125TZP - Technická zařízení za požáru Vzduchotechnika

Transkript

1 125TZP - Technická zařízení za požáru Vzduchotechnika Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov daniel.adamovsky@fsv.cvut.cz

2 Osnova Opakování základů vzduchotechniky (samostudium) Principy větrání Bránění šíření požáru vzduchotechnickým systémem Zařízení odvodu kouře a tepla Základní principy chování kouře Základní principy zařízení odvodu kouře a tepla Výpočetní postupy 125TZP - Technická zařízení za požáru 2

3 Proč větráme? Vnitřní prostředí v budovách ve vztahu k člověku Tepelně vlhkostní mikroklima Toxické mikroklima Odérové mikroklima Aerosolové mikroklima Mikrobiální mikroklima Elektroinontové a elektrostatické mikroklima Přímo řeší větrání Nepřímo ovlivňuje Akustické mikroklima 125TZP - Technická zařízení za požáru 3

4 Proč větráme? Další vlivy, např. tepelný komfort Zajištění čerstvého vzduchu obyvatelům prostředí Teplovzdušné vytápění a klimatizace Why PROČ Ventilation? VĚTRÁME? Kvalita vzduchu Zajistit vytápění a/nebo chlazení Zajistit pasivní chlazení Ředit a odvést škodliviny 4

5 Proč větráme? Dýchání a přívod čerstvého vzduchu Dospělý člověk dýchá 16 krát za minutu při nízké fyzické aktivitě 8 l/min. Spotřeba kyslíku je mezi ml/min Průběh při dýchání Do plic vdechujeme okolní vzduch - 21 % O 2, 78 % N 2, 0,03 % CO 2 Z plic vydechujeme - 16 % O 2, 79 % N 2, 4 % CO 2 (plus vodní pára) 125TZP - Technická zařízení za požáru 5

6 Kvalita vzduchu - IAQ Kvalita vzduchu (IAQ indoor air quality): ukazatel druhů a množství znečišťujících látek v ovzduší, které by mohly způsobit diskomfort nebo riziko nepříznivých účinků na zdraví lidí (příp. zvířat, nebo poškození vegetace). (definice od ISIAQ - International Society of Indoor Air Quality and Climate) Přijatelná kvalita vzduchu: ovzduší, v němž nejsou žádné škodlivé koncentrace znečišťujících látek určené odbornými autoritami, a se kterým 80 % nebo více exponovaných uživatelů nevyjadřuje nespokojenost (definice ASHRAE - American Society of Heating and Air-Conditioning Engineers) 125TZP - Technická zařízení za požáru 6

7 Kvalita vzduchu - IAQ Vlivy určující kvalitu vzduchu ve vnitřním prostředí Vnější Vnitřní Foto: Foto: Foto: foto: Ota Bartovský, MAFRA

8 Vnímání kvality vzduchu Odéry a odérové mikroklima Odéry v ovzduší působí na člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav Odérové látky (odéry) jsou plynné složky v ovzduší vnímané jako pachy (jednak nepříjemné zápachy, jednak příjemné vůně) Schéma čichového ústrojí člověka: (M. Jokl :Zdravé obytné a pracovní prostředí) Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu vzduchu Čichový smysl s vyšším věkem klesá, individuální vnímání Vlhkost a teplota s rostoucí t a rh roste nespokojenost Doba expozice adaptace, vnímaná koncentrace klesá po 5 až 15 min., 8

9 Vnímání kvality vzduchu Vnímaná kvalita vzduchu a koncentrace CO 2 CORGNATI, S.P., GAMIERO da SILVA: Indoor climate quality assessment, Rehva Guidebook 14, REHVA 2011

10 Vnímání kvality vzduchu Důsledky špatné kvality vzduchu: Růst koncentrace škodlivin ve vzduchu, Vytváření zdravotních rizik alergie, astma, bolesti hlavy, dráždění sliznice, Nedostatečná cirkulace vzduchu, lokální kumulace škodlivin Výskyt kondenzace vodní páry a růst plísní, Dlouhodobé expozice dopady na lidské zdraví, Kvalita vzduchu je klíčovým kritériem pro spokojenost a zdraví uživatelů prostředí. 125TZP - Technická zařízení za požáru 10

11 Co to je větrání? Obecná definice: Větrání představuje výměnu znehodnoceného vzduchu v prostoru za venkovní čerstvý vzduch, případně neznehodnocený vzduch přiváděný z okolních prostor. Jak větrání probíhá? Pro zajištění větrání musíme uvést vzduch do pohybu - vytvořit vzduchový proud určitého průtoku. Hybným činitelem je rozdíl tlaků vzduchu. 125TZP - Technická zařízení za požáru 11

12 Stanovení množství vzduchu Intenzita větrání Poměr množství přiváděného čerstvého vzduchu k objemu větrané místnosti n V V e o [ ] V e Průtok čerstvého vzduchu z exteriéru [m 3.h -1 ] V O Objem místnosti [m 3 ] n Intenzita větrání [h -1 ] 125TZP - Technická zařízení za požáru 12

13 Stanovení množství vzduchu Podle produkce škodliviny Výpočet stanoví množství větracího vzduchu jenž zajistí při dané produkci škodliviny udržení koncentrace pod stanovenou mezí. V e max m e V e Průtok přiváděného vzduchu [m 3.h -1 ] m Produkce škodliviny [g.h -1 ] max Požadovaná mezní koncentrace v interiéru [g.g -1 ] e Koncentrace škodliviny ve venkovním prostředí [g.g -1 ] Odvod škodlivin ve větraném prostředí řešíme převážně přívodem čerstvého vzduchu 13

14 Stanovení množství vzduchu Rozlišujeme názvosloví: Přiváděný vzduch (p) skládá se z čerstvého, případně směsi čerstvého a cirkulačního vzduchu, Odváděný vzduch (o) vzduch odváděný z větraného prostoru, Čerstvý vzduch (e) venkovní vzduch, Cirkulační vzduch (c) znovu použitá část odváděného (o) vzduchu z interiéru, Odpadní vzduch (odp) nevyužitá část odváděného vzduchu, opouští systém (využití ZZT). V e t e V p = V e +V c t p V c V odp t i V o 125TZP - Technická zařízení za požáru 14

15 Stanovení množství vzduchu Stanovení množství přiváděného vzduchu: Pro účely větrání = výhradně čerstvý vzduch Parametrem intenzita větrání podíl přivedeného čerstvého vzduchu k objemu místnosti Podle produkce škodlivin výpočet množství čerstvého vzduchu pro udržení koncentrace návrhové škodliviny pod požadovanou hodnotou. Pro účely teplovzdušného vytápění a klimatizace Přiváděný vzduch = čerstvý + cirkulační (pokud to je možné) Podle tepelné ztráty a zátěže přinášený tepelný nebo chladicí výkon daný množstvím vzduchu a rozdílem teploty přiváděného a interiérového vzduchu. Vždy nutné dodržet minimální podíl čerstvého vzduchu 15 % z přiváděného. Ostatní účely, předběžný návrh Intenzita výměny vzduchu podíl přiváděného vzduchu k objemu místnosti TZP - Technická zařízení za požáru

16 Opakování základů VZT Základní rozdělení větrání: Přirozené větrání Principem je účinek vztlakového proudění mezi interiérem a exteriérem o různé teplotě vzduchu a působením větru. Nucené větrání Nucené větrání je založeno výhradně na změně tlaku vynucené prací mechanického zařízení ventilátoru. Hybridní větrání Využívá obou principů přirozeného a nuceného větrání v takové kombinaci při níž je dosaženo cílů větrání při co nejnižší spotřebě energie. 125TZP - Technická zařízení za požáru 16

17 Přirozené větrání Princip Základní principy podmiňující přirozené větrání: Účinek vztlaku daný rozdílem měrných hmotnostní vnitřního a venkovního vzduchu o různé teplotě. Dynamické působení větru. Natural ventilation, Okanagan College Centre of Excellence, 17

18 Přirozené větrání Princip Účinek vztlaku daný rozdílem měrných hmotnostní vnitřního a venkovního vzduchu o různé teplotě p p e p i h g ( r e r ) i [Pa] LÉTO ZIMA t e, r e t e, r e N.R. neutrální rovina atmosférický tlak p a t i > t e t i, r i r i < r e 125TZP - Technická zařízení za požáru v letním období: menší rozdíl t než v zimě nižší p vyšší požadovaná výška HL Města tepelné ostrovy 18

19 Přirozené větrání Princip Působení větru Účinek tlaku a sání větru na budovu podporuje proudění vzduchu budovou. Proudění ve směru od návětrné na závětrnou stranu budovy. Oblast s pod tlakem vyvozeným prouděním vzduchu kolem budovy Vítr Větrem podpořený průtok vzduchu 125TZP - Technická zařízení za požáru 19

20 Přirozené větrání Princip Působení větru Tlak větru na budovu p s : p s = C p p d [Pa] Dynamický tlak větru p d : p d = 1 2 ρv h 2 [Pa] C p souhrnný aerodynamický součinitel zohledňující vlivy okolí (terén, překážky, apod.) [-] v h rychlost větru ve výšce h [m/s], r měrná hmotnost vzduchu [kg/m 3 ], 125TZP - Technická zařízení za požáru 20

21 Nucené větrání Nucené větrání Nucené větrání je založeno výhradně na změně dynamického tlaku vynucené prací mechanického zařízení ventilátoru TZP - Technická zařízení za požáru 21

22 Nucené větrání Rozdělení nuceného větrání z hlediska tlaku Odpadní vzduch - EHA systém podtlakový z větraného prostoru odvádíme více vzduchu než do něj přivádíme. V prostoru dochází ke snížení tlaku, tento rozdíl je kompenzován přirozeným přívodem vzduchu spárami přes hranici prostoru. systém přetlakový - do větraného prostoru přivádíme více vzduchu než z něj odvádíme. V prostoru roste tlak, rozdíl je kompenzován únikem vzduchu spárami v hranici (obálce) prostoru. systém rovnotlaký - do větraného prostoru přivádíme stejné množství vzduchu jako odvádíme. V prostoru nevzniká tlakový rozdíl. Odváděný vzduch - ETA Větrané prostředí s produkcí škodliviny Ventilát or Sousedící chráněné prostředí Venkovní vzduch - ODA Přiváděný vzduch - SUP Přívod čerstvého vzduchu Převod vzduchu mezi prostory větracími otvory Větrané prostředí Ventilát or Sousedící prostředí Odvod odpadního vzduchu Převod vzduchu mezi prostory větracími otvory Přiváděný vzduch - SUP Venkovní vzduch - ODA Větrané prostředí Odpadní vzduch - EHA Větrané prostředí Vzduchotechnická jednotka Odváděný vzduch - ETA 22

23 Nucené větrání Rozdělení systémů z hlediska místního členění: Centrální systém Systém obsluhuje budovu, či její část, Sdílí společné hlavní zařízení (vzduchotechnická jednotka), Doplněn o nezbytné rozvody vzduchu. Může slučovat i více funkcí (větrání, klimatizace, aj.) Lokální (místní) systém Systém obsluhuje jednu místnost, či její část, Zajišťuje řešení místního problému (místní produkce škodlivin) Jednodušší zařízení obvykle s malým počtem funkcí (větrání). 125TZP - Technická zařízení za požáru 23

24 Úvod Požárně bezpečnostní zařízení (PBZ) systémy, technická zařízení a výrobky pro stavby podmiňující požární bezpečnost stavby nebo jiného zařízení, Vyhrazená PBZ Vyhrazenými druhy požární techniky, věcných prostředků požární ochrany a požárně bezpečnostních zařízení - požární technika, pro kterou jsou stanoveny technické podmínky zvláštním právním předpisem, věcné prostředky požární ochrany a požárně bezpečnostní zařízení, na jejichž projektování, instalaci, provoz, kontrolu, údržbu a opravy jsou kladeny zvláštní požadavky, Vyhláška č. 246/2001 Sb. o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci), 1 24

25 Úvod Vyhrazená požárně bezpečnostní zařízení a) elektrická požární signalizace, b) zařízení dálkového přenosu, c) zařízení pro detekci hořlavých plynů a par, d) stabilní a polostabilní hasicí zařízení, e) automatické protivýbuchové zařízení, f) zařízení pro odvod kouře a tepla, g) požární klapky, h) požární a evakuační výtahy. Požární větrání S kterými z vyjmenovaných zařízení souvisí vzduchotechnika? 25

26 Prvky systému nuceného větrání Základní členění systému: Vzduchotechnická jednotka doprava a úprava vzduchu Potrubní síť Distribuční prvky pro přívod a odvod vzduchu Regulační prvky pro nastavení a řízení průtoku vzduchu Zabezpečení požární bezpečnost Odpadní vzduch - EHA Odváděný vzduch - ETA Přiváděný vzduch - SUP Potrubní síť v interiéru Venkovní vzduch - ODA Potrubní síť po budově 26

27 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Rizika Proudění kouře vzduchotechnickým potrubím a přenesení požáru do sousedícího úseku. Hoření usazenin v potrubí. 125TZP - Technická zařízení za požáru 27

28 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Vzduchotechnické potrubí Požárně dělící konstrukce (stěna, stropy, podlahy, aj.) musí mít požadovanou dobu požární odolnosti i při prostupech potrubí. Při prostupu potrubí musí VŽDY vzduchotechnické zařízení být navržené tak, aby se jím nemohl šířit požár a jeho zplodiny. Požární stěna Vzduchotechnické potrubí Prostup potrubí požární stěnou 125TZP - Technická zařízení za požáru 28

29 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Vzduchotechnické potrubí podle ČSN Požární bezpečnost staveb. Ochrana staveb proti šíření požáru vzduchotechnickým zařízením (1996) rozlišujeme: Chráněná vzduchotechnická potrubí Nechráněná vzduchotechnická potrubí 125TZP - Technická zařízení za požáru 29

30 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Vzduchotechnické potrubí Chráněná vzduchotechnická potrubí Požární odolnost v závislosti na stupni požární bezpečnosti příslušného požárního úseku. musí být z nehořlavých nebo nesnadno hořlavých hmot (nelze užít organických pěnových hmot, i když jsou zařazeny mezi nesnadno hořlavé hmoty) nejsou na něm osazeny vyústky. musí být připevněno závěsy nebo jinou nosnou konstrukcí se stejnou nebo větší požární odolností. Požární stěny Chráněné vzt potrubí 125TZP - Technická zařízení za požáru 30

31 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Vzduchotechnické potrubí Nechráněná vzduchotechnická potrubí Nemusí být z nehořlavých hmot, pokud: není vedené chráněnou únikovou cestou, Neslouží k odvodu vzduchu o teplotě vyšší než 85 C, Nemohou se v něm usazovat hořlavé látky Požární stěny Chráněné vzt potrubí Nechráněné vzt potrubí 125TZP - Technická zařízení za požáru 31

32 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Všechny prostupy potrubí požárně dělicími konstrukcemi musí být protipožárně chráněny. POŽÁRNÍ KLAPKA Výjimky podle ČSN : 1. Pokud má potrubní prostup plochu menší než mm 2, Při větším počtu prostupů nemající celkovou plochu větší než 1/100 plochy požárně dělící konstrukce, vzdálenost těchto prostupů mezi sebou musí být větší než 500 mm. Tehdy nemusí být prostup opatřen požární klapkou. 125TZP - Technická zařízení za požáru 32

33 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Všechny prostupy potrubí požárně dělicími konstrukcemi musí být protipožárně chráněny. POŽÁRNÍ KLAPKA Výjimky podle ČSN : 2. Vzduchotechnické potrubí nemusí být při prostupech požárně dělicími konstrukcemi zabezpečeno požárními klapkami, pokud je v posuzovaném požárním úseku v celé délce chráněné včetně místa prostupu. 3. Pokud má potrubní prostup plochu menší než mm 2, jestliže je jiným technickým opatřením nebo zařízením zajištěno, že nemůže dojít k šíření plamenů, tepla a zplodin hoření vzduchotechnickým potrubím (např. ZOTK). Souhrnná plocha prostupů nemá celkovou plochu větší než 1/100 plochy požárně dělící konstrukce. 125TZP - Technická zařízení za požáru 33

34 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Všechny prostupy potrubí požárně dělicími konstrukcemi musí být protipožárně chráněny. POŽÁRNÍ KLAPKA Výjimky podle ČSN : Výjimky se vztahují pouze na potrubí, nikoliv větrací otvory překryté mřížkou. Je velmi diskutabilní, jestli se otvorem o rozměrem menších než 400x400 mm nemůže šířit požár nebo jeho zplodiny!?! Řešení leží na projektantovi odpovědnost! 125TZP - Technická zařízení za požáru 34

35 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Požární uzávěr - klapka = pasivní požárně bezpečnostní zařízení Cílem požární klapky je plně uzavřít otvor v potrubí v místě jeho prostupu požární stěnou, tak aby splnila požadované parametry. Problematiku montáže řeší ČSN Požární bezpečnost staveb. Ochrana staveb proti šíření požáru vzduchotechnickým zařízením (1996). Problematiku konstrukce a deklarace vlastností řeší ČSN EN Zkoušení požární odolnosti provozních instalací část 2: požární klapky. PKTM 90, 125TZP - Technická zařízení za požáru 35

36 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Požární klapka umístěná v prostupujícím potrubí: Požární odolnost se určuje podle stupně požární bezpečnosti přilehlých požárních úseků. Dodržení kritéria EI (t), kde E (t) znamená celistvost konstrukce po celou dobu požární odolnosti t, I (t) představuje limitní teplotu na neohřívané straně, jíž nesmí být dosaženo za dobu požární odolnosti t (neboli izolační schopnost konstrukce). Samočinné uzavírání impulzem z prostoru potrubí, nebo přilehlých požárních úseků. Pokud je uzavření klapky podmíněné dodávkou el. energie musí být přívodní kabel kategorie III. U většího počtu klapek je výhodná centrální evidence jejich stavu (signalizace uzavření). 125TZP - Technická zařízení za požáru 36

37 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Požární klapka umístěná v prostupujícím potrubí: 1. Těleso klapky 10. Kryt revizního otvoru 2. List klapky 11. Ochranný kryt 3. Ovládací páka 12. Koncový spínač 4. Uzavírací pružina 13. Elektromagnet 5. Základní deska 14. Termoelektrické spouštěcí zařízení 6. Páčka spouštění 15. Servopohon 7. Spouštěcí zařízení 16. Termoelektrická pojistka 8. Západka 17. Impulsní spínač 9. Tepelná tavná pojistka Provedení ovládání klapky: Vždy musí být signalizace polohy otevřeno/zavřeno, mechanické ovládání s tepelnou tavnou pojistkou, mechanické ovládání doplněné o spouštění elektromagnetem, ovládání servopohonem doplněné o tepelnou pojistku a zpětnou pružinu, Doplnění o optické hlásiče, komunikační přístroje, aj. PKTM 90, 125TZP - Technická zařízení za požáru 37

38 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Další požadavky se vztahují na nejbližší potrubí přiléhající k prostupu. v místě prostupu požárně dělicí konstrukcí musí být potrubí vždy z nehořlavých hmot (případná izolace alespoň z nesnadno hořlavých hmot). Pozn.: norma používá terminologii zrušené ČSN , která řadila materiály podle stupně hořlavosti. Podle aktuální ČSN EN rozdělujeme třídy reakce na oheň vztahující se na celý výrobek, nikoliv jen materiál. Orientační převodní tabulka (ČSN : 2009, příloha C.1) Vztah mezi požadavky na stupně hořlavosti a třídami reakce na oheň Stupeň hořlavosti (ČSN ) A- nehořlavé B - nesnadno hořlavé C1 - těžce hořlavé C2 - středně hořlavé C3 lehce hořlavé Třída reakce na oheň (ČSN EN ) A1 A2 pozarni-ochrana-vetracich-systemu-obytnych-budov 125TZP - Technická zařízení za požáru B C D E F 38

39 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Další požadavky se vztahují na nejbližší potrubí přiléhající k prostupu. v místě prostupu požárně dělicí konstrukcí musí být potrubí vždy z nehořlavých hmot (případná izolace alespoň z nesnadno hořlavých hmot). Určuje se vzdálenost L od líce požárně dělící konstrukce, nebo klapky. L je vždy minimálně rovna druhé odmocnině průřezu potrubí, nejméně však 500 mm. Ve vzdálenosti L nesmí být v potrubí osazené žádné vyústky. 125TZP - Technická zařízení za požáru 39

40 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Další požadavky se vztahují na nejbližší potrubí přiléhající k prostupu. Potrubí bez požární klapky Prostup vzduchotechnického potrubí s požární klapkou osazenou v požárně dělicí konstrukcí Toman S. Protipožární ochrana vzduchotechnických potrubních prostupů, (2005) protipozarni-ochrana-vzduchotechnickychpotrubnich-prostupu 125TZP - Technická zařízení za požáru 40

41 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Další požadavky se vztahují na nejbližší potrubí přiléhající k prostupu. Potrubí s požární klapkou umístěnou mimo požárně dělící konstrukci Toman S. Protipožární ochrana vzduchotechnických potrubních prostupů, (2005) protipozarni-ochrana-vzduchotechnickychpotrubnich-prostupu 125TZP - Technická zařízení za požáru 41

42 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Opatření prostupu Těsnění prostupů místa prostupu musí být utěsněna hmotou stejné třídy reakce na oheň Stejné požární odolnosti jakou má požárně dělící konstrukce Třída reakce na oheň nejvýše C, požární odolnost nejvýše 60 minut (podle ČSN ). manžety, tmely a jiné výrobky, jejichž klasifikace je EI 15 až EI 90 (podle ČSN ). Protipožární manžeta 125TZP - Technická zařízení za požáru 42

43 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Kontroly Před uvedením do provozu test požárních klapek pomocí funkčních zkoušek - zjišťuje se jejich funkčnost a kontroluje provedení protipožárního izolování od požární dělící konstrukce. V průběhu provozu Nařizuje 8 odst. 7 vyhlášky č. 246/2001 Sb. o požární prevenci, pravidelné kontroly provozuschopnosti minimálně 1x za rok pokud výrobce, projektová dokumentace anebo posouzení požárního nebezpečí nestanoví lhůty kratší, Vedení provozní dokumentace - kontroly, opravy, výměna atd. Kdo provádí tyto kontroly odborně způsobilá osoba zpravidla proškolená výrobcem požárních klapek na základě získaného oprávnění TZP - Technická zařízení za požáru 43

44 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Hoření usazenin v potrubí Není problém u běžných usazenin, které nejsou schopné hořet, případně žhnout. Může být problematické u filtrů (podle materiálu) Významný problém u filtrů a potrubí, kterými je dopravován vzduch obsahující hořlavé materiály usazují se ve filtrech, na stěnách potrubí. Mastnoty z kuchyní!, plynné hořlavé látky - zbytky barev z lakoven, textilní prach, dřevěné piliny, aj. 125TZP - Technická zařízení za požáru 44

45 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Hoření usazenin v potrubí Obtížné hašení, Často se nechají usazeniny vyhořet při ochraně okolí proti přenesení požáru. 125TZP - Technická zařízení za požáru 45

46 Šíření požáru vzduchotechnickým systémem Hoření usazenin v potrubí Nejlepší řešení a nejlepší prevence čistění potrubí. Velmi náročná činnost nákladné, technická proveditelnost, četnost čištění, odstavení větracího systému. Proto není vyžadováno v žádných předpisech. indoor-aircare.blogspot.com 125TZP - Technická zařízení za požáru 46

47 Úvod Základní rozdělení požárního větrání: zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT, také SOZ či OTK), větrání chráněných únikových cest (CHÚC), Zvyšování teploty Zhroucení konstrukce Převzato z doplněno Převzato z pozarni-ochrana-ve-vzduchotechnice 47

48 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Kdo rozhodne, kde bude navrženo a instalováno? Na základě normových kritérií rozhodne projektant požární bezpečnosti staveb. 48

49 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Cíle: usměrnění šíření zplodin hoření a kouře a jejich odvod vně budovy (v počáteční fázi požáru), udržovat únikové (zásahové) a přístupové cesty bez kouře, vytvářet nad podlahou vrstvu vzduchu bez kouře umožňující bezpečnou evakuaci osob, přispívat k odvodu toxických zplodin hoření, chránit budovu, její zařízení a vybavení před účinky tepla a snižovat tak materiální ztráty, snížit tepelné namáhání stavebních konstrukcí, oddálit, případně zabránit celkovému vzplanutí (tzv. flashover) a tím plnému rozvoji požáru, snížit riziko přenosu požáru na sousední objekty, pomoc hasičům (snadnější lokalizace ohniska požáru, vlastní zásah, viditelnost při zásahu, odkouření prostoru). Ing. Toman duben 2015, přednáška v rámci předmětu ESBT 49

50 Teplota [ C] Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Pro vznik požáru jsou potřebné tři spolupůsobící faktory: hořlavá hmota, zápalná teplota, kyslík Rozvoj požáru Flashover Plně rozvinutý požár Dohořívání > 600 C 400 až 600 C < 400 C Nedostatek hořlavého materiálu Relativní čas [min] Rozvoj požáru - po iniciaci nastává uvolňování tepla, provázené nárůstem teploty - obvykle v čase velmi krátká doba jednotlivých minut nutná rychlá reakce instalovaných protipožárních systémů 50

51 Teplota [ C] Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Pro vznik požáru jsou potřebné tři spolupůsobící faktory: hořlavá hmota, zápalná teplota, kyslík Rozvoj požáru Flashover Plně rozvinutý požár Dohořívání > 600 C 400 až 600 C < 400 C Nedostatek hořlavého materiálu Relativní čas [min] Flashover rychlý a náhlý přechod požáru z fáze rozvoje do plně rozvinutého požáru vlivem tepelného sálání a proudění (kouř, horké plyny) - Dojde k zapálení všech hořlavých látek v celém prostoru - Obvykle pokud hustota tepelného toku dosáhne min. 20 kw/m 2 u podlahy při teplotě mezi 400 až 600 C. 51

52 Teplota [ C] Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Pro vznik požáru jsou potřebné tři spolupůsobící faktory: hořlavá hmota, zápalná teplota, kyslík Rozvoj požáru Flashover Plně rozvinutý požár Dohořívání > 600 C 400 až 600 C < 400 C Nedostatek hořlavého materiálu Relativní čas [min] Plně rozvinutý požár - teplota dosáhne maximálních hodnot, zůstává téměř konstantní a dochází k velmi vysokému a stálému uvolňování tepla. 52

53 Teplota [ C] Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Pro vznik požáru jsou potřebné tři spolupůsobící faktory: hořlavá hmota, zápalná teplota, kyslík Rozvoj požáru Flashover Plně rozvinutý požár Dohořívání > 600 C 400 až 600 C < 400 C Nedostatek hořlavého materiálu Relativní čas [min] Dohořívání - pozvolný pokles teploty, - po spotřebování většiny hořlavých materiálů (cca 80 %), - do úplného vyhasnutí. 53

54 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Uvolňování tepelné energie obsažené v hořlavých materiálech Sdílení tepla tepelný tok: konvekcí plynnými zplodinami z hořícího materiálu (kouř, aj.), sáláním mezi povrchem hořící látky, kouřové vrstvy a ostatními povrchy, vedením - ve vlastní hořící hmotě a ve styku s okolními tělesy. Poměrné zastoupení v celkovém tepelném toku literatura, normy obvykle 60 až 80 % činí konvekční složka. 54

55 výkon požáru (MW) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Uvolňování tepelné energie obsažené v hořlavých materiálech Stejné požární zatížení může hořet jinou rychlostí Normové rychlosti rozvoje požáru (Eurokód 1, ČSN EN _srpen 2004) čas (minuty) malá rychlost střední rychlost velká rychlost velmi vysoká 55

56 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Uvolňování tepelné energie obsažené v hořlavých materiálech Modelový rozvoj požáru dynamické chování, výkon požáru (MW) Normové rychlosti rozvoje požáru (Eurokód 1, ČSN EN _srpen 2004) čas (minuty) malá rychlost střední rychlost velká rychlost velmi vysoká Q t Qo. t 2 Q, RHR rychlost uvolňování tepla (W) Q o t t α referenční rychlost uvolňování tepla 10 6 W (1MW) čas (doba vyšetřování) (s) doba potřebná k dosažení Q o (s) Horová, Wald. Tepelná a mechanická zatížení konstrukcí při požáru, TZB-info,

57 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Uvolňování tepelné energie obsažené v hořlavých materiálech Modelový rozvoj požáru dynamické chování, 2 t Q Qo. Definice normových rychlostí rozvoje požáru t ČSN EN : srpen 2004, příloha E4 malá rychlost rozvoje požáru t α =600 sekund (doba potřebná pro dosažení rychlosti uvolňování tepla 1 MW) střední rychlost rozvoje požáru t α =300 sekund (doba potřebná pro dosažení rychlosti uvolňování tepla 1 MW) velká rychlost rozvoje požáru t α =150 sekund (doba potřebná pro dosažení rychlosti uvolňování tepla 1 MW) velmi vysoká rychlost rozvoje požáru t α =75 sekund (doba potřebná pro dosažení rychlosti uvolňování tepla 1 MW) 57

58 Kouř, Teplota Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Plynné zplodiny hoření Kouř, toxické plyny velký podíl na obětech při požáru! Intenzivní rozvoj na počátku, rychlejší nárůst před rozvojem teploty dynamika závisí na rychlosti uvolňování tepelné energie z hořících předmětů. Rozvoj požáru Flashover Křivka rozvoje kouře Křivka růstu teploty Čas 58

59 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Plynné zplodiny hoření Kouř, toxické plyny velký podíl na obětech při požáru! Ohrožení osob se posuzuje podle ČSN doba bezpečné evakuace osob po nechráněné únikové cestě, kdy kouřová vrstva dosáhne spodním okrajem úrovně 2,5 m nad podlahou. Pokud nejsou splněny požadované podmínky, musí se zabránit šíření kouře zařízením pro odvod kouře a tepla. Zdroj: 59

60 Aktivní požárně bezpečnostní zařízení Chování požáru: Plynné zplodiny hoření Pro vyjádření hustoty kouře se používají pojmy: Opacita vyjadřuje měřítko útlumu paprsku světla procházejícího kouřem vyjádřené jako poměr dopadajícího světelného toku I 0 k světelnému toku I procházejícímu kouřem za stanovených podmínek (vzdálenost d). Optická hustota kouře vyjadřuje dekadickým logaritmem měřítko útlumu paprsku světla procházejícího kouřem. Opacita = 1 d log I 0 10 I Optická hustota kouře D = 1 d log I I 0 Definice převzaty z: Kratochvíl, V. Navarová, Š., Kratochvíl, M. Požárně bezpečnostní zařízení ve stavbách, Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, Ostrava,

61 Aktivní požárně bezpečnostní zařízení Chování požáru: Plynné zplodiny hoření Pro vyjádření hustoty kouře se používají pojmy: Viditelnost závisí na objektivních i subjektivních faktorech velikost, barva pevných a kapalných částeček kouře, hustota kouře, dráždivé účinky na lidské oko, absorpce kouře, osvětlení místnosti, vlastnosti sledovaného předmětu, schopnosti člověka, denní doba. Viditelnost S = K 1 D 1 K 1 konstanta závislá na způsobu osvětlení předmětu (denní světlo, K 1 = 1) tota%20koure.pdf 61

62 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Plynné zplodiny hoření Znalost chování kouře je důležitá pro návrh ZOKT Průtok odváděného kouře Okraj kouřové vrstvy vzduch strhávaný ejekčním účinkem vzduch pro spalování Základní obrázek: upraveno 62

63 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Chování požáru: Plynné zplodiny hoření Znalost chování kouře je důležitá pro návrh ZOKT Tepelný tok vedením Tepelný tok prouděním Tepelný tok uvolňovaný z hořícího materiálu kouřová vrstva (horní zóna) Tepelný tok sáláním Studená vrstva (spodní zóna) Např.: Při teplotě kouře 185 C bude měrný tepelný tok sáláním 2,5 kw/m 2! Elektrický sálavý panel určený do výšky 3 m obvykle 1 kw/m 2. Dvouzónový model uvažována homogenní vrstva horkých plynů (průměrné teploty v kouřové i studené vrstvě.) 63

64 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Popis chování plynů při požáru: Velmi složitá problematika, náročný výpočet, nutná zjednodušení Stanovení teploty kouře Fire plume : Teplota plynů T fp klesá s: stoupající výškou sloupce kouřových plynů, radiální vzdáleností mezi osou a jeho okrajovou částí r. Maximální teplota T osa,max je v ose v nejnižší úrovni. Nejnižší teplota T osa,r,min je v okrajových částech a nejvyšších úrovních. Zdroj: Pokorný, J. Alternativní metody pro stanovení osové teploty Fire Plume, In. Požární ochrana 2010, dostupné na 64

65 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Popis chování plynů při požáru: Stanovení teploty kouře Fire plume : Tepelný tok sdílený konvekcí Q k, Výška nad povrchem hořlavých materiálů z, Přisávání vzduchu (koeficient ), Teplotě okolí T o, Fyzikální vlastnosti okolního vzduchu c p, r o, Heskestead, 2002*: *publikováno: HESKESTEAD, G. Fire Plume, Flame height and Air Entrainment. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Third Edition, Section 2, Chapter 1. Quincy: National Fire Protection Association, 2002, s. 1-17, ISBN: Rovnice převzata z publikace: Pokorný, J. Alternativní metody pro stanovení osové teploty Fire Plume, In. Požární ochrana 2010, dostupné na 65

66 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Popis chování plynů při požáru: Dvouzónový model Lokální požár. Dvě oddělené a ideálně promíchané homogenní zóny: Kouřová vrstva pod stropem Vrstva vzduchu nad podlahou Nejběžnější pro projekční praxi snadněji proveditelný výpočet (stacionární). Kouřová vrstva (horní zóna) Vrstva okolního vzduchu (spodní zóna) 66

67 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Popis chování plynů při požáru: Dvouzónový model Výpočet hmotnostního toku kouře Thomas, Hinkley, Theobald (GB). Platí pro proud kouře nad velkou hořící plochou, kde Y 10 A f 0,5 Mf C e.p. Y 3 / 2 M f hmotnostní tok kouře (kg/s) P obvod návrhového požáru (m) A f plocha návrhového požáru (m 2 ) Y výška nezakouřeného vzduchu nad podlahou (m) C e součinitel vyjadřující schopnost okolního vzduchu vstupovat do stoupajícího oblaku kouře nad ohněm ze všech stran (0,19 velké prostory, 0,337 malé prostory) 67

68 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Popis chování plynů při požáru: Dvouzónový model Výpočet hmotnostního toku kouře při řízené teplotě kouře. Pro systémy ZOKT kde se řízeně ochlazuje kouřová vrstva úmyslným strháváním okolního vzduchu do stoupajícího kouře. (tzv. temperature control system) Platí pro proud kouře nad velkou hořící plochou. M f = Q f c (t f t a ) M f hmotnostní tok kouře (kg/s) Q f konvektivní tepelný tok přivedený do kouřové oblasti (W) t f teplota kouře v kouřové vrstvě ( C) t a teplota okolí ( C) c měrná tepelná kapacita vzduchu (J/(kg.K)) 68

69 Aktivní požárně bezpečnostní zařízení Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Co s kouřem a zplodinami vznikajícími při požáru? Odvézt mimo požárem zasažený prostor a snížit teplotu v prostředí. Kouř zředit (výjimečné řešení). 69

70 Aktivní požárně bezpečnostní zařízení Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Využívá principy: Přirozeného větrání využití účinku vztlaku kouře o vysoké teplotě a Nuceného větrání využití výkonu ventilátoru Možné kombinace dle CEN/TR : Odvod kouře i přívod větracího vzduchu pouze účinkem vztlaku. Odvod kouře ventilátorem, přívod vzduchu účinkem podtlaku a vztlaku. Přívod vzduchu ventilátorem a odvod kouře přetlakem a účinkem vztlaku. Přívod vzduchu i odvod kouře ventilátory (tzv. push and pull systém). 70

71 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Přirozené využití účinku vztlaku kouře o vysoké teplotě, Vždy je systém ovlivněný aktuálními meteorologickými podmínkami (teplota, vlhkost vzduchu, tlak, rychlost a směr větru, aj.). Vždy je nutné zajistit dostatečně velké otvory pro přívod vzduchu a odvod kouře. Při požáru je nutné otevírat kouřové klapky v celé kouřové sekci. Aktivace: ruční, EPS, autonomní kouřový hlásič, teplotní čidlo atd. 71

72 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Funkce přirozeného odvodu kouře a tepla : Detekce kouře, otevření otvorů, odstavení jiných systémů. Světlík pro odvod kouře a tepla HLÁSIČE EPS KOUŘOVÉ KLAPKY HLÁSIČE EPS KOUŘ KOUŘ TEPLÉ ZPLODINY PŘÍVOD VZDUCHU TEPLÉ ZPLODINY 72

73 akumulační výška kouře výška umístění odtokových klapek Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Princip přirozeného odvodu kouře a tepla: Odvod kouře a ostatních produktů hoření mimo zasaženou oblast (požární úsek), Schéma: p p f (T p n g T o p v ) h g ( r r ) [Pa] e i Rychlost plynů v v v otvoru A v p v V v T g V v KOUŘ T o Vyšší tlak vlivem vyšší teploty zplodin Rychlost vzduchu v n v otvoru A n p n Teplo sdílené prouděním Q 1 Množství plynů M 1 BEZKOUŘOVÁ OBLAST NEUTRÁLNÍ ROVINA Nižší tlak přisávání vzduchu z okolí 73

74 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Princip přirozeného odvodu kouře a tepla: Neutrální rovina Kouř vlivem vyšší teploty stoupá ke stropu místnosti, rozprostírá se v rámci kouřové sekce do plochy, postupně začne narůstat výška horkých zplodin pod stropem, až k podlaze zaplnění místnosti kouřem. Odvodní a přívodní otvory do spodní části přitéká chladnější vzduch z okolí - kyslík potřebný k hoření, vzduch se ohřívá a stoupá ke stropu ve formě zplodin hoření, při odvodu dostatečného množství kouře nedojde k celkovému vyplnění místnosti kouřem. Počet otvorů pro odvod více než 1 (při velké rychlosti hrozí podtečení vrstvy kouře okolním vzduchem) V otvorech pro přívod maximální rychlost 5 m/s, na spodní hranici kouřové vrstvy max. 2 m/s. 74

75 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Princip přirozeného odvodu kouře a tepla: Neutrální rovina Neutrální rovina tvoří hranici mezi úrovní v přetlaku a podtlaku působenou účinným vztlakem proudícího kouře. Nutné dostatečně velké otvory pro odvod kouře a přívod vzduchu a jejich vzájemný poměr! Vliv netěsností obálky budovy! Pozice NR nad nejvyššími netěsnostmi, které by mohly zapříčinit proudění kouře mimo zónu. Netvoří rozhraní mezi kouřovou vrstvou a bezkouřovou oblastí. + - Obrázek z CEN/TR , Annex J, upraveno 75

76 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Proudění kouře mezi sousedícími místnostmi Průnik kouře otvorem do sousední místnosti, např. obchod sousedící s atriem (obchodní domy) Potřeba stanovit průtok kouře pronikajícího do sousedícího prostoru a posoudit jeho teplotu (68 < t w < 550 C) Stanovení průtoku kouře otvorem M w při teplotě t w Q f, M f Výška kouře pod spodní hranou otvoru D w 76

77 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Vliv horizontálních překážek: Kouř je nucen proudit po vodorovné překážce (typicky konzoly v atriích, aj.). M B =2M w M B =M w Průtok kouře za přesahující překážkou M B Boční zástěna, pevná, nebo se umístí do pozice při detekci požáru v dané místě Šířka kouře za hranou, vliv bočních zástěn Obrázky z CEN/TR , Annex D 77

78 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Vliv podhledových konstrukcí: Mohou při požáru působit různými způsoby A) horní hrana kouřové vrstvy Pokud jsou těsné a odolají působícím teplotám kouře. Kouř proudí po povrchu směrem k odvodu. Požárně dělící prvky (stěny, zástěny, apod.) mohou být zakončeny na úrovni podhledu. B) nepodílí se Pokud je perforován pravidelnými otvory o ploše větší než 25 % celkové plochy podhledu. Nebrání proudění kouře. Všechny požárně dělící prvky musí dosahovat nad podhledem až k požárně dělící konstrukci. C) Působí jako kouřová komora (plenum chamber) 78

79 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Vliv podhledových konstrukcí: Mohou při požáru působit různými způsoby C) Působí jako kouřová komora (plenum chambre, CEN/TR ) Při perforaci nižší než 25 % plochy. Nutné zahrnout vliv tlakové ztráty P ci v trase proudícího kouře. U přirozeného větrání se mění efektivní volná plocha odtokových prvků. Pevné požárně dělící konstrukce Přirozený, nebo nucený odvod kouře z prostoru. Kouřové zástěny Výška kouřové vrstvy se měří od spodního líce podhledu. Perforace podhledu Obrázek z CEN/TR , Annex I 79

80 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Vliv větru na přirozený odvod kouře a tepla: Zásadní! Tlak větru kolem klapky pro odvod kouře může být větší než účinný vztlak daný teplotou kouře. Vliv na účinnost odvodu kouře - plně či částečně se obrátí směr proudění otvorem - vzduch bude vnikat dovnitř. Tlak a sání větru bude mít vliv na proudění kouře budovou. Umístění a orientace klapek ve vztahu k převažujícímu směru větru a vyšším okolním překážkám. Využití deflektorů bránícím přímému účinku větru. Selekce otevírání otvorů podle směru větru (měření směru a rychlosti větru) Směr růstu přetlaku vlivem následné překážky (budova) Vysoké budovy podporují působení přetlaku na návětrné straně. V nízké výšce přetlak působený větrem podpoří průchod přívodními otvory i prodění vzduchu budovou Odvodní otvory by neměly být blízko návětrné fasády vyšší budovy 80

81 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Nucené vytváření podtlaku v prostoru zasaženém požárem, prostřednictvím požárních ventilátorů, které odvádějí směs kouře a vzduchu mimo budovu, kouř musí být odváděn v co nejvyšším místě. jednopodlažní až dvoupodlažní otevřené objekty - odvod kouře a tepla zajišťují střešní ventilátory. vícepodlažní stavby nebo podzemní objekty více kouřových sekcí může být napojeno na společné potrubí odvodu kouře osazené jedním požárním ventilátorem. 81

82 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Nucené podtlakové Rozdělení požárního úseku na kouřové (odvětrávané) sekce, každá vybavená autonomním větracím zařízením. KOUŘ KOUŘOVÉ VENTILÁTORY M odv = M př (kg/s) V odv >> V př (m 3 /s) M odv, p výkon ventilátoru KOUŘOVÉ SEKCE M odv KOUŘOVÁ ZÁSTĚNA PŘÍVOD VZDUCHU M př TEPLÉ ZPLODINY v < 5 m/s 82

83 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Nucené podtlakové Sousedící kouřové sekce Pokud má každá kouřová sekce vlastní odvod kouře a dojde ke spuštění dalších ventilátorů vlivem přetoku kouře mezi sekcemi, musí: být zachované souběžné elektrické napájení (dostatečný příkon, zejm. v případě zálohy); v požárem zasažené sekci musí zůstat zachován návrhový vzduchový výkon; v otvorech pro přívod vzduchu musí být rychlost proudění pod 5 m/s. 83

84 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Nucené podtlakové Vícepodlažní objekty KOUŘ M odv M odv, p výkon ventilátoru KOUŘOVÉ VENTILÁTORY Požární úsek 1 PŘÍVOD VZDUCHU Požární úsek 2 M př Větrací šachta pro úseky pod terénem Větrací otvory Požární úsek 3 84

85 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Nucené přetlakové KOUŘ PŘÍVOD VZDUCHU TEPLÉ ZPLODINY VENTILÁTORY PRO PŘÍVOD VZDUCHU 85

86 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Systémy ředění kouře Podmínky aplikace: vhodné pro relativně malý požár s nízkou výslednou teplotou kouře v prostoru velkého objemu (např. atria, nádražní, letištní haly), nespojovat s využitím systému větrání budovy, obvykle se uvažuje 6 1/h výměna vzduchu jako dostatečná (atria 4 1/h) CIBSE Guide E, vhodnější je posouzení pomocí CFD nástrojů. 86

87 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT): Systémy převádějící kouř Proudové ventilátory využité pro větrání garáží: odstranění kouře v průběhu požáru a po jeho likvidaci, k udržení zásahových cest až k místu požáru bez kouře, k ochraně únikových cest z garáží. Z podkladů firmy Colt International s.r.o. 87

88 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Návrhový postup Celá problematika je roztříštěná mezi velké množství předpisů různé právní váhy. České návrhové normy ČSN 73 08xx udávají pouze základní požadavky Není specifická norma pro návrh a chybí výpočtové metody pro dimenzování Často používány zahraniční normy Německé, Velké Británie a Spojených států amerických. Důležité jsou podklady výrobců protipožárních zařízení. Odborné publikace, aj. 88

89 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Návrhový postup základní právní předpisy zákon č.183/2006 Sb., stavební zákon, v platném znění zákon č.133/1985 Sb., o požární ochraně, v platném znění zákon č.360/1992 Sb., o výkonu povolání autorizovaných architektů, inženýrů a techniků činných ve výstavbě, v platném znění vyhláška č.268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, v platném znění vyhláška č.246/2001 Sb., o požární prevenci vyhláška č.23/2008 Sb.,o technických podmínkách požární ochrany staveb, v platném znění Ing. Toman duben 2015, přednáška v rámci předmětu ESBT 89

90 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Návrhový postup základní české normy ČSN :2009 Požární bezpečnost staveb- Společná ustanovení ČSN : Požární bezpečnost staveb Nevýrobní objekty ČSN : Požární bezpečnost staveb Výrobní objekty ČSN : Požární bezpečnost staveb - Obsazení objektů osobami ČSN : Požární bezpečnost staveb Shromažďovací prostory ČSN : Požární bezpečnost staveb Budovy pro bydlení a ubytování ČSN : Požární bezpečnost staveb Změny staveb ČSN : Požární bezpečnost staveb Budovy zdravotnických zařízení a sociální péče ČSN : Požární bezpečnost staveb Objekty pro zemědělskou výrobu ČSN : Požární bezpečnost staveb Objekty spojů a poštovních provozů ČSN : Požární bezpečnost staveb Sklady ČSN : Požární bezpečnost staveb Ochrana staveb proti šíření požáru vzduchotechnickým zařízením ČSN : Požární bezpečnost staveb Zásobování požární vodou ČSN : Požární bezpečnost staveb Navrhování elektrické požární signalizace Ing. Toman duben 2015, přednáška v rámci předmětu ESBT 90

91 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Návrhový postup Evropské normy ČSN EN Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Klíčový balík nyní 7 harmonizovaných norem, 2 technických zpráv (CEN/TR) a 4 rozpracovaných částí Eurokódy Normy pro zkoušení požární odolnosti - ČSN EN , -2, -3 Zkoušení požární odolnosti provozních instalací - ČSN EN 1366 (11 částí, z toho část 1 VZT potrubí, část 2 požární klapky, část 8 potrubí pro odvod kouře, část 9 potrubí pro odvod kouře ze samostatného úseku, část 10 kouřové klapky) Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí podle výsledků zkoušek - ČSN EN (5 částí, z toho část 4 prvky systémů pro usměrňování pohybu kouře) Ing. Toman duben 2015, přednáška v rámci předmětu ESBT 91

92 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Hledané návrhové parametry pro ZOKT objemový průtok kouře, který je potřeba odvádět, objemový průtok přívodního vzduchu, který se musí přivádět, průměrná předpokládaná teplota odváděného kouře Kouřová vrstva (horní zóna) Vrstva okolního vzduchu (spodní zóna) 92

93 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Vstupní požadavky do výpočtu normativní podmínky, hodnoty vycházející z PBŘ. Stanovení návrhového požáru a požárního scénáře analýza více variant vzniku požáru pro jeden objekt (předpoklad, že při požáru vznikne 1 požár), Stanovit, jestli se jedná o lokální požár, nebo celkový. Většina dostupných postupů popisuje lokální požár. nejhorší z variant pro teplotu Nejhorší z variant pro množství kouře Návrhový požár 93

94 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Pro určení návrhového požáru a požárního scénáře dále: základní vstupní údaje (viz. dále), trasa přístupu vzduchu, provedení stavby (dispoziční řešení, cesta kouře, atd.) chování osob, evakuační možnosti, únikové cesty, dojezd hasičů, reakce EPS, součinnost a ovlivnění sprinklerů, atd. Ing. Toman duben 2015, přednáška v rámci předmětu ESBT 94

95 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Volba modelu požáru Zjednodušené - parametrické požáry, lokální požáry, je-li celkové vzplanutí požárního úseku nepravděpodobné. Jednozónový model - uvažuje rovnoměrné rozdělení teplot v požárním úseku. Dvouzónový model - proměnná tloušťka horní vrstvy kouře s rovnoměrnou teplotou a dolní vrstva o nižší teplotě. Dynamické modely např. nástrojem FDS 95

96 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Schéma výpočtu: dvouzónový matematický model lokální požár zdroj požáru a jeho poloha příslušná dynamika požáru (požární zatížení, rychlost odhořívání) počáteční fáze rozvoje požáru určená konvekční složka tepla z požáru maximální rychlost uvolňování tepla na ploše analyzovaný návrhový interval (obvykle 5 až 15 minut) vyhodnocená doba evakuace osob a doba do zásahu hasičů fyzikální parametry (okolní teplota, atmosférický tlak, měrné teplo zplodin hoření, hustota vzduchu a kouřových plynů) Ing. Toman duben 2015, přednáška v rámci předmětu ESBT 96

97 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Schéma výpočtu: Zadávané vstupní parametry: dynamika požáru (součinitel t ) (s) velikost konvekční složky tepla z požáru Q c (-) max. rychlost uvolňování tepla požáru na ploše RHR (kw.m -2 ) teplota okolního vzduchu ( C) průměrný atmosférický tlak (Pa) součinitel C e (kg.m -5/2.s -1 ) měrná tepelná kapacita kouřových plynů (kj.kg -1.K -1 ) navržená čistá (nezakouřená) výška nad podlahou (m) Ing. Toman duben 2015, přednáška v rámci předmětu ESBT 97

98 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Schéma výpočtu: Základní výpočtová rovnice (GB, Thomas a Hinkley) pro určení hmotnostního průtoku kouře stoupajícího přímo z ohně vzhůru: M f Ce. P. Y 3/ 2 Kde: M f je hmotnostní tok kouře (kg/s) P je obvod návrhového požáru (m) Y je výška nezakouřeného vzduchu nad podlahou (m) C e je součinitel vyjadřující schopnost okolního vzduchu vstupovat do stoupajícího oblaku kouře nad ohněm ze všech stran 98

99 Zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT) Shrnutí principu návrhu ZOKT: Výpočty: Výpočet objemového průtoku odváděného kouře a přívodního vzduchu, Posouzení teplotní expozice (určení průměrné předpokládané teploty odváděného kouře). Stanovení aerodynamické plochy odvodního prvku (výtokový součinitel C < 1), Projekce: Výkresy, technická zpráva, výpis materiálu 99

100 děkuji za pozornost! Ing. Daniel Adamovský, Ph.D. Katedra technických zařízení budov