Systemy oddymiania klatek schodowych – zalety i ograniczenia stosowanych rozwiązań technicznych

• Autorzy: Kubicki G. , Kiełbasa T. , Wiche J.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.45.1.2017.11

Warianty tytułu

EN

Stairwell Smoke Exhaust Ventilation Systems– Advantages and Limits of Applied Technical Solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie właściwości różnych systemów odprowadzania dymu i ciepła z przestrzeni klatek schodowych. Wprowadzenie: Oddymianie klatek schodowych stanowi fakultatywne rozwiązanie dopuszczone przez krajowe przepisy jako alternatywa dla doskonalszych, ale droższych systemów różnicowania ciśnienia. W artykule skoncentrowano się głównie na ograniczeniach i poważnych zagrożeniach związanych z nieświadomym zastosowaniem różnych konfiguracji urządzeń służących do oddymiania. Analizie poddano systemy oddymiania grawitacyjnego, oddymiania z wykorzystaniem wentylatorów wyciągowych oraz najnowsze rozwiązania oddymiania pionowych dróg ewakuacji wspomaganych zmiennym nawiewem. Metodologia: Postawione w artykule tezy wynikają m.in. z wieloletnich doświadczeń eksploatacyjnych. Słuszność przedstawionych założeń udowodniona została na podstawie wyników prowadzonych przy udziale autorów testów obiektowych i pełnowymiarowych prób pożarowych in-situ oraz analiz numerycznych. Podczas realizacji programu badawczego pt. „Bezpieczna ewakuacja” zostały porównane m.in. zasady działania wymienionych wyżej systemów oddymiania klatek schodowych, w różnych warunkach rozwoju pożaru i przy dynamicznie zmieniającym się stanie szczelności klatki schodowej (zmianie położenia drzwi na kondygnacji objętej pożarem i na poziomie wyjścia z budynku oraz po wypadnięciu okien w pomieszczeniu testowym). Przeprowadzone badania były realizowane w obiekcie rzeczywistym, o architekturze reprezentatywnej dla najwyższych budynków klasyfikowanych jako średniowysokie (SW wg [1]). Stanowisko badawcze zostało wyposażone w aparaturę pomiarową oraz urządzenia do monitoringu, sterowania oraz zbierania i archiwizacji danych. Równolegle do badań obiektowych prowadzone były analizy numeryczne oparte o modele walidowane w czasie prób dymowych i testów pożarowych. Wnioski: Wszystkie przeprowadzone testy wyraźnie wskazują na najwyższą skuteczność systemów oddymiania klatek schodowych wspomaganych nawiewem mechanicznym, przy czym systemy tego typu muszą zostać wyposażone w wentylatory o zmiennym wydatku. Więcej ograniczeń efektywności działania wykazuje oddymianie grawitacyjne. Ograniczenia te dotyczą m.in. wyraźnego spadku efektywności oddymiania przy niskich temperaturach gazów pożarowych (w warunkach nie w pełni rozwiniętego pożaru), przy niekorzystnym układzie różnicy temperatury w przestrzeni klatki schodowej i na zewnątrz budynku oraz podatności systemu na oddziaływanie wiatru. Za niewłaściwe, a nawet niebezpieczne, należy uznać wykorzystanie wentylatorów oddymiających do ukierunkowania przepływu powietrza i dymu przez klatki schodowe. Artykuł może stanowić przydatne źródło informacji dla wszystkich osób uczestniczących w wyborze oraz projektowaniu systemów oddymiania klatek schodowych.

EN

Aim: The aim of this article is to present the characteristics of various stairwell heat and smoke exhaust ventilation systems. Introduction: Stairwell smoke exhaust ventilation represents a facultative solution approved by Polish law as an alternative to more effective, but expensive pressure reduction systems. The article concentrates on limits and serious threats associated with unaware use of various configurations of smoke ventilation devices. The analysis involved: natural smoke and heat exhaust ventilation systems, exhaust ventilation systems with powered ventilators (fans) as well as the newest solutions for smoke removal from vertical escape routes with mechanically-aided air supply. Methodology: All arguments presented in this paper are based on the authors’ many years operational experience. Provided information was confirmed by the results of numerical analyses as well as field research and full-size in-situ fire tests carried out in the presence of the authors. Realisation of the research programme “Bezpieczna ewakuacja” (Safe Evacuation) involved a comparison of, i.a., the operation principles of the stairwell smoke ventilation systems in various conditions of fire development and during dynamically changing stairwell leaktightness (by adjustment of doors position on the floor of fire origin and on the bottom floor as well as after a window break in the test room). The tests were carried out in a real building, characterized by the architecture features representative for the tallest buildings in Poland classified as SW (medium-height), according to [1]. The test stand was equipped with measuring, monitor, control, data collection and archive systems. Together with the field research, the authors performed numerical analyses based on models, validated in the course of hot smoke and fire tests. Conclusions: All performed tests clearly show that stairwell ventilation systems aided by a mechanical air supply work the most efficiently, but they should be equipped with performance-regulated fans. Natural smoke exhaust systems have the most limitations. They include clear loss of efficiency at low temperatures of combustion gases (in the initial phase of fire development), at disadvantageous difference of temperatures between a stairwell and outside area, and system’s vulnerability to wind influence. The use of powered mechanical ventilators (fans) for exhaust of air and smoke from the building stairwell ought to be considered inappropriate or even dangerous. Presented paper may constitute a useful source of information for everyone who participates in a choice or design of stairwell smoke ventilation systems.

Słowa kluczowe

PL

klatki schodowe; oddymianie grawitacyjne; nawiew mechaniczny; wentylator oddymiający

EN

stairwell; natural smoke ventialation; mechanical air supply; smoke exhaust fan

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 45, iss. 1
• Strony: 142--153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Kubicki G.

• Politechnika Warszawska

autor

Kiełbasa T.

• Centrum Naukowo Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Wiche J.

• Smay Sp. z o .o.

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2015 r., poz. 1422)
• [2] PN-EN 12101-6:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień – Zestawy urządzeń.
• [3] Strona internetowa projektu pt. Bezpieczna ewakuacja, www.bezpiecznaewakuacja.pl [dostęp: 10.02.2017].
• [4] Kubicki G., Oddymianie klatek schodowych – jak zaprojektować i wykonać efektywny system; Ochrona przeciwpożarowa w budownictwie, Seminarium Naukowo-Techniczne, Zakopane 6–8 października 2016.
• [5] Sztarbała E., Sztarbała G., Analiza rozwoju pożaru w pomieszczeniu mieszkalnym oraz analiza rozprzestrzeniania się dymu i ciepła w obrębie dróg ewakuacji budynku średniowysokim – wyniki badań w skali rzeczywistej, obliczeń numerycznych oraz testów z ciepłym dymem, Ochrona przeciwpożarowa w budownictwie, Seminarium Naukowo-Techniczne, Zakopane 6–8 października 2016.
• [6] Król M., Analiza wpływu warunków zewnętrznych na skuteczność usuwania dymu z klatek schodowych za pomocą okien oddymiających, Ochrona przeciwpożarowa w budownictwie, Seminarium Naukowo-Techniczne, Zakopane 6–8 października 2016.
• [7] Wytyczne CNBOP-PIB, W-0003:2016 Systemy oddymiania klatek schodowych.