Oddymianie klatek schodowych – przepisy i praktyka

Systemy oddymiania klatek schodowych – podstawa prawna

Zadania dla systemów zabezpieczenia przeciwpożarowego, w tym instalacji wentylacji pożarowej, wynikają z krajowych przepisów techniczno-budowlanych i przepisów o ochronie przeciwpożarowej. Podstawowe cele dla funkcjonowania zabezpieczenia przeciwpożarowego budynku, w tym systemów oddymiania klatek schodowych, zawarte są w § 207 Warunków Technicznych [4]. W zakresie ochrony pionowych dróg ewakuacji podstawową sprawą jest spełnienie wymagań pkt 4 cytowanego paragrafu. Chodzi o zapewnienie takich warunków na klatce schodowej, żeby osoby znajdujące się wewnątrz budynku mogły go opuścić lub mogły zostać uratowane w inny sposób (np. przetrwać w bezpiecznym miejscu do czasu, kiedy możliwe będzie przeprowadzenie skutecznej akcji ratowniczej). Ustawodawca, w tym samym paragrafie pkt 5 zwraca również uwagę na konieczność uwzględnienia warunków bezpieczeństwa ekip ratowniczych.

Fot. stock.adobe / ambrozinio

Zgodnie z przepisami zawartymi w § 245, 246 i 256 [4] opisany wyżej cel osiągnąć należy przez obligatoryjne lub fakultatywne stosowanie do ochrony klatek schodowych przeznaczonych do ewakuacji z określonych stref pożarowych, urządzeń służących oddymianiu lub zapobieganiu zadymieniu. Zapis ten jest powszechnie interpretowany jako konieczność wykonania systemów oddymiania klatki schodowej lub systemu różnicowania ciśnienia. Każdy z tych systemów powinien być definiowany jako zestaw wszystkich podzespołów wymagany do budowy urządzenia służącego do oddymiania lub zapobiegania zadymieniu, dobrany pod kątem ich właściwego współdziałania. Zgodnie z przepisami warunków technicznych system oddymiania i różnicowania ciśnienia powinien być uruchamiany samoczynnie za pomocą systemu wykrywania dymu. Obowiązujący obecnie wymóg stosowania co najmniej instalacji oddymiającej dla klatek schodowych służących do ewakuacji ze strefy pożarowej, stanowi złagodzenie zapisu § 245 WT w stosunku do jego brzmienia przed styczniem 2018. Nie ma już bowiem obowiązku stosowania tytułowych zabezpieczeń np. w niskich budynkach użytkowych lub średniowysokich budynkach mieszkalnych, gdzie na poziomie parteru znajdują się pomieszczenia z niezależnym wyjściem na zewnątrz, klasyfikowane jako ZL II (np. żłobki czy przychodnie lekarskie). Z kolei w budynkach mieszkalnych, jeżeli następuje przekroczenie długości dojścia ewakuacyjnego, zgodnie z § 256 wymagane jest zastosowanie co najmniej urządzeń służących oddymianiu klatki schodowej.
Zobacz też: Ochrona przeciwpożarowa garaży

Wybór systemu ochrony klatki schodowej

Najwyższy poziom bezpieczeństwa osiągnąć można przy prawidłowo, w sposób przemyślany, wykonanej instalacji różnicowania ciśnienia. Zwiększenie poziomu bezpieczeństwa okupione jest tu jednak znacznym zwiększeniem nakładów inwestycyjnych. Przykładem może być zestawienie wykonane w ramach prac dyplomowych moich studentów. Zestawienie obejmuje porównanie szacunkowych kosztów instalacji dla budynku, gdzie przy zachowaniu układu klatki schodowej projektowano alternatywnie system oddymiania grawitacyjnego, oddymiania wspomaganego nawiewem oraz system zapobiegania zadymieniu. Obejmowało ono koszty wykonania instalacji w trzech różnych grupach wysokości klatki schodowej (tab.).

Tab. Zestawienie kosztów wykonania instalacji wentylacji pożarowej w budynku wielokondygnacyjnym [zł]

Zgodnie z przewidywaniem szczególnie wysokie nakłady związanie są z budową systemów różnicowania ciśnienia. Wynika to z konieczności zainstalowania bardziej złożonych zestawów urządzeń napowietrzających oraz przede wszystkim z konieczności zbudowania na każdej kondygnacji budynku instalacji lub układu do odprowadzania dymu. Tak więc chociaż alternatywny wybór rozwiązania technicznego możliwy jest w niektórych budynkach niskich (§ 245 pkt 1), w szerokiej grupie budynków średniowysokich (§ 245 pkt 2 i 3) i niektórych wysokich (§ 246 pkt 3 i 5), względy ekonomiczne decydują w tych przypadkach o częstszym stosowaniu systemów oddymiania. Nie ma tu większego znaczenia, że systemy oddymiania, ze względu na sposób działania, nie gwarantują możliwości bezpiecznego opuszczenia budynku przez wszystkich jego użytkowników, a ich skuteczność jest poważnie ograniczona. Ze względów ekonomicznych dla inwestora istotne jest wyłącznie spełnienie minimalnych wymagań przepisów. W takiej sytuacji należy przynajmniej zadbać, aby instalacja oddymiania klatki schodowej, służąca głównie wspomaganiu działań ekip ratowniczych i usuwaniu dymu z przestrzeni klatki schodowej, działała w taki sposób, żeby ograniczyć zagrożenie dla osób znajdujących się w budynku i czekających na ratunek.

Konfiguracja systemów oddymiania

Ograniczenia instalacji oddymiania znajdują odzwierciedlenie w zaleceniach standardów projektowych. Przykładowo standard [7] proponuje zastosowanie systemów grawitacyjnych w relatywnie niskich budynkach (ok. pięciu kondygnacji) i jednocześnie zakłada zastosowanie do oczyszczenia klatki z dymu przenośnych wentylatorów. Wyraźnie zaznaczono tu jednak, że wentylatory przenośne będą użyte przez strażaków w fazie gaszenia pożaru, a nie podczas ewakuacji i akcji ratowniczej.
Polecamy: Zasady projektowania wentylacji pożarowej w atriach
Zgodnie z wytycznymi [6] systemy grawitacyjne można stosować w budynkach niskich i średniowysokich, jeżeli klatki schodowe mają bezpośrednie wyjście na zewnątrz budynku, a ich układ architektoniczny (powierzchnia, układ spoczników, dyszy i przestrzeni przyległych) spełnia opisane w standardzie wymagania. Omawiany standard dotyczy jednak zastosowania alternatywnych rozwiązań systemu oddymiania klatki schodowej. Instalacja oddymiania może się składać m.in. z następujących urządzeń wykonawczych:

• Zamontowanej na stropie klatki schodowej klapy dymowej lub ściennych urządzeń oddymiających, przy czym dla rozwiązań grawitacyjnych wytyczne CNBOP-PIB nie zalecają stosowania w funkcji oddymiania okien lub urządzeń ściennych. Instalacja z miejscami dymu zlokalizowanymi na elewacji jest znacznie bardziej podatna na zakłócenia wywołane parciem wiatru niż zestaw urządzeń z montowaną na dachu klapą dymową.
• Centrali sterującej oddymianiem, czyli elektrycznego urządzenia przyjmującego sygnał alarmu pożarowego z własnych czujek dymu i/lub systemu sygnalizacji pożarowej, służącej do sterowania wszystkimi elementami wykonawczymi. W systemach oddymiania grawitacyjnego centrala może zostać umiejscowiona blisko odbiornika o największym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, czyli na górze klatki schodowej, w pobliżu klapy dymowej. Taka lokalizacja wynika z funkcji centrali, od której wymagane jest dostarczenie energii elektrycznej do otwarcia klapy i otworu kompensacji powietrza w czasie do 60 s od wykrycia dymu i rozpoczęcia akcji pożarowej. Po uruchomieniu instalacji (otwarciu klapy i otworu czerpnego, czyli zadziałaniu systemu) nie ma konieczności dalszego dostarczania energii elektrycznej. Potencjalna możliwość uszkodzenia centrali w wyniku pożaru nie wpływa więc na funkcjonalność całej instalacji. Dla systemów wspomaganych nawiewem mechanicznym wymagane jest dostarczanie energii elektrycznej przez czas ewakuacji i akcji ratowniczo-gaśniczej (nawet 30 minut lub dłużej). Najlepszym miejscem montażu centrali jest więc pomieszczenie techniczne, możliwie blisko wentylatora lub jak najniżej na klatce schodowej, tak żeby gorące gazy pożarowe nie mogły zniszczyć urządzenia.
• Zasilacza systemu oddymiania klatki schodowej, czyli źródła zasobu energii albo środków do automatycznego przełączania między wydzielonymi źródłami energii, certyfikowane na zgodność z PN-EN 12101-10. Obecnie na rynku dostępne są już przebadane i certyfikowane zasilacze rezerwowe przeznaczone do systemów wentylacji pożarowej.
• Otworu napływu powietrza kompensacyjnego, zlokalizowanego na najniższych kondygnacjach klatki schodowej. W funkcji napływu powietrza wykorzystane mogą być, wyposażone w automatykę umożliwiającą ich automatyczne otwarcie, drzwi na poziomie wyjścia z budynku, okna lub wyposażone w żaluzje czerpnie w najniższej naziemnej części klatki schodowej.
• Nawiewu mechanicznego (alternatywnie w stosunku do otworów napływu powietrza kompensacyjnego); nawiew zalecany jest przez wytyczne CNBOP-PIB, ponieważ przy akceptowalnym wzroście kosztów inwestycyjnych zapewnia wyższy poziom niezawodności systemu oddymiania klatki schodowej (rys. 1). Dzięki zwiększeniu odporności instalacji na zakłócenia i niekorzystne warunki system taki gwarantuje możliwość opuszczenia kondygnacji budynku od parteru do tej, na której zlokalizowany jest pożar. Zgodnie z podaną w wytycznych definicją nawiew mechaniczny jest to nawiew o zmiennej wydajności, zapewniającej przepływ objętościowy mieszaniny powietrza i dymu przez urządzenie oddymiające na stałym poziomie niezależnie od czynników towarzyszących rozwojowi pożaru. Nawiew ten powinien utrzymywać stałą prędkość przepływu powietrza przez otwór odprowadzający dym na zewnątrz, niezależnie od zmiennych w czasie wielkości nieszczelności (np. ucieczka powietrza powodowana przez cykliczne otwieranie drzwi na parterze, kondygnacjach budynku), zmiany gęstości gazów pożarowych oraz wpływu wiatru. Opisane w wytycznych rozwiązanie ze sterowanym nawiewem kompensacyjnym efektywnie wspomaga prowadzenie akcji ratowniczo-gaśniczej, a przy spełnieniu określonych warunków umożliwia tzw. warunkową ewakuację (rys. 2).

Rys. 1. Przykład działania dwóch różnych systemów oddymiania przy niekorzystnych warunkach
atmosferycznych lub niskiej temperaturze gazów pożarowych

Rys. 2. Warianty działania systemu oddymiania z regulowanym nawiewem mechanicznym

Podstawowe błędy w wykonaniu systemu oddymiania klatek schodowych

Częstym błędem przy wykonywaniu instalacji oddymiania grawitacyjnego jest brak
automatycznego otwarcia otworu napływu powietrza kompensacyjnego. Problem ten dotyczy wielu systemów wykonanych na podstawie przestarzałej Polskiej Normy
PN-B-02877-4:2001Az2006, standard VdS 2221 lub VDMA 24188. Standardy te dopuszczają automatyczne lub ręczne (z ręcznego przycisku oddymiania – RPO) wyłączanie klapy dymowej lub okna oddymiającego przy założeniu, że drzwi, stanowiące w tym przypadku otwór napływu powietrza kompensacyjnego, zostaną otwarte przez osoby opuszczające budynek.

Opisana instalacja nie gwarantuje skuteczności działania i nie jest zgodna z aktualnymi wymaganiami przepisów. Założenie, że drzwi zostaną otwarte w początkowej fazie pożaru, może nie zostać zrealizowane, ponadto znowelizowane w 2018 r. warunki techniczne mówią o konieczności stosowania urządzeń uruchamianych samoczynnie – czyli bez ingerencji czynnika ludzkiego.
Zobacz: Projektowanie dróg ewakuacyjnych w budynkach
Zgodnie z wymaganiami [4] samoczynne uruchomienie instalacji nastąpić powinno za pomocą systemu wykrywania dymu. Koniecznym elementem systemu oddymiania jest więc system detekcji dymu. Skuteczności wielu instalacji zagraża niewłaściwa ilość i rozmieszczenie detektorów. W wielu przypadkach do uruchomienia instalacji przewiduje się oprócz przycisku RPO pojedynczą czujkę dymu zlokalizowaną w pobliżu klapy dymowej. Chociaż formalnie konfiguracja systemu jest akceptowalna, to praktyczna skuteczność może być znacznie ograniczona. Dym szczególnie napływający na klatkę schodową w początkowej fazie pożaru nie ma przeważnie wysokiej temperatury.

Brak przepływu powietrza w szczelnej klatce schodowej oraz dalsze obniżenie temperatury dymu na skutek mieszania z powietrzem i omywania chłodnych przegród budowlanych skutkować mogą „zawiśnięciem” dymu i trwałym zablokowaniem klatki schodowej (rys. 3A).

Rys. 3. Przykłady niezalecanego (A) i właściwego (B) rozmieszczenia czujek dymu w klatce schodowej

Znacznie bezpieczniejszym rozwiązaniem jest wyposażenie klatki schodowej w zestaw detektorów montowanych nad spocznikiem na każdej kondygnacji. W przypadku napływu dymu na klatkę schodową system zawsze będzie w stanie wykryć zagrożenie i spowodować uruchomienie systemu.

Bezpieczeństwo działania systemu oddymiania może zostać również zagrożone przez zastosowanie nawiewu mechanicznego o stałej wydajności. Jak wykazały badania obiektowe [1], [2], stały nawiew powietrza w warunkach intensywnego napływu dymu do klatki schodowej powodować może niebezpieczny wzrost nadciśnienia w górnej części klatki schodowej. Wynikiem tego może być przenikanie dymu do sąsiednich pomieszczeń i stworzenie realnego zagrożenia dla znajdujących się tam i czekających na ratunek osób.

Dopuszczenie do użytkowania i nadzór nad stanem instalacji

Na zakończenie warto przypomnieć o zasadach dopuszczenia do użytkowania oraz koniecznych przeglądach technicznych i czynnościach konserwacyjnych systemów oddymiania klatki schodowej. Kwestię tę regulują przepisy zawarte w rozporządzeniu w sprawie ochrony przeciwpożarowej [5]. Warunkiem dopuszczenia instalacji jest przeprowadzenie odpowiednich dla danego urządzenia prób i badań, potwierdzających prawidłowość ich działania. W przypadku omawianych systemów procedura koniecznych badań została wyczerpująco opisana w rozdziale 10 wytycznych CNBOP-PIB, w których omówiony został zakres i sposób przeprowadzenia wymaganych badań: automatycznego uruchomienia systemu, sprawdzenia poprawności działania urządzeń i przepływu oraz wymagany w nietypowych przypadkach jednorazowy test skuteczności oddymiania.

Większość osób odpowiedzialnych za stan techniczny budynku i instalacji z nim związanych ma świadomość, że zgodnie § 3 ust. 3 rozporządzenia [5] przeglądy techniczne i czynności konserwacyjne powinny być przeprowadzane nie rzadziej niż raz w roku. Jednak często się zapomina, że pełne brzmienie tego przepisu obliguje również do prowadzenia czynności serwisowych w okresach ustalonych przez producenta. W praktyce oznaczać to może konieczność prowadzenia prób i testów znacznie częściej (nawet prób cotygodniowych, miesięcznych i kwartalnych).

Oddymianie klatek schodowych. Podsumowanie

Rozwiązania ochrony klatek schodowych muszą spełniać opisaną w normie [3] zasadę dotyczącą rozwiązań inżynierskich: W każdym indywidualnym przypadku konieczne jest dokładne ustalenie zagrożeń oraz określenie kryteriów funkcjonalnych zapewniających spełnienie wymagań podstawowych. Oznacza to, że zaprojektowany system oddymiania powinien być poddany wnikliwej ocenie skutków działania systemu i jego wpływu na bezpieczeństwo użytkowników. Koniecznie pamiętać trzeba również o potwierdzonym przez krajową ocenę techniczną (KOT) zakresie funkcjonalności zastosowanych w systemie urządzeń. Decydując się na zastosowanie systemów oddymiania o niskiej skuteczności, można nie spełnić, ze wszystkimi tego konsekwencjami, warunków określonych w § 16 ust. 1 ustawy w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków: Podstawą do uznania użytkowanego budynku istniejącego za zagrażający życiu ludzi jest niezapewnienie przez występujące w nim warunki techniczne możliwości ewakuacji ludzi w szczególności w wyniku p.p. 5 Niezabezpieczenie przed zadymieniem dróg ewakuacji wymienionych w przepisach techniczno-budowlanych, w określony w nich sposób.
Literatura

1. G. Kubicki, Oddymianie klatek schodowych – jak zaprojektować i wykonać efektywny system; Ochrona przeciwpożarowa w budownictwie, seminarium naukowo-techniczne, Zakopane 6-8 października 2016.
2. G. Kubicki, T. Kiełbasa, J. Wiche, Stairwell Smoke Exhaust Ventilation Systems – Advantages and Limits of Applied Technical Solutions, Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza Safety & Fire Technique (BiTP) Vol. 45, Issue 1,2017.
3. PN-EN 12101-6:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła – Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnienia – Zestawy urządzeń.
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
5. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków i innych obiektów budowlanych i terenów.
6. Wytyczne W-003:2016 Systemy oddymiania klatek schodowych, CNBOP-PIB, 2016. VDMA 24188 Smoke protection measures for stairwells – smoke removal, smoke dilution, smoke control.

dr inż. Grzegorz Kubicki
Politechnika Warszawska