Poprzedni artykuł dotyczył warunków, jakie powinny być spełnione, aby umożliwić wydłużenie przejść i dojść ewakuacyjnych, zwiększyć powierzchnię strefy pożarowej lub obniżyć wymaganą klasę odporności pożarowej dla jednokondygnacyjnych budynków kategorii PM. Opisałem konsekwencje wynikające z nieprawidłowego działania lub niezadziałania elementów składających się na system oddymiania i odprowadzania ciepła. W niniejszym artykule przedstawione są wymagania dotyczące elementów składowych systemu oddymiania w świetle rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
Składowe systemu oddymiania i odprowadzania ciepła
W systemie oddymiania można wyodrębnić elementy składowe i określić dotyczące ich wymagania. W skład systemu oddymiania i odprowadzania ciepła wchodzą następujące instalacje i urządzenia:
- źródła zasilania instalacji elektrycznych i pneumatycznych, zarówno podstawowe jak i rezerwowe,
- zespoły kablowe z przewodami służącymi do zasilania i przesyłania sygnałów sterujących oraz orurowanie napędów pneumatycznych,
- instalacje służące do wczesnej detekcji dymu, autonomiczne lub wykorzystujące odrębny system sygnalizacji pożaru,
- urządzenia wykonawcze, takie jak wentylatory, klapy oddymiające zawierające napędy elektromechaniczne i pneumatyczne, urządzenia otwierające otwory dolotowe powietrza z napędami elektromechanicznymi i pneumatycznymi,
- urządzenia wydzielające strefę pożarową, takie jak klapy odcinające, drzwi i bramy przeciwpożarowe,
- urządzenia wydzielające strefy dymowe stanowiące część strefy pożarowej (kurtyny dymowe aktywowane w czasie alarmu),
- centrale i sterowniki sterujące poszczególnymi składowymi systemu oddymiania, w tym centrale zgodne z prEn12101-9.
Podstawowe i rezerwowe źródła zasilania instalacji elektrycznych i pneumatycznych
Szczególnie ważne jest zapewnienie zarówno podstawowych, jak i rezerwowych źródeł zasilania omawianych systemów odymiania. Chodzi przede wszystkim o dostępność źródeł zasilania oraz ich niezawodne działanie. Są dwa podstawowe sposoby zasilania elementów wykonawczych, zwłaszcza klap oddymiających i klap otworów dolotowych powietrza – energią elektryczną oraz energią zmagazynowaną w sprężonym gazie roboczym (CO2, powietrze). W niektórych rozwiązaniach do otwierania klap oddymiających i klap powietrza dolotowego wykorzystuje się energię zmagazynowaną w sprężynach mechanicznych.
Bardzo ważne jest zapewnienie rezerwowego zasilania wentylatorów oddymiających. Są to urządzenia wymagające źródeł zasilania o znacznych mocach. Warunki dotyczące źródeł zasilania wentylatorów są zawarte w normie PN-EN12101-6 dotyczącej systemów różnicowania ciśnień. W przypadku rozpatrywanych systemów oddymiania należy brać pod uwagę następujące wymaganie: „odbiory bezpieczeństwa, w tym zasilanie urządzeń przeciwpożarowych, które nie mogą być wyłączane przez przeciwpożarowy wyłącznik prądu, powinny być zasilane (w przypadku zasilania obiektu z jednego GPZ) z zespołu prądotwórczego zgodnego z PN-ISO 8528-1. Zespoły prądotwórcze prądu przemiennego napędzane silnikiem tłokowym. Zastosowanie, klasyfikacja i wymagania eksploatacyjne”.
Na rynku dostępne są zespoły prądotwórcze o mocach od kilku kVA do 6 MVA, przeznaczone do zabudowy w pomieszczeniach lub, co jest zalecane, w kontenerze wolnostojącym. Przykładowy schemat zasilania jest pokazany na rysunku 1.
Jako rezerwowe źródło elektrycznego zasilania central sterujących, sterowników napędów elektromechanicznych klap oddymiających i otworów dolotowych powietrza stosuje się baterie akumulatorów 24 VDC.
Układ zasilania kontrolujący i ładujący baterie akumulatorów powinien naładować w pełni rozładowany akumulator (czyli taki, w którym napięcie na zaciskach spadło do wartości minimalnej określonej przez producenta – przeważnie do 11 V) do 80% pojemności znamionowej w czasie 24 godzin, a przez następne 48 godzin naładować go do 100% pojemności znamionowej. Oznacza to, że proces ładowania akumulatora przez układ ładujący zasilacza jest dosyć długi i wynosi trzy doby. Przez trzy dni rezerwowe źródło zasilania może być niesprawne.
Przy obliczeniach przekrojów przewodów zasilających elektromechaniczne urządzenia napędowe do klap oddymiających i otworów dolotowych (z reguły są to silniki szeregowe prądu stałego) należy przyjmować spadek napięcia równy 1 V, ponieważ napięcie wyjściowe akumulatora jest silnie zależne od wartości prądu obciążenia.
Osobnym zagadnieniem jest zapewnienie zasilania rezerwowego w systemach oddymiania grawitacyjnego, w których napędy klap oddymiających i otworów dolotowych powietrza są siłownikami pneumatycznymi najczęściej napędzanymi sprężonym CO2 lub powietrzem. W przypadku takich napędów występuje szereg problemów związanych z koniecznością ciągłej kontroli sprawności układu pneumatycznego oraz zapewnienia zasilania rezerwowego. Zapewnienie zasilania rezerwowego jest narzucone przez rozporządzenie Ministra Infrastruktury. W praktyce jest bardzo trudne, ponieważ wymaga zastosowania podwójnych butli CO2, dwóch rurociągów dostarczających gaz do siłownika pneumatycznego oraz układu kontrolnego, który powodowałby uaktywnienie rezerwowego źródła zasilania w przypadku uszkodzenia źródła podstawowego lub rurociągu przesyłowego.
Rezerwowe źródło zasilania byłoby aktywowane przez układ sterująco-kontrolny po otrzymaniu sygnału związanego z brakiem potwierdzenia otwarcia klapy oddymiającej. Ponadto w kolektorze łączącym rurociągi doprowadzające gaz roboczy do siłownika należałoby zastosować zawory zwrotne. Wynika z tego, że rozwiązanie problemu zasilania rezerwowego w przypadku napędów pneumatycznych jest bardzo skomplikowane. Wynika też, że w omawianych w niniejszym artykule przypadkach oddymiania nie powinny być stosowane systemy pneumatyczne bez zasilania rezerwowego, ponieważ nie gwarantują one niezawodnego działania.
Rys. 1. Przykładowy schemat zasilania
Zespoły kablowe służące do zasilania i przesyłania sygnałów sterujących oraz orurowanie napędów pneumatycznych
Zespoły kablowe z przewodami zasilającymi i sygnalizacyjnymi urządzeń wchodzących w skład systemów oddymiania mających spełnić wymagania rozporządzenia Ministra Infrastruktury same powinny spełniać wymagania zawarte w § 187 rozporządzenia. Wymagania te dotyczą energii, sygnałów elektrycznych oraz przekazu światłowodowego.
Rurociągi gazowe w grawitacyjnych systemach oddymiania pneumatycznego, które są przeznaczone do zasilania podstawowego i rezerwowego, powinny być chronione za pomocą osłon przed uszkodzeniami mechanicznymi i mocowane w sposób zapewniający odpowiednią odporność ogniową na czas potrzebny do otwarcia klap oddymiania i otworów dolotowych powietrza. W przypadku długich tras rurociągu należy brać pod uwagę także wpływ oddziaływań elektrycznych, zwłaszcza pól elektrycznych mogących osiągać wartości natężenia E = od 5 do 10 V/m. Takie natężenie może powodować indukowanie się na przewodach metalowych rurociągów znacznego napięcia, które może spowodować uszkodzenie elektronicznych układów kontrolno-sterujących systemu oddymiania.
Instalacje przeznaczone do wczesnej detekcji dymu – autonomiczne lub wykorzystujące odrębny system sygnalizacji pożaru
Omawiane w niniejszym artykule systemy oddymiania i odprowadzania ciepła powinny być uruchamiane automatycznie, w efekcie odebrania sygnałów z czujek dymu, oraz ręcznie, przyciskiem lub na skutek rozkazu z systemu integrującego. Centrale elektryczne w systemie oddymiania mogą mieć własne, autonomiczne moduły współpracujące z czujkami dymu. Moduły te powinny odpowiadać wymaganiom normy PN- EN 54-2 i 4 dotyczącym central sygnalizacji pożarowej i urządzeń zasilających. Obiekty budowlane i strefy pożarowe mające spełnić wymagania zawarte w cytowanym wyżej rozporządzeniu powinny być w pełni chronione przez czujki dymu. Jeżeli linie dozorowe systemu sygnalizacji pożarowej biegną przez strefy lub miejsca inne niż to, w którym zastosowano oddymianie, powinny być wykonane z przewodów o odpowiednich cechach PH i odporności ogniowej, zapewniających ciągłość dostarczania energii i sygnału zgodnie z § 187 omawianego rozporządzenia.
Podsumowanie
Niniejszy artykuł nie opisuje dokładnie wszystkich składowych systemów oddymiania i nie ujmuje wszystkich problemów związanych z ich zastosowaniem w świetle wymagań rozpatrywanego rozporządzenia Ministra Infrastruktury. Może to być tematem dalszych artykułów i wynikać z dyskusji, która powinna być prowadzona, np. na forum Instytutu Bezpieczeństwa Pożarowego NODEX. Artykuł ma na celu zwrócenie uwagi, szczególnie projektantów i wykonawców, na aspekty związane z zapewnieniem niezawodności działania tego rodzaju systemów oddymiania.
Janusz Sawicki
IBP NODEX