Podmínky pro navrhování požárního větrání (I)

Čtenářům je poskytnut článek, který byl publikován v časopise VVI 5/2006. Pro portál tzb-info byla připravena mírně upravená modifikace, která zpřesňuje určité pasáže. Text je určen především projektantům vzduchotechniky a projektantům požární bezpečnosti staveb. Důležitým vzkazem, který bych chtěl podtrhnout je následující informace. Přestože neexistuje česká technická norma určená výhradně k projektování požárního větrání budov, je možné tento druh větrání správně vypočítat a navrhnout pomocí našich předpisů. Způsob, jak toho docílit spočívá v propojení českého systému požárních norem ČSN s novými principy a požadavky, které přináší balíky evropských předpisů a norem. Praxe ukázala, že lze nalézt kompatibilitu národního způsobu požární ochrany staveb s přejímanými evropskými trendy. Mohou tak vznikat dobře navržené systémy požárního větrání tak, aby plnily všechny funkční požadavky na ně kladené. A současně přitom dodržet všechny české předpisy, jak to vyžaduje náš právní řád. Druhý díl článku bude uveřejněn za týden.

STRUČNÝ VÝTAH - ABSTRAKT

Článek vysvětluje specifickou úlohu požárního větrání staveb v kontextu celkového řešení protipožární ochrany budov. Touto úlohou je usměrnění pohybu kouře a tepla při požáru v budově s hlavním cílem zajistit podmínky pro ochranu života a zdraví osob po dobu navrhované evakuace. Dalšími cíli tohoto větrání je poskytnout příznivé podmínky hasičům při jejich zásahu a také snížit tepelné namáhání objektu od požáru, protože odvodem tepla se významně snižují materiálové škody na stavbě. Článek stručně charakterizuje jednotlivé druhy požárního větrání: větrání chráněných únikových cest a odvod kouře a tepla. Popisuje základní principy jejich fungování na bázi přirozeného a nuceného způsobu větrání. Zdůvodňuje nezbytnost sjednocení výpočtových metod a návrhových zásad propojením českých a evropských norem. Zdůrazňuje nutnost spolupráce projektanta požárního větrání s architektem i projektantem požární bezpečnosti staveb a také nezbytnost koordinace činnosti požárního větrání s ostatními protipožárními systémy.

ÚVOD

Postupující rozvoj moderní výstavby přináší stále složitější a rozsáhlejší objekty, které mají polyfunkční charakter. Zpravidla se již nestaví pouze jednoúčelové budovy (bytové, administrativní, obchodní, sportovní, shromažďovací, divadla, kina, hotely, restaurace, podzemní garáže, atd.), ale stále častěji se setkáváme s multikomplexními stavbami, kde je spojena celá řada výše uvedených uživatelských vlastností. V těchto budovách se pohybuje, bydlí či shromažďuje velké množství osob, prodává se různorodé zboží od košil až po automobily, poskytují se zde služby, kulturní vyžití apod. Tyto budovy jsou pochopitelně vybaveny drahým a exkluzivním interiérem, složitým technickým zařízením budovy, nákladnými výpočetními a informačními technologiemi.

Proč vyjmenovávám tyto samozřejmosti? Je tomu tak proto, abych upozornil na fakt, že u těchto typů budov je riziko vzniku požáru daleko vyšší než bývalo dříve. Složitost a multifunkčnost těchto objektů si pochopitelně vynucuje také zavádění čím dál složitějších a promyšlenějších systémů protipožární ochrany. Podobně je třeba nahlížet i na nové průmyslové a výrobní objekty a komplexy.

Ochranu budov proti požáru můžeme rozdělit do základních dvou skupin:

• pasivní opatření,
• aktivní opatření.

Pasivní opatření spočívá jednak v návrhu takových požárně odolných stavebních konstrukcí, prvků a materiálů, které zajistí odolnost stavby vůči účinkům požáru minimálně po stanovenou dobu a dále v návrhu požárního rozčlenění budovy do ucelených funkčních a rizikových částí (tzv.požárních úseků) jako jsou sklady hořlavin, kotelny, schodiště, instalační šachty, výtahové šachty, evakuační výtahy, shromažďovací sály, atria, pasáže apod., z nichž každý je řešen tak, aby se požár nemohl šířit mimo tento úsek. Z této charakteristiky je zřejmé, že se jedná o opatření "statického" charakteru, které zajišťuje stálou a více méně konstantní požární bezpečnost stavby po dobu její životnosti bez dalších nutných činností provozovatele budovy. Tato pasivní opatření však požár neuhasí. Slabou stránkou pasivních opatření je nedostatečný dozor nad změnou užívání některých částí stavby v průběhu její existence nebo změněným interiérovým vybavením (druh a množství hořlavých materiálů).

Aktivní opatření zahrnuje "dynamické" systémy technických požárně bezpečnostních zařízení. Jde o elektrickou požární signalizaci (EPS), samočinné hasicí zařízení (SHZ) - např. sprinklery, zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT), větrání chráněných únikových cest nebo komunikační zařízení dálkového přenosu k příslušné hasičské stanici. Je evidentní, že tyto dynamické systémy jsou přímo určeny pro bezprostřední detekci požáru a jeho následnou likvidaci nebo alespoň snížení následků utlumením rozvoje požáru a jeho intenzity. Tyto systémy protipožární ochrany vyžadují od provozovatele budovy trvalý a systematický dozor, kontrolu provozuschopnosti, údržbu, opravy, případně modernizaci.

POŽÁRNÍ VĚTRÁNÍ

Požární větrání staveb je specifickou částí vzduchotechniky. Technickými prostředky větracích zařízení je zajišťována příslušná část požární ochrany stavby a osob v ní. Systém požárního větrání budovy je automaticky uveden v činnost při vzniku požáru a spolupůsobí s ostatními aktivními protipožárními systémy při zajištění únikových a evakuačních cest, případně snižuje tepelnou expozici požáru na stavbu. Požární větrání usměrňuje tok zplodin hoření a kouře tak, aby tyto plyny neohrožovaly osoby při evakuaci. Tím chrání jednak evakuované osoby z hlediska jejich života a zdraví, dále poskytuje příznivější podmínky hasičům při jejich zásahu a konečně také snižuje materiálové škody, které každý požár provázejí.

V České republice upravují problematiku požárního větrání zejména zákonné předpisy, technické normy ČSN [např. 18, 19, 20] a přejímané evropské normy ČSN EN (viz. Použité zdroje). Podle těchto předpisů rozeznáváme dva druhy požárního větrání:

• větrání chráněných únikových cest (CHÚC),
• zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT).

Hlavním smyslem požárního větrání chráněných únikových cest je zabránit průniku zplodin hoření a kouře do těchto prostor.

Požární větrání určené pro odvod kouře a tepla je navrhováno u těch rizikových prostor, kde to požaduje předpis nebo stanovil projektant požární ochrany staveb po výpočtu požárního rizika a koncepce celkového řešení ochrany stavby. Tomuto druhu požárního větrání je v článku věnována pozornost přednostně.

VĚTRÁNÍ CHRÁNĚNÝCH ÚNIKOVÝCH CEST

Smyslem chráněných únikových cest (chodby, schodiště, ...) je zabezpečit v počáteční fázi požáru okamžitou a bezpečnou evakuaci osob ze zasažené stavby. Požární větrání přispívá na těchto únikových cestách k vytvoření takového prostředí, které usnadní tuto evakuaci po předepsanou dobu. Unikající osoby jsou zde chráněny před účinky požáru, tj. před zvyšující se teplotou, úbytkem kyslíku a průnikem vyvíjených zplodin hoření a kouře. Druhou, a neméně důležitou funkcí těchto únikových cest, je vytvoření příznivých podmínek pro následný účinný zásah hasičských záchranářů. Tohoto cíle se dosahuje několika způsoby, v závislosti na navrženém typu únikové cesty.

V České republice rozeznáváme tři typy chráněných únikových cest (A, B, C). Všechny typy těchto cest musí být povinně větrány. K jejich větrání se používá principu přirozeného, nuceného nebo přetlakového. Chráněné únikové cesty typu A jsou nejjednodušším typem, cesty typu C jsou pak nejsložitější. Obecně platí, že čím vyšší je typ chráněné únikové cesty, tím je lepší ochrana unikajících osob. Doba bezpečného užití chráněných únikových cest se pohybuje od 4 minut do 60 minut v závislosti na typu cesty, účelu jejího využití a způsobu větrání.

Pro limitovaný rozsah tohoto článku se návrhům větrání únikových cest nemohu věnovat podrobněji a odkazuji na [8]. Pro ilustraci alespoň uvedu požadavky na nejúčinnější, přetlakové větrání pro cesty typu C. Prostřednictvím masivního přívodu venkovního vzduchu, který vytváří v únikové cestě určitý přetlak vůči přilehlým okolním prostorům (hořícím oblastem), musí být vytvořeny takové podmínky, aby doba bezpečného pobytu osob zde byla maximálně 30 minut a minimální doba dodávky vzduchu 45 minut. Pokud tato cesta slouží také jako zásahová komunikace pro hasiče, musí požární větrání zajišťovat dodávku vzduchu nejméně 60 minut.

ZAŘÍZENÍ ODVODU KOUŘE A TEPLA

Je všeobecně známo, že zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) může pracovat na dvou fyzikálních principech:

• přirozený odvod kouře a tepla,
• nucený odvod kouře a tepla.

Zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla využívá principu vztlaku horkých plynů, které vznikají při požáru a vytvářejí komínový efekt. Směs vzduchu a uvolňovaných zplodin hoření má díky své vyšší teplotě nižší hustotu a proto stoupá vzhůru. Teplý (horký) kouř je proto odváděn v co nejvyšším místě požárního úseku, aby větrací efekt byl co nejúčinnější. Současně se tak zajišťuje nezakouřená zóna nad podlahou, nutná pro evakuaci osob. Nejběžnější způsob aplikace tohoto principu je prostřednictvím střešních klapek.

Zařízení pro nucený odvod kouře a tepla je založeno na principu vytváření podtlaku v prostoru zasaženém požárem. Děje se tak prostřednictvím požárních ventilátorů, které odvádějí směs kouře a vzduchu mimo budovu. Vzhledem k stoupavé tendenci horkých kouřových plynů a k bezpečné evakuaci lidí, je i v případě nuceného zařízení kouř odváděn v co nejvyšším místě. Způsob aplikace u jednopodlažních (max.dvoupodlažních otevřených) objektů je střešními ventilátory. U vícepodlažních staveb nebo podzemních částí objektů se používají požární ventilátory napojené na potrubní rozvody nebo větrací šachty.

Prostor budovy, který je vybaven zařízením ZOKT je obvykle totožný s požárním úsekem. V České republice je požární úsek chápán jako základní posuzovaná "požární" jednotka budovy. Je definován jako prostor stavebního objektu, který je ohraničený od ostatních částí tohoto objektu požárně dělicími konstrukcemi, které brání šíření požáru mimo požární úsek po stanovenou dobu.

Posuzovaný požární úsek se z hlediska požárního větrání dál účelně rozčlení na více jednotlivých kouřových (odvětrávaných) sekcí. Využívá se k tomu stávajících stavebních konstrukcí pod stropem (celistvé nosníky, vazníky, přepážky). Pokud budova takové konstrukce pod stropem nemá, musí se navrhnout roletové stěny, závěsy nebo přepážky. Kouřová sekce vytváří pod stropem kumulační prostor, ve kterém se zachycuje kouř a teplo, a brání jeho rozšíření do dalších částí požárního úseku. Každá kouřová sekce se vybavuje autonomním větracím zařízením, které je napojeno na centrální systém elektrické požární signalizace. Požární větrání kouřové sekce musí zajistit, po stanovenou dobu, bezpečný únik osob. Pokud se požár šíří v budově dál, uvádí se do chodu ZOKT dalších kouřových sekcí.

POUŽITÉ ZDROJE

[1] ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí, ČNI, 2004
[2] ČSN EN 1991-1-2 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-2: Obecná zatížení - Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru, ČNI, 2004
[3] ČSN EN 12101-2 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla - Část 2: Technické podmínky pro odtahové zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla, ČNI, 2004
[4] ČSN EN 12101-3 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla - Část 3: Technické podmínky pro ventilátory pro nucený odvod kouře a tepla, ČNI, 2003
[5] CEN/TR 12101-5 Smoke and heat control systems - Part 5: Guidelines on functional recommendations and calculation methods for smoke and heat exhaust ventilation systems, CEN, May 2005
[6] Vyhláška č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci)
[7] Zákon č. 360/1992 Sb., o výkonu povolání autorizovaných architektů a o výkonu povolání autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě, v platném znění
[8] Karlovská, I., Toman, S., Větrání chráněných únikových cest při požáru, VVI, 10, č. 5/2001
[9] Toman, S., Požární větrání staveb, Konference Klimatizace a větrání 2002, Praha, 2002
[10] Toman, S., Požární minimum pro vzduchotechniku - 1. část, VVI, 14, č. 3/2005
[11] ČSN EN 13501-1 Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb - Část 1: Klasifikace podle výsledků zkoušek reakce na oheň, ČNI, 07/2003
[12] ČSN EN 13501-2 Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb - Část 2: Klasifikace podle výsledků zkoušek požární odolnosti kromě vzduchotechnických zařízení, ČNI, 05/2004
[13] ČSN EN 13501-3 Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb - Část 3: Klasifikace podle výsledků zkoušek požární odolnosti výrobků a prvků běžných provozních instalací: požárně odolná potrubí a požární klapky, ČNI, 03/2006
[14] ČSN EN 1366-1 Zkoušení požární odolnosti provozních instalací - Část 1: Vzduchotechnická potrubí, ČNI, 02/2000
[15] ČSN EN 1366-2 Zkoušení požární odolnosti provozních instalací - Část 2: Požární klapky, ČNI, 02/2000
[16] ČSN EN 1366-3 Zkoušení požární odolnosti provozních instalací - Část 3: Těsnění prostupů, ČNI 03/2005
[17] ČSN EN 1366-8 Zkoušení požární odolnosti provozních instalací - Část 8: Potrubí pro odvod kouře, ČNI, 12/2004
[18] ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb - Nevýrobní objekty, ČNI, 12/2000