Loading...

System oddymiania wspomagany zmiennym nawiewem

pic5

System oddymiania wspomagany zmiennym nawiewem

Realizowany przez ostatni rok w Sosnowcu projekt badawczy, o unikalnej w skali światowej skali, „bezpiecznaewakuacja.pl” pozwolił na  faktyczne sprawdzenie warunków funkcjonowania i osiąganą efektywność różnych rozwiązań technicznych różnych systemów oddymiania klatek schodowych. Zakres prowadzonych badań, a przede wszystkim analiza zgromadzonych podczas licznych prób dymowych oraz testów pożarowych wyników, upoważnia do sformułowania wielu wniosków dotyczących wpływu systemów oddymiania na bezpieczeństwo użytkowników budynku, warunki ewakuacji oraz działanie służb ratowniczych.  Duża część wyników uzyskanych podczas realizacji projektu została szeroko omówiono podczas wiosennej konferencji w Sosnowcu jednak dopiero dalsze badanie obiektowe pozwoliły na wskazanie optymalnych rozwiązań technicznych dla efektywnego oddymiania klatki schodowej.

Pod pojęciem efektywności oddymiania klatki schodowej należy rozumieć zdolność zainstalowanego w jej przestrzeni systemu do utrzymania dymu wypływającego z pomieszczenia powyżej kondygnacji objętej pożarem oraz szybkie oczyszczenie klatki schodowej z dymu kiedy jego napływ do tej przestrzeni zostanie zahamowany (przez zamknięcie drzwi pożarowych pomiędzy klatką i kondygnacją objętą pożarem).

Jednym z wniosków wynikających z analizy uzyskanych podczas badań danych jest stwierdzenie, że realizacja obu w/w celów za pomocą powszechnie stosowanych systemów grawitacyjnych jest problematyczne. Skuteczne działanie instalacji oddymiania grawitacyjnego warunkują szereg czynników takich jak temperatura dymu, charakter pożaru rozwijającego się w pomieszczeniu, różnica temperatury w klatce schodowej i na zewnątrz budynku czy wpływ wiatru. Zdecydowanie bardziej efektywnym i odpornym na zewnętrzne zakłócenia rozwiązaniem jest oddymianie klatki schodowej wspomagane mechanicznie. Jednak wprowadzenie do kubatury klatki schodowej stałej wielkości powietrza nie zapewnia pełnej skuteczności oddymiania. Dzieje się tak ponieważ efektywne oddymianie wymaga utrzymania przepływu powietrza i dymu przez otwory oddymiania na określonym stałym poziomie. Tymczasem podczas pożaru dynamicznie zmienia się warunki fizyczne (np. zmiana temperatury dymu przedostającego się do klatki schodowej, wpływ wiatru itd.) i hydrauliczne (zmiana położenia drzwi prowadzących do klatki schodowej na różnych kondygnacjach, pękniecie okien w pomieszczeniu objętym pożarem itd.) przepływu powietrza. Zbyt mały strumień powietrza może okazać się nie wystarczający dla zapewnienia efektywnego ukierunkowanego przepływu. Zbyt duża ilość wprowadzonego powietrza powodować może natomiast niebezpieczne turbulencje gorących gazów pożarowych. Przykładowe różne warunki wymagające dostosowania wydajności napowietrzania do zmian w hydraulice obiektu zilustrowane zostały na rys 1.

1

Rys 1  Zmiany w hydraulice obiektu podczas pożaru (A – ewakuacja zagrożonej kondygnacji, B – oczyszczanie klatki z dymu (warunkowa ewakuacja); C – działania ratownicze, oczyszczanie po pożarze po wypadnięciu okien itd.)

Przeprowadzone w Sosnowcu badania jednoznacznie wskazują, że najskuteczniej rozwiązaniem technicznym zapewniającym stały przepływ powietrza i dymu przez punkty oddymiania, jest system posiadający następujące elementy wykonawcze:

– zestaw urządzeń składający się z klap dymowych lub fasadowych otworów oddymiających zamontowanych w najwyższej części klatki schodowej

– zamontowany w najniższej części klatki schodowej wentylatorów, ze sterowanym zmiennym wydatkiem, których zadaniem jest  wspomaganie przepływ powietrza i dymu w chronionej kubaturze.

System o takiej właśnie konfiguracji został przebadany podczas licznych prób z gorącym dymem znacznikowym, a działanie prototypowa optymalnej instalacji przetestowane zostało podczas szóstej próby pożarowej. Scenariusz tej próby zakładał kilkuetapową ewakuację oraz działanie straży pożarnej w przestrzeni klatki schodowej. Po zainicjowaniu pożaru, jego wykryciu przez system detekcji i uruchomieniu systemu oddymiania, następowały w określonych przedziałach czasu, sekwencje otwierania i zamykania drzwi na poziomie kondygnacji testowej i wyjścia z budynku. Dzięki realizacji takich założeń, pożar w pomieszczeniu był, przez cały czas, kontrolowany ilością napływającego z klatki schodowej powietrza. Jednocześnie na skutek podsycania pożaru napływającym przez okresowo otwarte drzwi powietrzem, zmieniała się temperatura dymu wypływającego na klatkę schodową.

 

Efektywność działania systemu – wnioski z 6 próby pożarowej

Wydajność instalacji nawiewu jest powiązana z temperaturą gazów pożarowych. Wzrostowi  temperatury dymu towarzyszy zwiększony przepływ powietrza przez punkty odbioru dymu. W takich warunkach klatka sama „zasysa” powietrze kompensacyjne, co powoduje zmniejszenie wydajności nawiewu mechanicznego. Kiedy temperatura dymu spada intensywność nawiewu, powinna stopniowo wzrastać zapewniając stały przepływ gwarantujący optymalną efektywność oddymiania. Taka zależność obserwowana była  podczas prowadzenia próby pożarowej, co częściowo zilustrowane zostało na wykresie 1. Widać tu następujący w końcowej fazie otwarcia drzwi na IV kondygnacji wzrost temperatury na wysokości 1 m  nad podłogą na korytarzu łączącym pomieszczenie testowe z klatką  schodową.  Początkowy spadek temperatury w tej przestrzeni korytarza spowodowany jest napływem chłodnego powietrza z klatki schodowej. Powietrze to powoduje stopniowy przyrost mocy pożaru, widoczny na wykresie temperatury notowanej bezpośrednio nad źródłem ognia (wykres 2).

w1

Wykres 1. Zmiana temperatury dymu wypływającego na klatkę schodową i wydajności nawiewu w zależności od położenia drzwi

2

Wykres 2. Zmiana przepływu na wentylatorze i temperatury nad sofą w zależności od sterowania drzwiami

Niezależnie od zmian w poziomie szczelności klatki schodowej, przez cały czas trwania próby pożarowej utrzymany został stały stabilny przepływ na fasadowych wyrzutniach dymu (wykres 3). System sterowania intensywnością nawiewu, płynnie regulował intensywność napływu powietrza do klatki schodowej, skutecznie kompensując zarówno zjawisko omówione powyżej jak i stratę powietrza spowodowaną zmianą położenia drzwi na kondygnacji testowej (lokalizacja pożaru). Zwiększenie intensywności nawiewu, odnotowane pomiędzy 15 a 18 minutą eksperymentu, wynikało z dłuższego otwarcia drzwi na parterze. Strumień nawiewany przez wentylator zapewniał w tym okresie wymagany przepływ na urządzeniach oddymiających zamontowanych w górnej części klatki schodowej przy jednoczesnym wypływie części wprowadzanego do przestrzeni klatki schodowej powietrza przez drzwi na parterze. Zdarzenie takie jest charakterystyczne dla sytuacji przyjazdu ekip ratowniczo-gaśniczych, które rozpoczynają działania od wejścia na klatkę schodową. Stopniowe stałe zwiększenie wydajności nawiewu, aż do wartości maksymalnej widoczne jest dopiero momentu rozpoczęcia gaszenia pożaru. Wzrost ten spowodowany jest m.in. wybiciem okien na kondygnacji testowej przy stale otwartych drzwiach łączących pomieszczenie testowe z klatką schodową. W taj sytuacji nawiew powietrza kompensacyjnego realizował zarówno funkcję utrzymania stałego przepływu na wyrzutniach, jak i przewietrzania pomieszczenia testowego. Warto zwrócić uwagę, że nawet w tych warunkach testowany system oddymiania utrzymał stały przepływ na wyrzutniach.

3

Wykres 3. Przepływ na wentylatorze i wyrzutniach oraz sterowanie drzwiami

Skutki działania instalacji ze zmiennym nawiewem na stopień zadymienia pomieszczenia przyległego do klatki schodowej

Obserwacje poczynione podczas opisywanego pożaru wykazały widoczny wpływ działania systemu  oddymiania wspomaganego mechanicznym nawiewem ze zmiennym wydatkiem, na stopień zadymienia korytarza łączącego pomieszczenie testowe z klatką schodową. Utrzymywany przez testowany system, niezależnie od położenia drzwi na IV kondygnacji i parterze, stały przepływ w przestrzeni klatki schodowej sprzyjała częściowej poprawie warunków w korytarzu. W czasie kiedy kondygnacja testowa pozostawała szczelna (drzwi zamknięte) szybko postępowało zadymienie i rosła temperatura w tej przestrzeni. Po  otwarciu drzwi, przepływające w klatce chodowej powietrza powodowało podsysanie dymu z przestrzeni korytarza. Podsysanie to powodowało poprawę warunków widoczności i spadek temperatury gazów pożarowych w przypodłogowej warstwie korytarza (wykres 1). Jednocześnie stopniowo (wraz z następującym podsycaniem pożaru) rosła temperatura i prędkość przepływu dymu w warstwie podstropowej (rosłą temperatura dymu wypływającego do przestrzeni klatki schodowej). Omawiany efekt widoczny jest na przedstawionych poniżej zdjęciach z monitoringu korytarza łączącego klatkę schodową z pomieszczeniem testowym.

pic5

Stopień zadymienia korytarza przyległego do pomieszczenia objętego, odpowiednio w 4 min 40 s i 17 min 32 s od zainicjowania pożaru– drzwi na klatkę schodową pozostają zamknięte

 

Stopień zadymienia korytarza łączącego pomieszczeni testowe i klatkę schodową, czas odpowiednio 9 min 40 s i 18 min 52s od zainicjowania pożaru– drzwi na klatkę schodową pozostają otwarte

Podsumowanie

System oddymiania klatki schodowej wspomagany zmiennym nawiewem, udowodnił w warunkach rzeczywistego pożaru, bardzo dużą odporność na zakłócenia związane ze zmianami w poziomie szczelności chronionej przestrzeni oraz zmieniającymi się parametrami dymu. Wyniki te potwierdzone zostały również podczas wszystkich prób z wykorzystaniem gorącego dymu. Doświadczenia te upoważniają do stwierdzenia, że opisane rozwiązania o wysokiej efektywności działania i bardzo krótkim czasie usuwania dymu z przestrzeni klatki schodowej, traktować można jako optymalne dla oddymiania typowych klatek schodowych.

Autor: dr inż. Grzegorz Kubicki

 

Copyright 2016 by Smay
?
English version