Gdy w budynku dochodzi do pożaru, jednym z największych zagrożeń dla ludzi są dym i toksyczne produkty spalania. Państwowa Straż Pożarna wskazuje, że dym i toksyczne produkty spalania odpowiadają za około 80% zgonów w pożarach.
Dym może rozprzestrzeniać się bardzo szybko, a jego zachowanie zależy m.in. od wielkości i charakteru pożaru, geometrii budynku, otworów, nieszczelności oraz sposobu działania wentylacji. Szczególnie niebezpieczne mogą być przestrzenie, które pełnią funkcję pionowych dróg komunikacji, a także duże podziemne garaże.
Wielu inwestorów i zarządców zastanawia się, dlaczego sama klapa dymowa nie zawsze zapewnia oczekiwany efekt i kiedy konieczne jest zastosowanie mechanicznych systemów kontroli dymu. Poniżej wyjaśniamy podstawowe zjawiska związane z rozprzestrzenianiem się dymu oraz zasady projektowania skutecznych systemów oddymiania i zabezpieczenia dróg ewakuacyjnych.
Efekt kominowy na klatce schodowej – zagrożenie w budynkach wielokondygnacyjnych
Klatka schodowa w budynku wielorodzinnym czy biurowcu jest często jedną z podstawowych dróg ewakuacji. Jednocześnie stanowi pionową przestrzeń, w której podczas pożaru może intensywnie przemieszczać się gorące powietrze i dym.
Gorące gazy pożarowe mają mniejszą gęstość niż chłodniejsze powietrze, dlatego unoszą się i mogą przedostawać się na wyższe kondygnacje przez otwarte drzwi, nieszczelności oraz inne otwory. Wysokość budynku, różnica temperatur oraz układ otworów mogą dodatkowo wzmacniać tzw. efekt kominowy.
W efekcie klatka schodowa może zostać szybko zadymiona, a widoczność na drodze ewakuacyjnej może ulec znacznemu pogorszeniu. To właśnie dlatego ochrona klatki schodowej przed zadymieniem jest jednym z istotnych elementów bezpieczeństwa pożarowego budynku.
Przepisy techniczno-budowlane określają konkretne przypadki, w których klatki schodowe powinny być wyposażone w urządzenia zapobiegające zadymieniu lub służące do usuwania dymu. Dotyczy to m.in. określonych budynków średniowysokich, wysokich i wysokościowych.
Dlaczego sama klapa dymowa na dachu nie zawsze wystarczy?
W przypadku oddymiania grawitacyjnego skuteczność systemu zależy nie tylko od powierzchni czynnej urządzenia oddymiającego, ale również od zapewnienia odpowiedniego dopływu powietrza uzupełniającego.
Otwarcie urządzenia oddymiającego w górnej części klatki schodowej bez właściwie zaprojektowanego napowietrzania może ograniczyć skuteczność całego układu. Przepływ powietrza i dymu jest bowiem wynikiem różnic ciśnień, temperatury oraz warunków zewnętrznych, w tym działania wiatru.
Dlatego prawidłowo zaprojektowany system oddymiania powinien analizować cały przepływ powietrza – od miejsca napływu powietrza kompensacyjnego, przez chronioną przestrzeń, aż do punktu odprowadzenia dymu.
W praktyce powietrze uzupełniające może być doprowadzane przez odpowiednio zaprojektowane otwory, drzwi, okna lub urządzenia nawiewne. Ich zastosowanie oraz sposób sterowania powinny wynikać z przyjętej koncepcji ochrony przeciwpożarowej.
W niektórych budynkach zamiast usuwania dymu z klatki schodowej stosuje się system różnicowania ciśnień, którego zadaniem jest ograniczenie możliwości przedostawania się dymu do chronionej przestrzeni.
Garaże podziemne: dlaczego wymagają szczególnego podejścia?
Podziemne garaże stanowią szczególne wyzwanie projektowe. Brak bezpośredniego dostępu do zewnętrznej przestrzeni, duża powierzchnia kondygnacji oraz ograniczona możliwość naturalnego odprowadzania dymu powodują, że system kontroli dymu musi być odpowiednio dobrany już na etapie projektu.
Nie oznacza to jednak, że w każdym garażu podziemnym jedynym możliwym rozwiązaniem jest konkretny typ wentylacji mechanicznej.
Zgodnie z warunkami technicznymi w zamkniętych garażach w określonych przypadkach należy stosować instalację wentylacji oddymiającej uruchamianą za pomocą systemu wykrywania dymu. Wymóg ten dotyczy m.in. stref pożarowych garażu, które nie posiadają bezpośredniego wjazdu lub wyjazdu z budynku, albo których powierzchnia przekracza 1500 m².
Oznacza to, że sposób rozwiązania wentylacji pożarowej powinien wynikać z parametrów konkretnego garażu, jego podziału na strefy pożarowe, układu komunikacyjnego oraz przyjętej koncepcji ochrony przeciwpożarowej.
Wentylacja kanałowa vs wentylacja strumieniowa (Jet-Fans)
W garażach podziemnych stosuje się zarówno klasyczne systemy wentylacji kanałowej, jak i systemy wentylacji strumieniowej.
Wentylacja kanałowa
W systemie kanałowym dym jest odprowadzany za pomocą sieci przewodów wentylacyjnych i wentylatorów oddymiających. Rozwiązanie pozwala na precyzyjne wyznaczenie punktów odbioru dymu, ale wymaga odpowiedniej przestrzeni na prowadzenie kanałów.
Może to mieć znaczenie szczególnie w garażach o ograniczonej wysokości, gdzie pod stropem prowadzone są jednocześnie instalacje elektryczne, tryskaczowe, oświetleniowe, wentylacyjne i inne instalacje techniczne.
Wentylacja strumieniowa (Jet-Fans)
W systemach strumieniowych wykorzystuje się wentylatory montowane bezpośrednio w przestrzeni garażu. Ich zadaniem jest odpowiednie ukierunkowanie przepływu powietrza i dymu w stronę punktów odbioru oraz zapewnienie założonego sposobu kontroli rozprzestrzeniania się dymu.
Jedną z zalet takiego rozwiązania jest ograniczenie liczby kanałów prowadzonych pod stropem. Dzięki temu można łatwiej skoordynować system z pozostałymi instalacjami i konstrukcją budynku.
Nie oznacza to jednak, że wentylacja strumieniowa jest rozwiązaniem uniwersalnym. Jej skuteczność zależy m.in. od geometrii garażu, lokalizacji wentylatorów, punktów wyciągowych i nawiewnych, przeszkód znajdujących się w przestrzeni oraz przyjętego scenariusza pożarowego.
Warunki techniczne przewidują możliwość zastosowania wentylacji oddymiającej strumieniowej w garażach, co potwierdza, że jest to rozwiązanie stosowane w praktyce projektowej.
Porównanie systemów kontroli dymu i ciepła
| Rodzaj systemu | Sposób działania | Wpływ warunków zewnętrznych | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Oddymianie grawitacyjne | Naturalny wypór termiczny przez urządzenia do grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła | Istotny – m.in. temperatura i wiatr | Wybrane hale, klatki schodowe i inne przestrzenie, w których rozwiązanie grawitacyjne jest właściwe |
| Oddymianie mechaniczne kanałowe | Odprowadzanie dymu za pomocą wentylatorów i sieci przewodów | Mniejszy niż w systemach grawitacyjnych, ale warunki zewnętrzne nadal powinny być uwzględnione | Garaże, atria, wybrane strefy pożarowe |
| Wentylacja strumieniowa (Jet-Fans) | Ukierunkowanie przepływu dymu za pomocą wentylatorów strumieniowych do punktów odbioru | Mniejszy bezpośredni wpływ niż w systemach grawitacyjnych, ale wymaga uwzględnienia warunków zewnętrznych | Wielkopowierzchniowe garaże podziemne |
| System różnicowania ciśnień | Wytworzenie kontrolowanej różnicy ciśnień i przepływu powietrza w celu ograniczenia przedostawania się dymu | Uwzględniany w obliczeniach i doborze systemu | Klatki schodowe, przedsionki przeciwpożarowe i inne chronione drogi ewakuacyjne |
Systemy różnicowania ciśnień mają za zadanie ograniczać możliwość przedostawania się dymu do chronionej przestrzeni poprzez wytworzenie odpowiedniej różnicy ciśnień i zapewnienie kontrolowanego przepływu powietrza.
Standardy inżynieryjne w praktyce projektowej
Przygotowanie skutecznego systemu kontroli dymu wymaga analizy konkretnego obiektu, jego geometrii, przeznaczenia, scenariusza pożarowego oraz sposobu ewakuacji.
W przypadku złożonych obiektów przydatne mogą być zaawansowane symulacje CFD (Computational Fluid Dynamics), pozwalające analizować zachowanie dymu i przepływy powietrza w określonych warunkach. Nie oznacza to jednak, że każda instalacja oddymiająca wymaga wykonania pełnej symulacji CFD – zakres analiz powinien wynikać z charakteru obiektu i przyjętej metody projektowej.
Kluczowe etapy obejmują:
Wyznaczenie stref i zbiorników dymu
W dużych przestrzeniach należy określić sposób podziału przestrzeni na obszary, w których dym może być kontrolowany. Wykorzystuje się w tym celu m.in. kurtyny dymowe oraz odpowiednio rozmieszczone punkty odbioru dymu. Wielkość i geometria zbiorników dymu powinny wynikać z przyjętych kryteriów projektowych, a nie z jednej uniwersalnej wartości powierzchni.
Kompensację powietrza
Instalacja oddymiająca musi mieć zapewniony odpowiedni dopływ powietrza uzupełniającego. Warunki techniczne wprost wskazują, że instalacja wentylacji oddymiającej powinna mieć stały dopływ powietrza zewnętrznego uzupełniającego braki powietrza powstające w wyniku jego wypływu wraz z dymem.
Dobór wentylatorów oddymiających
Wentylatory powinny być dobrane odpowiednio do obliczeniowej temperatury dymu i wymagań konkretnego systemu. W praktyce spotyka się m.in. urządzenia w klasach F300 – 300°C/60 min oraz F400 – 400°C/120 min, jednak właściwa klasa wynika z projektu i parametrów systemu.
Zasilanie i niezawodność systemu
Urządzenia wykorzystywane podczas pożaru powinny mieć zapewnione odpowiednio zaprojektowane zasilanie i automatykę umożliwiające ich działanie w wymaganym czasie. Konkretne rozwiązanie – np. drugie źródło zasilania, agregat lub inne rozwiązanie – należy dobrać do wymagań danego obiektu i przyjętej koncepcji ochrony przeciwpożarowej.
Koordynację z pozostałymi instalacjami
System oddymiania musi współpracować m.in. z systemem sygnalizacji pożarowej, automatyką pożarową, drzwiami i bramami pożarowymi, instalacją tryskaczową, zasilaniem awaryjnym oraz systemami sterowania budynkiem.
Pytania i odpowiedzi (FAQ)
Czym jest system różnicowania ciśnień na klatce schodowej?
To system, którego zadaniem jest ograniczenie przedostawania się dymu do chronionej przestrzeni poprzez wytworzenie odpowiedniej różnicy ciśnień i kontrolowanego przepływu powietrza.
Nie należy przyjmować jednej uniwersalnej wartości nadciśnienia dla każdego budynku. Parametry systemu wynikają m.in. z jego klasy, układu budynku, wymaganych warunków przepływu przy otwartych drzwiach oraz przyjętych kryteriów projektowych. W praktyce często spotyka się wartości rzędu około 50 Pa dla określonych warunków projektowych, ale nie jest to uniwersalna wartość dla każdego systemu.
Czy w garażu podziemnym zawsze trzeba stosować wentylację strumieniową?
Nie. Wentylacja strumieniowa jest jednym z rozwiązań stosowanych w garażach podziemnych, ale nie jedynym.
Możliwe jest zastosowanie m.in. systemu kanałowego lub innych rozwiązań spełniających wymagania określone dla konkretnego obiektu. Wybór technologii powinien uwzględniać geometrię garażu, jego podział na strefy pożarowe, sposób ewakuacji, rozmieszczenie instalacji oraz przyjęty scenariusz pożarowy.
Jak często należy testować systemy oddymiania?
Urządzenia przeciwpożarowe powinny być poddawane przeglądom technicznym i czynnościom konserwacyjnym w okresach określonych przez producenta, nie rzadziej jednak niż raz w roku. Przed dopuszczeniem urządzenia przeciwpożarowego do użytkowania należy również przeprowadzić odpowiednie próby i badania potwierdzające prawidłowość jego działania.
W przypadku konkretnego systemu należy dodatkowo uwzględnić wymagania producenta, dokumentację techniczną oraz właściwe Polskie Normy.
Podsumowanie
Skuteczne zabezpieczenie budynku przed zadymieniem nie polega na prostym wyborze pomiędzy klapą dymową a wentylatorem.
Każdy system kontroli dymu powinien być zaprojektowany jako spójny układ obejmujący m.in. sposób odprowadzania dymu, dopływ powietrza uzupełniającego, automatykę, zasilanie, geometrię chronionej przestrzeni oraz współpracę z pozostałymi urządzeniami przeciwpożarowymi.
W przypadku klatek schodowych właściwym rozwiązaniem może być oddymianie grawitacyjne, mechaniczne usuwanie dymu albo system różnicowania ciśnień – w zależności od charakterystyki budynku i wymagań ochrony przeciwpożarowej.
W garażach podziemnych szczególne znaczenie ma prawidłowe zaprojektowanie wentylacji oddymiającej. W zależności od obiektu może to być system kanałowy lub strumieniowy. Najważniejsze jest nie samo zastosowanie konkretnej technologii, lecz osiągnięcie założonych parametrów bezpieczeństwa i prawidłowa współpraca wszystkich elementów systemu.
Dlatego projektowanie wentylacji pożarowej powinno rozpocząć się już na etapie koncepcji budynku. Wczesna koordynacja systemu oddymiania z architekturą, konstrukcją, instalacjami sanitarnymi, elektrycznymi i automatyką pozwala uniknąć kosztownych zmian na późniejszych etapach inwestycji.
Podstawa prawna i normy techniczne
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – tekst jednolity Dz.U. 2022 poz. 1225, z późn. zm., w szczególności § 245–247, § 270 oraz § 277–278.
- Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów – w zakresie przeglądów i konserwacji urządzeń przeciwpożarowych.
- PN-EN 12101-2:2017-05 – Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 2: Urządzenia do grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła.
- PN-EN 12101-3:2015-10 – Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 3: Wymagania techniczne dotyczące urządzeń do mechanicznego odprowadzania dymu i ciepła (wentylatorów).
- PN-EN 12101-6:2022-09 – Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień – zestawy urządzeń.
- PN-EN 12101-13:2022-09 – Systemy różnicowania ciśnień – projektowanie i metody obliczeniowe, instalowanie, badania okresowe i konserwacja.
