Wentylacja pożarowa garaży

Systemy wentylacji pożarowej garaży są bardzo ważną częścią systemów zapewniających bezpieczeństwo. Co warto o nich wiedzieć? 

Regulacje prawne

Zgodnie z rozporządzeniem o warunkach technicznych [1] wymagania stawiane wentylacji garażu są różne, w zależności od jego lokalizacji, rodzaju i wielkości. I tak w przypadku garaży zamkniętych, nieogrzewanych, nadziemnych, wolnostojących, przybudowanych lub wbudowanych w inne budynki konieczne jest zapewnienie wentylacji co najmniej naturalnej. Może być ona realizowana w wyniku przewietrzania pomieszczenia przez otwory wentylacyjne umieszczone w ścianach przeciwległych lub bocznych bądź we wrotach garażowych. Łączna powierzchnia netto otworów wentylacyjnych nie może być mniejsza niż 0,04 m² na każde wydzielone przegrodami budowlanymi stanowisko postojowe. Inaczej wygląda sytuacja dotycząca garaży zamkniętych, ogrzewanych, nadziemnych lub częściowo zagłębionych, które mają nie więcej niż 10 stanowisk postojowych. W takich przypadkach wentylacja musi być co najmniej grawitacyjna, zapewniająca 1,5-krotną wymianę powietrza na godzinę.

W przypadku garaży niewymienionych powyżej, a także w kanałach rewizyjnych służących zawodowej obsłudze i naprawie samochodów bądź znajdujących się w garażach wielostanowiskowych z zastrzeżeniem § 150 ust. 5 warunków technicznych [1] należy stosować wentylację mechaniczną, sterowaną detektorami poziomu stężenia tlenku węgla. Regulacje prawne określają, że w garażach, w których dopuszcza się parkowanie samochodów zasilanych gazem propan-butan i w których poziom podłogi znajduje się poniżej poziomu terenu, konieczne jest stosowanie wentylacji mechanicznej sterowanej czujnikami niedopuszczalnego poziomu stężenia gazu [2].

W garażach otwartych przewietrzanie naturalne spełniać musi następujące wymagania:

1. łączna wielkość niezamykanych otworów w ścianach zewnętrznych na każdej kondygnacji nie powinna być mniejsza niż 35% powierzchni ścian, z dopuszczeniem zastosowania w nich stałych przesłon żaluzjowych nieograniczających wolnej powierzchni otworu, 
2. odległość między parą przeciwległych ścian z niezamykanymi otworami nie powinna być większa niż 100 m,
3. zagłębienie najniższego poziomu posadzki nie powinno być większe niż 0,6 m poniżej poziomu terenu bezpośrednio przylegającego do ściany zewnętrznej garażu, a w przypadku większego zagłębienia należy zastosować fosę o nachyleniu zboczy nie większym niż 1:1 [1].

Warunki techniczne zawierają również wymagania dotyczące instalacji i urządzeń zapewniających bezpieczeństwo w czasie pożaru w powiązaniu z powierzchnią garażu, stanowiące, że w garażu zamkniętym o powierzchni całkowitej przekraczającej 1500 m² należy stosować samoczynne urządzenia oddymiające. A więc konieczne jest używanie wentylacji mechanicznej w przypadku garaży, w których znajduje się więcej niż 10 stanowisk, a w przypadku garaży podziemnych o powierzchni całkowitej przekraczającej 1500 m² stosować należy samoczynne systemy oddymiające.

Co istotne, wymagania dla systemów wentylacji pożarowej sformułowane w § 270 rozporządzenia [1] mają charakter funkcjonalny, a więc ustawodawca nie określa wymagań formalnych związanych z parametrami wykorzystywanego systemu, lecz cel jego zastosowania. Za prawidłowość funkcjonowania systemu odpowiada projektant, który musi potwierdzić wiarygodne dowody potwierdzające skuteczność zaprojektowanego systemu. Aby uznać, że system jest skuteczny, należy zapewnić właściwe warunki ewakuacji, czyli do wysokości 1,8 m od posadzki widoczność ze względu na zadymienie nie powinna być mniejsza niż 10 m, a temperatura powietrza nie może przekraczać 60°C. W strefie podstropowej, a więc na wysokości powyżej 2,5 m od posadzki, temperatura nie powinna przekraczać 200°C.

Jeśli chodzi o wymagania dotyczące prowadzenia akcji ratowniczo-gaśniczej, należy wykazać, że instalacja oddymiania garażu będzie gwarantowała możliwość dotarcia przez służby ratownicze na odległość minimum 10 m do źródła ognia, z co najmniej jednej strony, w czasie nie krótszym niż 15 min od powstania pożaru (zgodnie z rys. 1) [3].

rys. 1. Określenie akceptowalnych warunków w garażu dla celów ewakuacji oraz prowadzenia działań ratowniczo-gaśniczych [3]

Aby wykazać, że system zapewnia właściwe warunki ewakuacji z garażu, a także bezpieczeństwo ekip ratowniczo-gaśniczym, można przeprowadzić obliczenia analityczne oparte na normowej metodologii lub wykorzystać narzędzia inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, np. symulacje komputerowe [4].

Rodzaje wentylacji pożarowej w garażach

Z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej ze względu na cel działania systemy wentylacji pożarowej garaży dzielimy na [4, 5]:

­ przewodową wentylację oddymiającą, czyli zapewniającą usuwanie dymu z warstwy zgromadzonej pod stropem i utrzymanie wolnej przestrzeni od dymu, w której możliwa jest ewakuacja i prowadzenie działań ratowniczo-gaśniczych (rys. 2),

rys. 2. Sposób działania systemu wentylacji oddymiającej [4, 5]

­ systemy oczyszczania z dymu – ich zadaniem jest usuwanie dymu zmieszanego z napływającym powietrzem kompensacyjnym, przez co zmniejsza się temperatura, obniżone zostaje stężenie dymu i toksycznych produktów spalania (rys. 3),

rys. 3. Sposób działania systemu wentylacji strumieniowej – oczyszczania z dymu [4, 5]

­ systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – systemy utrzymujące dym w wyznaczonym obszarze pomiędzy źródłem ognia a miejscem jego usuwania, dzięki czemu zapewniony jest dostęp do źródła ognia dla ekip ratowniczych, a także obniżana jest temperatura i stężenie dymu oraz toksycznych produktów spalania (rys. 4).

rys. 4. Sposób działania systemu wentylacji strumieniowej – kontrola dymu i ciepła [4, 5]

Tabela 1. Cele działania systemów wentylacji pożarowej w garażach [4]

Ze względu na wykorzystywane urządzenia wyróżniamy: wentylację grawitacyjną, wentylację przewodową, wentylację strumieniową, systemy szachtów nawiewno-wywiewnych, systemy różnicowania ciśnień (rys. 5).

rys. 5. Podział systemów wentylacji pożarowej [4, 5]

W wielu przypadkach systemy wentylacji łączą funkcje bytowe i pożarowe (oddymiające), dlatego w celu zapewnienia bezpieczeństwa użytkownikom obiektów warunki ochrony przeciwpożarowej stanowić powinny priorytet przy ich projektowaniu [6]. Kluczowym elementem jest spełnienie kryteriów skuteczności funkcjonowania systemów wentylacji pożarowej, które przywołano w tabeli 2.

Tabela 2. Kryteria oceny systemów wentylacji pożarowej [5, 7]

Wentylacja kanałowa

W garażach zamkniętych najczęściej stosowanym typem wentylacji oddymiającej jest wentylacja przewodowa, która usuwa dym bezpośrednio spod stropu oddymianej przestrzeni, dzięki rozprowadzonym pod nim przewodom z kratkami wyciągowymi. W czasie pracy systemu zaobserwować można powstawanie w garażu dwóch przestrzeni. Pierwsza to warstwa podsufitowa z nagromadzonymi gorącymi gazami pożarowymi, druga – wolna od dymu warstwa czystego powietrza (rys. 2). Instalacja wentylacji kanałowej składa się z:

• wentylatorów nawiewnych i wywiewnych,
• sieci przewodów wentylacyjnych: nawiewnych i wywiewnych,
• kratek nawiewnych i wywiewnych,
• elementów regulacyjnych
• a także – w wielu przypadkach – przeciwpożarowych klap odcinających.

Zazwyczaj system ten pełni funkcję wentylacji bytowej podczas normalnego funkcjonowania obiektu, a w warunkach pożaru wentylacji oddymiającej. Będzie więc w zależności od sytuacji pracować z różnymi strumieniami przepływającego powietrza. Dlatego w przypadku zastosowania jednego wentylatora na potrzeby wentylacji ogólnej i oddymiającej należy mieć na uwadze, aby urządzenie miało szeroką charakterystykę pracy, mogącą zapewnić odpowiedni spręż i wydatek zarówno podczas wentylacji, jak i oddymiania. Instalacja musi spełniać wymagania warunków technicznych [1], a zatem przewody wentylacji oddymiającej obsługujące:

1. wyłącznie jedną strefę pożarową ­ powinny mieć klasę odporności ogniowej z uwagi na szczelność ogniową i dymoszczelność E₆₀₀ S, co najmniej taką, jak klasa odporności ogniowej stropu określona w § 216, przy czym dopuszcza się stosowanie klasy E₃₀₀ S, jeżeli wynikająca z obliczeń temperatura dymu powstającego w czasie pożaru nie przekracza 300°C,
2. więcej niż jedną strefę pożarową ­ powinny mieć klasę odporności ogniowej EIS, co najmniej taką, jak klasa odporności ogniowej stropu określona w § 216.

Zastosowane wentylatory oddymiające muszą być odporne na oddziaływanie wysokich temperatur i mieć klasę:

1. F₆₀₀ 60, jeżeli przewidywana temperatura dymu przekracza 400°C (oznacza to, że wentylator może pracować przy temperaturze 600°C przez 60 min),
2. F₄₀₀ 120 w pozostałych przypadkach, przy czym dopuszcza się inne klasy, jeżeli z analizy obliczeniowej temperatury dymu oraz zapewnienia bezpieczeństwa ekip ratowniczych wynika taka możliwość [1].

Warunki techniczne [1] określają, że klapy odcinające do przewodów wentylacji oddymiającej, obsługujące:

1. wyłącznie jedną strefę pożarową – powinny być uruchamiane automatycznie i mieć klasę odporności ogniowej z uwagi na szczelność ogniową i dymoszczelność E600 S AA, co najmniej taką, jak klasa odporności ogniowej stropu określona w § 216, przy czym dopuszcza się stosowanie klasy E300 S AA, jeżeli wynikająca z obliczeń temperatura dymu powstającego w czasie pożaru nie przekracza 300°C,
2. więcej niż jedną strefę pożarową ­ powinny być uruchamiane automatycznie i mieć klasę odporności ogniowej E I S AA, co najmniej taką, jak klasa odporności ogniowej stropu określona w § 216.

Należy pamiętać, że nie w każdym pomieszczeniu możliwe jest wykonanie skutecznego systemu wentylacji oddymiającej. W wielu sytuacjach utrzymanie dymu na pożądanej wysokości co najmniej 2,20 m – 2,50 m nie będzie możliwe, np. w pomieszczeniach niższych niż 2,90 m [8].

Wentylacja strumieniowa

W systemie wzdłużnym, jakim jest system wentylacji strumieniowej, powietrze przepływa całym przekrojem poprzecznym garażu do wybranych punktów wyciągowych. System ten składa się z:

• wentylatorów strumieniowych,
• systemu nawiewu powietrza w czasie oddymiania: nawiew mechaniczny – wentylatory nawiewne (napowietrzające) bądź nawiew przez otwory nawiewne lub bramy wjazdowe w wyniku podciśnienia wywołanego działaniem wentylatorów wyciągowych,
• wentylatorów wyciągowych,
• szachtów nawiewnych i wywiewnych wyposażonych w kratki spełniające funkcję czerpni i wyrzutni powietrza [2].

Podczas działania wentylacji strumieniowej uzyskuje się średnią prędkość powietrza w przekroju poprzecznym garażu o wartości 1 m/s. To wynik zjawiska indukcji powietrza. Jego całkowita masa przemieszczająca się wokół wentylatora jest wielokrotnie większa niż ilość powietrza przetłaczana przez wentylator strumieniowy Za wentylatorami strumieniowymi powstaje zjawisko Coanda, czyli strefa podciśnienia powietrza powoduje przyklejenie strumienia powietrza do sufitu i jego wydłużanie. Wentylatory strumieniowe wyposażane są w deflektory nawiewne kierunkujące przepływ powietrza w dół w kierunku podłogi lub w bok do przylegającej ściany, by zminimalizować jego wpływ na ich pracę.

Wentylatory strumieniowe powinny być zlokalizowane w centralnym miejscu w stosunku do obliczonej masy powietrza, którą mają za zadanie przemieszczać. Zaleca się, aby odległość od najbliżej położonej belki stropowej (podciągu) w garażu po stronie kratki wlotowej była nie mniejsza niż 0,5 m, a po stronie tłocznej wentylatora nie mniejsza niż 2,0 m. Belka stropowa nie powinna mieć większej wysokości niż 400 mm. Największą skuteczność wentylacja strumieniowa osiąga w garażach o kształcie prostokątnym, w których z jednej strony obiektu można nawiewać niezadymione (czyste) powietrze, a z drugiej – umieścić wyrzutnie usuwające zanieczyszczone powietrze lub dym podczas pożaru [2]. Zgodnie z wytycznymi ITB [4] systemy wentylacji strumieniowej dzielimy na:

• systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła (rys. 4),
• systemy oczyszczania z dymu (rys. 3).

Różnica pomiędzy nimi polega na skuteczności, z jaką ograniczane jest rozprzestrzenienie się dymu w garażu:

• systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła zapewniają utrzymanie dymu w ściśle określonej, ograniczonej przestrzeni pomiędzy źródłem pożaru a punktem wyciągowym, przez co ułatwiają prowadzenie działań ratowniczo-gaśniczych,
• systemy oczyszczania z dymu nie są w stanie zapewnić wolnego od dymu dostępu do źródła ognia, a ich działanie ogranicza się do obniżenia stężenia dymu i temperatury w takim stopniu, aby możliwe było podjęcie działań ratowniczo-gaśniczych [9].

W garażach zamkniętych o wysokości wynoszącej około 2,5 m, wyposażonych w wentylację strumieniową, podczas pożaru nie wystąpią warstwy wolne od dymu (zadymienie wystąpi w całej przestrzeni pomiędzy sufitem a podłogą). Dlatego na początku pożaru wentylatory strumieniowe są wyłączone, a wentylatory napowietrzające (w rozwiązaniu z nawiewem mechanicznym) i oddymiające włączone na wysoki bieg lub najwyższą prędkość, co zapewnia niezbędną obliczoną wydajność umożliwiającą ewakuację. Dopiero gdy ludzie już się ewakuują lub przybędzie straż pożarna, wentylatory strumieniowe zostają włączone, wytwarzając efekt tłoka i przemieszczając powietrze w kierunku wentylatora oddymiającego [2]. Projektowanie wentylacji strumieniowej w większości przypadków jest skomplikowane i wymaga zastosowania modelowania numerycznego.

Systemy wentylacji pożarowej umożliwiają sprawną ewakuację ludzi ze strefy zagrożonej, ograniczają rozprzestrzenianie się dymu, a także umożliwiają przeprowadzenie skutecznej akcji gaśniczej. Systemy wentylacji strumieniowej lepiej sprawdzają się w niskich garażach – o wysokości do około 2,4 m, zaś w garażach wysokich skuteczniejsze są systemy kanałowe [2].

Literatura

[1] Rozporządzenie ministra infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (t.j. DzU z 2015 r., poz. 1422).

[2] A. Charkowska, Rozwiązania techniczne wentylacji garaży, „Rynek Instalacyjny” 2012, nr 4.

[3] B. Mizieliński, G. Kubicki, Wentylacja pożarowa. Oddymianie, Wydawnictwo WNT, Warszawa 2012.

[4] W. Węgrowski, G. Krajewski, Systemy wentylacji pożarowej garaży. Projektowanie, ocena, odbiór, Wytyczne Instytutu Techniki Budowlanej, Warszawa 2015.

[5] W. Węgrzyński, G. Krajewski, P. Sulik, Systemy wentylacji pożarowej w budynkach, „Inżynier Budownictwa” 2014, nr 9, s. 54-59.

[6] G. Kubicki, Wentylacja pożarowa garaży. Jaki system dla garażu zamkniętego?, „Chłodnictwo i Klimatyzacja” 2011, nr 5.

[7] G. Sztarbała, An estimation of conditions inside construction works during a fire with the use of Computational Fliud Dynamics, „Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences”,  2013, t. 61, nr 1.

[8] P. Sulik, W. Węgrzyński, Wentylacja pożarowa w budynkach wymagania i systematyka, „Wentylacja i Klimatyzacja”, marzec 2015, s. 96-99.