Systemy wentylacji w warunkach pożaru powinny usuwać dym i ciepło, zapewniając bezpieczeństwo służbom ratowniczym i uniemożliwiając nadmierne zadymienie oraz wzrost temperatury w czasie potrzebnym do ewakuacji ludzi.
Rozwój komunikacji, potrzeba skrócenia czasu podróży, ograniczenie ruchu samochodów w miastach mają bezpośredni wpływ na powstawanie tuneli komunikacyjnych, a ich liczba na świecie wzrasta i jest to widoczne również w Polsce. Tunele drogowe powstają zarówno w rozbudowanych aglomeracjach miejskich, jak i na terenach górzystych.
W Polsce jest już kilkanaście tuneli drogowych m.in. na Ursynowie w Warszawie (2330 m), pod Martwą Wisłą w Gdańsku (1377 m), tunel Wisłostrada w Warszawie (900 m), tunel Emilia w Lalikach (678 m), tunel pod rondem gen. Ziętka w Katowicach (ok. 657 m). Planowane lub w trakcie budowy są kolejne inwestycje, np. pod Luboniem Małym w ciągu tzw. Zakopianki czy w Świnoujściu.
Bezpieczna eksploatacja tunelu drogowego uzależniona jest m.in. od systemów bezpieczeństwa działających w tunelu, znajomości infrastruktury przez kierowców i ich poziomu wiedzy na temat zasad bezpieczeństwa w tunelach, a także od prawidłowej wentylacji. W niniejszym artykule przedstawiono najważniejsze zagadnienia dotyczące wentylacji tuneli drogowych.
>> Czy tunele drogowe w Polsce są dobrze zabezpieczone przed pożarami?
>> Zasilanie energią elektryczną tuneli
>> Tunele Północnej Obwodnicy Krakowa – wyzwania realizacyjne i zakres prac wykonawcy fundamentowania
Fot. stock.adobe.com/hxdyl
Dlaczego prawidłowa wentylacja w tunelach jest ważna? Jakie czynniki zagrażają zdrowiu i życiu ludzi podczas pożaru?
Pomimo że wskaźnik częstotliwości wypadków w tunelach drogowych jest niższy w porównaniu z otwartymi drogami, warto zwrócić uwagę, iż ze względu na specyfikę geometryczną tuneli występujące w nich zagrożenia znacząco zmieniają swoją skalę w porównaniu z otwartą przestrzenią drogową [1]. Skutki wypadków w przestrzeni częściowo zamkniętej, jaką jest tunel, mogą być znacznie poważniejsze [2]. Podczas eksploatacji tuneli drogowych użytkownik narażony jest na wiele czynników niekorzystnie wpływających na jego zdrowie. Najczęstszym zagrożeniem jest podwyższony poziom koncentracji szkodliwych zanieczyszczeń stałych i gazowych. Z kolei największym i najbardziej niebezpiecznym zdarzeniem dla zdrowia i życia osób korzystających z tuneli jest pożar.
Pożary występujące w tunelach powodują duże, czasem katastrofalne, straty w postaci ofiar w ludziach. Pożar w tunelu może trwać kilka dni i powodować olbrzymie straty nie tylko w dobrach materialnych, konstrukcji tunelu, ale i w otaczającym go rejonie, znacznie obniżając jego walory komunikacyjne i turystyczne, tak jak miało to miejsce po pożarze w tunelu Mont Blanc w 1999 r. Całkowite ugaszenie pożaru zajęło ponad 50 godzin, a tunel otwarto ponownie dopiero po trzech latach. Tragiczne skutki tej katastrofy to 39 ofiar śmiertelnych.
Niestety takie zdarzenia mają miejsce co jakiś czas: np. 12 osób straciło życie w tunelu St. Gottharda w 2001 r., 24 osoby zginęły w 2010 r. w tunelu Wuxi Lihu, w 2017 r. pożar autobusu w tunelu Taojiakuang w Weihai w Chinach spowodował śmierć 12 osób [3]. W latach 1970−2010 w wyniku 52 pożarów w tunelach zginęło 177 osób, a 328 zostało rannych.
Czynnikami zagrażającymi zdrowiu i życiu ludzi podczas pożaru są m.in.: dym, toksyczność produktów spalania (m.in. CO, CO2, HCl, HCN, NO2), wysoka temperatura gazów pożarowych, termiczne oddziaływanie płomieni i spadek zawartości tlenu [4]. Dym pożarowy to złożona mieszanina powietrza, stałych i ciekłych cząstek oraz gazowych produktów procesu spalania. Jego działanie ma toksyczny i drażniący charakter, doprowadza do niedoboru tlenu, przyczyniając się do spadku sprawności ruchowej ludzi, oraz ogranicza widoczność [5]. Wielkość emisji dymów w głównej mierze zależy od spalanego materiału. Największy wpływ na produkcję dymów spośród elementów składowych samochodu mają: gumowe opony, gąbki w fotelach, tapicerka samochodowa, plastikowe lub drewniane elementy deski rozdzielczej, farby i lakiery. Ponadto na wielkość emisji dymów wpływ mają również rodzaj paliwa, warunki wentylacyjne oraz dostępność tlenu [6]. Produkty spalania pod wpływem sił wyporu tworzą kolumnę konwekcyjną, która tuż pod sufitem tunelu formułuje się w gorącą warstwę gazów i dymów pożarowych – rys. 1.
Rys. 1. Zjawisko stratyfikacji podczas pożaru w tunelu drogowym – wyniki modelowania numerycznego (źródło: opracowanie własne)
W dalszej części artykułu:
- Wentylacja w tunelach drogowych – wymagania prawne.
- Rodzaje systemów wentylacji w tunelach drogowych (wentylacja mechaniczna wzdłużna, wentylacja mechaniczna poprzeczna, wentylacja mechaniczna półpoprzeczna przyspągowa, wentylacja mechaniczna półpoprzeczna przystropowa).
 |
dr inż. Natalia Schmidt-Polończyk Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowienschmidt@agh.edu.pl |
Literatura
1. C. Caliendo, M.L. De Guglielmo, Accident Rates in Road Tunnels and Social Cost Evaluation, Procedia Soc. Behav. Sci., 2012, 53.
2. M. Fera, R. Macchiaroli, Use of analytic hierarchy process and fire dynamics simulator to assess the fire protection systems in a tunnel on fire. Int. J. Risk Assess. Manag. 2010, 14.
3. A. Beard, R. Carvel, Handbook of Tunnel Fire Safety, ICE Publishing, 2012, Available from: https://www.icevirtuallibrary.com/doi/abs/10.1680/htfs.41530.
4. British Standard PD 7974-6:2004: The application of fire safety engineering principles to fire safety design of buildings. Part 6: Human factors: Life safety strategies-Occupant evacuation, behaviour and condition (Sub-system 6).
5. K. Kaiser, Wentylacja pożarowa. Projektowanie i instalacja, Dom Wydawniczy MEDIUM, Warszawa 2012.
6. G. Mulholland, Smoke Production and Properties, Chapter 15, Section 2. W SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2nd Edition, 1995.
>> Zachodnia Obwodnica Szczecina z najdłuższym tunelem w Polsce
>> Tunel dalekobieżny CPK w Łodzi. Umowa na projektowanie podpisana
Sprawdź: Produkty budowlane
