Bezpieczeństwo pożarowe szachtów wentylacyjnych i oddymiających

Szachty (szyby) wentylacyjne i oddymiające wykonywane są z materiałów konstrukcyjnych takich jak cegła, beton czy żelbet. W warunkach pożarowych przepływa przez nie strumień powietrza o wysokiej temperaturze (gorące powietrze, dym i gazy pożarowe), ściany szybów poddawane są także oddziaływaniu wysokiego ciśnienia. Bezpieczeństwo pożarowe szachtów określa się poprzez klasę odporności ogniowej. Powinna ona być co najmniej taka jak klasa stropu, przez który przechodzi szacht oddymiający lub stanowiącego oddzielenie pożarowe, przez które przechodzi szacht wentylacyjny.

Zobacz też: Zabudowa szachtów instalacyjnych

Klasy odporności ogniowej

Klasa odporności ogniowej szachtów (a ogólniej – przewodów wentylacyjnych i oddymiających) określana jest, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (dalej jako Warunki Techniczne) [1], z uwagi na szczelność ogniową, izolacyjność ogniową i dymoszczelność (EIS) jako czas wyrażony w minutach, przez który szacht zachowuje wymagane własności (najczęściej 60, 90, 120 i 240 min). Poszczególne parametry należy rozumieć jako:

• E (szczelność ogniowa) – zdolność przegrody do zapobiegania przedostaniu się płomieni i gazów na stronę przegrody wolną od pożaru oraz odporność na odkształcenia termiczne,
• I (izolacyjność ogniowa) – zdolność do zachowania temperatury powierzchni po stronie przegrody niemającej kontaktu z ogniem (ograniczenie przyrostu temperatury),
• S (dymoszczelność) – zdolność do zapobiegania przedostawania się dymu i gazów pożarowych, niezależnie od ich temperatury, na stronę przegrody wolną od pożaru [minuty].

Dla szachtów oddymiających szczelność ogniową określa się jako E600 lub E300, co wiąże się z temperaturą dymu powstającego podczas pożaru.

Bezpieczeństwo szachtów oddymiających

Zadaniem szachtów oddymiających – murowanych i żelbetowych – jest odprowadzanie dymu i gorących gazów pożarowych ze stref objętych pożarem, ale także doprowadzenie w miejsce usuniętych produktów pożarowych powietrza kompensacyjnego. Oznacza to, że szacht oddymiający poddawany jest działaniu nie tylko wysokiej temperatury (powyżej 400°C), ale też znacznym zmianom ciśnienia. Przy odprowadzaniu dymu i gorących gazów w instalacji powstaje ciśnienie robocze od -1500 do +500 Pa, a przy dostarczaniu powietrza kompensacyjnego – od -1500 do +1500 Pa. Pozostając pod wpływem tych czynników, ściany szachtu oddymiającego powinny zachować swoją strukturę i własności użytkowe, nie tracąc nośności – dzięki temu konstrukcja może spełnić swoją rolę.

Odprowadzając niebezpieczne produkty pożaru z jednego obszaru, szacht oddymiający nie może stać się ich źródłem w innym obszarze. Bardzo ważne jest zachowanie ciągłości struktury – pod wpływem oddziaływania gorącego powietrza pod dużym ciśnieniem mogą nastąpić miejscowe uszkodzenia ściany, co nawet przy zachowaniu rdzenia ściany powoduje rozszczelnienie konstrukcji i przenikanie dymu i gazów pożarowych do pomieszczeń, przez które przebiega szacht, co powoduje ich zadymienie i utrudnienie warunków ewakuacji.

W szachtach oddymiających należy także zapewnić izolację akustyczną i cieplną – ta pierwsza związana jest z koniecznością ochrony przed hałasem wywołanym przepływem gazów i dymu lub powietrza kompensacyjnego o dużym natężeniu, a ta druga z ochroną w warunkach normalnych przed wychładzaniem pomieszczeń, do których przylega szacht (w warunkach normalnych przepływa przez niego zimne powietrze).

Zgodnie z Warunkami Technicznymi, § 270, klasę odporności ogniowej dla szachtów oddymiających określa się następująco:

„2. Przewody wentylacji oddymiającej, obsługujące:
1) wyłącznie jedną strefę pożarową, powinny mieć klasę odporności ogniowej z uwagi na szczelność ogniową i dymoszczelność – E600 S, co najmniej taką jak klasa odporności ogniowej stropu określona w § 216, przy czym dopuszcza się stosowanie klasy E300 S, jeżeli wynikająca z obliczeń temperatura dymu powstającego w czasie pożaru nie przekracza 300°C,
2) więcej niż jedną strefę pożarową, powinny mieć klasę odporności ogniowej E I S, co najmniej taką jak klasa odporności ogniowej stropu określona w § 216.”

Przewody oddymiające powinny być przebadane zgodnie z normą PN-EN 1366-8 Badania odporności ogniowej instalacji użytkowych. Część 8: Przewody oddymiające [2]. Norma ta określa metodologię badań odporności ogniowej i dymoszczelności. Wyniki potwierdzane są w dokumencie zwanym klasyfikacją ogniową [3].

Bezpieczeństwo szachtów wentylacyjnych

Szachty wentylacyjne w warunkach normalnych stanowią przewody wentylacji bytowej. W warunkach pożaru ich głównym zadaniem jest zapobieganie przenoszenia pożaru na kondygnacje, które nie są objęte pożarem, zgodnie z zapisami Warunków Technicznych, § 268 [1]:

„4. Przewody wentylacyjne i klimatyzacyjne w miejscu przejścia przez elementy oddzielenia przeciwpożarowego powinny być wyposażone w przeciwpożarowe klapy odcinające o klasie odporności ogniowej równej klasie odporności ogniowej elementu oddzielenia przeciwpożarowego z uwagi na szczelność ogniową, izolacyjność ogniową i dymoszczelność (EIS), z zastrzeżeniem ust. 5.
5. Przewody wentylacyjne i klimatyzacyjne samodzielne lub obudowane prowadzone przez strefę pożarową, której nie obsługują, powinny mieć klasę odporności ogniowej wymaganą dla elementów oddzielenia przeciwpożarowego tych stref pożarowych z uwagi na szczelność ogniową, izolacyjność ogniową i dymoszczelność (EIS) lub powinny być wyposażone w przeciwpożarowe klapy odcinające zgodnie z ust. 4”.

Zapewnienie odporności ogniowej szachtów wentylacyjnych i oddymiających

Szachty wentylacji bytowej i oddymiającej powinny zatem albo być wykonane z materiału samodzielnie zapewniającego odpowiednią klasę odporności ogniowej (takiego jak beton dymoszczelny), albo zostać obudowane systemami do zabezpieczenia ogniochronnego. Dostępne na rynku materiały mogą zapewnić odporność ogniową do EI (ve) 120 S 1500mult.

Zestawy do zabezpieczenia ogniochronnego szachtów oddymiających powinny mieć Deklarację Właściwości Użytkowych oraz, ze względu na brak normy zharmonizowanej wyrobu dla takich zestawów, także Krajową Ocenę Techniczną (KOT) obowiązującą przez pięć lat. Odpowiednimi jednostkami, zarówno certyfikującymi w zakresie oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych wyrobów budowlanych, jak i wydającymi KOT-y są Instytut Techniki Budowlanej oraz Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy.

Beton dymoszczelny jest materiałem konstrukcyjnym, w którym dzięki odpowiednim domieszkom pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia nie powstają nieszczelności powodujące przenikanie dymu i gorących gazów. Dzięki jego zastosowaniu można wykonać szachty żelbetowe, zarówno wentylacyjne, jak i oddymiające, bez stosowania dodatkowych zabezpieczeń ogniochronnych. Szachty z betonu dymoszczelnego buduje się dokładnie tak samo jak z tradycyjnego materiału, nie wymaga on więc dodatkowych umiejętności wykonawczych.

Rozwiązaniem często stosowanym do zabezpieczenia pożarowego szachtów wentylacyjnych i oddymiających są niepalne, bezazbestowe płyty silikatowo-cementowe o różnej grubości. Płyty tego rodzaju cechują się małym ciężarem i są łatwe w obróbce i montażu – sprawdzą się tu typowe narzędzia i technologie stosowane do obróbki drewna.

Zachowanie pełnej szczelności zabezpieczenia możliwe jest dzięki prawidłowemu montażowi oraz wypełnieniu wszelkich nieszczelności powstałych na łączeniach klejem systemowym o odpowiednich własnościach pożarowych. Płyty można mocować bezpośrednio do ścian szybu na kotwy stalowe lub do warstwy izolacji termicznej i akustycznej – wówczas do połączenia warstwy izolacji i warstwy płyt służą odpowiednio przygotowane i rozmieszczone pasma płyty ogniochronnej.

Rozwiązaniem, które zapewnia uzyskanie odporności ogniowej szachtów nawet do EI 240 wraz z zapewnieniem izolacyjności akustycznej i termicznej, są płyty z wełny kamiennej. Płyty tego rodzaju, cechujące się odpowiednią grubością i ciężarem właściwym, montuje się bezpośrednio do ścian szachtów za pośrednictwem stalowych kołków montażowych o odpowiednich parametrach wytrzymałościowych. Poszczególne płyty natomiast łączy się za pomocą kleju systemowego. Płyty mogą mieć okładzinę zewnętrzną ze zbrojonej folii aluminiowej lub wymagają dodatkowej warstwy z cementu zbrojonego ognioodporną siatką metalową, np. ze stali ocynkowanej lub z włókna szklanego, które zatapia się w odpowiedniej zaprawie wykonywanej na budowie. Za izolacyjność termiczną i akustyczną tego systemu zabezpieczeń odpowiadają własności wełny kamiennej, przekładające się m.in. na niski współczynnik przewodzenia ciepła (λ może wynosić np. 0,036 W/(m·K)).

Niezależnie od rodzaju zastosowanego systemu ogniochronnego, zachowuje on swoje własności pod warunkiem zastosowania kompletnego systemu (nie tylko materiał, ale też elementy mocujące, łączące i dodatkowe).

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tj. DzU z 2022 r., poz. 1225).
2. PN-EN 1366-8, „Badania odporności ogniowej instalacji użytkowych. Część 8: Przewody oddymiające”.
3. PN-EN 13501-3, „Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 3:
Klasyfikacja na podstawie wyników badań odporności ogniowej wyrobów i elementów stosowanych w instalacjach użytkowych w budynkach: ognioodpornych przewodów wentylacyjnych i przeciwpożarowych klap odcinających”.
4. Materiały firm Lafarge, Mercor, PROMAT, Rockwool.