Zaistenie možnosti včasnej a bezpečnej evakuácie z horiaceho objektu a prístupu požiarnych jednotiek k zásahu je riešené v požiarne bezpečnostnom riešení stavby. Stavebno-technickým riešením nových alebo zrekonštruovaných budov sú na tento účel stanovené únikové cesty. Únikové cesty musia umožniť bezpečnú a včasnú evakuáciu všetkých osôb z požiarom ohrozeného objektu alebo jeho časti do voľného priestranstva a prístup požiarnych jednotiek do priestoru napadnutého požiarom. Pre Slovenskú republiku sú tieto požiadavky definované napríklad vo Vyhláške MV SR č. 94/2004 Z. z.
Únikové cesty a ich rola v požiarnej bezpečnosti
Každá budova, či už nová alebo rekonštruovaná, má vo svojom stavebno-technickom riešení určené únikové cesty. Tie slúžia na bezpečnú a včasnú evakuáciu osôb v prípade požiaru a na prístup požiarnych jednotiek. Stanovenie druhu a počtu únikových ciest, ich kapacity, prevedenia a vybavenia je úlohou autorizovaného projektanta požiarnej bezpečnosti stavieb, ktorý ich uvedie vo svojom požiarne bezpečnostnom riešení (PBŘ). Kódex noriem požiarnej bezpečnosti stavieb rozoznáva tri druhy únikových ciest: nechránené, čiastočne chránené a chránené.
Okrem toho môžu únikové cesty plniť funkciu vnútornej zásahovej cesty, čo znamená, že umožňujú vedenie protipožiarneho zásahu. V takom prípade sú navyše patrične usporiadané a vybavené, vrátane záväzne stanovenej najmenšej doby prívodu vzduchu alebo najmenšej doby chodu vetracieho zariadenia.
Princípy vetrania chránených únikových ciest (CHÚC)
V praxi sa stretávame s rôznymi prístupmi k vetraniu chránených únikových ciest. Princípy vetrania chránených únikových a zásahových ciest v budovách boli novo upravené v zmenách technických noriem požiarnej bezpečnosti stavieb, ktoré sa vzťahujú na nevýrobné a výrobné objekty, čím prakticky pokrývajú celú výstavbu. Tento stav však v mnohých prípadoch vedie k značným problémom pri návrhu a realizácii týchto zariadení.
Prirodzené vetranie CHÚC
Prirodzené vetranie CHÚC je založené na tzv. komínovom efekte, kedy pohyb vetracieho vzduchu vyvoláva rozdiel hustôt vzduchu vo vnútri a vonku objektu a pôsobením vetra. Jeho výpočet a návrh nie je zďaleka taký jednoduchý, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Z prirodzenej (fyzikálnej) podstaty tohto vetrania je jasné, že jeho vetrací účinok je v priebehu dňa značne premenlivý a z hľadiska vetracej ochrany únikovej cesty najmenej spoľahlivý.
Preto aj normou požadovaná doba bezpečného pobytu osôb pri požiari je krátka (do 4 minút). V tejto dobe nesmie dôjsť k ohrozeniu osôb splodinami horenia a vetranie musí zaistiť také zriedenie preniknutého dymu, aby jeho koncentrácia neprekročila 1 až 2 %. Následnou úlohou tohto spôsobu vetrania je zaistiť také prevetranie, ktoré pomôže odvádzať preniknutý dym. Pri prirodzenom spôsobe vetrania musí byť pre otvorenú klapku zabezpečený prívod vzduchu o minimálnej geometrickej ploche 2 m2 vstupnými dverami do schodiska na vstupnom podlaží. Slúži na zabezpečenie dostatočného množstva vzduchu do schodiska s postupom ku klapke na streche a následne do vonkajšieho prostredia.
Komplikovanosť návrhu prirodzeného vetrania spočíva v nutnosti zohľadniť rôzne faktory, ako je východisková teplota vonkajšieho vzduchu, smer prevládajúcich vetrov na budovu, poloha vetracích otvorov voči vetru, hodnoty aerodynamických súčiniteľov budovy a hodnota výtokových súčiniteľov vetracích otvorov.
Nútené vetranie CHÚC
Nútené vetranie CHÚC je také, ktoré užíva nútený prívod vzduchu ventilátorom. Hlavným výkonovým parametrom, ktorý sa má dosiahnuť, je množstvo (prietok) vetracieho vzduchu (m3/h), ktoré musí byť preukázané meraním pri skúške. Odvod vzduchu je zaistený únikom oknami, dverami, vetracími otvormi, prieduchmi, šachtami a netesnosťami stavebných konštrukcií a nie je riadený ani regulovaný. Z hľadiska tlakových pomerov tu prirodzene vzniká určitý mierny pretlak, ako druhotný prejav, ktorého veľkosť však nie je definične určená ani sledovaná. V priestore s požiarom vzniká pri vývine teplôt pretlak, ktorý môže byť vyšší než pretlak v CHÚC vyvolaný núteným vetraním.
Pretlakové vetranie CHÚC
Pretlakové vetranie CHÚC rovnako užíva nútený prívod vzduchu ventilátorom. Hlavným výkonovým parametrom, ktorý musí byť v tomto prípade dosiahnutý, je normou požadovaný pretlak (Pa) v priestore únikovej cesty za určitých definovaných podmienok. Tento pretlak musí byť doložený meraním pri skúške. Druhotný a súčasne sa prejavujúci výkonový parameter je množstvo (prietok) vetracieho vzduchu (m3/h). Úlohou tohto spôsobu vetrania je zabrániť prieniku splodín horenia a dymu do únikovej cesty.
Pretlakové vetranie CHÚC je čo sa týka výpočtu a návrhu (vrátane komponentov, z ktorých je zostavené) výrazne zložitejšie než nútené vetranie CHÚC. Významnú úlohu tu majú definované návrhové podmienky, ktoré by mali čo najvernejšie sledovať reálne prevádzkové podmienky, ktoré môžu nastať pri požiari a evakuácii. Ide o zvolenie takých požiarnych scenárov, ktoré budú mať vysokú pravdepodobnosť zhody s podmienkami pri eventuálnom (reálnom) požiari. Koncepcia dvoch návrhových stavov vychádza z európskych noriem:
- Stav, pri ktorom sú všetky dvere zatvorené.
- Stav, pri ktorom je otvorený definovaný počet dverí (prevádzka evakuačná, prípadne zásahová); vždy sú otvorené jedny východové dvere do vonkajšieho priestranstva a ďalej jedny dvere z horiaceho priestoru do CHÚC (bežná evakuácia) prípadne dvoje dvere (jedny z horiaceho priestoru a druhé z priestoru pod požiarom, napr. zásahový režim). Pri druhom stave sa sleduje parameter, ktorý musí byť dosiahnutý a preukázaný meraním pri skúške.
Technické riešenia a komponenty požiarneho vetrania
Moderné systémy požiarneho vetrania vyžadujú komplexné technické riešenia a špecifické komponenty. V rámci EÚ sa systémy navrhujú v súlade s STN EN 12101-6 Zariadenia na odvod tepla a splodín horenia. Norma priraďuje každej z budov, ktoré sa majú zabezpečiť, príslušnú systémovú triedu: A, B, C, D, E alebo F. Príslušná trieda je stanovená po konzultácii so špecialistom požiarnej ochrany.
Komponenty a ovládanie systémov
- Požiarne klapky: Pre prirodzené odvetranie typu A systémová skladba pozostáva z požiarnej klapky, v prípade umiestnenia na streche s geometrickou plochou 2 m2. Môžu byť navrhnuté ako klapky s izolačným zasklením alebo ako tmavé klapky z hliníkového plechu s tepelnou izoláciou z nehorľavej sklenenej vaty (reakcia na oheň typu A1).
- Elektrická centrála: So záložným zdrojom s účinnosťou na 72 hodín pri výpadku elektrickej energie.
- Elektrický motor: 24 V DC na otvorenie a zatvorenie klapky na uhol 90° s upevňovacou traverzou.
- Dymové čidlo: Na detekciu výskytu splodín horenia s napojením na centrálu pre automatické otvorenie klapky.
- Núdzové tlačidlá: Umiestnené na každom podlaží s napojením na centrálu pre ručné otvorenie v prípade požiaru.
Pre nútené požiarne odvetranie typu A sú v systéme dodatočne integrované ventilátory s aktivovaným beznapäťovým kontaktom v ovládacej centrále.
Pretlakové systémy
Existujú dva spôsoby zabezpečenia chránenej únikovej cesty pomocou pretlaku:
- Systém s konštantnou rýchlosťou otáčok ventilátora: Založený na činnosti ventilátora, ktorý zabezpečuje vetranie chráneného priestoru pri konštantnej rýchlosti otáčok.
- Systém s premenlivými otáčkami ventilátora: Ak sú dvere do chráneného priestoru zatvorené, ventilátor pre prívod vzduchu dodáva požadovanú hodnotu vzduchu. Meranie a kontrolu hodnoty aktuálneho tlaku v chránenom priestore zabezpečujú tlakové snímače. Tento typ zahŕňa aj hybridné modifikácie, kde sa pretlaková klapka používa ako ventil na zníženie tlakových špičiek spôsobených zatváraním a otváraním dverí. V obslužnom a diagnostickom programe je možný rýchly výber usporiadania jednotiek (schodisko, evakuačný výťah, požiarna predsieň) a nastavenie požadovanej hodnoty pretlaku.
Kľúčovými parametrami pre pretlakové systémy sú zabezpečenie reakčného času na zmeny tlaku, ktorý musí byť kratší ako 3 sekundy, a sila pôsobiaca na kľučku dverí, ktorá nesmie byť väčšia ako 100 N.
Normatívne požiadavky a výzvy v projektovaní
Úlohou projektanta požiarnej bezpečnosti je určenie spôsobu vetrania CHÚC. Je dôležité zdôrazniť, že výpočet a vlastný návrh požiarneho vetracieho zariadenia je úlohou projektanta vzduchotechniky, nie projektanta požiarnej bezpečnosti stavieb, a už vôbec nie projektanta stavebnej časti (čo sa často deje najmä pri prirodzenom spôsobe vetrania). Podmienkou úspešného návrhu je však vysoká znalosť odboru požiarnej bezpečnosti stavieb. Pri návrhu požiarneho vetracieho zariadenia chránených únikových ciest by mal projektant vzduchotechniky rozhodne postupovať vždy tak, že si vyžiada projekt požiarne bezpečnostného riešenia (PBŘ).
Technická verejnosť, vrátane vzduchotechnikov, sa potýka s radou nejasností a nejednoznačností v normatívnych požiadavkách pre vetranie CHÚC. Napriek rozsiahlemu kódexu noriem je často potrebné riešiť množstvo otázok, na ktoré nie sú priame odpovede.
Problematika návrhu prirodzeného vetrania
Prirodzené vetranie CHÚC môže byť navrhnuté dvojakým postupom. Buď sa zvolí veľkosť plôch vetracích otvorov podľa jednoznačne daných normových hodnôt (napríklad 2 m2), alebo sa postupuje výpočtovým spôsobom. Pri prvej možnosti sa už neoveruje účinnosť takéhoto vetrania v konkrétnych podmienkach riešeného objektu (t.j. zaistenie bezpečnej koncentrácie preniknutého dymu, vplyv účinkov teplôt, vetra, výšky budovy a jej polohy atď.).
Druhý, výpočtový postup, je v norme popísaný ako zjednodušený, avšak v skutočnosti jednoduchý zďaleka nie je. Odporúča sa pri ňom vychádzať zo zvýšenej pätnásťnásobnej alebo dvadsaťnásobnej výmeny vzduchu. Normové výpočtové podmienky sú vcelku jasné, okrem údajov o vetre. Uvádzaná rýchlosť vetra do 5 m/s môže zvádzať projektanta k výpočtu práve s rýchlosťou 5 m/s, tá je však nadbytočne vysoká a zodpovedá iba horským oblastiam. Priemerná rýchlosť je v mestách omnoho nižšia.
Pre relevantné výpočty prirodzeného vetrania CHÚC sú však normové podmienky nedostatočné a je nutné ich upresniť a doplniť o radu ďalších (napríklad smer prevládajúcich vetrov, poloha vetracích otvorov voči vetru, hodnoty aerodynamických súčiniteľov budovy). Výpočty by mali tiež preukázať, že dosiahnutou násobnosťou výmeny vzduchu v CHÚC nebude prekročená "bezpečná" koncentrácia dymu 1 až 2 %. Z uvedeného je evidentné, že výpočtový postup prirodzeného vetrania CHÚC je komplexnejší a poskytuje výsledky bližšie reálnemu stavu. Často sa však v projektoch využíva iba možnosť s návrhom veľkosti vetracích otvorov 2 m2 a väčších a neoveruje sa pôsobenie vetra, ani sa nekontroluje prípustná koncentrácia dymu.
Pôsobenie vetra a poloha vetracích otvorov voči smeru vetra je rozhodujúcim faktorom účinnosti prirodzeného vetrania CHÚC. Najcitlivejšia je situácia, keď odvádzací (horný) vetrací otvor je na náveternú stranu, čo môže spôsobiť, že pôsobenie vetra prekoná vztlakové sily a k prirodzenému vetraciemu účinku vôbec nedôjde. Prirodzené vetranie CHÚC je celkovo najmenej účinný vetrací spôsob ochrany únikovej cesty.
Pretlakové vetranie - špecifiká a výzvy
Hlavné požadované návrhové parametre pre pretlakové vetranie zahŕňajú:
- Pretlak vzduchu: Medzi únikovou cestou a požiarnou predsieňou je najmenej 25 Pa, medzi požiarnou predsieňou a priľahlými požiarnymi úsekmi tiež najmenej 25 Pa (tlaková kaskáda 50-25-0 Pa).
- Samočinné stabilné hasiace zariadenia: Ak sú prítomné, pretlak vzduchu medzi priľahlými úsekmi a požiarnou predsieňou je 12,5 Pa a pretlak medzi požiarnou predsieňou a únikovou cestou 25 Pa (tlaková kaskáda 37,5-12,5-0 Pa).
- Rýchlosť vzduchu v otvorených dverách: Predpokladá sa pri evakuácii 0,75 m/s, ak je výška h ≤ 30 m, alebo 1 m/s, ak je výška h ≤ 60 m, resp. 1,5 m/s, ak je h > 60 m.
V súčasnosti, s prudkým zahusťovaním miest, rastie výstavba výškových budov, ktoré si vyžadujú špecifické požiadavky na evakuáciu osôb a zvýšené nároky na vetranie únikových ciest.