Nowoczesna automatyka przeciwpożarowa – jak działa i dlaczego jest tak ważna?

Automatyka przeciwpożarowa odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa pożarowego budynków, będącego priorytetem dla projektantów, wykonawców i zarządców obiektów. Współczesne systemy ochrony przeciwpożarowej oferują wiele nowoczesnych rozwiązań, jednak ich skuteczność zależy od integracji w spójny system, który w chwili zagrożenia zadziała błyskawicznie, minimalizując skutki pożaru i ułatwiając ewakuację.

Spis treści

1. Detekcja i automatyczne gaszenie pożarów – automatyka przeciwpożarowa 
2. Integracja automatyki przeciwpożarowej z BMS i innymi systemami bezpieczeństwa
3. Analiza danych i prognozowanie zagrożeń
4. Automatyka przeciwpożarowa ‒ nowoczesne rozwiązania w ochronie przeciwpożarowej

Detekcja i automatyczne gaszenie pożarów – automatyka przeciwpożarowa 

Polskie prawo [1] reguluje gdzie i jakie systemy pożarowe powinny być zastosowane. I tak np. stałe urządzenia gaśnicze uruchamiane samoczynnie w trakcie pożaru montowane są w archiwach państwowych, muzeach i zabytkach, obiektach elektronicznego przetwarzania danych o znaczeniu państwowym. Z kolei wodne stałe samoczynne urządzenia gaśnicze stosuje się m.in. w jedno- i wielokondygnacyjnych budynkach handlowych i wystawowych, budynkach o przeznaczeniu gastronomicznym, użyteczności publicznej oraz zamieszkania zbiorowego. Najbardziej złożone instalacje, czyli systemy sygnalizacji pożarowej wraz z urządzeniami działającymi samoczynnie i przekazujące alarmy o pożarze oraz urządzeniami odbierającymi alarmy obligatoryjne są m.in. dla:

• budynków handlowych i wystawowych jedno- i wielokondynacyjcnych o odpowiednio dużych strefach pożarowych: powyżej 5 000 m2 i 2 500 m2,
• teatrów powyżej 300 miejsc siedzących,
• kin powyżej 600 miejsc siedzących,
• budynków o funkcji gastronomicznej powyżej 300 miejsc,
• sal sportowych i widowiskowych powyżej 1 500 miejsc,
• szpitali, domów pomocy społecznej,
• zakładów pracy powyżej 100 osób,
• wysokich i wysokościowych budynkach użyteczności publicznej,
• budynków zamieszkania zbiorowego powyżej 200 osób, hoteli,
• dworców, portów, stacji metra i kolei podziemnych,
• bibliotek, muzeów, zabytków.

Automatyka przeciwpożarowa to system, na który składa się szereg innych instalacji. Niektóre z nich pełnią rolę ochrony czynnej, a inne biernej.

Czynne systemy pożarowe

a. systemy detekcji (gazu, ciepła, dymu)

b. systemy gaszenia

• instalacja tryskaczowa i zraszaczowa – wodny system SUG (stałych urządzeń gaśniczych), montowany podstropowo, wyposażony w urządzenia takie jak tryskacze i zraszacze, które w przypadku wykrycia pożaru rozpoczynają gaszenie. Jego zaletą jest też schładzanie miejsca objętego zagrożeniem. System działa miejscowo, sprawdza się w obiektach gdzie może wystąpić szybkie rozprzestrzenianie się ognia;
• instalacja hydrantowa – wodna instalacja wyposażona w hydranty przeciwpożarowe DN25 i DN33 i zawory hydrantowe dla straży pożarnej. Wymagania dla tych urządzeń są regulowane prawnie, muszą one bowiem być uniwersalne, by umożliwić służbom np. podłączenie węży pożarniczych. Instalacja powinna też móc zapewnić działanie hydrantów wewnętrznych przez 1 godzinę;
• gaszenie mgłą wodną – popularny w ostatnim czasie system wykorzystujący do gaszenia niewielkie krople wody – cząstki o wielkości poniżej 50 µm. W kontakcie z powierzchnią o wysokiej temperaturze bardzo szybko odparowują, dzięki czemu obniżają temperaturę w pomieszczeniu i jednocześnie wypierają tlen, co powoduje zmniejszenie rozprzestrzeniania się ognia. Zastosowanie tego systemu minimalizuje ryzyko i skutki zalania pomieszczeń oraz urządzeń, a co za tym idzie – mniejsze są koszty napraw szkód po pożarze;
• gaszenie gazem – system stosowany w pomieszczeniach z dużą ilością urządzeń elektrycznych, np. w serwerowniach, ponieważ nie przewodzi prądu elektrycznego. Gaz wypiera tlen, co pomaga wstrzymać rozwój pożaru;
• gaszenie pianą – działanie tego systemu polega na odcięciu kontaktu z tlenem źródła pożaru poprzez pokrycie go pianą. Piana emitowana jest poprzez np. działka pianowe, ejektory, wylewy piany. Sama instalacja przypomina instalacje wodne, z tym że do wody dodawany jest koncentrat pianotwórczy, a następnie mieszanka ta jest napowietrzana.

Systemy gaszenia dostosowuje się do rodzaju obiektu. Instalacje wodne, pianowe lub mgłowe stosowane są zazwyczaj w budynkach wielkokubaturowych, a w mniejszych (do 1000 m3) instalacje gazowe. [3]

c. system wentylacji pożarowej

• wentylacja oddymiająca: grawitacyjna, mieszana, mechaniczna – wykorzystuje zjawisko konwekcji (grawitacyjna) lub wspomagana jest wentylatorami wyciągowymi lub strumienicami, wyposażona w system klap pożarowych odcinających drogę dymowi i gazom ze spalania;
• systemy nadciśnieniowe – bazują na różnicy ciśnień, na drogach ewakuacyjnych utrzymywane jest nadciśnienie, a w pomieszczeniach objętych pożarem podciśnienie. Dzięki temu dym, spaliny i gorące powietrze nie przedostaje się do przestrzeni przeznaczonych do ewakuacji.

Bierne systemy pożarowe

d. systemy alarmowe/ewakuacyjne (DSO, optyczne, oświetlenie awaryjne) – umożliwiają sprawną ewakuację poprzez jasne komunikaty oraz oświetlanie dróg ewakuacyjnych czy sprzętu gaśniczego;

e. CCTV – system wspomagający lokalizowanie potencjalnego zagrożenia, w bardziej zaawansowanej formie kamery potrafią rozpoznawać dym i ogień. Instalacja umożliwia też łatwą weryfikację fałszywych alarmów;

f. system kontroli dostępu – gromadzi dane ile osób przebywa w konkretnych pomieszczeniach, co jest niezwykle przydatne podczas nagłej ewakuacji.

Integracja automatyki przeciwpożarowej z BMS i innymi systemami bezpieczeństwa

Rozporządzenie [1] reguluje, które obiekty muszą być wyposażone w System Sygnalizacji Pożarowej (SSP), czyli system którego zadaniem jest wykrycie pożaru, zaalarmowanie o nim obsługi technicznej budynku i powiadomienie straży pożarnej. SSP połączony jest z sygnalizacją akustyczno-optyczną, co umożliwia sprawną ewakuację osobom znajdującym się w strefie zagrożenia. W skład podstawowego systemu wchodzą:

• czujki temperatury – działają w oparciu o termistory, w przypadku wykrycia zbyt wysokiej temperatury lub nagłego wzrostu temperatury w krótkim czasie przekazują sygnał do centrali. Tego typu detektory występują jako punktowe lub liniowe;
• czujki dymu – powiadamiają centralę sygnalizacji pożarowej w przypadku wykrycia dymu, dostępne są różne rodzaje: jonizacyjne, optyczne lub fotoelektryczne;
• sygnalizacja optyczno-dźwiękowa – po wykryciu zagrożenia emitowane są komunikaty ostrzegawcze poprzez dźwiękowy system ostrzegania oraz alarmy wizualne;
• ROP – ręczne ostrzegacze pożarowe – umożliwiają ręczne zaalarmowanie po dostrzeżeniu pożaru;
• centrala sygnalizacji pożaru – to „serce” systemu, odbiera sygnały z detektorów, aktywuje alarmy i powiadamia służby o zaistniałym zagrożeniu pożarowym. W zależności od wielkości obiektu może być jednostrefowa lub wielostrefowa.

System sygnalizacji pożarowej może być jednak znacznie bardziej rozbudowany – w zależności od oczekiwań, a także specyfiki obiektu.

Zintegrowanie systemów pożarowych z automatyką budynku jest niezwykle istotne w sytuacjach zagrożenia. W nowopowstających budynkach jest to już standardem, dużo trudniejszym zadaniem jest połączenie systemów w istniejących obiektach.

Systemy zarządzania budynkiem BMS umożliwiają monitorowanie wszystkich instalacji w budynku, wystarczy wyposażyć je w odpowiednie czujniki i podłączyć do systemu. Tak więc obsługa techniczna w czasie rzeczywistym ma wiedzę o działaniu ogrzewania, klimatyzacji, wentylacji, oświetlenia, wind i schodów ruchomych, węzłów ciepła i chłodu czy pompowni w budynku.

Oprócz podglądu system BMS umożliwia zdalne sterowanie tymi systemami, a więc włączanie lub wyłączanie poszczególnych urządzeń lub zmianę ich parametrów. Tego rodzaju funkcje są niezwykle przydatne w sytuacjach zagrożenia pożarowego, a dzięki integracji z automatyką przeciwpożarową i zaprogramowaniu scenariuszy pożarowych, w zależności od miejsca i źródła zagrożenia uruchamiana jest konkretna sekwencja zdarzeń w postaci: uruchomienia dźwiękowego systemu ostrzegania, wyłączenia działania wind, otwarcia klap dymowych i drzwi ewakuacyjnych, odłączeniu zasilania niektórych urządzeń, wyłączeniu wentylacji bytowej i włączeniu wentylacji oddymiającej, uruchomieniu kurtyn przeciwpożarowych i instalacji gaszących. W prawidłowo działających systemach wszystkie to dzieje się samoistnie. Wymaga jednak szczegółowego zaprojektowania i przewidzenia możliwych scenariuszy pożarowych, które różnią się od siebie w zależności od miejsca wykrycia pożaru i jego możliwej przyczyny.

Warto pamiętać o odpowiednich przeglądach i konserwacji systemów zarządzania budynkiem i automatyki pożarowej, szczególnie że na nich oparte jest bezpieczeństwo pożarowe budynku i osób w nim przebywających. Brak regularnego serwisowania zarówno samego systemu jak i podłączonych do niego urządzeń może skutkować tym, że w sytuacji zagrożenia jakaś instalacja nie zadziała prawidłowo.

Analiza danych i prognozowanie zagrożeń

Podstawą działania automatyki przeciwpożarowej są zaprogramowane scenariusze pożarowe, czyli przewidywane wersje wydarzeń w przypadku wystąpienia pożaru w zależności od źródła i miejsca jego powstania. Scenariusze pożarowe opisują krok po kroku, jakie systemy i jak powinny zadziałać, obejmując wszystkie systemy związane z bezpieczeństwem pożarowym i ewakuacją ludzi. Na tej podstawie tworzona jest matryca sterowań, czyli obszerna tabela, w której wymienione są wszystkie urządzenia związane z ochroną pożarową wraz z informacją o statusie działania/pracy podczas każdego scenariusza, np. stan otwarty/zamknięty dla drzwi ewakuacyjnych lub klap dymowych, włączony/wyłączony np. dla wind.

Kolejnym narzędziem do prognozowania zagrożeń są symulacje CFD (Computational Fluid Dynamics) oparte na mechanice płynów. Wykorzystując metody numeryczne i rozwiązywanie równań różniczkowych, możliwe jest uzyskanie jak najbardziej szczegółowych danych o ciśnieniu, temperaturze, przepływie i prędkości badanej cieczy lub gazu.

Symulacja CFD używane są do prognozowania przebiegu pożaru, a w szczególności zachowania gazów spalinowych i dymu. Tworzony jest komputerowy model z jak najwierniejszym odzwierciedleniem geometrii pomieszczenia oraz zastosowanych urządzeń pożarowych. Symulacje wykonywane są w celu sprawdzenia poprawności działania projektowanej wentylacji oddymiającej oraz innych systemów przeciwpożarowych, a także możliwości optymalizacji i porównania działania i skuteczności różnych systemów.

Automatyka przeciwpożarowa ‒ nowoczesne rozwiązania w ochronie przeciwpożarowej

Zapewnienie w obiektach budowlanych wymaganych prawnie rozwiązań przeciwpożarowych oczywiście spełnia swoją rolę, jednak warto pamiętać że na rynku dostępnych jest wiele nowoczesnych systemów nie ujętych w przepisach. Kwestia bezpieczeństwa pożarowego powinna być niezwykle istotna na każdym etapie procesu budowlanego, ponieważ oprócz strat materialnych chodzi także o ludzkie życie. Stosowanie środków ochrony zarówno biernej jak i czynnej zdecydowanie zwiększa poziom ochrony, jednakże najbardziej zaawansowane w tym aspekcie są systemy automatyki przeciwpożarowej.

Dopiero połączenie różnych instalacji w jeden system, który składa się z urządzeń przekazujących i odbierających sygnały, włączających alarmy i wyzwalających działanie innych instalacji gwarantuje najwyższy poziom bezpieczeństwa pożarowego. Oczywiście tylko pod warunkiem regularnego serwisowania, kalibrowania czy legalizacji poszczególnych urządzeń zgodnie z przepisami i wymaganiami producenta. W systemach pożarowych istotne jest ich cykliczne testowanie, co pozwala wyeliminować ewentualne usterki i zapewnić poprawne działanie w sytuacji awaryjnej.

• Zobacz: Ekologiczne budynki biurowe i mixed-use z certyfikatem BREEAM

Zobacz galerię 30 zdjęć

Literatura:

1. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 roku w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (z późn.zmianami)

2. Integracja systemów przeciwpożarowych z automatyką budynkową  ‒ Promit ‒ https://promit.pl/integracja-systemow-przeciwpozarowych-z-automatyka-budynkowa.

3. Systemy ppoż. i systemy oddymiające - co warto wiedzieć? ‒ Alnor ‒ https://www.alnor.com.pl/index/dla-partnerow/baza-wiedzy/baza-wiedzy-alnor/systemy-przeciwpozarowe-i-oddymiajace.html.

4. Systemy wentylacji pożarowej w budynkach ‒ Inżynier Budownictwa ‒ https://inzynierbudownictwa.pl/systemy-wentylacji-pozarowej-w-budynkach.

5. Systemy detekcji pożaru ‒ Polski Instalator ‒ https://www.polskiinstalator.com.pl/artykuly/wentylacje-i-klimatyzacja/2366-systemy-detekcji-po%C5%BCaru.

6. System sygnalizacji pożaru - kluczowy element bezpieczeństwa w budynkach ‒ FUMARO s.c. ‒ https://fumaro.pl/system-sygnalizacji-pozaru-kluczowy-element-bezpieczenstwa-w-budynkach.

7. Automatyka pożarowa w systemach przeciwpożarowych ‒ https://instalacje-przeciwpozarowe.pl/automatyka-pozarowa.

mgr inż. Adianna Piętka