How to protect staircases in case of fire in mid-rise buildings. Real scale fire tests

• Autorzy: Kubicki Grzegorz , Tekielak-Skałka Izabela , Cisek Marcin

Identyfikatory

DOI

10.12845/sft.54.2.2019.1

Warianty tytułu

PL

Jak zabezpieczyć klatki schodowe w budynkach średniowysokich na wypadek pożaru. Wyniki badań rzeczywistych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Purpose: The aim of the analysis was to investigate how smoke would spread in the building in the case of fire, and how to protect staircases without a pressure differential system (PDS). It was assumed that a ventilation system should: – prevent the staircase against complete smokiness. The part of the staircase located below the level covered by the fire should be smoke-free to the extent allowing the evacuation of people from the fire compartments; – remove smoke from the staircase as fast as possible to prevent a significant increase in the level of pressure in the staircase. Project and methods: Research was conducted in a full-scale 9-storey building. Three real fires were simulated. Typical apartment furnishings were used in the fires. A smoke ventilation system was installed in the staircase with variable make-up air supply. Tests were carried out for the following configurations of smoke ventilation systems: – natural smoke exhaust with natural/gravitational make-up air; – natural smoke exhaust with a mechanical (fixed volume of 14000 m3/h) make-up air inlet; – natural smoke exhaust with a variable mechanical make-up air inlet. The position of the door between the staircase and the apartment was used as an additional variable. The measurements included temperature, light transmittance in the staircase, pressure difference between the staircase and the external environment, and the flow of the air and smoke through the smoke damper. Results: The results of the research show that the system of gravitational smoke ventilation is susceptible to ambient conditions such as temperature. In some tests, it was observed that smoke could descend below the storey covered by the fire. The conducted research helped determine the best way to reduce the amount of smoke in the staircase. The use of mechanical air supply in the smoke ventilation system facilitated fast smoke removal from the staircase, and the proper air and smoke flow direction (from the test room to smoke exhaust devices). The use of mechanical make-up air supply in the smoke ventilation system prevented the smoke from descending below the storey covered by the fire, so that the staircase on the floor covered by the fire could remain free from smoke in the lower part, providing a way of escape from the level covered by the fire. Conclusions: The conducted tests have revealed that the best solution to protect staircases without PDSs is to use a smoke ventilation system comprising a smoke vent mounted at the top and mechanically adjusted make-up air supply on the ground level.

PL

Cel: Celem badań była analiza rozprzestrzenia się dymu pod kątem oceny skuteczności różnych systemów oddymiania klatki schodowej. Założono, że działanie takiej instalacji powinno: – zapobiegać zadymieniu części klatki schodowej, znajdującej się poniżej kondygnacji, na której zlokalizowany jest pożar, – po odcięciu napływu dymu na klatkę schodową, oczyszczać tę przestrzeń z dymu w krótkim czasie – realizacja oddymiania klatki schodowej nie może prowadzić do znacznego wzrostu nadciśnienia w klatce schodowej. Projekt i metody: Badania przeprowadzone zostały w 9-kondygnacyjnym budynku rzeczywistym. W ramach badań wykonano m.in. trzy prawdziwe pożary w pełnej skali. Każdy z pożarów inicjowany był w zaadaptowanym pomieszczeniu wyposażonym każdorazowo w identyczny zestaw mebli i elementów wyposażenia. Na klatce schodowej zainstalowano system oddymiania ze zmiennym dopływem powietrza uzupełniającego. Testy przeprowadzono dla następujących konfiguracji systemów oddymiania: – naturalny układ oddymiania z naturalnym / grawitacyjnym powietrzem uzupełniającym; – naturalny układ oddymiania z mechanicznym (stała wartość objętości 14000 m3/h) wlotem powietrza uzupełniającego; – naturalny układ oddymiania ze zmiennym mechanicznym wlotem powietrza uzupełniającego. Dodatkową zmienną było położenie drzwi między klatką schodową a mieszkaniem. Podczas testów rejestrowano: temperaturę (72 punkty pomiarowe), transmitancję światła (poziom zadymienia), różnicę ciśnień między klatką schodową a otoczeniem zewnętrznym oraz przepływ powietrza i dymu przez klapę dymu. Dodatkowo stale monitorowane były podstawowe parametry atmosferyczne (siła i kierunek wiatru, temperatura i wilgotność powietrza). Wyniki: Wyniki badań wykazały wysoką wrażliwość grawitacyjnego systemu oddymiania na warunki otoczenia (zaobserwowano, że w niekorzystnych warunkach dym może opaść poniżej kondygnacji objętej pożarem). Najskuteczniejszą i najbardziej odporną na zakłócenia metodą oddymiania był mechaniczny dopływ powietrza. Pozwolił on na szybkie usunięcie dymu ze schodów oraz prawidłowe, stałe i właściwe ukierunkowanie przepływu. System ten nie dopuszczał do opadania dymu poniżej kondygnacji objętej pożarem, zaś regulacja wydajności w zależności od przepływu na klapie zabezpieczała przestrzeń klatki schodowej przed wzrostem nadciśnienia. Wnioski: Najlepszą metodą oddymiania klatki schodowej jest zastosowanie klapy dymowej oraz mechanicznie regulowanego dopływu powietrza uzupełniającego na poziomie wyjścia z budynku.

Słowa kluczowe

EN

smoke management; fire tests; fire ventilation; staircase

PL

kontrola; dym; próba ogniowa; wentylacja pożarowa; schody

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Safety & Fire Technology
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 54, iss. 2
• Strony: 6--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kubicki Grzegorz

• Warsaw University of Technology / Politechnika Warszawska

autor

Tekielak-Skałka Izabela

• SMAY Sp. z o.o.

autor

Cisek Marcin

• PROTECT s.j.

Bibliografia

• [1] NFPA 92 Standard for Smoke Control Systems.
• [2] PN-EN 12101-6:2007 Smoke and heat control systems - Part 6:Specification for pressure differential systems – Kits.
• [3] Klote J. H., and Milke J. A., Principles of Smoke Management, ASHREA, Atlanta 2002.
• [4] Bellido C., Quiroz A., Panizo A., Torero J. L., Performance Assessment of Pressurized Stairs in High Rise Buildings, “Fire Technology” 2009, 45, 189–200, https://doi.org/10.1007/s10694-008-0078-0.
• [5] Acikyol B. H., Kilic A., Balik G., Experimental Investigation of the Effect of Fire Protection Lobby on Stair Pressurization System in a High-Rise, Building, “Fire Technology” 2017, 53, 135–151, https://doi.org/10.1007/s10694-015-0560-4.
• [6] VdS 2221:2007-06 VdS Richlinien fur Entrauchungsanlagen in Treppenraumen (ETA) – Planung und Einbau.
• [7] PN-B 02877 Ochrona przeciwpożarowa budynków – Instalacje grawitacyjne do odprowadzania dymu i ciepła – Zasady projektowania.
• [8] Smardz P., Staircase fire ventilation in middle-high buildings in Europe, Scientific-Technical Seminar in Zakopane, Poland 2016.
• [9] Zhao G., Beji T., Merci B., Study of FDS simulations of buoyant fire-induced smoke movement in a high-rise building stairwell, “Fire Safety Journal” 2017, 91, 276–283, https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2017.04.005.