Bezpieczeństwo pożarowe wysokościowców

Budynki wysokościowe na stałe wpisały się w krajobraz największych polskich miast. Co więcej, pod względem liczby wieżowców Polska należy do europejskiej czołówki. Znakomitym tego potwierdzeniem jest wybudowany w ostatnim czasie w Warszawie 53-piętrowy wieżowiec Varso Tower, będący najwyższym budynkiem w Unii Europejskiej. Jego wysokość łącznie z iglicą wynosi 310 m.

Ze względu na swój charakter budynki wysokościowe (liczące powyżej 55 m) stanowią wyjątkowe wyzwanie w zakresie ochrony przeciwpożarowej. Projektanci, rzeczoznawcy do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych, jak również firmy budowlane oraz właściciele (zarządcy) takich budynków muszą stawić czoła wielu wyzwaniom, aby zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa pożarowego.

Warunki bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo pożarowe jest jednym z podstawowych wymagań, które muszą spełniać obiekty budowlane. Wymaganie to zostało wskazane w ustawie z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane, jak również zaimplementowane do przepisów rozporządzenia ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, w którym wskazano, że budynek i urządzenia z nim związane powinny być projektowane i wykonane w sposób ograniczający możliwość powstania pożaru, a w razie jego wystąpienia zapewniający:

• zachowanie nośności konstrukcji przez określony czas,
• ograniczenie rozprzestrzeniania się ognia i dymu wewnątrz budynku,
• ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru na sąsiednie obiekty budowlane lub tereny przyległe,
• możliwość ewakuacji ludzi lub ich uratowania w inny sposób,
• uwzględnienie bezpieczeństwa ekip ratowniczych.

Zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa pożarowego w budynkach wysokościowych wymaga zatem uwzględnienia wspomnianych wymagań podstawowych oraz podejścia holistycznego. Duże znaczenie ma właściwe zaprojektowanie takich obiektów, ich wykonanie, jak również zapewnienie odpowiednich rozwiązań organizacyjnych na wypadek wystąpienia pożaru. Budynki te muszą spełniać szereg wymagań określonych w przepisach techniczno-budowlanych oraz przeciwpożarowych, dotyczących stosowania zarówno biernych, jak i czynnych zabezpieczeń przeciwpożarowych. Wymagania te są uzależnione od przeznaczenia tych obiektów. W niniejszym artykule skupię się na budynkach wysokościowych mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej, zaliczanych do kategorii zagrożenia ludzi ZL.

Nośność (R), szczelność (E) i izolacyjność ogniowa (I)

Najwyższe wymagania w zakresie klasy odporności pożarowej muszą spełniać budynki wysokościowe przeznaczone na cele użyteczności publicznej oraz zamieszkania zbiorowego (zaliczane do kategorii zagrożenia ludzi ZL I, ZL II, ZL III i ZL V). Zgodnie z rozporządzeniem [1] powinny mieć one klasę odporności pożarowej „A”. W przypadku budynków wysokościowych mieszkalnych wymagana jest nieco niższa klasa „B”.

Klasa odporności pożarowej budynku determinuje z kolei wymagania dotyczące klasy odporności ogniowej elementów budynku. Przykładowo: główna konstrukcja nośna budynku wysokościowego użyteczności publicznej powinna w warunkach pożaru zachować nośność ogniową przez 4 godz. (klasa odporności ogniowej R 240), natomiast stropy w takim budynku powinny mieć klasę odporności ogniowej w zakresie nośności, szczelności i izolacyjności REI 120. W przypadku budynków wysokościowych mieszkalnych wartości te wynoszą odpowiednio R 120 i REI 120. Dla porównania warto wskazać, że do budynków mieszkalnych niskich (do czterech kondygnacji włącznie) odnoszą się wymagania R 30 i REI 30.

Istotną rolę w koncepcji zabezpieczenia przeciwpożarowego budynków wysokościowych odgrywa również podział na strefy pożarowe, czyli części oddzielone od innych budynków lub innych części budynku elementami oddzielenia przeciwpożarowego. W budynkach wysokościowych powierzchnia takiej strefy może wynosić maksymalnie 2500 m² dla kategorii zagrożenia ludzi ZL I, ZL II, ZL III, ZL IV i ZL V oraz 2000 m² dla ZL II, gdy chodzi o budynki lub ich części przeznaczone w szczególności dla osób o ograniczonej zdolności poruszania się. Pewne przestrzenie w budynku (pomieszczenia) muszą być wydzielone elementami (ścianami i stropami) o odpowiedniej klasie odporności ogniowej. Przykładem takich przestrzeni są mieszkania w budynkach wysokościowych, które oddziela się od siebie oraz od dróg komunikacji ogólnej ścianami o klasie odporności ogniowej EI 60. Oznacza to, że pożar przez co najmniej jedną godzinę nie powinien rozprzestrzenić się poza mieszkanie, w którym powstał.

Ważne jest również zapewnienie ograniczenia możliwości rozprzestrzeniania się pożaru przez ściany zewnętrzne. W tym kontekście okładzinę elewacyjną i jej zamocowanie mechaniczne, a także izolację cieplną ściany zewnętrznej na wysokości powyżej 25 m od poziomu terenu wykonuje się z materiałów niepalnych. Ponadto stosuje się pasy międzykondygnacyjne o szerokości 0,8 m, których zadaniem jest ograniczenie możliwości rozprzestrzenienia się pożaru pomiędzy kondygnacjami. Przestrogą może być pożar wieżowca Grenfell Tower, który miał miejsce w 2017 r. w Londynie – tam pożar bardzo szybko rozprzestrzeniał się po elewacji budynku.

Warunki ewakuacji

Budynki wysokościowe muszą spełniać najbardziej rygorystyczne wymagania w zakresie  warunków ewakuacji. Przepisy z zakresu ochrony przeciwpożarowej nakazują stosowanie szeregu rozwiązań techniczno-budowlanych służących zapewnieniu możliwości ewakuacji ludzi w miejsce bezpieczne lub uratowania ich w inny sposób. Oczywiście w budynkach wysokościowych, tak jak we wszystkich innych budynkach, zapewnia się drogi i wyjścia ewakuacyjne o odpowiednich wymiarach, uzależnionych od liczby osób mogących w nich przebywać. Ponadto (poza pewnymi wyjątkami) konieczna jest możliwość ewakuacji do dwóch klatek schodowych oddzielonych od korytarzy przedsionkami przeciwpożarowymi.

Jednym z czynników wpływających negatywnie na warunki ewakuacji w razie pożaru jest zadymienie dróg ewakuacyjnych. Dlatego bardzo ważny aspekt stanowi wyposażanie budynków wysokościowych w urządzenia zapobiegające zadymieniu zarówno klatek schodowych, jak i korytarzy oraz zapewnienie skuteczności ich działania. W tym celu stosuje się systemy różnicowania ciśnień, których działanie opiera się na wytworzeniu i kontroli różnicy ciśnienia zapewniającej utrzymanie dróg ewakuacyjnych w stanie wolnym od dymu. Zdecydowana większość obecnie stosowanych rozwiązań to systemy nadciśnieniowe, których zadaniem jest wytworzenie i utrzymanie w przestrzeni chronionej zadanej wartości nadciśnienia (np. 50 Pa) w stosunku do przestrzeni niechronionej (strefy objętej pożarem). Poprawne zaprojektowanie systemu różnicowania ciśnień wymaga zwrócenia uwagi na kwestie związane z zapewnieniem dopływu świeżego powietrza, możliwością odprowadzenia powietrza (dymu) z przestrzeni objętej pożarem czy też uwzględnienia, aby w wyniku występującego nadciśnienia siła potrzebna do otwarcia drzwi nie była zbyt duża (zgodnie z Polską Normą PN-EN 12101-6 siła ta nie powinna przekraczać 100 N).

Niemniej jednak zastosowanie konkretnych rozwiązań projektowych zależy m.in. od przeznaczenia budynku oraz przyjętej strategii ewakuacji ludzi. Jedną z możliwych strategii jest ewakuacja jedynie osób bezpośrednio zagrożonych pożarem (bez ogólnej ewakuacji osób z budynku). Kolejnym sposób ewakuacji ludzi z budynku stanowi ewakuacja stopniowa, po kolei z poszczególnych części budynku (np. kondygnacji), przy czym kolejność ewakuacji zależy od miejsca, w którym powstanie pożar. Możliwe jest również przyjęcie strategii jednoczesnej ewakuacji wszystkich osób znajdujących się w budynku.

Aby zapewnić odpowiednie warunki ewakuacji, na drogach ewakuacyjnych w budynkach wysokościowych użyteczności publicznej i zamieszkania zbiorowego stosuje się awaryjne oświetlenie ewakuacyjne, które powinno działać przez co najmniej godzinę od zaniku oświetlenia podstawowego i zapewniać natężenie oświetlenia min. 1 lx w osi drogi ewakuacyjnej. System ten charakteryzuje się stosunkowo krótkim czasem uruchomienia, gdyż 50% poziomu natężenia oświetlenia musi zapewnić w czasie 5 s, natomiast 100% w czasie 60 s. W budynkach wysokościowych mieszkalnych rozwiązanie to wymagane jest na drogach ewakuacyjnych oświetlonych wyłącznie światłem sztucznym.

W przypadku budynków wysokościowych użyteczności publicznej czy zamieszkania zbiorowego, w których użytkownicy nie są tak dobrze zaznajomieni z obiektem (z układem dróg ewakuacyjnych), duże znaczenie ma regularne praktyczne sprawdzenie organizacji oraz warunków ewakuacji z całego obiektu w okresach wymaganych przepisami przeciwpożarowymi.

Wykrywanie pożaru i alarmowanie

Aby umożliwić szybkie wykrycie pożaru, w jego wczesnej fazie rozwoju oraz skuteczne zaalarmowanie użytkowników budynku o konieczności ewakuacji w miejsce bezpieczne i podjęcie przez nich odpowiednio wczesnej reakcji na powstałe zagrożenie, budynki wysokościowe użyteczności publicznej wyposaża się obligatoryjnie w system sygnalizacji pożaru (SSP). System ten składa się z urządzeń służących do samoczynnego wykrywania pożaru – czujek pożarowych. Najczęściej stosowane są czujki dymu. Ponadto elementy tego systemu stanowią ręczne ostrzegacze pożarowe (ROP), które służą do uruchomienia alarmu pożarowego przez osobę, która zauważyła pożar.

Sygnał z czujki pożarowej lub ROP przekazywany jest do centrali sygnalizacji pożarowej, będącej „mózgiem” systemu. Z systemu sygnalizacji pożarowej sygnał o pożarze trafia do innych urządzeń przeciwpożarowych, które powinny zadziałać w razie pożaru, np. do centrali dźwiękowego systemu ostrzegawczego czy też centrali sterującej wentylacją pożarową. Dodatkowo za pomocą SSP sterowane są inne urządzenia w obiekcie, np. wyłączana jest wentylacja bytowa, windy sprowadzane są na wyznaczony przystanek, uruchamiane są przeciwpożarowe klapy odcinające w przewodach wentylacyjnych itd. W budynkach wysokościowych stosuje się również wspomniany już dźwiękowy system ostrzegawczy, który służy do rozgłaszania komunikatów dla użytkowników obiektu o konieczności ewakuacji ze strefy pożarowej lub pozostania w niej przez określony czas, w zależności od przyjętej strategii ewakuacji.

Ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru

Aby w razie pożaru umożliwić użytkownikom budynku podjęcie działań gaśniczych, na każdej kondygnacji budynków wysokościowych (z wyjątkiem kondygnacji obejmujących wyłącznie strefy pożarowe zakwalifikowane do kategorii zagrożenia ludzi ZL IV) stosuje się hydranty wewnętrzne z wężem półsztywnym o średnicy 25 mm, o minimalnej wydajności poboru wody wynoszącej 1 dm³/s. Hydranty rozmieszcza się przy wejściach do budynku i klatek schodowych, czy też w przejściach, korytarzach i holach. W często występujących w nowo projektowanych budynkach garażach podziemnych stosowane są hydranty z wężem półsztywnym o średnicy 33 mm, o wydajności 1,5 dm³/s.

W ograniczeniu rozprzestrzeniania się pożaru i umożliwieniu podjęcia działań ratowniczych przez jednostki ochrony przeciwpożarowej w początkowej fazie jego rozwoju pomaga wyposażenie budynku wysokościowego (użyteczności publicznej i zamieszkania zbiorowego) w stałe urządzenia gaśnicze wodne, np. tryskaczowe lub mgłowe. Instalacja taka składa się m.in. z sieci przewodów rurowych z zamontowanymi tryskaczami (względnie głowicami mgłowymi) oraz z pompowni przeciwpożarowej, której zadaniem jest zapewnienie odpowiedniej wydajności i ciśnienia wody.

W razie pożaru automatycznie otwierają się tryskacze, w których obszarze zostanie osiągnięta określona temperatura (w zależności od rodzaju zastosowanych tryskaczy, np. 68^oC), natomiast pozostałe tryskacze pozostają zamknięte. Otwarcie tryskacza i wypływ wody następuje po pęknięciu ampułki z cieczą lub na skutek przetopienia się elementu topikowego. Dobór konkretnych rozwiązań projektowych uzależniony jest od standardu technicznego, według którego projektuje się to urządzenie przeciwpożarowe (np. Polska Norma czy zagraniczne standardy, jak NFPA, VDS lub FM Global).

Działania ratownicze

W budynkach wysokościowych stosuje się rozwiązania wspomagające działania ekip ratowniczych. Zalicza się do nich m.in. wyposażanie budynków w zawory hydrantowe 52. Zawory te, w przeciwieństwie do omawianych wcześniej hydrantów, nie są wyposażone w wąż. Niemniej jednak umożliwiają one strażakom zbudowanie linii gaśniczej i podjęcie działań na kondygnacji objętej pożarem bez konieczności rozwijania linii wężowej po klatce schodowej lub elewacji budynku. Zawory 52 muszą zapewniać możliwość poboru wody z wydajnością nie mniejszą niż 2,5 dm³/s.

W celu ułatwienia prowadzenia działań ratowniczych oraz zapewnienia bezpieczeństwa ratownikom w budynkach wysokościowych stosowane są również dźwigi dla ekip ratowniczych, czyli windy spełniające odpowiednie wymagania określone w przepisach techniczno-budowlanych oraz Polskiej Normie PN-EN 81-72. Ściany i stropy szybu takiego dźwigu mają klasę odporności ogniowej wymaganą jak dla stropów budynku, a ponadto szyb dźwigu wyposażony jest w urządzenia zapobiegające zadymieniu. Dźwig dla ekip ratowniczych musi również mieć odpowiednie wymiary i udźwig, a dojście do niego prowadzić przez przedsionek przeciwpożarowy.

Aby zapewnić możliwość prowadzenia skutecznych działań ratowniczo-gaśniczych, budynki wysokościowe muszą oczywiście spełniać również wymagania w zakresie doprowadzenia drogi pożarowej o odpowiednich parametrach oraz przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę do zewnętrznego gaszenia pożaru.

Podsumowanie

Budynki wysokościowe wyposażane są w szereg urządzeń, sprzęt, instalacje i rozwiązania budowlane służące zapobieganiu powstawaniu i rozprzestrzenianiu się pożaru. Z uwagi na to szczególne znaczenie ma rzetelne opracowanie scenariusza pożarowego, o którym mowa w rozporządzeniu MSWiA w sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej. Scenariusz ten opracowywany jest w toku wzajemnej współpracy projektanta z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych w trakcie sporządzania przez projektanta projektu budowlanego. Uwzględnia on zarówno sposób funkcjonowania urządzeń przeciwpożarowych, innych technicznych środków zabezpieczenia przeciwpożarowego, urządzeń użytkowych lub technologicznych oraz ich współdziałanie i oddziaływanie na siebie, jak również wspomniane wcześniej rozwiązania organizacyjne niezbędne do właściwego funkcjonowania projektowanych zabezpieczeń.

W Polsce w ostatnim czasie nie odnotowuje się spektakularnych pożarów budynków wysokościowych. Niemniej jednak przykłady ze świata pokazują skalę zagrożenia w przypadku ich wystąpienia oraz problemy, z jakimi mogą spotkać się strażacy podczas działań ratowniczo-gaśniczych. Warto zauważyć, że jednostki ratowniczo-gaśnicze PSP dysponują sprzętem pożarniczym o coraz lepszych parametrach oraz regularnie odbywają ćwiczenia w budynkach o dużej wysokości, co niewątpliwie pozytywnie wpływa na skuteczność działań ratowniczo-gaśniczych prowadzonych w takich obiektach.

Literatura dostępna u autora

kpt. Kamil Wleciał pełni służbę w Biurze Rozpoznawania Zagrożeń KG PSP

Przypisy

[1] Rozporządzenie ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2019 r. poz. 1065 ze zm.).