Požární větrání chráněných únikových cest, navrhování a některé problémy

Datum: 18.4.2016  |  Autor: Ing. Stanislav Toman  |  Zdroj: Vytápění větrání instalace  |  Recenzent: Ing. Zdeněk Lerl

Zajistit možnost bezpečné evakuace hořícího domu a zásahu požárních jednotek je úkolem úzké spolupráce požárního technika a vzduchotechnika. Autor ve svém příspěvku seznamuje čtenáře se současným stavem legislativy týkající se tohoto problému. Poukazuje na zásadní problém spočívající v rozdílech požadovaných hodnot v platných ČSN 73 0802 „Požární bezpečnost staveb“ pro nevýrobní objekty a ČSN 73 0804 pro výrobní objekty. Současně upozorňuje na nesoulad v některých bodech mezi platnou a v Evropě dodržovanou normou ČSN EN 12101–6 a výše uvedenými českými normami. Tento stav vede v mnohých případech k značným problémům při návrhu a realizaci těchto zařízení. Autor v příspěvku uvádí i doporučené postupy u dvou případů a zásady postupu při návrhu.

1. ÚVOD

Každá budova, ať už nová nebo rekonstruovaná, má ve svém stavebně-technickém řešení určeny únikové cesty. Ty slouží pro bezpečnou a včasnou evakuaci osob v případě požáru a přístup požárních jednotek. Je evidentní, jakou důležitost únikové cesty mají, a stejně nepochybné je, že jejich návrhu je třeba věnovat mimořádnou péči.

Stanovení druhů a počtu únikových cest, jejich kapacity, provedení a vybavení je úkolem autorizovaného projektanta požární bezpečnosti staveb. Ten je uvede ve svém požárně bezpečnostním řešení (PBŘ). Kodex českých technických norem rozeznává tři druhy únikových cest: nechráněné, částečně chráněné a chráněné. Nejvyšším stupněm jsou chráněné únikové cesty a jim je věnován tento článek, protože jedním z nejdůležitějších aspektů "chráněnosti" únikových cest je jejich větrání.

V příspěvku se zaměřuji na aktuální (platné) normativní požadavky, na určité komplikace národních norem ve vztahu vůči evropským, na nejednoznačnost (případně neúplnost) okrajových výpočtových podmínek a na rizika, i některé problémy, spojené s navrhováním větracích zařízení v chráněných únikových cestách.

2. AKTUÁLNÍ NORMY

V současné době se větrání chráněných únikových cest (CHÚC) řeší v souladu s našimi právními předpisy [1], [2], podle požadavků uvedených ve třech platných technických normách:

  • ČSN 73 0802 : květen 2009 [3]
  • ČSN 73 0804 : únor 2010 [4]
  • ČSN EN 12101-6 : únor 2006 [5]

První dva dokumenty jsou kmenové normy českého kodexu norem požární bezpečnosti staveb. Vztahují se na nevýrobní a výrobní objekty, čímž prakticky pokrývají veškerou výstavbu. Technická veřejnost, včetně vzduchotechniků, je zná a běžně s nimi pracuje. Někteří uživatelé jen možná nezaregistrovali jejich revidovaná a aktuální znění, která přinesla řadu změn.

Třetí norma [5] je povinně přejatý evropský normativ, který sice není s národním kodexem plně kompatibilní, avšak je nositelem velice důležitých zásad a trendů, s nimiž musíme počítat. Uživatele by neměl mást poněkud komplikovaný a dlouhý název této normy (jde o více méně doslovný překlad z anglického originálu). S určitou mírou zjednodušení můžeme říci, že se týká návrhů, výpočtů, montáže a zkoušení sestav přetlakového větrání chráněných únikových cest.

3. ZÁKLADNÍ PŘEHLED O ZPŮSOBECH VĚTRÁNÍ CHÚC

V současné době má převážná většina nově projektovaných nebo rekonstruovaných budov charakter nevýrobního objektu [3]. Proto jsem článek zaměřil především na větrání chráněných únikových cest v těchto objektech. Větrání CHÚC ve výrobních objektech se řídí technickou normou [4]. Principiálně jde o obdobné řešení jako u nevýrobních objektů, avšak s celou řadou jiných návrhových a výkonových parametrů (viz například tabulka 2). Na to je třeba dát pozor.

V nevýrobních objektech jsou CHÚC roztříděny, podle doby bezpečného pobytu osob, a podle způsobu větrání na tři typy:

  • Cesta typu A (max. doba bezpečného pobytu 4 minuty)
  • Cesta typu B (max. doba bezpečného pobytu 15 minut)
  • Cesta typu C (max. doba bezpečného pobytu 30 minut)

Kromě toho mohou únikové cesty plnit funkci vnitřní zásahové cesty (tj. umožňují vedení protipožárního zásahu). V tom případě jsou navíc patřičně uspořádány a vybaveny včetně závazně dané nejmenší doby přívodu vzduchu neboli nejmenší doby chodu větracího zařízení.

Z hlediska větracích systémů, které se používají v chráněných únikových cestách, rozlišujeme:

  • Přirozené větrání
  • Nucené větrání
  • Přetlakové větrání.

Kodex českých norem požární bezpečnosti používá místo slova "větrání" slovo "odvětrání". Z věcného hlediska jde o shodný proces. Z hlediska odborné vzduchotechnické terminologie je správně slovo "větrání".

Přirozené větrání CHÚC je založeno na tzv. komínovém efektu, kdy pohyb větracího vzduchu vyvolává rozdíl hustot vzduchu uvnitř a vně objektu a působení větru. Jeho výpočet a návrh není zdaleka tak jednoduchý, jak by se na první pohled mohlo zdát. Z přirozené (fyzikální) podstaty tohoto větrání je jasné, že jeho větrací účinek je v průběhu dne značně proměnlivý a z hlediska větrací ochrany únikové cesty nejméně spolehlivý. Proto i normou požadovaná doba bezpečného pobytu osob při požáru je krátká (do 4 minut). V této době nesmí dojít k ohrožení osob zplodinami hoření a větrání musí zajistit takové zředění proniklého kouře tak, aby jeho koncentrace nepřekročila 1 až 2%. Následnou úlohou tohoto způsobu větrání je zajistit takové provětrání, které pomůže odvádět proniklý kouř. Komplikovanost návrhu je komentována v další části příspěvku.

Jedním z odborných problémů je také nedůsledné rozlišování mezi nuceným a přetlakovým způsobem větrání. To je slabina především u projektantů požární bezpečnosti staveb, ale také, bohužel, u některých projektantů vzduchotechniky. Proto si nyní uvedeme základní rozlišovací kritéria mezi těmito dvěma principy větrání.

Nucené větrání CHÚC je takové, které užívá nucený přívod vzduchu ventilátorem. Hlavním výkonovým parametrem, kterého chceme dosáhnout, je množství (průtok) větracího vzduchu (m3/h). Ten musí být také prokázán měřením při zkoušce. Odvod vzduchu je zajištěn únikem okny, dveřmi, větracími otvory, průduchy, šachtami a netěsnostmi stavebních konstrukcí a není řízen ani regulován. Z hlediska tlakových poměrů zde přirozeně vzniká určitý mírný přetlak, jakožto druhotný (související) projev. Jeho velikost však není definičně určena ani sledována. V prostoru s požárem vzniká při vývinu teplot přetlak, který může být vyšší než přetlak v CHÚC vyvolaný nuceným větráním. Úlohou tohoto způsobu větrání je omezit průnik zplodin hoření a kouře do únikové cesty nebo je naředit tak, aby nepřekročily již zmíněnou koncentraci 1 až 2%.

Přetlakové větrání CHÚC rovněž užívá nucený přívod vzduchu ventilátorem. Hlavním výkonovým parametrem, kterého musí být v tomto případě dosaženo, je normou požadovaný přetlak (Pa) v prostoru únikové cesty za určitých definovaných podmínek (viz dále). Tento přetlak musí být doložen měřením při zkoušce. Druhotný a současně se projevující výkonový parametr je množství (průtok) větracího vzduchu (m3/h). Úlohou tohoto způsobu větrání je zabránit průniku zplodin hoření a kouře do únikové cesty. Přetlakové větrání CHÚC je co do výpočtů a návrhu (včetně komponentů, z kterých je sestaveno) výrazně složitější než nucené větrání CHÚC. Významnou úlohu zde mají definované návrhové podmínky, které by měly co nejvěrněji sledovat reálné provozní podmínky, jež mohou nastat při požáru a evakuaci. Ve skutečnosti se může samozřejmě vyskytnout nekonečný počet situačních variant. Jde o to zvolit takové požární scénáře, které budou mít vysokou pravděpodobnost shody s podmínkami při eventuálním (reálném) požáru. U přetlakového způsobu větrání proto rozlišujeme minimálně dva provozní stavy (scénáře):

1. stav, při kterém jsou všechny dveře z a do CHÚC zavřeny (provoz běžný, ale i noční, víkendový apod.), kdy musí být v únikové cestě dosaženo požadovaného přetlaku,

2. stav, při kterém je otevřen definovaný počet dveří (provoz evakuační, případně zásahový); vždy jsou otevřeny jedny východové dveře do venkovního prostranství a dále jedny dveře z hořícího prostoru do CHÚC (běžná evakuace) případně dvoje dveře (jedny z hořícího prostoru a druhé z prostoru pod požárem, např. zásahový režim).

Při 2. stavu sledujeme parametr, kterého musí být dosaženo (a prokázáno měřením při zkoušce). Jde o rychlost vzduchu v otevřených dveřích (m/s) a správný směr proudu větracího vzduchu.

Uvedená koncepce dvou návrhových stavů vychází z evropské normy [5]. Podobným směrem se ubírá čerstvá (a pokrokovější) novelizace národní normy pro výrobní objekty [4]. Je proto logické, že je tento koncept aplikovatelný i na nevýrobní objekty, i když v příslušné normě [3] není zatím výslovně uveden.

Pro prvotní základní orientaci ve způsobech větrání použitelných pro daný typ chráněných únikových cest nevýrobních objektů nám může posloužit tabulka 1. V ní jsou také uvedeny hlavní požadované návrhové parametry. Tabulku 1 jsem vytvořil na základě normativních údajů [3] tak, aby poskytla ucelený přehled.


Tab. 1 Způsoby větrání chráněných únikových cest v nevýrobních objektech [3]

Poznámky:
1) Jde o návrh, při kterém jsou použity normové hodnoty velikostí otevíratelných či větracích otvorů bez dalšího ověřování účinnosti větrání (tj. bez ověřování vlivu teplot a větru).
2) Jde o výpočtový postup, při kterém má být dosaženo doporučované násobnosti výměny vzduchu za hodinu při normových výpočtových okrajových podmínkách (tj. při vlivu teplot a větru).
3) Norma výslovně nezmiňuje možnost umístění požárních předsíní ve vnitřní dispozici objektu. Takové případy v praxi však často nastávají a jediný účinný způsob větrání takových požárních předsíní je nucený.
4) Norma tuto hodnotu pro požární předsíně výslovně nezmiňuje (viz poznámka 3)). Hodnota je odvozena z normové výměny vzduchu ve vlastní CHÚC-B.
5) Přetlak je udržován mezi chráněnou únikovou cestou a přilehlými požárními úseky. Pokud je v přilehlých požárních úsecích stabilní sprinklerové nebo doplňkové sprinklerové hasicí zařízení musí být hodnota přetlaku nejméně 12 Pa. Přetlak nesmí přesáhnout 100 Pa.
6) Bez sprinklerů. Přetlak vzduchu mezi únikovou cestou a požární předsíní je nejméně 25 Pa, přetlak mezi požární předsíní a přilehlými požárními úseky je rovněž nejméně 25 Pa. Tj. tlaková kaskáda je 50-25-0 Pa. Přetlak v prostorách nesmí přesáhnout 100 Pa.
7) Pokud je v přilehlých požárních úsecích samočinné stabilní hasicí zařízení, pak přetlak vzduchu mezi přilehlými úseky a požární předsíní je 12,5 Pa a přetlak mezi požární předsíní a únikovou cestou 25 Pa. Tj. tlaková kaskáda je 37,5-12,5-0 Pa. Přetlak nesmí přesáhnout 100 Pa.
8) Jde o problematický parametr. Praktické výpočty prokazují, že touto výměnou nelze obvykle dosáhnout požadovaného přetlaku. Přetlakové větrání je tak degradováno na nucené větrání a jeho prioritní úloha zabránit průniku kouře (nikoli jen omezit) do CHÚC se ztrácí. (Pozn.: Patnáctinásobná výměna vzduchu je doporučována i pro nejméně chráněnou únikovou cestu CHÚC-A při výpočtovém návrhu.)
9) Výpočet je proveden za předpokladu, že 5% dveřních otvorů (nejméně však dva dveřní otvory) jsou otevřené (započítávají se také všechny další trvale otevřené otvory, např. větrací průduchy). Rychlost vzduchu v otevřených dveřích lze předpokládat 1 m/s (při výšce h ≤ 45 m) , resp. 1,5 m/s (při výšce h > 45 m).

Pro základní orientaci ve způsobech větrání použitelných pro daný typ chráněných únikových cest výrobních objektů jsem sestavil tabulku 2. V ní jsou rovněž uvedeny hlavní požadované návrhové parametry. Tabulku 2 jsem vytvořil na základě normativních údajů [4] tak, aby poskytla ucelený přehled.


Tab. 2 Způsoby větrání chráněných únikových cest ve výrobních objektech [4]

Poznámky:
1) Jde o návrh, při kterém jsou použity normové hodnoty velikostí otevíratelných či větracích otvorů bez dalšího ověřování účinnosti větrání (tj. bez ověřování vlivu teplot a větru).
2) Jde o výpočtový postup, při kterém má být dosaženo doporučované násobnosti výměny vzduchu za hodinu při normových výpočtových okrajových podmínkách (tj. při vlivu teplot a větru).
3) Přívod vzduchu je řízen trvalým přetlakem ≥ 25 Pa (při zavřených dveřích), který je průběžně monitorován a podle tlaku je regulován výkon ventilátoru. (Komentář: Hodnota přetlaku je uvedena v článku 10.5.2, odstavci b), který popisuje nucené větrání. To je, podle mého názoru, zjevná ukázka nesprávně pochopeného rozdílu mezi dvěma odlišnými způsoby větrání: nuceného a přetlakového.)
3.1) Tato možnost vyplývá z odkazu na článek 10.5.2b), v kterém je uvedeno nucené větrání, ale také parametry přetlakového větrání.
3.2) Tato možnost vyplývá z odkazu na celý článek 10.5.2, v kterém je však také odstavec b), kde je uvedeno nucené větrání, ale také parametry přetlakového větrání.
4) Norma výslovně nezmiňuje možnost umístění požárních předsíní ve vnitřní dispozici objektu. Takové případy v praxi však často nastávají a jediný účinný způsob větrání takových požárních předsíní je nucený. Výměna vzduchu 10x není v normě výslovně uvedena, tato hodnota vyplývá z čl. 10.5.5 (druhý odstavec), kde je odkaz na čl. 10.5.2b).
5) Hodnota 50 Pa platí pro stav při zavřených dveřích v CHÚC. Hodnota 25 Pa platí, pokud je v přilehlých úsecích sprinklerové nebo doplňové sprinklerové hasicí zařízení a pro stav při zavřených dveřích v CHÚC.
6) Hodnota 10 Pa platí pro stav při otevřených východových dveřích z CHÚC a jedněch dveří v horní polovině vedoucích do CHÚC. Přetlak nesmí přesáhnout 100 Pa. (Komentář: Mezní výše přetlaku 100 Pa by měla být vztažena ke stavu se zavřenými dveřmi, kdy je přetlak 50 (25) Pa, nikoli ke stavu s otevřenými dveřmi, kdy je přetlak 10 Pa.
7) Hodnota 10 (5) Pa platí pro stav při otevřených východových dveřích z CHÚC na volné prostranství a jedněch dveří v horní polovině vedoucích do CHÚC.
8) Mezi prostorem chráněné únikové cesty a požární předsíní mohou být rozdíly v přetlaku ± 20 % (kromě případu otevřených dveří). Přetlak v těchto prostorách nesmí přesáhnout 100 Pa.
9) Jde o problematický parametr. Praktické výpočty prokazují, že touto výměnou nelze obvykle dosáhnout požadovaného přetlaku. Přetlakové větrání je tak degradováno na nucené větrání a jeho prioritní úloha zabránit průniku kouře (nikoli jen omezit) do CHÚC se ztrácí.
10) Výpočet je proveden za předpokladu, že 5% dveřních otvorů (nejméně však dva dveřní otvory) jsou otevřené (započítávají se také všechny další trvale otevřené otvory, např. větrací průduchy). Rychlost vzduchu v otevřených dveřích lze předpokládat při evakuaci 0,75 m/s je-li výška h ≤ 30 m, nebo 1 m/s, je-li výška h ≤ 60 m, resp. 1,5 m/s, je-li h > 60m. Jde-li o zásahovou cestu je rychlost vzduchu v otevřených dveřích vedoucích z CHÚC k místu požáru 2 m/s.

4. PROBLEMATIKA NORMATIVNÍCH POŽADAVKŮ

Úkolem projektanta požární bezpečnosti je určení způsobu větrání CHÚC. Autor příspěvku je jednoznačně přesvědčen o tom, že výpočet a vlastní návrh požárního větracího zařízení je úkolem projektanta vzduchotechniky, nikoli projektanta požární bezpečnosti staveb. A už vůbec ne projektanta stavební části (což se často děje zejména u přirozeného způsobu větrání). Podmínkou úspěšného návrhu (projektu) je však vysoká znalost oboru požární bezpečnosti staveb. Stejně tak ale platí, že pokud chce požární větrání přeci jen navrhovat projektant PBŘ, pak i on musí recipročně prokázat vysokou znalost oboru vzduchotechniky.

Při návrhu požárního větracího zařízení chráněných únikových cest by měl projektant vzduchotechniky rozhodně postupovat vždy tak, že si vyžádá projekt požárně bezpečnostního řešení (PBŘ). Ten obsahuje, kromě jiného, hlavní systémové požadavky, určuje počet a druh chráněných únikových cest a další údaje a parametry, které musí být v návrhu větrání CHÚC zohledněny (předpokládaná doba evakuace, vazba na elektrickou požární signalizaci EPS, požadovaná doba chodu, koordinace a součinnost s ostatními požárně bezpečnostními zařízeními atd.).

Každý vzduchotechnik, který si velmi důkladně prostuduje české normativní požadavky pro větrání CHÚC, musí být přirozeně zmaten a udiven. Kromě běžných a logických požadavků a údajů, zde totiž bohužel nalezne také řadu nejasností, nejednoznačností případně až protichůdností. Potýkat se bude také s množstvím odkazů a vyvstane mu nemalý počet otázek, na které nebude znát odpovědi. Pokusím se pro ilustraci uvést alespoň dva příklady, a současně naznačím způsoby možného řešení.

PŘÍKLAD Č. 1

Příklad je zaměřen na přirozené větrání CHÚC. To může být, podle normy [3], principiálně navrženo dvojím postupem. Buď se zvolí velikosti ploch větracích otvorů podle jednoznačně daných normových hodnot, nebo se postupuje výpočetním způsobem.

Pokud se použije první možnosti, při které se navrhnou velikosti ploch otevíratelných nebo větracích otvorů podle normových hodnot (například 2 m2) uvedených v čl. 9.4.2, písmeno a) bod 1) a 2), pak se již neověřuje účinnost takového větrání CHÚC v konkrétních podmínkách řešeného objektu (tj. zajištění bezpečné koncentrace proniklého kouře, vliv účinků teplot, větru, výšky budovy a její polohy atd.).

Při druhé, výpočtové, možnosti se použije postup, který je v normě popsán jako zjednodušený (čl. 9.4.3), ve skutečnosti však jednoduchý zdaleka není. Doporučuje se při něm vycházet ze zvýšené patnáctinásobné výměny vzduchu pro CHÚC-A nebo dvacetinásobné výměny pro CHÚC-B. Měly by při něm být použity následující normové výpočtové okrajové podmínky:

  • teplotní rozdíl do 10°C mezi CHÚC a vnějším prostředím,
  • zvýšená teplota v CHÚC nad úrovní požáru do 20°C,
  • rychlost větru na závětrné straně do 5 m/s,
  • stanovuje se vztlak a rychlost proudění vzduchu - plynů při různých výškových úrovních požáru,
  • zohledňují se podmínky toku vzduchu - plynů v CHÚC apod.

Výsledné plochy větracích otvorů mohou pak být v konkrétních podmínkách větší, ale i menší než 2 m2. Je dobré si uvědomit, že zadáním okrajových podmínek se vlastně stanovuje jakýsi jmenovitý stav větracího zařízení, ke kterému je vztažen jeho jmenovitý výkon, respektive větrací účinek. Ten pokryje významnou část roční doby, nikoli však celou, což pramení z jeho fyzikální podstaty, jak jsem již uvedl. Normové výpočtové podmínky jsou vcelku jasné, kromě údajů o větru. Udávaná rychlost větru do 5 m/s může svádět projektanta k výpočtu právě s rychlostí 5 m/s. Ta je však nadbytečně vysoká a odpovídá pouze horským oblastem. Celorepublikový průměr je daleko nižší, přičemž údaje pro většinu měst a lokalit jsou běžně dostupné. Poněkud záhadná je podmínka vztažení rychlosti větru na závětrnou stranu. Pro výpočty bude logičtější předpokládat působení větru na budovu jako celek (strana návětrná, závětrná, boční i střecha). Pro relevantní výpočty přirozeného větrání CHÚC jsou však normové podmínky bohužel nedostatečné a je nutno je upřesnit a doplnit o řadu dalších. Je to například: výchozí teplota venkovního vzduchu, směr převládajících větrů na budovu, poloha větracích otvorů vůči větru, hodnoty aerodynamických součinitelů budovy, hodnota výtokových součinitelů větracích otvorů atd. Přínosné by bylo rovněž uvedení jednotné výpočtové metodiky. Výpočty by měly rovněž prokázat (na to se často zapomíná), že dosaženou násobností výměny vzduchu v CHÚC nebude překročena "bezpečná" koncentrace kouře 1 až 2%. To souvisí s dalším dílčím a souvisejícím výpočtem, při kterém se posuzuje průnik kouře do CHÚC. Z uvedeného popisu je evidentní, že výpočtový postup přirozeného větrání CHÚC je komplexnější a poskytne výsledky, které budou výrazně bližší reálnému stavu. Pokud se do výpočtů pustíme, zjistíme, že jsou natolik složité a variabilní, že se neobejdeme bez příslušného sofistikovaného software. Ten však není běžně dostupný.

Není pochyb o tom, který z výše uvedených dvou návrhových postupů je složitější. A také není pochyb o tom, který postup je v projektech používán. Troufám si odhadnout, že 99,9% projektů využívá pouze možnost s návrhem velikosti větracích otvorů 2 m2 a větších a nikdy se neověřuje působení větru, ani nekontroluje přípustnou koncentraci kouře. Přitom působení větru a poloha větracích otvorů vůči směru větru je rozhodujícím faktorem účinnosti přirozeného větrání CHÚC. Nejcitlivější je taková situace, kdy odváděcí (horní) větrací otvor je na návětrné straně. V tomto případě se často stane, že působení větru překoná vztlakové síly vyvolané rozdílem hustot vzduchu a k přirozenému větracímu účinku vůbec nedojde! To je argument pro změnu umístění větracích otvorů, kterou je nutno prosadit u architekta ve stavebním řešení objektu. Nechci spekulovat, kolik takových potenciálně rizikových větracích zařízení je zrealizováno, ani domýšlet případné následky.

Celkově lze problematiku příkladu č. 1 formulovat takto:

  • Přirozené větrání CHÚC je nejméně účinný větrací způsob ochrany únikové cesty. Měl by být v praxi užíván co nejméně (rekonstrukce staré zástavby, nízkopodlažní objekty). V extrémně teplých letních dnech se větrací efekt zastavuje (případně obrací) a proniklý kouř není odváděn.
  • Dva umožněné normové postupy návrhu přirozeného větrání jsou značně rozdílné a dávají odlišné výsledky. Vhodnější je výpočtový postup, který však není, pro svou složitost, v praxi používán.
    Je diskutabilní, zda je pro CHÚC-A nutné věnovat úsilí podrobnému výpočtu, když víme, že vlastně musíme prokázat "bezpečný" větrací účinek jen na kratičkou dobu (doba bezpečného pobytu osob je zde do čtyř minut). Zvlášť když není určeno, od kterého okamžiku tato doba "běží". Myslím si, že pro tento typ únikové cesty je vhodnější (a dostatečné) používat návrhového postupu s normovými plochami větracích otvorů, avšak s povinným zohledněním působení větru, s ověřením polohy větracích otvorů vůči směru převládajících větrů, ale bez výpočtového prokázání "bezpečné" koncentrace proniklého kouře 1 až 2%.
  • Pro přirozené větrání nadzemních podlaží CHÚC-B je situace jiná. Zde by přednostně měl být používán podrobný výpočtový postup před postupem s konstantními (normovými) velikostmi větracích otvorů, protože doba bezpečného pobytu osob je zde výrazně delší, nejméně 15 minut. Řada výpočtů totiž ukazuje, že přirozeným větráním není tato doba vždy splnitelná. Pro takové případy pak musí projektant navrhnout nucené větrání. Jinými slovy: přirozené větrání pro CHÚC-B bychom měli používat pouze tehdy, je-li jeho účinek podrobně výpočtově prokázán, včetně zajištění přípustné koncentrace proniklého kouře 1 až 2%. Jinak by mělo být pro cesty typu B upřednostňováno nucené větrání.
  • Pokud navrhujeme přirozené větrání výpočtovým postupem, měli bychom používat příslušného softwarového nástroje (specializovaná projektová VZT firma) s upozorněním na všechna případná provozní rizika.

PŘÍKLAD Č. 2

Příklad je zaměřen na přetlakové větrání CHÚC. Jde o nejúčinnější způsob větrání, při kterém je, po určitou dobu, zcela zabráněno průniku kouře a zplodin hoření do chráněné únikové cesty. Tím se tato cesta stává pro unikající osoby značně bezpečnější než při jiných způsobech větrání. Je to však vykoupeno podstatně složitějším návrhem, provedením i cenou. Rozhodně je však řada objektů, kde nepřichází v úvahu jiné řešení. Jde především o budovy se značným počtem osob (tzv. shromažďovací prostory) v podzemních i nadzemních podlažích, vysokopodlažní budovy, objekty s komplikovanými evakuačními podmínkami, určitá zdravotnická zařízení, únikové cesty s evakuačními výtahy apod. Přetlakové větrání je normativně požadováno v chráněných únikových cestách typu B bez požárních předsíní a v chráněných únikových cestách typu C, jejichž součástí jsou vždy požární předsíně.

Při návrhu přetlakového větrání se postupuje podle technických norem [3], [4], [5]. První dvě normy jsou čistě národní, třetí norma je převzatá evropská. Novelizace národní normy pro výrobní objekty [4] je čerstvějšího data. Ve vztahu k přetlakovému větrání CHÚC obsahuje podrobnější a pokročilejší poznatky než norma pro nevýrobní objekty [3] a koncepčně se tak více přibližuje evropské normě [5]. Proto je jistě logické a oprávněné aplikovat principiální zásady uvedené v normách [4] a [5] také na objekty nevýrobní. Zásadním obecným problémem je, že národní normy s evropskou normou nejsou zcela kompatibilní a to v několika důležitých aspektech. Jako příklad uvádím:

  • Definice přetlakově větraných chráněných únikových cest v národních normách (dva typy B a C) jsou odlišné od definic v evropské normě (šest tříd A až F). Vzájemným porovnáním lze konstatovat, že nejsou identické a také nelze vytvořit snadnou převodní tabulku. Společné je pouze principiální řešení, tj. vytváření konkrétní výše přetlaku v únikové cestě vůči přilehlým prostorům (požárním úsekům).
  • V normách jsou odlišné hodnoty požadovaných přetlaků i odlišné pojetí a způsoby výpočtů průtoků (množství) přívodního vzduchu.
  • Rozdílné je také stanovení výpočtových okrajových podmínek pro různé návrhové požární scénáře, které mohou nastat. Ty současně odpovídají různým typům staveb a odlišnému pojetí evakuace.
  • Národní normy neobsahují, na rozdíl od evropské normy, výpočtovou metodiku pro návrh všech rozhodujících prvků přetlakového větracího systému.

Z těchto skutečností vyplývá nelehká úloha projektanta, který přetlakové požární větrání chráněných únikových cest navrhuje. Zajímavá situace nastává, pokud investor (zpravidla zahraniční) trvá na tom, aby úniková cesta byla řešena výhradně podle evropské normy. Zpravidla se dospěje k nějakému kompromisu, zvlášť když se rozehraje patová právnická hra. Na území České republiky platí kodex národních norem požární bezpečnosti staveb, které jsou prostřednictvím vyhlášky [2] povýšeny na právně závazné předpisy. Jenže přistoupením do Evropské unie jsme se zavázali dodržovat dohodnuté právní předpisy, čímž došlo k nadřazenosti evropského práva nad právem národním. Necítím se kompetentní k tomu, abych konstruoval výsledek dohadování právníků v této oblasti.

Požadavky uvedené v národních normách jsou, ve vztahu k přetlakovému větrání CHÚC, opět zatíženy určitou mírou vzduchotechnických nejasností, případně neúplností. Chybí další údaje, nezbytné pro komplexní návrh větracího zařízení a jeho funkceschopnost v příslušných provozních režimech. Tento nedostatek v určité míře (i když ne zcela) pokrývá evropská norma. Musíme se smířit s tím, že žádný normativní zdroj neposkytuje úplnou návrhovou "kuchařku". Projektantovi proto nezbývá jiná cesta, než ještě zapojit tvůrčí, inženýrský přístup, při kterém využívá dalších odborných zdrojů i znalostí a sleduje hlavní cíl tohoto způsobu větrání.

Vzhledem k tomu, že uvedená problematika je značně rozsáhlá, omezuji se alespoň na uvedení podstatných zásad při návrhu přetlakového větrání CHÚC:

  • Základem každého návrhu je určení nejméně dvou možných provozních stavů, které pokud možno věrohodně odpovídají skutečným stavům při požáru (viz výše ve 4. kapitole):
    • 1. stav_zavřené dveře. Je definován tak, že všechny dveře na únikové cestě jsou zavřeny a hlavním návrhovým kritériem je přetlak, kterého musí být větracím zařízením dosaženo v příslušném prostoru (schodiště, požární předsíň, výtahové šachty). Normové hodnoty návrhových přetlaků jsou v širokém rozpětí: 5 Pa, 10 Pa, 12 Pa, 12,5 Pa, 25 Pa, 37,5 Pa, 50 Pa a závisí na konkrétní aplikaci.
    • 2. stav_otevřené dveře. Je definován otevřením příslušného počtu dveří a hlavním návrhovým kritériem je rychlost vzduchu v otevřených dveřích, které musí být větracím zařízením dosaženo. Normové hodnoty návrhových rychlostí jsou 0,75 m/s, 1 m/s, 1,5 m/s, 2 m/s a opět závisí na konkrétní aplikaci.
    • 3. a další provozní stavy_ se navrhují v případech komplikovaných evakuací, při prolínání a navazování více únikových cest, ve výškových objektech apod. Jejich definice je vždy individuální neboť odpovídá konkrétnímu stavebnímu řešení objektu.
  • Důležitý je koncepční návrh konkrétního přetlakového větracího zařízení včetně určení všech funkčních prvků. Z předchozích odrážek je zřejmé, že jedním zařízením se musí zajistit všechny definované provozní stavy. Ty se však mohou vzájemně výkonově značně rozcházet. Zařízení musí být proto regulovatelné jak co do udržení přetlaku při 1. provozním stavu, tak co do nastavení průtoku (množství) větracího vzduchu při 2. provozním stavu. Tomu odpovídá skladba prvků, ze kterých se zařízení skládá. Jde o ventilátor (y), přívodní vzduchovody, regulovatelné vyústky, regulovatelné těsné klapky, protidešťové žaluzie, přetlakové klapky (případně jiné zařízení na uvolnění přebytečného přetlaku), zařízení pro únik vzduchu z hořícího prostoru (na to se často zapomíná a je to hrubá chyba), frekvenční měniče, speciální servopohony, snímače diferenčního tlaku, záložní zdroje el. energie atd. Nesmí se zapomenout na vazbu s detekčním a signalizačním systémem EPS (hlásiče kouře, ústředny, atd.), který zajišťuje aktivaci požárního větracího zařízení v CHÚC a rovněž na vazbu a koordinaci s ostatními požárně bezpečnostními zařízeními (jsou-li instalována), na chod ostatních VZT zařízení v objektu, na monitorování provozních stavů, atd.
  • Klíčovou úlohu má výpočetní metodika. Je natolik rozsáhlá a komplikovaná, že její popis (včetně úskalí, která se při výpočtech vyskytují) přesahuje možnosti tohoto článku. Nejprve určíme množství přívodního vzduchu, s kterým budeme udržovat příslušný přetlak v CHÚC. Zde je velmi citlivý a ošidný výpočet úniků vzduchu přes zavřené dveře a okna v sériovém, paralelním a sério-paralelním uspořádání. Významnou roli má únik vzduchu přes výtahové dveře a výtahové šachty a započítat je třeba také úniky netěsnostmi stavebními konstrukcemi. Následně vypočítáme množství vzduchu potřebné pro zajištění provozního stavu při otevřených dveřích. Při stanovení výsledného množství přívodního vzduchu nesmíme zapomenout na úniky netěsnostmi v potrubním rozvodu a na další neznámé, potenciální možnosti úniků vzduchu z CHÚC. Dále vypočítáme plochu a velikost přetlakové klapky a rovněž vykalkulujeme plochy zařízení pro únik vzduchu z příslušných požárních úseků. Na závěr zkontrolujeme dosažené násobnosti výměny vzduchu (případně množství vzduchu u výrobních objektů) s minimálními normovými požadavky. Upozorňuji na značná rizika při chybných výpočtech. Například v národních normách jsou alternativně uváděna množství dodávaného vzduchu jako patnácti (dvaceti) násobek objemu únikové cesty za hodinu. Praktické výpočty však ukazují, že touto výměnou nelze v řadě případů dosáhnout požadovaného přetlaku. Při zkušebním měření a výkonovém zaregulování větracího zařízení se pak ukáže neřešitelný stav - zařízení není schopno dosáhnout přetlakových parametrů, čímž je v podstatě degradováno na nucené větrání. Uvedená situace (jsme před dokončením stavby) se nejsnadněji "vyřeší" tak, že se předávací protokoly zakamuflují a zařízení je úředně zkolaudováno. Vědomě se tak zakonzervuje trvalé potenciální nebezpečí, neboť ten nejhorší okamžik teprve nastane ve chvíli skutečného požáru, kdy úniková cesta nezajistí osobám bezpečnou evakuaci. Vystaví je neomluvitelným rizikům na zdraví a možná je připraví i o životy. Proto doporučuji uvedenou výpočtovou alternativu bedlivě kontrolovat sofistikovanější metodou. Při těchto výpočtech se bez softwarového nástroje nemůžeme obejít.
  • Součástí návrhu přetlakového větrání je rovněž ověření, zda působení přetlaku v CHÚC nepřekročí přípustnou sílu 100 N potřebnou k otevření dveří. Tzv. síla na kliku dveří byla normotvůrci konsenzuálně dohodnuta v uvedené hodnotě 100 N a měla by být bez problému překonatelná i slabšími osobami, dětmi či seniory. Ověřovací výpočet vychází z rovnice momentových sil, jež působí na dveře.

Pro názornou ilustraci konkrétního návrhového řešení slouží obrázky 1 až 4. Na nich je uveden příklad šestipodlažního objektu (hotelu), který je řešen podle evropské normy [5]. Chráněná úniková cesta je ve třídě D, přetlak je vytvářen na schodišti (50 Pa), v chodbách - předsíních (45 Pa) a ve výtahových šachtách (50 Pa). Na obr. 1 a 2 je uveden 1. provozní stav, tj. stav při zavřených dveřích. Na obr. 3 a 4 je uveden 2. provozní stav, tj. stav při otevřených dveřích. Pokud bychom se pokusili o připodobnění k chráněné únikové cestě podle české normy [3], pak nejbližší se jeví CHÚC-C, pro kterou by byl proveden návrh s přetlakem 50 Pa na schodišti, 25 Pa v požární předsíni a ve výtahových šachtách by přetlak vytvářen nebyl.


Obr. 1 Příklad přetlakového větrání chráněné únikové cesty v šestipodlažním hotelu podle ČSN EN 12101-6, provozní stav se zavřenými dveřmi
 
Obr. 2 Příklad přetlakového větrání chráněné únikové cesty v šestipodlažním hotelu podle ČSN EN 12101-6, provozní stav se zavřenými dveřmi


Obr. 3 Příklad přetlakového větrání chráněné únikové cesty v šestipodlažním hotelu podle ČSN EN 12101-6, provozní stav s otevřenými dveřmi
 
Obr. 4 Příklad přetlakového větrání chráněné únikové cesty v šestipodlažním hotelu podle ČSN EN 12101-6, provozní stav s otevřenými dveřmi

Legenda

5. ZÁVĚR

Článek přináší několik podstatných informací k požárnímu větrání chráněných únikových cest. Upozorňuje na novelizované a aktuální technické normy, které tvoří základnu pro návrh větracích zařízení v CHÚC. Poskytuje ucelený přehled o způsobech větrání pro všechny typy chráněných únikových cest a shrnuje charakteristiky přirozeného, nuceného a přetlakového systému větrání.

Těžiště příspěvku se soustřeďuje na některé problémy, s nimiž se setkávají projektanti při praktické aplikaci části normových požadavků. Na dvou vybraných příkladech (přirozené větrání, přetlakové větrání) je proveden povšechný rozbor a naznačena cesta konstruktivního řešení. Technické normy je třeba využívat jako hlavního návrhového podkladu. Tam, kde neposkytují úplné a jednoznačné podklady, nebo kde nejsou dostatečně přesně formulovány z hlediska vzduchotechnických principů, je nutno přistoupit k tvůrčímu návrhovému postupu. To znamená zaměřit se na dosažení hlavního smyslu a cíle požárního větrání, a tím je spolehlivé a účinné větrání, které v maximální míře omezuje (případně zcela zabraňuje) pronikání kouře do chráněné únikové cesty.

Zajímavou informací pro čtenáře bude, že se v praxi začíná uplatňovat nové ustanovení článku 7.2.6 normy pro výrobní objekty [4]. To hovoří o doporučení ověřovat funkčnost požárního větrání (včetně CHÚC) měřením fyzikálních veličin návrhových parametrů a provedením netoxické kouřové zkoušky. A to zejména u požárně rizikových prostorů z hlediska evakuace osob a zásahu hasičů. Přetlakové větrací systémy CHÚC, jimž je věnována část příspěvku, jsou právě navrhovány pro případy komplikovanějších evakuací, kde současně plní větrací funkci pro zásahové cesty. Tyto požadavky je samozřejmě možné, v odůvodněných případech, vztáhnout i na nevýrobní objekty. Doporučení článku 7.2.6 uplatňují nejen projektanti požárně bezpečnostního řešení, ale mohou jej požadovat také schvalující orgány HZS (hasičského záchranného sboru) při vydání závazného stanoviska k projektové dokumentaci. Ministerstvo vnitra - generální ředitelství HZS ĆR vydalo v květnu 2010 příručku [6] nazvanou "Metodický postup pro ověřování funkčnosti požárního odvětrání". Příručka je určena projektantům PBŘ, projektantům a dodavatelům požárního větrání a příslušníkům HZS ČR. V metodické pomůcce lze nalézt základní informace jak po stránce právních předpisů, tak po stránce měření ověřovaných fyzikálních veličin a provádění kouřových zkoušek.

Dobré je také připomenout a zdůraznit fakt, že požární větrání jako celek (tj. jak větrání chráněných únikových cest, tak zařízení pro odvod kouře a tepla) je jednou z nejméně probádaných a zvládnutých disciplín vzduchotechniky. Má řadu specifik a rizik, které si běžný projektant ani neuvědomuje. Proto by měl být tento segment vzduchotechniky svěřován odborníkům případně firmám, které v této oblasti dlouhodobě působí a používají příslušný speciální software.

Použité zdroje:

[1] Vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, ve znění vyhlášky č. 20/2012 Sb., kterou se mění vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby.
[2] Vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, ve znění vyhlášky č. 268/2011 Sb., kterou se mění vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb.
[3] ČSN 73 0802: 2009. Požární bezpečnost staveb - Nevýrobní objekty. Změna Z1: únor 2013, Změna Z2: červenec 2015.
[4] ČSN 73 0804: 2010. Požární bezpečnost staveb - Výrobní objekty. Změna Z1: únor 2013, Změna Z2: únor 2015.
[5] ČSN EN 12101-6: 2006. Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla – Část 6: Technické podmínky pro zařízení pracující na principu rozdílu tlaků – Sestavy.

Poznámka recenzenta:

Autor sestavil pro lepší orientaci požadavky na vzduchotechnická zařízení pro jednotlivé druhy chráněných únikových cest z [3] a [4] do přehledných tabulek s poznámkami. I když se počátek doby platnosti těchto norem liší pouze o rok, mladší z těchto norem [4] týkající se výrobních objektů má pro obdobné případy výrazně náročnější požadavky. Je třeba si všimnout doporučení autora příspěvku aplikovat v řadě případů i u nevýrobních objektů v zájmu požární bezpečnosti tyto náročnější požadavky, které jsou bližší požadavkům evropské normy [5].

 
English Synopsis

A close cooperation between the fire–prevention officer and the HVAC specialist results in the securing safety evacuation of persons from a burning house and the intervention of fire fighting units. The author acquaints readers with the existing situation of the legislature related in this problem, in his contribution. He refers to the substantial problem, which consists in differences between required values included in valid Czech standards CSN 73 0802 “Building Fire Safety” concerning non-production buildings and CSN 73 0804 concerning production buildings. Further, we draw your attention to the discrepancy in certain points between the valid standard CSN EN 12101–6 of the Czech Republic, which is adhered in Europe and the aforementioned standards of the Czech Republic. This situation causes considerable problems during the designing and implementation of such equipment, in many events. The author states recommended procedures in two events and process principles during the design.

 

Hodnotit:  

Datum: 18.4.2016
Autor: Ing. Stanislav Toman   všechny články autora
Recenzent: Ing. Zdeněk Lerl



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


Projekty 2017

Partneři - Požár. bezpečnost staveb

logo SIEMENS
logo KNAUF
logo KINGSPAN

Odborní garanti

plk. Ing. Zdeněk Hošek, Ph.D.
Ministerstvo vnitra ČR
generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR

Ing. Marek Pokorný, Ph.D.
Katedra konstrukcí pozemních staveb, Fakulta stavební ČVUT v Praze

Redakce TZB-info natočila

Vybrali jsme z konference Požární bezpečnost staveb 2016

 
 

Aktuální články na ESTAV.czMěsto pro kaktusy: Budova na místě staré skládky využívá průhledné fotovoltaické skloCeny nemovitostí: Rodinné domy zdražují rychleji než bytyCentral Group: Nová možnost financování, která pomáhá řešit dostupnost bydleníRekuperace není jen pro moderní domy