Systemy różnicowania ciśnienia, nazywane zamiennie systemami zapobiegania zadymieniu, stanowią najbardziej efektywną metodę ochrony dróg ewakuacji w budynkach wielokondygnacyjnych. System taki musi zastać jednak zbudowany z certyfikowanych elementów o najwyższej niezawodności działania. Jak zatem działa system transferu powietrza?

Cztery kluczowe kryteria systemu róznicowania ciśnień

System różnicowania ciśnień powinien być skonfigurowany w taki sposób, żeby był w stanie realizować cztery podstawowe kryteria:

– nadciśnienia utrzymania stabilnego nadciśnienia w przestrzeni chronionej (klatce schodowej, przedsionku, szybie windy) w czasie kiedy obszar ten nie jest połączony z pozostałą częścią budynku przez otwarte drzwi,

– przepływu, czyli utrzymania w otwartych podczas ewakuacji lub działań ekip ratowniczych drzwiach prędkości przepływu powietrza na poziomie zapobiegającym napływowi dymu.

– siły potrzebnej do otwarcia drzwi, czyli utrzymaniu różnicy ciśnienia po obu stronach drzwi na granicy strefy chronionej i nie chronionej nadciśnieniem na takim poziomie, żeby siła potrzebna do ich otwarcia nie przekraczała bezpiecznej wartości 100 N.

– czasu reakcji systemu – często następujące podczas ewakuacji zmiany położenia drzwi wymagają przesterowania systemu z warunku nadciśnienia na warunek przepływu i odwrotnie. Pełna ochrona pionowych dróg ewakuacji wymusza ograniczenie czasu tego przesterowania do kilku sekund.

Jak działa system różnicowania ciśnień? Analiza przypadku

Wymienione powyżej kryteria, dotyczące systemu różnicowania ciśnień, spełnione muszą zostać na granicy strefy chronionej i nie chronionej nadciśnieniem. W większości budynków wysokich i wysokościowych, gdzie zgodnie z krajowymi przepisami i dobrą praktyką inżynierską, klatka schodowa oddzielona jest od pozostałej przestrzeni kondygnacji przedsionkiem przeciwpożarowym, granicą tą są drzwi pomiędzy przedsionkiem i poziomymi drogami ewakuacji. W obrębie tych przestrzeni konieczne jest więc wykonanie instalacji dystrybucji powietrza zdolnej do precyzyjnej regulacji różnicy ciśnienia i przepływu.

System różnicowania ciśnień – instalacja odbioru powietrza i dymu

Jak działa system różnicowania ciśnień? Po stronie przestrzeni nie chronionych nadciśnieniem (korytarzy lub przestrzeni open-space) musi zostać, na każdej kondygnacji budynku, wykonana instalacja odbioru powietrza i dymu. Instalację tą stanowić mogą automatycznie otwierane okna oddymiające, zabezpieczone klapami pożarowymi wentylacji oddymiającej szachty oddymiające lub odpowiednio rozmieszczone punkty wyciągu mechanicznego. Pierwsze dwa z wymienionych rozwiązań nie wymagają wprawdzie ciągłego dostarczenia na korytarze powietrza z przestrzeni chronionej nadciśnieniem, ale ich efektywność w usuwaniu dymu z kondygnacji jest poważnie ograniczona.

Transfer powietrza w systemach różnicowania ciśnienia

Zdecydowanie najskuteczniejszym i najpewniejszym w działaniu rozwiązaniem jest wyciąg mechaniczny. Przy jego zastosowaniu konieczne jest jednak zapewnienie stałego napływu powietrza z przestrzeni chronionej nadciśnieniem. Rolę taką pełni najczęściej transfer powietrza w systemach różnicowania ciśnień z przestrzeni przedsionka przeciwpożarowego. Do niedawna, większość instalacji różnicowania ciśnienia projektowana była w oparciu o tzw. rozwiązania francuskie opisane w instrukcji ITB 378 z 2002 r. Gro instalacji stanowiły systemy klasy B gdzie napływ powietrza na korytarze odbywał się przez montowane w ścianie przedsionków kratki transferowe. Przy stałym otworze trudno jest jednak precyzyjnie regulować strumień przepływającego powietrza oraz nadciśnienie w przedsionku. Co jeszcze istotniejsze w wielu przypadkach rozwiązanie takie okazywało się nieskuteczne ze względu na bardzo małą powierzchnię transferu.

Transfer powietrza w systemach różnicowania ciśnienia jak działa

Powierzchnia transferu powietrza w systemach różnicowania ciśnienia określana jest przy założeniu prędkości przepływu w otworze na poziomie 5 m/s (jest to warunek konieczny ze względu na utrzymanie właściwego nadciśnienia w przedsionku). W zależności czy konstruowany system służyć ma wyłącznie celom ewakuacji, czy ma również wspomagać działania ekip ratowniczych, otwory transferowe muszą posiadać wolny przekrój nie mniejszy niż 0,27 m2 (dla typowych drzwi 0,9×2,0m2 i przy założeniu minimalnej prędkości przepływu powietrza otworze drzwi 0,75m2).

Rola klap transferowych

Klapy transferowe charakteryzują się niewielkimi powierzchniami wolnego przekroju, przez co ich geometryczne wymiary są znacznie większe. Istotnym problemem jest również konieczność umieszczania klap transferowych do wysokości 0,8 m od podłogi oraz niewielkie wymiary przedsionków, które zgodnie z przepisami mogą mieć wymiary 1,4 x 1,4 m. W tak małej przestrzeni najczęściej brakuje miejsca na wykonanie otworów transferowych.

Transfer powietrza w systemach różnicowania ciśnienia i mocy – przerzut mechaniczny

Odpowiedzią na te problemy było skonstruowanie prostego i niezawodnego, transferu mechanicznego (przerzutu mechanicznego). W wyniku uruchomienia instalacji różnicowania ciśnienia, powietrze zewnętrzne nawiewne jest do przedsionka i korytarza na kondygnacji, na której wykryto pożar. Ten całkowity strumień powietrza określony jest na podstawie kryterium przepływu. Jeżeli drzwi oddzielające przedsionek od pozostałej części budynku pozostają zamknięte – do przedsionka trafia tylko niewielka ilość powietrza, konieczna dla utrzymania w tej przestrzeni wymaganego nadciśnienia względem poziomych dróg ewakuacji. Powietrze to przez nieszczelności przegród budowlanych przedostaje się następnie na kondygnację. Pozostała część powietrza trafia kanałem transferowym bezpośrednio na poziome drogi ewakuacji.

Rola przepustnic podczas regulacji strumienia powietrza

Funkcję regulacji strumienia pełnią szybkie przepustnice sterowane czujnikiem ciśnienia. Otwarcie drzwi przedsionka powoduje gwałtowny spadek ciśnienia w tej przestrzeni, co jest jednocześnie sygnałem do zamknięcia przepustnicy na kanale transferowym i pełnego otwarcia przepustnicy na kanale nawiewu powietrza do przedsionka. W takiej konfiguracji przepustnic cały strumień powietrza zewnętrznego kierowany jest do przedsionka, a następnie przez otwarte drzwi trafia na poziome drogi ewakuacji (rys 1). prostego i niezawodnego.

Rys.1 Jak działa system transferu powietrza

Zalety transferu powietrza w systemach różnicowania ciśnienia starowanego elektronicznie

Transfer sterowany elektronicznie o opisanej powyżej zasadzie działania posiada szereg zalet w stosunku do stałych otworów. O to najważniejsze z nich:

Łatwa instalacja elementów

Transfer sterowany elektronicznie nie wymaga wolnej powierzchni ściany w przestrzeni użytkowej przedsionka. Zastosowanie tego rozwiązania pozwala na wykonanie wszystkich elementów instalacji w przestrzeni międzystropowej. Jest to więc rozwiązanie dedykowane nawet dla przedsionków o bardzo małej powierzchni, a dzięki umieszczeniu kratek transferowych w stropie korytarza poprawia się estetyka przestrzeni użytkowej.

Precyzyjna regulacja warunków nadciśnienia i przepływu

Transfer sterowany elektronicznie jako jedyne rozwiązanie pozwala precyzyjnie regulować warunki nadciśnienia i przepływu w zależności od dynamicznie zmieniającej się podczas pożaru sytuacji na poziomych drogach ewakuacji. Stały pomiar różnicy ciśnienia pomiędzy przestrzenią przedsionka, a przypisaną mu kondygnacją pozwala na bieżąco korygować rozdział strumieni powietrza. Dzięki temu możliwe jest stałe utrzymanie nadciśnienia na bezpiecznym poziomie (zachowanie dopuszczalnej siły potrzebnej do otarcia drzwi) niezależnie od zmieniającej się sytuacji na kondygnacji objętej pożarem.

Stały strumień powietrza

Dzięki zastosowaniu transferu sterowanego elektronicznie na poziome drogi ewakuacyjne trafia stały strumień powietrza, niezależnie od położenia drzwi ewakuacyjnych. Ułatwia to znacznie zaprojektowanie instalacji wyciągu powietrza i dymu na poziomych drogach ewakuacji.

Skuteczne usuwanie dymu

Stały napływ powietrza realizowany przez transfer sterowany elektronicznie w połączeniu ze stale działającą instalacją wyciągową, pozwala na skuteczne usuwanie dymu z poziomych dróg ewakuacji, o ile pomieszczenia przyległe do korytarzy zabezpieczone zostaną drzwiami pożarowymi wyposażonymi w samozamykacze.

Rys. 2 Jak działa system różnicowania ciśnień

Przerzut mechaniczny stanowić może dobrą i bezpieczną alternatywę dla tradycyjnych rozwiązań klap transferowych w systemach różnicowania ciśnień. Dzięki prostej zasadzie działania i przy zastosowaniu certyfikowanych niezawodnych elementów odznacza się dużą pewnością działania, a opisane powyżej właściwości tego rozwiązania znacznie poprawiają bezpieczeństwo całego systemu ochrony pionowych i poziomych dróg ewakuacji.