Wentylacja pożarowa w budynkach wielokondygnacyjnych a zapisy prawne i standardy projektowe

Instalacje wentylacji pożarowej, nie służą komfortowi użytkowników obiektu a jedynie stanowią urządzenia zabezpieczające możliwość ewakuacji w wypadku hipotetycznego, mało prawdopodobnego pożaru (biorąc pod uwagę dane statystyczne). Przy takiej dość powszechnej interpretacji i gdyby nie jednoznaczny nakaz warunków technicznych oraz wymagania ubezpieczyciela tytułowe systemy skazane byłyby na inwestycyjny niebyt. Oczywiście sytuacja taka nie sprzyja projektowaniu wysoko skutecznych i zaawansowanych technicznie rozwiązań, a jedynie pewnego minimum na granicy akceptowalności przepisów (z powszechną praktyką odstępstw i złagodzeń), pozwalającego na pomyślne odebranie budynku i dopuszczenie do eksploatacji. Nie należy się dziwić, że powstają projekty i realizacje spod znaku paragrafu, ale znacznie odległe od pojęcia dobrej praktyki inżynierskiej. W artykule przedstawione zostały aktualne problemy towarzyszące projektowaniu i wykonaniu systemów zabezpieczenia dróg ewakuacji w budynkach wielokondygnacyjnych.

* dr inż. Grzegorz Kubicki, Politechnika Warszawska, Inżynieria Środowiska

Jak można scharakteryzować powstające systemy wentylacji pożarowej?
Ujmując zagadnienie w dwóch słowach, można powiedzieć „jest dobrze”, a w trzech „nie jest dobrze”. Jest dobrze, ponieważ warunki techniczne wskazują systemy wentylacji pożarowej jako obligatoryjne do stosowania w praktycznie wszystkich obiektach budowlanych, zaliczanych do kategorii zagrożenia ludzi i w znacznej grupie obiektów przemysłowo-magazynowych. Jednocześnie kolejne nowelizacje przepisów stopniowo zwiększają zakres stosowania instalacji zabezpieczenia przeciwpożarowego, w tym również układów zabezpieczenia dróg ewakuacji, czyli wentylacji pożarowej. Wymusza to u projektantów zainteresowanie tematyką i poszukiwanie akceptowalnych technicznie rozwiązań oraz stwarza perspektywę dla przychylniejszego (choć wymuszonego) spojrzenia inwestorów na tego typu układy. Oczekiwania rynku motywują również firmy produkcyjne do poszukiwania coraz to nowych atrakcyjnych cenowo, ale i poprawnych technicznie układów i elementów systemów zabezpieczenia przeciwpożarowego budynku.
Powodów do stwierdzenia, że nie jest dobrze, jest niestety znacznie więcej. Wymienić tu można np. brak powołanego w rozporządzeniu standardu projektowania instalacji wentylacji pożarowej, pewną dowolność w interpretacji przepisów w połączeniu z powszechnym stosowaniem praktyki odstępstw i złagodzeń, brak obligatoryjnych procedur odbioru i konserwacji instalacji oraz brak wymogu certyfikacji systemów i usług projektowych.
Brak jest praktycznie wytycznych projektowania systemów oddymiania dla obiektów niskich i średniowysokich, chyba że za taki uznamy zapis widniejący w PN-B-02877-4/Az1:2006 traktujący o wymaganej powierzchni klap dymowych montowanych w klatce schodowej. Zaprojektowanie znacznie skuteczniejszych i bezpieczniejszych układów z nawiewem mechanicznym już w żadnym standardzie nie zostało ujęte. Podobnie nie najlepiej wygląda sytuacja w przypadku projektowania układów różnicowania ciśnienia dla budynków wysokich w oparciu o jedną z dwóch stosowanych w kraju procedur tj. PN-EN 12101-6 i „Instrukcję ITB 378”. Instrukcja ITB oparta na rozwiązaniach francuskich była do niedawna jedynym powszechnie stosowanym standardem projektowym i jest stosunkowo dobrze znana wśród projektantów. Problem polega na tym, że przepisy francuskie zostały w tym przypadku również dostosowane do wymagań krajowych, co nie przyczyniło się do poprawy jakościowej projektowanych na tej podstawie instalacji. Normy europejskiej też nie można nazwać „żoną Cezara”, czego najlepszym dowodem są intensywne prace zmierzające do jej gruntownej rekonstrukcji trwające od momentu opublikowania dokumentu w roku 2006. Na czym polegają zasadnicze różnice w podejściu do projektowania systemów różnicowania ciśnienia przy zastosowaniu obu wymienionych dokumentów ilustruje przedstawiony poniżej schemat.

Standardy projektowania

PN-EN 12101-6
Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – część 6. Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień – Zestaw urządzeń

Wymagania:
– ochrona klatki schodowej (nadciśnienie),
– przepływ miedzy klatką schodową a pozostałymi częściami budynku,
– siła potrzebna do otwarcia drzwi,
– instalacja odbioru powietrza.

Obliczenia:
– ilość powietrza potrzebna do ochrony klatki schodowej dla spełnienia warunku nadciśnienia (przecieki),
– ilość powietrza potrzebna do ochrony klatki schodowej dla spełnienia warunku nadciśnienia (przecieki) + prędkość przepływu w drzwiach otwartych,
– obliczenia ilości usuwanego powietrza,
– obliczenia siły potrzebnej do otwarcia drzwi.

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

Wymagania:
– ochrona przestrzeni klatki schodowej (nadciśnienie),
– przepływ między klatką schodową i przedsionkiem,
– przestrzeń miedzy przedsionkiem i korytarzem,
– oddymianie korytarzy.

Obliczenia:
– ilość powietrza potrzebna do ochrony klatki schodowej dla spełnienia warunku przepływu (prędkość przepływu),
– ilość powietrza potrzebna do ochrony przedsionka pożarowego (prędkość przepływu i wielkość transferu lub wydajność instalacji nawiewnej i wyciągowej),
– obliczenia wydajności instalacji oddymiania korytarzy lub instalacji nawiewu i oddymiania korytarzy.

Wymagania standardów projektowania systemów różnicowania ciśnienia
W efekcie zupełnie innego podejścia do zagadnień projektowych wykonać można w dwóch podobnych pod względem układu architektonicznego budynkach zupełnie inne instalacje, z różną wydajnością urządzeń i różniących się poziomem zabezpieczenia dróg ewakuacji. Jednocześnie nie można jednoznacznie stwierdzić, które rozwiązania są lepsze (oba mają liczne grono zwolenników i przeciwników również w opracowującej kształt normy europejskiej grupie roboczej CEN). W takiej sytuacji „interesującą” praktyką staje się łączenie wymagań różnych standardów projektowych podczas określania wydajności poszczególnych elementów instalacji nawiewnej. Z jednej strony nie należy się dziwić, ponieważ jak już wspomniałem wcześniej, dwa najczęściej stosowane w Polsce standardy projektowe dalekie są od doskonałości, z drugiej jednak dobry projektant powinien posiadać pewną „intuicję” inżynierską i zdolności kreatywne. Niestety przeglądając różne projekty, muszę stwierdzić, że z „kreatywnością” nie jest najgorzej.

PN-EN 12101-6 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – część 6
Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień – Zestaw urządzeń

Norma zostaje rozdzielona na dwa dokumenty:

  1. EN 12101-6 Wymagania techniczne dla zestawów urządzeń do różnicowania ciśnień
  2. TR 12101-13 projektowanie systemów różnicowania ciśnień (norma europejska lub raport techniczny)

Przykład z „pobudzającej wyobraźnię” praktyki inżynierskiej
Jako jeden z licznych przykładów podam sposób obliczenia wydajności wentylatora nawiewu pożarowego klatki schodowej. W pewnym projekcie obliczenie dokonane zostało według zasad opisanych w instrukcji ITB francuskich, ale uwzględniając przepływ powietrza przy jednoczesnym otwarciu drzwi na kondygnacji objętej pożarem i poziomie parteru z prędkością 2 m/s (w tych zaleceniach prędkość taka nie występuje, ale jest bardzo popularna wśród rzeczoznawców ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych). Później obliczony wydatek zwiększa się o „przepisowe” 15% na nieszczelności instalacji (co jest dość ciekawe, szczególnie w systemie nawiewu bezpośredniego), a następnie „doprawia się” wynik, dopuszczalnym przez normę PN-EN 12101-6 współczynnikiem zwiększającym 1,5, mimo że współczynnik ten (uwzględniający niezidentyfikowane przecieki) dotyczy wyłącznie scenariusza drzwi zamkniętych! Oglądając taki projekt, modlę się jedynie po cichu, żeby nie znaleźć pod nim podpisu któregoś z moich studentów, a chociaż przedstawiony przykład jest dość jaskrawy, nie jest on odosobniony.
Zasadą powinno być projektowanie układów wentylacji pożarowej w oparciu o jeden standard, co w teorii zapewniałoby spójność całego systemu i w rezultacie osiągnięcie dobrych efektów technicznych.

Układy mieszane
W praktyce nie powinno się całkowicie dyskredytować rozwiązań „mieszanych”, o ile projekt wykonany został w sposób przemyślany, a przyjęte rozwiązania są ze sobą kompatybilne. Przykładem może być określenie wymagań wentylacji pożarowej holu wejściowego. W normie europejskiej przypadek ten został pominięty i w konsekwencji, nawet w procesie projektowania instalacji zgodnie z jej zapisami, podczas projektowania oddymiania holu wejściowego trzeba posiłkować się zapisami instrukcji ITB 378.

Planowane zmiany
Pewną nadzieję można mieć w związku z planowaną zmianą w ustawodawstwie europejskim polegających na ogłoszeniu w roku 2011 nowej wersji standardu. Dotychczasowy standard podzielony zostanie na dwa dokumenty: EN 12101-6 „Wymagania techniczne dla zestawów urządzeń do różnicowania ciśnień” oraz TR 12101-13 „Projektowanie systemów różnicowania ciśnień” (norma europejska lub raport techniczny).

Zmiany w normie PN-EN 12101-6
Pierwszy z dokumentów (norma produktowa), jak sama nazwa wskazuje, zawierać będzie wymagania techniczne stawiane zestawom urządzeń wchodzących w skład systemów różnicowania ciśnienia. Dzięki opisaniu procedury badawczej oceniającej współpracę różnych elementów wentylacji pożarowej oraz przedstawieniu schematu stanowiska badawczego stworzona została możliwość certyfikowania systemów różnicowania ciśnienia. Jest to ważny krok ponieważ na chwilę obecną w Polsce nie ma obowiązku certyfikowania systemów jako całości (nie należy mylić z wymaganiami certyfikacji elementów systemu),a proces taki przeprowadził na razie jeden z krajowych producentów.
Dla celów projektowych służyć ma dokument o numerze 12101-13 (miejmy nadzieję, że nie okaże się on pechowy). Planowane są w nim liczne zmiany polegające głównie na uproszeniu klasyfikacji budynku i ujednoliceniu wymagań. Zmiany te przedstawione zostały w zamieszczonej poniżej tabeli.

Klasa MOE (dla celów prowadzenia ewakuacji) Klasa FF (dla celów prowadzenia akcji gaśniczej)
Różnice ciśnienia (przy drzwiach zamkniętych) min. 30 Pa dla budynków o H ≤ 60 m;min. 50 Pa dla budynków o 60 m < H ≤ 200 m; budynki o H >200 m – 50 Pa – konieczność weryfikacji z wykorzystaniem symulacji
Prędkość przepływu powietrza (przy drzwiach otwartych) min. 1,0 m/s min. 2,0 m/s
Siła otwierająca drzwi max 100 N max 100 N
Pozycja drzwi wejściowych zamknięte otwarte
Umiejscowienie hydrantów bez znaczenia w klatce schodowej lub w przedsionkach
Konieczność stosowania wentylatorów nie tak
Źródła zasilania jedno niezależne dwa niezależne

Planowane zapisy normy lub raportu technicznego 12101-13
Planowane zmiany otwierają również drogę dla projektowania w budynkach wysokich innych niż „klasyczne” układów zabezpieczenia pionowych dróg ewakuacji. Chodzi tu np. o wymaganie dostarczania powietrza, które oprócz nawiewu równomiernego (1 punkt nawiewu na każde 6 kondygnacji) dopuszcza możliwość stosowania innych wariantów napowietrzania, o ile wykaże się skuteczność takiego rozwiązania przy stabilizacji ciśnienia na całej wysokości klatki. Nie ma zatem żadnych przeszkód dla zastosowania opracowanego w Polsce tzw. systemu przepływowego, którego podstawowym elementem są dwa punkty nawiewno-wyciągowe w górnej i dolnej części przestrzeni chronionej zasilane układem wentylatorów rewersyjnych. System ten działa na zasadzie oporów przepływu powietrza przez klatkę schodową, bardzo skutecznie przeciwdziałając skutkom tzw. ciągu kominowego stanowiącego poważny problem w obiektach o dużej wysokości.
Prawdopodobnie w końcowej wersji przepisów europejskich przyjęte zostanie rozwiązanie kompromisowe łączące wymagania starej normy (opartej głównie na przepisach brytyjskich) z oczekiwaniem przedstawicieli Francji (…a podobno wojna 100-letnia to historia). Wymagania systemów różnicowania ciśnienia stosowane dotychczas nad Sekwaną znajdą miejsce w załączniku normatywnym. Jeżeli nie uda się osiągnąć tego kompromisu, nie będzie możliwości uchwalenia dokumentu jako normy i przyjmie on status raportu technicznego.
Problemy projektowe i wykonawcze nie są jedynymi jakie zagrażają poprawnemu działaniu systemów wentylacji pożarowej. Kolejna kwestia dotyczy procedury odbioru i nadzoru nad stanem technicznym. Chociaż wymagania w tym zakresie opisane są szczegółowo np. w rozdziałach od 12 do 14 normy PN-EN 12101-6, to powszechnie nie są one stosowane i to nawet w przypadku projektów wykonywanych podobno zgodnie z tym standardem. Odbiór instalacji sprowadza się najczęściej do sprawdzenia pod względem zgodności z przepisami dokumentacji technicznej i sporadycznych, cząstkowych prób instalacji, które wykazują jedynie, że system został zamontowany. Jeszcze gorzej wygląda sytuacja prób okresowych i nadzoru nad stanem technicznym. W budynkach poza okresowymi rocznymi próbami instalacji nie wykonuje się żadnych testów pożarowych, podczas gdy niektóre przynajmniej elementy powinny być testowane raz na tydzień lub raz w miesiącu. O podejściu do konserwacji świadczą najlepiej wizje lokalne na obiektach, podczas których obsługa techniczna budynku nie jest w stanie zlokalizować elementów instalacji wentylacji pożarowej.

Smutna „ekonomiczna” rzeczywistość projektowania
Na zakończenie jeszcze jedna dość smutna refleksja. Poza problemami czysto technicznymi, chciałbym zwrócić uwagę na jeszcze inne zagadnienie (najczęściej o kluczowym znaczeniu). Chodzi o presję ekonomiczną, pod którą znajduje się projektant instalacji wentylacji pożarowej. Podczas projektowania, a także później wykonawstwa systemów zabezpieczenia przeciwpożarowego, nie ma praktycznie żadnego pola do negocjacji, których efektem mogłoby być przyjęcie skuteczniejszego, ale droższego rozwiązania. Inwestor najczęściej zainteresowany jest spełnieniem wymogów formalnych wynikających z przepisów techniczno-budowlanych i dającego podstawę do przejścia procedury odbiorczej (dotyczy to szczególnie obiektów budowanych wznoszonych z myślą o ich sprzedaży), oraz jest zainteresowany wszelkimi działaniami, które skutkują złagodzeniem wymagań dla budynku (odstępstwa od warunków technicznych, zmiana klasyfikacji budynku itd.).
Przy aktualnym stanie prawnym i bardzo liberalnej procedurze odbiorczej oznacza to w praktyce możliwość stosowania rozwiązań „jednorazowych”, które już po krótkim nawet czasie od odebrania budynku, mówiąc delikatnie, odznaczają się problematyczną skutecznością. Pewnym potwierdzeniem podejścia inwestorów do instalacji bezpieczeństwa pożarowego obiektu może być również całkowity brak zainteresowania umowami serwisowymi, na który skarżą się firmy dostarczające systemywentylacji pożarowej.

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 6/2016 2/2016 11/2015