Systemy wentylacji pożarowej

Systemy wentylacji pożarowej są bardzo ważnym elementem ochrony przeciwpożarowej obiektów użytkowych. Jakie są wymagania i wytyczne w zakresie właściwego uwzględnienia w projekcie ppoż. tych systemów?

P.M.: Przy projektowaniu systemów oddymiających podstawowym celem jest usunięcie dymu z budynku bądź części budynku objętej pożarem. Osiągnięcie tego celu wpływa przede wszystkim na możliwość ewakuacji użytkowników obiektu oraz wspomaga bezpieczeństwo ekip prowadzących akcję ratowniczo-gaśniczą. Usuwanie gorących gazów pożarowych powoduje obniżenie temperatury w przestrzeniach objętych pożarem co dodatkowo wpływa na bezpieczeństwo samej konstrukcji budynku.

Polskie Prawo budowlane jest prawem nakazowo-zakazowym. Musimy się stosować do tego, co jest w przepisach.

• Podstawowe wytyczne są zawarte w rozporządzeniu ministra infrastruktury (w warunkach technicznych) które nie jest bez wad. Jest tam sporo niedopowiedzeń, momentami mogą one utrudnić projektowanie, zwłaszcza kiedy mówimy o wentylacji przewodowej (kanałowej).
• Dodatkowo wymagania określone są w Prawie budowlanym i ustawie o ochronie ppoż. budynków.

Bardzo przydatne i często wykorzystywane w procesie projektowania są wytyczne Instytutu Techniki Budowlanej dla oddymiania garaży, oraz oddymiania dróg ewakuacyjnych. Nie ma jednak w Polsce przyjętego jednego standardu projektowania tych elementów. Do zagadnienia oddymiania na większości projektów należy podejść indywidualnie, tak aby spełnić formalne przesłanki przepisów prawa, oraz aby zapewnić optymalnie wydajny system usuwający gorące gazy pożarowe.

O ile nie istnieją standardy projektowania całych układów o tyle już dla samych przewodów wentylacyjnych/oddymiających obligatoryjnie stosuje się normy badawcze i klasyfikacyjne. Określają one w bardzo precyzyjny sposób jak należy zbadać odporność ogniową elementu, jak przygotować próbki do badań, oraz jak interpretować wyniki badań, aby w efekcie móc sklasyfikować element jako element systemu przeciwpożarowego.

Co należy uwzględnić, projektując kanały wentylacyjne?

P.M.: To dobre pytanie, oczywiście na pierwszym miejscu jest wydajność systemu a więc zapewnienie odpowiedniej wymiany powietrza. Zatem przy przewodach wentylacyjnych najważniejsza zdaje się być geometria tych przewodów, czyli zarówno rozmieszczenie całego układu jak i odpowiedni przekrój przewodów.

Aby opisać dalsze wymagania dot. przewodów proponuję jednak rozdzielić systemy na:

• wentylację bytową i klimatyzację oraz
• wentylację pożarową.

Przy pierwszej, która odpowiada za dostarczenie świeżego powietrza do obiektów, nie zawsze muszą być spełnione warunki ppoż. dla samych przewodów. W miejscach przejścia przez przegrody oddzielenia pożarowego należy zamontować klapy odcinające w odpowiedniej odporności ogniowej, natomiast samym przewodom często nie stawia się żadnych wymagań pożarowych.

Wentylacja pożarowa

Przewody wentylacji pożarowej natomiast powinny spełniać wymagania opisane w normach (w Polsce oznaczone jako PN-EN), i tutaj można zastosować podział przewodów wynikający wprost z nich:

• jednostrefowe przewody oddymiające,
• wielostrefowe przewody oddymiające,
• wielostrefowe przewody wentylacyjne (czyli napowietrzające).

Wymagania dla przewodów wentylacji pożarowej określa norma PN-EN 13501-4 Klasyfikacja na podstawie wyników badań odporności ogniowej elementów systemów kontroli.

Zgodnie z nią przewody obsługujące wyłącznie jedną strefę pożarową powinny:

• posiadać klasę odporności ogniowej z uwagi na szczelność ogniową E,
• posiadać odporność z uwagi na dymoszczelność S,
• mieć określoną maksymalną temperaturę pracy stałej np. 600℃ na zewnątrz i wewnątrz przewodu,
• mieć określone maksymalne ciśnienie robocze np. -1500 Pa,
• posiadać określoną orientację ho – poziomą (horizontal), nie ma możliwości stosowania przewodów jednostrefowych pionowych (ve – vertical).

Pełna klasa odporności ogniowej przewodu jednostrefowego powinna zatem wyglądać następująco: E600 120 (ho) S1500single

1. Przewody o takiej klasie w odporności ogniowej dwugodzinnej mogą być montowane wyłącznie w strefie pożarowej, którą bezpośrednio obsługują. Nie mogą być stosowane jako przewody transferowe ponieważ nie posiadają odporności ogniowej ze względu na parametr I (izolacyjności).
2. Aby zastosować ten rodzaj przewodów należy przeprowadzić obliczenia, bądź symulację aby potwierdzić, że w przypadku pożaru temperatura nie przekroczy 600° Celsjusza. W razie pominięcia tego etapu podczas projektowania należałoby przyjąć standardową krzywą nagrzewania.
3. Zgodnie z tą krzywą po 120 minutach osiągniemy temperaturę 1029° C, a więc zdecydowanie wyższą niż zakłada odporność tych przewodów (w czasie ok. 6-7 minut osiągniemy 600 stopni).

Podobne wymagania obowiązują dla przewodów oddymiających wielostrefowych. Z tą różnicą że badanie należy przeprowadzić zgodnie z krzywą standardową a zatem maksymalna temperatura pracy wynosi dla 2 godzin 1029° C. W badaniu uwzględnia się również izolacyjność ogniową, zatem można prowadzić takim przewodem transfer gorących gazów pożarowych w poziomie lub pionie.

Przewód oddymiający wielostrefowy uzyskuje klasyfikację: EI 120(ve - ho) S1500multi.

Wentylacja bytowa i klimatyzacja.

Z kolei przewody wentylacyjne oraz klimatyzacyjne nie posiadają określonego ciśnienia roboczego w swojej klasyfikacji. Przyjmuje się domyślnie zakres pracy od -500 do +500 Pa, zatem zupełnie inne wartości niż przy oddymianiu. Nie bada się również stabilności wymiarowej pod wpływem dynamicznego ogrzewania jakie zachodzi podczas transportu gorących gazów pożarowych. Klasyfikacja takich przewodów wygląda następująco:

EI 120(v_e - h_o; o↔i) S
gdzie o↔i o – odporność od zewnątrz przewodu, i 0 odporność od wnętrza przewodu.

Jest to zatem przewód wentylacyjny lub klimatyzacyjny o odporności ogniowej, ale nie nadający się do transportu gorących gazów pożarowych. Taki przewód może w pionie lub poziomie pełnić rolę transferu powietrza kompensacyjnego i przechodzić przez więcej niż jedną strefę pożarową.

P.M.: Użycie materiałów i elementów ma duży wpływ na bezpieczeństwo i stopień rozprzestrzeniania się pożaru. Według wymogu prawnego materiały zastosowane w obiektach budowlanych muszą być niepalne bądź trudno zapalne i nierozprzestrzeniające ognia. Według polskiej klasyfikacji jest to NRO (czyli nierozprzestrzeniające ognia), według Euroklasy jest to B-D₀S₁. Są to materiały trudno zapalne (B), niewytwarzające gorących kropel (D₀) i o niskim współczynniku dymienia (S₁).

Również wybór odpowiednio sklasyfikowanego ogniowo zestawu wyrobów w przypadku przewodów oddymiających i wentylacyjnych ma kolosalne znaczenie. Wyobraźmy sobie sytuację pożaru w garażu. Zaczynamy go oddymiać przewodem zupełnie nieprzystosowanym do transportu gorących gazów. W efekcie jeżeli przewód prowadzony jest pionowo przez wszystkie kondygnacje budynku do wyrzutni dachowej, w najgorszym przypadku może dojść do zadymienia każdej z tych kondygnacji, a także dróg ewakuacyjnych, a na pewno doprowadziłoby to do spadku wydajności wentylatorów wyciągowych, zatem oddymianie garażu byłoby nieefektywne. Podobna sytuacja miałaby miejsce gdybyśmy zastosowali przewody jednostrefowe E600S w przypadku pożaru, który rozwinąłby się zgodnie z krzywą standardową, po 7 minutach taki przewód miałby prawo się rozszczelnić. Gdybyśmy z kolei poprowadzili taki przewód przez więcej niż jedną strefę pożarową to brak parametru izolacyjności ogniowej (I) spowodowałby w sąsiadującej strefie pożarowej wzrost temperatury na zewnętrznej jego powierzchni powyżej normowych 180°C, co z kolei mogłoby doprowadzić do zapłonu elementów wyposażenia w wyniku promieniowania cieplnego.

Czy spotkał się Pan z niepoprawnie zaprojektowanym systemem wentylacji/oddymiania? W jaki sposób można zapobiegać takim sytuacjom?

P.M.:Ciężko stwierdzić niepoprawność zaprojektowania układu wentylacji czy oddymiania. Jak już zostało wspomniane, każdy budynek powinien mieć indywidualnie dobrany system wentylacji a w szczególności system wentylacji pożarowej, o ile taki jest konieczny.

Projekt oddymiania powinien być uzgodniony z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń pożarowych. Zarówno rzeczoznawcy jak i projektanci w Polsce mają bardzo wysoki poziom wiedzy. Zdarzają się jednak drobne błędy w doborze samych przewodów, lub pojedynczych elementów takich jak klapy.

Często spotykaną sytuacją, która według mnie stanowi błąd projektowy, jest łączenie systemów różnych producentów. Powszechnie stosowany system przewodów EIS oparty o przewód stalowy z okładziną z wełny mineralnej jest np. łączony z przewodem o tej samej klasie odporności PROMADUCT®-500. Jest to o tyle kłopotliwe, że nigdy nie przebadaliśmy takiego połączenia, dostawca systemu opartego na wełnie również nie ma takiego połączenia w swoich dokumentach, a zatem nie ma ani technicznej ani formalnej przesłanki aby uznać takie połączenie za szczelne. Tym bardziej, że mamy tu do czynienia z trzema niejednorodnymi materiałami, które w różny sposób zachowują się podczas ogrzewania, czyli płyta silikatowo-cementowa (PROMATECT®-L500), stalowy przewód wentylacyjny i wełna mineralna.

Jedynymi osobami, które przychodzą mi do głowy aby stwierdzić poprawność takiego połączenia, są specjaliści z ITB, którzy wszystkie te materiały na zlecenie producentów badali. Każdorazowo zatem powinni wydawać coś w rodzaju opinii eksperckiej dla każdej budowy z osobna. W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie są stosowane niestety skrócone wersje klasyfikacji, czyli E600S dla przewodów jednostrefowych, oraz EIS dla przewodów oddymiających i wentylacji mechanicznej.

Takie zapisy mogą wprowadzać w błąd projektantów. I o ile w przypadku przewodów jednostrefowych ryzyko błędu jest niewielkie, ponieważ nie ma systemów na rynku innych niż te określone w normie, o tyle przy przewodach wielostrefowych EIS zachodzi duża nieścisłość i istnieje ryzyko zastosowania systemu przebadanego tylko pod kątem wentylacji jako systemu przewodów oddymiających.

Aby uniknąć tego typu błędów najłatwiej jest zastosować dla wszystkich przewodów wentylacyjnych w klasie odporności ogniowej jeden system PROMADUCT®-500, który sprawdzi się zarówno dla oddymiania jak i wentylacji. Przewody te zostały przebadane na oba typy, a klasyfikację potwierdza jedyna na chwilę obecną Krajowa Ocena Techniczna na trójstronne przewody wielostrefowe w Polsce. Przewody jednostrefowe PROMADUCT®-E600S również posiadają KOT a ich stosowanie ułatwia zdecydowanie podłączenie ich do instalacji wielostrefowej PROMADUCT®-500.

Zarówno dział techniczny Promat, jak i zespół Regionalnych Przedstawicieli z chęcią dzieli się szeroką wiedzą w zakresie stosowania przewodów, jeżeli pojawią się jakieś wątpliwości, zachęcam do kontaktu z nami.

Czy możliwe jest ograniczenie kosztów systemu wentylacji i oddymiania? W jaki sposób i jaki ma to wpływ na projekt?

P.M.: Promat jest uznawany za markę najdroższą na rynku, co w mojej opinii jest nieprawdą. Kiedy porównujemy się z konkurencją w cenach za metr kwadratowy, to oczywiście jesteśmy drożsi, ale jesteśmy w stanie pomóc tak zaprojektować system, że finalnie cały układ będzie kosztował dużo mniej.

Należy oczywiście odróżnić optymalizację cenową od ilościowej. Przy optymalizacji cenowej czyli stosowaniu tańszych materiałów możemy ograniczyć koszt budowy o kilka procent, jednak ma to czasem wpływ na jakość rozwiązań i/lub problemy w czasie odbiorów przez służby.

W optymalizacji ilościowej ograniczenie kosztów może sięgać nawet 40% i nie ma negatywnego wpływu na jakość.

Przy projektowaniu badań przewodów wentylacyjnych i oddymiających zawsze zadajemy sobie pytanie co jeszcze możemy zrobić, aby system był atrakcyjny dla inwestora oraz wykonawcy, a przy tym nie stracił na jakości.

Jednak poszliśmy jeszcze dalej i zmniejszyliśmy grubość płyty przy odporności dwugodzinnej, a więc dołożyliśmy jeszcze element optymalizacji cenowej. W tym momencie decydując się na zastosowanie przewodów pionowych i poziomych oddymiających lub wentylacyjnych w klasie EIS120 można użyć płyty o grubości 40 mm zamiast (jak do tej pory) 50 mm i jest to potwierdzone kompletem dokumentów ITB (KOT, Deklaracja Właściwości Użytkowych). Jest to jedyny taki system w Polsce i prawdopodobnie w Europie.

Podobnie sytuacja wygląda z przewodami jednostrefowymi E600S, które również można stosować w wersji trójstronnej. Mamy za sobą kilka dobrze zoptymalizowanych projektów i szczególnie przy obecnie rosnących cenach surowców a przede wszystkim stali, zyskaliśmy ogromną wdzięczność inwestorów, wykonawców i projektantów, którzy nam zaufali.

Rozmawiał: Tomasz Łukaszewski