w obiektach budowlanych praktyczne aspekty projektowania i … · 2016-05-24 · zawartej w...

Systemy wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych –

praktyczne aspekty projektowania i funkcjonowania

mgr inż. Ewa Sztarbaładr inż. Grzegorz Sztarbała

[email protected]

Kalisz, 20 maja 2016 r.

Systemy wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych – praktyczne aspekty projektowania i funkcjonowania

SYSTEMY WENTYLACJI POŻAROWEJ

• 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.

Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.)



Cele stosowania zestawu urządzeń wentylacyjnych do odprowadzenie dymu i ciepła

Budynek i urządzenia z nim związane powinny być zaprojektowanei 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.)



Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celemjest odprowadzenie dymu i ciepła z przestrzeni objętej pożarem lubz przestrzeni dróg ewakuacyjnych.

Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celemjest ochrona wybranej przestrzeni przed przedostaniem się do niej dymu.



Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celemjest ochrona wybranej przestrzeni przed przedostaniem się do niej dymu.

System wentylacji naturalnej System wentylacji mechanicznej

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

Zestaw urządzeń wentylacyjnych uruchamianych automatycznie, którego celemjest odprowadzenie dymu i ciepła z przestrzeni objętej pożarem lubz przestrzeni dróg ewakuacyjnych


SYSTEMY ODPROWADZANIA DYMU I CIEPŁASystem wentylacji naturalnej System wentylacji mechanicznej

Y


WYSOKOŚĆ WARSTWY WOLNEJ OD DYMU

Y

Pożądana wysokość warstwy wolnej od dymu Y powinna odpowiadać wartościzawartej w granicach od 0,5 H do 0,9 H, nie może być jednak mniejsza niż 2,5 m.

(PN-B-02877-4:2001/Az1:2006)

Wysokość warstwy wolnej od dymu (Y) odległośćod poziomu posadzki drogi ewakuacji dozakładanej podstawy warstwy dymu.

(CEN/TR 12101-5: 2000; BS 7346-4:2003)


SYSTEM USUWANIA DYMU I CIEPŁA


SYSTEM USUWANIA DYMU I CIEPŁA

§ 2701. Instalacja wentylacji oddymiającej powinna:1) usuwać dym z intensywnością zapewniającą, że w czasie potrzebnym do ewakuacji

ludzi na chronionych przejściach i drogach ewakuacyjnych, nie wystąpizadymienie lub temperatura uniemożliwiające bezpieczna ewakuację,

2) mieć stały dopływ powietrza zewnętrznego uzupełniającego braki tego powietrzaw wyniku jego wypływu wraz z dymem,

…

Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich

usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.)

W celu oceny skuteczności funkcjonowania przyjętego rozwiązania systemu wentylacji pożarowej należy spełnić poniższe wymaganie:

DCBE > WCBE + margines bezpieczeństwa


DOSTĘPNY CZAS BEZPIECZNEJ EWAKUACJI

t DCBE = Δ t det + Δt a + (Δt podjęcie_ewak + Δt przejścia) + Δt bezp

DCBE

Czas detekcji

Czas alarmowania

Czas pierwszych reakcji

Czas przejścia/dojścia

Czas rozpoznania

Czas reakcji

Marginesbezpieczeństwa

Δt det

Δt a Δt podjęcie_ewak

Δt przejścia

WCBEΔt bezp

Inicjacja pożaruZakończenie

ewakuacjiKrytyczny stanśrodowiskowy


PARAMETRY KRYTYCZNE ŚRODOWISKAObszar, 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


PARAMETRY KRYTYCZNE ŚRODOWISKA

1. Dym powinien znajdować się ponad głowami ewakuujących się osób, nieniżej niż 2,0 m licząc od poziomu wykończonej drogi ewakuacji.

2. Temperatura warstwy dymu nie powinna przekraczać 200 oC.

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



1. Temperatura mieszaniny dymu i powietrza na wysokości 2,0 m licząc od poziomuwykończonej drogi ewakuacji nie powinna przekraczać 60 oC.

2. Zasięg widzialności w przypadku dużych przestrzeni nie powinien być mniejszy od10 m. W przypadku małych pomieszczeń (o szerokości ok. 10 m) można przyjąć, żezasięg widzialności powinien być większy od 5,0 m.

3. Natężenie promieniowania cieplnego nie powinno przekraczać 2,5 kW/m2.

Obszar, w którym ewakuujące się osoby są narażone na oddziaływanie dymu i ciepła


WYDAJNOŚĆ SYSTEMU USUWANIA DYMU I CIEPŁA

gdzie: M – strumień masy dymu wpływający do zbiornika dymu (kg/s),Ce – współczynnik charakteryzujący rodzaj pomieszczenia, (kg/sm5/2),

Ce = 0,19 kg/sm5/2 duże pomieszczenia ze stropem w znaczącej odległości od pożaru;

Ce = 0,21 kg/sm5/2 duże pomieszczenia ze stropem w bliskiej odległości od pożaru;

Ce = 0,34 kg/sm5/2 małe pomieszczenia z „otworem wentylacyjnym” po jednej stronie pożaru;

P – obwód pożaru projektowego (m),Y – projektowana wysokość podstawy warstwy dymu (m).

32

eM C P Y



gdzie: Q – przyrost temperatury w zbiorniku dymu (K),Qc– konwekcyjna część strumienia wyzwalanego ciepła (kW),cp– ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu (kg/kJK),M – strumień masy dymu wpływający do zbiornika dymu (kg/s).

c

p

Qc M



gdzie: V – obliczeniowa wydajność inst. wentylacji oddymiającej (m3/s),M – strumień masy dymu wpływający do zbiornika dymu (kg/s).Q – przyrost temperatury w zbiorniku dymu (K),To– temperatura otoczenia (K),ro– gęstość powietrza w temperaturze otoczenia (kg/m3).

o

o o

M ( T )VT



gdzie: Av - obliczeniowa powierzchnia geometryczna otworów odprowadzających dym i ciepło, m2;

Cv- aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający dym określony na podstawie badań zgodnie z normą PN-EN 12012-2 (-)g - przyśpieszenie ziemskie (m/s2),d - projektowana głębokość projektowanej warstwy dymu (m),Ai - powierzchnia geometryczna otworów doprowadzających powietrze kompensacyjne (m2),Ci - aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający powietrze kompensacyjne, -.

0,522 v v

o o oi i

v vo o o

A CT T TACMA C

2g d T



gdzie: Av - obliczeniowa powierzchnia geometryczna otworów odprowadzających dym i ciepło, m2;

Cv- aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający dym określony na podstawie badań zgodnie z normą PN-EN 12012-2 (-)g - przyśpieszenie ziemskie (m/s2),d - projektowana głębokość projektowanej warstwy dymu (m),Ai - powierzchnia geometryczna otworów doprowadzających powietrze kompensacyjne (m2),Ci - aerodynamiczny współczynnik przepływu przez otwór odprowadzający powietrze kompensacyjne, -.

ov v 0,5

2o o2

o o 2

i i

M TA C

M T T2g d T

AC


Całkowita moc pożaru kW 500 1000 1500 2000 2500 5000 10000Konwekcyjna moc pożaru kW 400 800 1200 1600 2000 4000 8000Gęstość strumienia ciepła kW/m2 500Powierzchnia pożaru m2 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 10.00 20.00Bok pożaru m 1.00 1.41 1.73 2.00 2.24 3.16 4.47Obwód pożaru m 4.00 5.66 6.93 8.00 8.94 12.65 17.89Wysokość pomieszczenia m 17.00Wysokość warstwy wolnej m 12.00Masa dymu kg/s 31.26 44.21 54.14 62.52 69.90 98.85 139.80Przyrost temperatury K 12.73 18.01 22.05 25.46 28.47 40.26 56.94Powierzchnia czynnaklap dymowych m2 12.90 15.40 17.20 18.60 19.70 23.90 29.10Wydajność systemu wentylacji mechanicznej m3/h 97 500 140 200 174 000 203 100 229 200 335 900 498 800

METODA ANALITYCZNA WYMIAROWANIA SYSTEMU WENTYLACJI POŻAROWEJ


Temperatura podstropowej warstwy dymu

Jeżeli średnia temperatura podstropowej warstwy dymu przekracza 550 oC tozgodnie z badaniami w skali rzeczywistej pożar przechodzi do fazy pożaruw pełni rozwiniętego. Wszystkie znajdujące się w pomieszczeniu materiały palneulegają zapłonowi.Wówczas to stosowane przez nas zależności nie mają zastosowania – pożarkontrolowany ilością powietrza.


w w c,powietrzaQ 0,55 A H H

c,powietrzaH 3,0 MJ/kg


Lokalizacja pożaru


Pomieszczenie / -niaoddymiane indywidualnie

Pomieszczenia oddymianeprzez pasaż

Pasaż handlowy


Podstawa warstwydymu


Lokalizacja pożaru


1 23 3

x c B Bm 0,31 Q W X 0,25 H

Law, 1995

1 23 3

x,width c B c Bm 0,16 X Q W 0,0027 Q 1,2 m

Thomas, 1998

1 23 3

x c B Bm 0,08 Q W X 1.34 m

Harrison, 2009

Szerokość witryny frontowej w pomieszczeniach handlowo - usługowych



SYSTEMY ZABEZPIECZAJĄCE PRZED ZADYMIENIEM


PN-EN 12101–6:2007Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła -- Część 6: Wymagania techniczne

dotyczące systemów ciśnieniowych -- Zestawy urządzeń

Instrukcja ITB nr 378/2002Projektowanie instalacji wentylacji pożarowej dróg ewakuacyjnych w budynkach wysokich

i wysokościowych.



PN-EN 12101–6:2007

Zasada działania• 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



Instrukcja ITB nr 378/2002

Rozwiązanie A Rozwiązanie B



Klapa transferowa między przedsionkiem przeciwpożarowym a korytarzem ewakuacyjnym

„… W celu uniknięcia wymieszania siępowietrza zewnętrznego, doprowadzanegodo korytarza ewakuacyjnego, z warstwądymu gromadzącego się pod stropemkorytarza należy ograniczyć prędkośćprzepływu powietrza przez klapętransferową do 5 m/s.… powierzchnia „netto” otworu tej klapypowinna wynosić: ”

np

t

VA

18000



Klapa transferowa między przedsionkiem przeciwpożarowym

a korytarzem ewakuacyjnym

Drzwi z przedsionka przeciwpożarowego dokorytarza mają wymiar 4x 0,9 x 2,0 m;Ilość powietrza nawiewanego do przedsionka:Vnp = 12960 m3/h;

Powierzchnia czynna klapy transferowej:

np 2

t

V 6480A 0,36 m .18000 18000

t6480 mv 5,0

3600 0,36 s



Klapa transferowa między przedsionkiem przeciwpożarowym a korytarzem ewakuacyjnym

np 2

t

V 6480A 0,36 m18000 18000

t6480 mv 5,0

3600 0,36 s

Powierzchnia czynna klapy transferowej:

3,2

2t,nowy

6480A 0,5625m360 3,20



PN-EN 12101–6:2007

System klasy A System klasy B

System klasy C



PN-EN 12101–6:2007KLASA SYSTEMU PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA RODZAJ BUDYNKUSystem Klasy A Dla środków ewakuacji. Obrona

na miejscu.Mieszkalny

System Klasy B Dla środków ewakuacji i akcji gaśniczej.

Użyteczność publicznej

System Klasy C Dla środków ewakuacji przy ewakuacji jednoczesnej.

Komercyjny (np. centrum handlowe)

System Klasy D Dla środków ewakuacji. Ryzyko snu.

Hotel, szpital

System Klasy E Dla środków ewakuacji przy ewakuacji stopniowej.

Biurowy

System Klasy F Urządzenia gaśnicze i środki ewakuacji.

WYBÓR KLASY SYSTEMU NALEŻY SKONSULTOWAĆ Z RZECZOZNAWCĄ

DS. ZABEZPIECZEŃ PRZECIWPOŻAROWYCH



SYSTEMY ZABEZPIECZENIA PRZED ZADYMIENIEMKRYTERIA OCENY

1. Sprawdzenie, czy system zabezpieczenia przed zadymieniem pionowych drógewakuacyjnych uruchamia się automatycznie z systemu SSP po wykryciupożaru na danej kondygnacji.

2. Sprawdzenie, czy wymagana siła potrzebna do otwarcia drzwi do przedsionkaprzeciwpożarowego oraz ewakuacyjnej klatki schodowej nie przekracza 100 N.

3. Sprawdzenie, czy na kondygnacji objętej pożarem występuje zakładana różnicaciśnienia pomiędzy przestrzenią chronioną a przestrzenią objętą pożarem.

4. Sprawdzenie prędkości przepływu powietrza w otwartych drzwiach międzyklatką schodową a przedsionkiem przeciwpożarowym oraz międzyprzedsionkiem przeciwpożarowym a korytarzem ewakuacyjnym.


EN 12101–6:20xx

Specification for pressure differential systems

EN 12101–13:20xx

Pressure differential systems (PDS)

design and calculation methods,

acceptance testing, maintenance and

routine testing of installation



MOE (cele ewakuacyjne) FF (cele gaśnicze)

Różnica ciśnienia (drzwi zamknięte) na kondygnacji objętej pożarem

minimum 30 Pa minimum 30 Pa

Prędkość przepływu powietrza (drzwi otwarte) minimum 1,0 m/s minimum 2,0 m/s

Siła otwierająca drzwi maximum 100 N maximum 100 N

Pozycja drzwi wyjściowychzamknięte 1)

wszystkie drzwi na drodze ewakuacji otwarte 2)

co najmniej jedne drzwi zewnętrzne otwarte oraz wszystkie drzwi na drodze

akcji gaśniczej otwarteMinimalna ilość powietrza nawiewana do klatki schodowej

7 500 m3/h 1)

15 000 m3/h 2) 15 000 m3/h 2)

EN 12101–13:20xx (stan na wrzesień 2015)

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.



Samoczynne urządzenia oddymiające pionowe drogi ewakuacji

Klapa oddymiająca

Okno oddymiająceWentylator oddymiający

Cv – aerodynamiczny współczynnik przepływu [-]

Cv – aerodynamiczny współczynnik przepływu [-]

V– wydajność [ m3/s]p – spręż [Pa]



Zgodnie z normą PN-B-02877-4

Wymagana powierzchnia czynna klap dymowych Acz na klatce schodowej budynków niskichi średniowysokich powinna wynosić co najmniej 5 % powierzchni rzutu poziomego podłogi tej klatkischodowej, a w budynkach wysokich nie mniej niż 7,5 %.Powierzchnia jednego otworu pod klapę dymową nie może być mniejsza niż 1,0 m2 w budynkachniskich i średniowysokich i 1,5 m2 w budynkach wysokich.

cz v gA C A



Aerodynamiczny współczynnik przepływuwyznaczany na drodze badań w tuneluaerodynamicznym z uwzględnieniem wpływuwiatru bocznego.

Aerodynamiczny współczynnik przepływuwyznaczany na drodze badań w tuneluaerodynamicznym bez uwzględnieniawpływu wiatru bocznego.

vC 0,40



Wiatr

CEN/TR 12101-4:2009


Okna oddymiające



Geometryczna powierzchnia otworów wlotowych powietrzapowinna być co najmniej o 30% większa niż sumapowierzchni wszystkich klap dymowych w odniesieniu dopowierzchni przestrzeni poddachowęj wydzielonej kurtynamidymowymi (AR) dachu o największej czynnej powierzchnizainstalowanych klap.

Zgodnie z normą PN-B-02877-4



Wszystkie otwory na drodze napływu powietrzakompensacyjnego:• MUSZĄ BYĆ OTWIERANE AUTOMATYCZNIE PO

WYKRYCIU POŻARU I POZOSTAĆ OTWARTEPRZEZ CAŁY CZAS,

• NIE MOGĄ BYĆ ZASTAWIANE

Systemy wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych –

praktyczne aspekty projektowania i funkcjonowania

Ewa SztarbałaGrzegorz Sztarbała

tel. 22 121 29 86tel. kom. 501-338-519tel. kom. 533-082-708

[email protected]

w obiektach budowlanych praktyczne aspekty projektowania i … · 2016-05-24 · zawartej w...

Documents