszały charakteru obiektu często o bardzo bogatej ornamentyce i wystroju wewnętrznego jak i zewnętrznego.

7 Przykład wkomponowania w istniejący wystrój czujek pożarowych Examples of fire detectors incorporated into the existing design

11 Zupełnie zawodzą tego typu działania w przypadku pożarów zewnętrznych, powstałych najczęściej od wyładowań atmosferycznych bądź działań ludzkich, często celowo sprokurowanych. Dotychczas nieznane są urządzenia ochrony p.poż. gwarantujące bezpieczeństwo pożarowe drewnianych obiektów, jednak zastosowanie stałych urządzeń gaśniczych zdecydowanie wpływa na podniesienie jego poziomu. W przypadku ochrony wnętrz spotykanym rozwiązaniem jest zastosowanie stałych instalacji gaśniczych gazowych oraz mgły wodnej. Instalacje gazowe są bardzo rzadko stosowane z uwagi na koszt i wymagania techniczne (zachowanie szczelności), natomiast mgła wodna (ze wskazaniem na instalacje zraszaczowe) może być stosowana z powodzeniem zarówno do ochrony wnętrz jak i drewnianych ścian zewnętrznych.

12 Niestety zastosowanie instalacji mgłowych stwarza wiele problemów technicznych; np. detekcja zjawisk pożarowych na zewnątrz obiektów, zapewnienie odpowiedniego miejsca na urządzenia magazynujące środki gaśnicze (gaz lub woda), oraz zabezpieczenie niezawodnego zasilania energetycznego pomp zasilających instalację gaszenia. Zasadniczym jednak mankamentem jest bardzo wysoki koszt wykonania tego typu zabezpieczeń oraz spełnienie bardzo rygorystycznych wymogów ochrony przeciwpożarowej oraz wymogów Konserwatora Zabytków.

13 Pierwsze kroki w tej dziedzinie poczynili Norwegowie. Swoje nieliczne już kilkusetletnie kościółki zabezpieczają instalacjami wodnymi mgłowymi. Niestety nie są skłonni podzielić się doświadczeniami w tej dziedzinie. Aktualnie wiele firm i ośrodków prowadzi badania nad wykorzystaniem do celów ochrony przeciwpożarowej mgły wodnej, lecz nie wychodzi to poza sferę doświadczeń teoretycznych i konstruowania dysz.

14 Prezentowany system proponuje zupełnie nowatorski sposób zabezpieczenia przeciwpożarowego, oparty o działania niskociśnieniowej mgły wodnej urządzeniem w pełni autonomicznym, nadającym się do gaszenia pożarów grupy A i B wnętrz jak i części zewnętrznych obiektów drewnianych, zwłaszcza sakralnych. Znane dotychczas systemy gaśnicze, wykorzystywały zjawisko rozpylenia wody poprzez stosowanie wysokich ciśnień, w zakresie bar. Konieczne, więc było zastosowanie w tych przypadkach wysokociśnieniowych pomp i odpowiednich instalacji przystosowanych do tak dużych ciśnień, co czyniło często te projekty bardzo kosztownymi i ograniczało ich stosowanie wyłącznie do celów przemysłowych.

15 W toku różnorakich doświadczeń i prób stwierdzono, że rozpylenie wody do postaci mikroskopijnych cząsteczek o wymiarach od 10 do 400 mikronów daje 10-krotnie lepszy efekt gaśniczy w stosunku do konwencjonalnych zastosowań zraszaczy lub tryskaczy. Dodanie środków pianotwórczych typu AFFF dodatkowo polepsza walory gaśnicze systemu, przy jednoczesnym braku działań ubocznych w stosunku do chronionego obiektu. Wymaga jednak zachowania pewnych reguł technologicznych dla instalacji rurowych.

16 Fazy pożaru oleju napędowego gaszonego mgłą wodną z dodatkiem środka pianotwórczego Phases of diesel oil fire extinguished with water fog with addition of foaming agent

20 Biorąc pod uwagę wykorzystanie mgły wodnej do celów ochrony przeciwpożarowej należy zaznaczyć istotne aspekty zastosowania tej technologii, jak: Considering water fog being used for fire protection, some important aspects of this technology must be pointed out: szybkie schładzanie palącego się materiału (czyli radykalne obniżenie temperatury) burning material is cooled down quickly (namely temperature is radically reduced) ograniczenie dostępu tlenu do źródła ognia oxygen access is limited to the source of fire zredukowanie ilości produktów spalania i tym samym dymu the quantity of the products of burning is reduced, this also applies to smoke złagodzenie promiennego przenikania ciepła heat radiation is eased

21 W omawianym systemie mgły wodnej nazwanym w tym przypadku FOG (od ang. fog mgła), rozpylenie mgłowe uzyskuje się przy stosunkowo małych ciśnieniach, co czyni to rozwiązanie bardziej dostępnym w zakresie zastosowanej technologii i mniej kosztowne. Efekt gaśniczy wykorzystuje fakt dużego rozpylenia wody, co powoduje znaczne zwiększenie sumarycznej powierzchni kropel i tym samym radykalne zwiększenie absorpcji ciepła otoczenia dając w/w efekty.

22 Wykres zapotrzebowania wody gaśniczej w zależności od współczynnika K zraszacza Wymagany ilość wody gaśniczej w dm 3 /m 2 min Extinguishing water demand depending on sprinkler K coefficient T ryskacz Zraszacz Zraszacz Zraszacz mgły Zraszacz mgły Zraszacz mgły Zraszacz mgły ESFR klasyczny rozpylajacy ciężkiej średniej lekkiej "angielskiej" K = 206 K = 80 K = 20 K = 15 K = 7,5 K=3 K= ,6 l/m min 2 31,5 l/m min 2 12,5 l/ m min 2 10l/ m min 5 l/m min 3 l/m min 2 2 0,2l/m min

23 Warto tu zauważyć, że objętość wody użytej do gaszenia może zwiększyć się nawet ok razy, co praktycznie umożliwia jej wyparowanie, pozostawiając w miejscu pożaru niewielką jej ilość i tym samym nie powoduje powstanie strat popożarowych.

24 Jak wykazuje statystyka pożarów w tego typu obiektach, najczęstszą przyczyną pożaru jest celowe podpalenie lub wyładowanie atmosferyczne. Zatem pożar najczęściej rozwija się na zewnątrz obiektu i systemy wykrywcze nie reagują w porę na powstałe zagrożenie. Istotnym czynnikiem jest również czas rozwoju pożaru, co ma zasadnicze znaczenie na ograniczenie strat. Okres od powstania do rozwinięcia się pożaru wynosi kilka minut i jest to czas, w którym straż pożarna może podjąć skuteczne działania. Po tym czasie akcja ratownicza w zasadzie sprowadza się do ochrony obiektów sąsiadujących i dogaszania pożaru.

25 Omawiany system pozwala zabezpieczać zarówno wnętrza obiektów, jak również ich ściany zewnętrzne. System gaśniczy FOG jest układem w pełni autonomicznym, który pozwala wykryć zarówno podwyższoną temperaturę jak również skierować strumień mgły wodnej ze swojego zbiornika zapasu wody w strefę płomienia bądź żarzenia. System może również współpracować z istniejącymi automatycznymi instalacjami sygnalizacji pożaru zarówno na poziomie detekcji jak i wysterowania.

26 Schemat gaśniczy mgły niskociśnieniowej - FOG FOG low pressure fog extinguishing diagram

27 Przykład działania systemu mgłowego na modelu kościółka wykonanego w skali 1:10 The example of working on model of church the fog system the executed in scale 1:10

30 Rozpylenie wody dokonuje się w specjalnie zaprojektowanych dyszach przy stosunkowo niskich ciśnieniach w zakresie 4-10 bar. System składa się z czterech zasadniczych zespołów stanowiących istotę nowości tegoż rozwiązania: The system consists of four main units that make this solution so innovative zespołu detekcji detection unit zespołu sterowania control unit zespołu zasilania wodnego i pneumatyki water supply and pneumatics unit zespołu instalacji rurowej wraz z niskociśnieniowymi dyszami mgłowymi pipe installation unit with spraying nozzles

31 Zespół detekcji Detection unit składa się z układu zasilania pneumatycznego wraz ze wskaźnikami ciśnienia, linią dozorową wykonaną z przeźroczystej rurki PCV wypełnionymi gazem pod ciśnieniem znamionowym (np. 7 bar) lub też czujnikami punktowymi połączonymi za pomocą tych rurek. Zespół zapewnia prawidłowe działanie nawet w przypadku znacznego spadku ciśnienia w liniach dozorowych nawet do 20% ciśnienia nominalnego. Układ zasilania wewnętrznego wraz z manometrami znajduje się w sterowniku pneumatycznym. Manometry służą do wzrokowej kontroli ciśnienia tegoż ciśnienia w liniach dozorowych. Linie te rozprowadza się wzdłuż biegu dysz rozpylających oraz w miejscach kumulujących temperaturę w przypadku zaistnienia pożaru.

32 Zespół sterowania Control unit składa się ze sterownika CERBER wykorzystującego elementy logiki pneumatycznej. Centralka jest niezależna od zasilania elektrycznego, a jednocześnie dzięki zastosowaniu pneumatyki jej działanie jest niezawodne, zarówno po stronie detekcji jak i wysterowania zaworów strefowych. Ponadto na panelu czołowym znajduje się przycisk KASOWANIE służący do wyzerowania układów logicznych pneumatycznych, oraz przycisk ZATRZYMANIE służący do przerwania programu gaszenia w dowolnej chwili. Całość elementów jest zabudowana w hermetycznej metalowej szafce. Gabaryty szafki są dobierane w zależności od potrzeb. Sterownik jest produkowany w wielkościach od 1 do 5 stref składających się z określonych wyżej, powtarzalnych zespołów sterowania. W bocznych ściankach sterownika znajdują się konektory do podłączenia elastycznych przewodów detekcyjnych, przewodów sterowniczych i zasilających oraz elektrycznych przewodów nadzorowania i monitoringu stanu podzespołów centralki.

33 Sterownik CERBER "CERBER" controller

34 Zespół zasilania wodnego i pneumatyki Water supply and pneumatics unit składa się ze zbiornika hydroforowego przeponowego o pojemności 500 litrów wody (pojemność można zwiększać poprzez dokładanie kolejnych zbiorników), armatury towarzyszącej jak; zawory, filtry wodne, wskaźnik poziomu wody wraz z systemem monitorującym, wysokociśnieniowa butla z gazem wyposażona w reduktor oraz rozdzielacz ciśnieniowy. Zamontowanie czujników ciśnienia na reduktorach pozwala monitorować ilość gazu w butli. Uzupełnianie wody w zbiorniku (zbiornikach) następuje z sieci miejskiej lub innego źródła czerpalnego po uprzednim opróżnieniu hydroforu z gazu.

35 Zespół zasilania pneumatycznego wraz reduktorami i elementami monitorującymi ciśnienie Pneumatic supply unit with reducing valves and pressure monitoring elements

36 Zespół zasilania pneumatycznego wraz reduktorami i elementami monitorującymi ciśnienie Pneumatic supply unit with reducing valves and pressure monitoring elements

37 Pneumatyczne zawory strefowe Pneumatic zone valves

38 Zbiorniki zapasu wody Water stock tanks

39 Zespół instalacji rurowej wraz z dyszami rozpylającymi Pipe installation unit with spraying nozzles oraz zaworem strefowym sterowanym pneumatycznie stanowi końcowy element systemu FOG. Dobór średnic rur rozprowadzających, oraz wielkość, ilość i typ dysz niskociśnieniowych przeprowadza się na etapie obliczeń hydraulicznych. Wyniki obliczeń wskazują również, jaką ilość wody należy zabezpieczyć do celów gaśniczych. W związku z tym, iż nie istnieją aktualne unormowania w tym zakresie sugeruje się przyjmować zapas wody w ilości wystarczającej do zraszania przez czas potrzebny na dotarcie służb interwencyjnych (OSP lub PSP). W zależności od dobranej średnicy przewodu rurowego strefowego instaluje się odpowiedni zawór kulowy sterowany pneumatycznie. W przypadku urządzeń strefowych należy przewidzieć w rozdzielaczu głównym zawór spustowy. W związku z tym, że instalacja nie jest wypełniona wodą, należy stosować rury ocynkowane lub miedziane (ochrona antykorozyjna). Sposób mocowania przewodów rurowych jest określony w stosownych normach. Konieczne jest również konsultowanie i uzgadnianie ze służbami konserwatorskimi rozwiązań technicznych, w aspekcie prowadzenia i maskowania rur.

40 Instalacja dysz mgłowych wraz z elementami detekcji pneumatycznej Fog nozzles installation with pneumatic detection elements

41 Instalacja dysz mgłowych wraz z elementami detekcji pneumatycznej Fog nozzles installation with pneumatic detection elements

42 Omawiane urządzenie zostało zgłoszone do Urzędu Patentowego RP i posiada Certyfikat Zgodności Nr 1602/2004, wydany przez Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpożarowe w Józefowie.

43 Przykład zastosowania mgły wodnej dla kościółka pw. Św. Sebastiana w Wieliczce Water fog application example for Saint Sebastian's Church in Wieliczka

47 Na podstawie dotychczasowych doświadczeń zostało wykonane zabezpieczenie pożarowe zewnętrzne 450 letniego kościółka pw. Św. Sebastiana w Wieliczce. Dla zagwarantowania dodatniej temperatury wody magazynowanych w czterech zbiornikach hydroforowych, zastała wykonana żelbetowa komora o wymiarach 2m x 4m x 2m, którą posadowiono tuż obok kościółka na poziomie 2,7m poniżej terenu. W komorze tej znajdują się butle z gazem i reduktorami, rozdzielacz wraz z pneumatycznymi zaworami kierunkowymi oraz armatura odcinająca i filtrująca. Do rozdzielacza podłączono przewód zakończony nasadą pożarniczą wyprowadzoną nad poziom gruntu, a służącą zarówno do uzupełniania zapasu wody w zbiornikach jak również do podłączenia się jednostek gaśniczych straży pożarnej podczas akcji gaśniczej. Dodatkowo niektóre elementy posiadają czujniki stanu armatury zasilającej.

48 Sterownik detekcyjno-sterujący 3 strefowy "CERBER" zamontowany został w pomieszczeniu zakrystii. Poniżej sterownika umiejscowiono niezależne źródło zasilania pneumatycznego w postaci niewielkiej butli gazowej wyposażonej w reduktor ciśnienia. Do centralki podłączono trzy pneumatyczne obwody detekcyjne stanowiących 3 linie dozorowe strefowe ułożone wzdłuż górnych krawędzi kościółka oraz na poziomach pośrednich zakończone czujkami punktowymi. Ze sterownika oraz z komory zbiorników, wyprowadzone są również sygnały elektryczne do zasadniczej centralki sygnalizacji pożaru umiejscowionej na plebani. Tam też zamontowane są urządzenia monitorujące sygnały pożarowe do straży pożarnej, jak również sygnały zakłóceniowe dla ekip serwisowych. Centralka ta ponadto emituje sygnały akustyczne, które mogą być rozprowadzone po obiekcie.

49 Przykładowe rozmieszczenie i sposób montażu elementów instalacji w zabytkowym kościółku Sample placement and installation of the system elements in a historic church

55 Instalacja rurowa wykonana jest w części z rur stalowych ocynkowanych, a w części z rur miedzianych, które wraz z dyszami zraszaczowymi mgłowymi, spiralnymi stanowią końcowe elementy instalacji. Sposób prowadzenia i maskowania rur dostosowano do istniejących warunków, wykorzystując listwy maskujące na elewacji ścian kościółka. Przewody główne poprowadzono w części strychu wykorzystując do mocowania istniejącą więźbę dachową. Takie rozwiązanie zyskało aprobatę Konserwatora Zabytków i praktycznie jest niezauważalne dla oglądających kościółek z zewnątrz. Jedynymi elementami widocznymi są końcówki dysz mgłowych oraz elementy detekcyjne, które z uwagi na małe wymiary nie szkodzą wystrojowi elewacji obiektu.

56 Centralka sygnalizacji pożaru wraz z zespołem monitorującym Fire signalling unit with monitoring set

57 Centralka sygnalizacji pożaru wraz z zespołem monitorującym Fire signalling unit with monitoring set

58 Instalacja ta jest instalacją prototypową i niektóre elementy systemu będą zapewne modyfikowane. Szczególnie ważna jest obserwacja działania poszczególnych zespołów podczas koniecznych okresowych serwisów, co niewątpliwie uzasadnia zastosowanie monitoringu opartego o technologię GSM, co oprócz aspektów ekonomicznych (koszt miesięczny ok. 35 zł), stwarza możliwość przekazu nie tylko sygnałów alarmowych, ale również zakłóceniowych. Właściwy i staranny serwis instalacji jest warunkiem niezawodnego działania systemu oraz daje rękojmię niezawodnego zadziałania w sytuacji krytycznej.

59 Wydaje się, że uzupełnieniem prawidłowego zabezpieczenia tego typu obiektów byłoby zainstalowanie trzech, czterech kamer telewizji przemysłowej. Stanowiłoby to zarówno element zabezpieczenia p.pożarowego jak i zabezpieczenia przed niepożądanymi intruzami. Dodatkowym atutem tego typu rozwiązania jest możliwość prezentacji obiektu w sieci internetowej, co zdecydowanie podnosi walory poznawczo-turystyczne takich obiektów.

60 Pożar kościółka Fire of church