st. kpt. mgr inż. Rafał Szczypta starszy specjalista KG PSP

1. Systemy usuwania dymu i gorących gazów pożarowych, a uruchomienie stałych urządzeń gaśniczych wodnych. Rola tryskaczy w ochronie obiektu. st. kpt. mgr inż. Rafał Szczypta starszy specjalista KG PSP www.sitp.lodz.pl Włodzimierzów, 20 kwiecień 2012 r.

2. Instalacja tryskaczowa ZALETY • kontroluje rozwój pożaru (moc oraz powierzchnię), a w sprzyjających okolicznościach może ewentualnie ugasić pożar (wg. danych statystycznych skuteczność gaśnicza w zależności od źródła na poziomie 90 – 95 %), • może być stosowana jako alternatywne do systemu sygnalizacji pożaru urządzenie służące do wykrywania pożaru, • zabezpiecza elementy konstrukcyjne obiektu przed oddziaływaniem termicznym pożaru, • uniemożliwia zapalenie się sąsiednich materiałów palnych. MINUSY • nie ogranicza obszaru zadymienia, • zwiększa stężenia gazów pożarowych, • zmiesza wyporność dymu co ogranicza szybkość suwania zadymienia przez klapy dymowe.

3. Instalacja usuwającej dym i ciepło ZALETY • lepsza widoczność (zasięg widzialności) elementów budynku oraz oznakowania znakami bezpieczeństwa: • umożliwia użytkownikom bezpieczną ewakuację, • umożliwia ekipom ratowniczym szybki i bezpieczny dla dostępu do miejsca powstania pożaru, • obniża temperaturę dymu i gazów pożarowych: • umożliwia użytkownikom bezpieczną ewakuację, • zwiększa odporność ogniową elementów konstrukcyjnych budynku, przez co np. zmniejsza ryzyko zawalenia się dachu, • zimniejsza toksyczność produktów spalania oraz stężenia palnych gazów w strefie podsufitowej przez co zapobiega rozgorzeniu,

4. Instalacja usuwającej dym i ciepło ZALETY • ogranicza rozprzestrzenia nie się dymu i gazów pożarowych poza obszar strefy dymowej przez co zmniejsza straty powstałe na skutek oddziaływania dymu i ciepła (w szczególności sadzy) na wyposażenie obiektu. MINUSY • nie ogranicza możliwości rozprzestrzenia się ognia – ogień może rozprzestrzenić się na całe pomieszczenie/strefę pożarową /obiekt, • zasadniczo nie obniża mocy pożaru, • zapewnia większą szybkość spalania poprzez zapewnienie dobrej wentylacji pożaru.

5. Badania współdziałania instalacji • 1955 Armour Research Foundation of the Illinois Institute of Technology - Reduced-Scale Vent Tests Armour Research Foundation, • 1956 FMRC’s Tests on Vents, Curtains, and Sprinklers • 1964 Underwriters Laboratories Inc.’s (UL) - Tests on Effects of Vents on Sprinklered Fires, • 1966Colt International, Ltd.’s - Portsmouth Fire Tests, • 1970 FMRC’s - RubberTire Fire Test, • 1971 FMRC’s - Report on Rack Storage Tests, • 1974FMRC’s - Model Study of Venting Performance in Sprinklered Fires, • 1975FMRC’s - Stored Plastics Test Program, • 1980 IITRI’s - Full-Scale Vent/Sprinkler Research Tests, • 1989 Ghent Tests - the FRS, Colt International, Ltd., and the City of Ghent Fire Brigade, • 1994 FMRC’s Tests of Protection of Warehouse Retail Occupancies

6. Badania współdziałania instalacji • 1998NIST 6196-1 Sprinkler, Smoke & Heat Vent, Draft CurtainInteraction -- Large Scale Experiments and ModelDevelopme. Podczas tego badania wykonano 39 testów (34 z heptanem oraz 5 z kartonami wypełnionymi kubkami polistyrenowymi). Obiekt: 37m x 37m x 14,6m Klapy dymowe: 1,2m x 2,4m (5 szt.), elementy termoczułe 74oC oraz 100oC Tryskacze: ELO-231 (Extra LargeOrifice) SR zamontowane w rozstawie 3m x 3m z elementem termoczułym 0,11 m poniżej stropu. Źródło pożaru I seria (heptan 5 MW, 50-60s), sufit 7,6 m, 1 klapa II seria (heptan 10 MW, 70s), sufit 8,2, 5 klap III seria (plastyk) Kurtyny: 1,8 m

7. NIST - Large Scale Experiments and Model Development

8. NIST - Large Scale Experiments and Model Development Wpływ klap i kurtyn dymowych na czas zadziałania tryskaczy Kiedy pożar nie był zapalny bezpośrednio pod klapą dymową, otwarcie klap zarówno przed jak i po zadziałaniu pierwszego tryskacza nie miało wpływu na czasy zadziałania tryskaczy położonych najbliżej ogniska pożaru. W przypadkach, gdy pożar inicjowano 3m od środka klapy dymowej, jedynie dostrzegalny efekt otwarcia klapy dymowej na czas zadziałania tryskacza był dla tych tryskaczy, które były zlokalizowane bezpośrednio poniżej otworu klapy dymowej. W testach, w których pożar zapalano bezpośrednio pod klapą dymową, klapa ta otwierała się przed zadziałaniem najbliższego tryskacza i zauważalny był w tych testach wpływ oddymiania na czas zadziałania tryskaczy. Czym szybciej (wcześniej) uruchamiała się klapa dymowa tym efekt oddziaływania oddymiania na czasy uruchomia poszczególnych tryskaczy był bardziej widoczny (znaczący).

9. NIST - Large Scale Experiments and Model Development Wpływ klap i kurtyn dymowych na czas zadziałania tryskaczy Przykładowo w testach, w których pożary zainicjowano bezpośrednio pod klapą zlokalizowaną w wydzielonej kurtynami strefie dymowej średnie czasy aktywacji 4 najbliższych tryskaczy wynosiły: • 1 min. 13 sek. – klapa zamknięta, • 1 min. 29 sek. – klapa uruchomiona automatycznie po 1 min. 4 sek., • 1 min. 58 sek. – klapa uruchomiona ręcznie po 40 sek., • 1 min. 8 sek. – klapa uruchomiona ręcznie po 1 min. 30 sek. Powyższe dane wskazują, że czym szybciej otworzy się klapa dymowa tym większe jest opóźnienie w aktywacji pierwszego pierścienia tryskaczy. Wszystkie powyższe próby przeprowadzono w identycznych warunkach rozwoju pożaru (heptan 5 MW w 60 sek.).

10. NIST - Large Scale Experiments and Model Development Wpływ klap i kurtyn dymowych na ilość otwartych tryskaczy Generalnie kurtyny dymowe zwiększały liczbę uruchomionych tryskaczy. Analiza wyników testów pierwszej serii wskazuje, że w testach podczas których kurtyny były zainstalowane a klapy były zamknięte uruchomionych było11 tryskaczy, a w testach bez kurtyn uruchomione były tylko 4 tryskacze. Próby w których klapy dymowe były uruchamiane automatycznie albo ręcznie również wskazały, że w sytuacji z kurtynami kiedy źródło pożaru znajdowało się bezpośrednio pod klapą zadziałało nawet dwukrotnie więcej tryskaczy niż w testach przeprowadzanych bez kurtyn. Efekt ten wynika przede wszystkim z faktu gromadzenia w strefie podsufitowej gazów pożarowych wyższej temperaturze oraz w mniejszym stopniu z większej grubości warstwy dymu. Porównując testy z kurtynami i bez zauważyć można, iż różnica temperatur wynosiła ok. 20 – 30 oC dla testów z kurtynami i bez.

11. NIST - Large Scale Experiments and Model Development Wpływ klap i kurtyn dymowych na ilość otwartych tryskaczy W próbach, w których ogień zapalano bezpośrednio pod klapą, liczba aktywacji tryskaczy była mniejsza nawet dwukrotnie. Jednak w sytuacji, gdy ogień rozpalano nie bezpośrednio pod klapą różnica była znacznie mniejsza lub w ogóle nie było różnicy w liczbie aktywacji tryskaczy. Dlatego też, z wyjątkiem sytuacji gdzie źródło pożaru znajdowało się bezpośrednio pod lub blisko klapy (3m), nie stwierdzono aby oddymianie grawitacyjne powodowało zmniejszenie liczby uruchamianych tryskaczy.

12. NIST - Large Scale Experiments and Model Development Wpływ klap i kurtyn na kształt strumienia wody z tryskaczy. Podczas próby P-3 (plastyk) kurtyna na północ od źródła pożaru zablokowała strumień wody z tryskaczy oraz opóźniła otwarcie tryskaczy. zlokalizowanych za kurtyną. Pożar rozwijał się w kierunku północnego regału ponieważ towar był tam niezmoczony z powodu opóźnienia w aktywacji tryskaczy po północnej stronie kurtyny i blokadzie zraszania od południowej strony.

13. NIST - Large Scale Experiments and Model Development Wpływ tryskaczy na liczbę oraz czas otwarcia klap dymowych Z przeprowadzonych badań wynika, że woda z tryskaczy wpłynęła na charakterystykę czułości termicznej klapy. Analiza temp pod sufitem ze wszystkich prób wykazała że tryskacze mają znaczący efekt chłodzący, który zmienia czułość zadziałania elementów termoczułych. W próbie bez tryskaczy temperatura koło klapy wynosiła 170 oC podczas gdy w testach z tryskaczem temperatura przy klapie wynosiła 90 oC. W żądnym przypadku testu z tryskaczem klapa się nie otworzyła. Na podstawie analiz elementów termoczułychklap przeprowadzonych po testach stwierdzono, że topiki zaczęły się topić. Dane te wskazują, że element topikowy osiągnął temperaturę zadziałania przed lub w tym samym czasie co nastąpiło otwarcie tryskacza. Nie ustalono jednak czy został on schłodzony bezpośrednio wodą z tryskacza, czy tryskacz schłodził unoszący się dym na tyle, że topik nie otworzył się.

14. NIST - Large Scale Experiments and Model Development Wpływ klap i kurtyn na kształt strumienia wody z tryskaczy. Straty pożarowe (ilość spalonych pudełek) w tym teście były znacznie większe niż w każdym następnym z tej serii, pomimo tego że pierwsze z tryskaczy zadziałały stosunkowo szybko (67 i 72s.). Szybkie zadziałanie tryskaczy nie spowodowało jednak gwałtownego spadku temperatury. Pożar rozprzestrzenił się na niechronioną część północnego regału, chociaż był na kontrolowanej przez tryskacze północnej stronie kurtyny. Ostatecznie spłonęły 184 kartony, prawie dwukrotnie więcej niż w testach P4 i P5 Klapa otworzyła się automatycznie w czasie 4:11, ale do tego czasu 2 tryskacze po każdej stronie już działały. W oparciu o badanie kształtu, rzutu powierzchni gdzie zadziałały tryskacze oraz danych z termopar stwierdzono, że otwarcie klapy nie miało wpływu na wyniki testu.

15. NIST - Large Scale Experiments and Model Development WNIOSKI Uruchomienie klap dymowych nie ma istotnego wpływu na czas zadziałania i ilość aktywowanych tryskaczy, w sytuacji gdy ogień nie powstaje bezpośrednio pod klapą. Pożary powstałe bezpośrednio pod automatycznie uruchamianymi klapami dymowymi zwykle nie wpływają na czas uruchomienia pierwszego tryskacza, ale należy się liczyć z opóźnieniem zadziałania tryskaczy, tym tryskaczy pierwszego pierścienia. Jeżeli klapy zostaną aktywowane przed lub w tym samym czasie co pierwszy tryskacz, liczba uruchomionych tryskaczy może spać aż o 50 procent w porównaniu do sytuacji z klapą zamkniętą.

16. NIST - Large Scale Experiments and Model Development WNIOSKI Podział kurtynami dymowymi przestrzeni podsufitowej na strefy dymowe powoduje nawet dwukrotny wzrost liczby uruchomionych tryskaczy w porównaniu do sytuacji bez kurtyn dymowych. Kurtyny dymowe w sytuacji gdy pożar powstaje w ich bezpośrednim pobliżu mogą (test P-3) blokować strumień wody z tryskacza i opóźniać zadziałanie tryskaczy położonych za kurtyną, w konsekwencji powstają większe straty oraz uruchamia się większa liczba tryskaczy. Klapy dymowe z powodu znaczącego efektu chłodzenia przez tryskacze warstwy podsufitowej, często nie mogą być uruchomione automatycznie z termowyzwalaczy. Strumień wody z tryskaczy obniża sprawność grawitacyjnego przepływu przez otwory klap dymowych.

17. Dziękuję za uwagę! st. kpt. mgr inż. Rafał Szczypta starszy specjalista KG PSP tel. 22 523 39 12, e-mail. rszczypta@kgpsp.gov.pl