CC BY
43
mgr inz. Lukasz Choluj
Zespol Laboratoriow Sygnalizacji Alarmu Pozaru i Automatyki Pozarniczej - BA CNBOP- PIB
BEZPIECZNA EWAKUACJA A ZALOZENIA SCENARIUSZA
POZAROWEGO
Safe evacuation and established fire scenario
Streszczenie
W artykule okreslono bezpieczne warunki ewakuacji wynikaj^cych z zalozen scenariusza pozarowego. Zapewnienie bezpiecznych warunkow ewakuacji wynika z zaleznosci wymaganego czasu bezpiecznej ewakuacji (WCBE) do dost^pnego czasu bezpiecznej ewakuacji (DCBE). DCBE jest to czas od momentu powstania pozaru do chwili, po ktorej warunki panuj^ce w budynku staj^ si^ krytyczne dla jego uzytkownikow. WCBE jest to czas od powstania pozaru do momentu, po ktorym wszystkie osoby s^ w stanie opuscic bezpiecznie budynek. Na WCBE skladaj^ si^ czasy: detekcji pozaru, zaalarmowania, rozpoznania sytuacji, reakcji na zdarzenia oraz czas przemieszczania si^ ewakuowanych osob. Scenariusz pozarowy zaklada II stopniowy sposob alarmowania zgodny z przepisami Polskiego prawa [6]. Nalezy podkreslic, ze zastosowane systemy przeciwpozarowe sluz^ce zagwarantowaniu bezpiecznych warunkow ewakuacji powinny zal^czac si^ w jak najkrotszym czasie od momentu wykrycia pozaru. Summary
The article described safe evacuation conditions resulting from the established fire scenario. Safe evacuation conditions result from the relationship of the required safe evacuation time (RSET) to the available safety evacuation time (ASET). ASET is the period from the outbreak of fire until the time when conditions in the building become critical to its occupants. RSET is the period of time from the outbreak of fire until the moment when all of the occupants are able to safely exit the building. RSET consists of several periods: fire detection, sounding of alarm, assessment of the situation, response time to the events as well as the time to physically moves. Fire scenario establishes a two stage alarm process, in accordance with requirements of Polish law [6]. It should be emphasized that fire protection systems utilized to ensure safe evacuation conditions should activate as soon as possible immediately upon fire protection. .
Slowa kluczowe: ewakuacja, scenariusz pozarowy, dostçpny i wymagany czas bezpiecznej ewakuacji;
Keywords: evacuation, fire scenario, available and required safety evacuation time;
Ide^. inzynierii bezpieczenstwa pozarowego jest projektowanie i budowanie bezpiecznych budynków. W procesie planowania przedsiçwziçcia budowlanego waznym elementem s^ warunki ewakuacji. Wymagania techniczne, jakie stawia siç drogom ewakuacyjnym zapewniaj^. przeprowadzenie bezpiecznej ewakuacji ludzi na zewn^trz budynku lub do innej strefy pozarowej. Jednakze podczas pozaru oprócz wymagan technicznych wiod^cym czynnikiem staj^. siç procedury wspóldzialania zastosowanych urz^dzen i systemów przeciwpozarowych, dziçki, którym tworzy siç mozliwosé opuszczenia osób z budynku bez narazania ich na oddzialywanie ognia oraz produktów spalania powstalych podczas pozaru.
Ewakuacja powinna byé z zalozenia zorganizowanym przemieszczaniem siç ludzi do bezpiecznego miejsca w przypadku powstania pozaru lub innego niebezpieczenstwa. Zapanowanie na ludzkimi zachowaniami jest mozliwe dziçki zalozeniu najbardziej optymalnego scenariusza zadzialania urz^dzen i systemów przeciwpozarowych. Przyjçte zasady wspóldzialania maj^. wskazaé osobom przebywaj^cym w budynku bezpieczn^. drogç ewakuacji z zagrozonej strefy. [1] [10]
Celem scenariusza zdarzen w przypadku powstania pozaru w budynku, jest okreslenie takich wytycznych, aby kazde zdarzenie okreslane jako pozar, zaistniale w obiekcie skutkowalo automatycznym lub rçcznym uruchomieniem odpowiednich procesów zadzialania i wspóldzialania systemów oraz urz^dzen przeciwpozarowych. Poprawnie dobrane procedury umozliwiaj^. uzyskanie najwyzszego, mozliwego do osi^gniçcia w zaistnialej sytuacji stanu bezpieczenstwa pozarowego przebywaj^cych w budynku ludzi.
Scenariusz pozarowy opracowuje siç w celu wlasciwego doboru wspóldzialania urz^dzen i systemów przeciwpozarowych w odniesieniu do mozliwych sytuacji pozarowych. Jednoczesnie jest pomocny na etapie planowania dzialan ratowniczo-gasniczych jednostek PSP w przypadku powstania pozaru.
Mozliwosé bezpiecznej ewakuacji podczas pozaru stanowi priorytet dzialan w zakresie ochrony przeciwpozarowej. W celu zapewnienia bezpiecznych warunków ewakuacji niezbçdne
jest przeanalizowanie zaleznosci dostçpnego czasu bezpiecznej ewakuacji do wymaganego czasu bezpiecznej ewakuacji.
Dostçpny czas bezpiecznej ewakuacji - DCBE [5]
Dostçpny czas bezpiecznej ewakuacji DCBE jest czasem, po którym warunki panuj3.ce w budynku lub rozpatrywanej jego czçsci staj^. siç krytyczne dla uzytkowników. DCBE jest okreslany przez parametr, który jako pierwszy osi^gnie wartosé uznawan^. za zagrazaj^c^. zyciu lub zdrowiu czlowieka. Parametrami tymi mog3 byé:
• przekroczenie wartosci temperatury lub strumieni promieniowania cieplnego,
• utrata widzialnosci podswietlanych znaków ewakuacyjnych,
• grubosé podsufitowej warstwy dymu,
• przekroczenie wartosci stçzenia gazów toksycznych.
W ponizszej tabeli przedstawiono wartosci graniczne po przekroczeniu, których nastçpuje zagrozenie dla zycia i zdrowia ludzkiego.
Tabela 1.
Wartosci graniczne czynników otoczenia waznych dla zycia i zdrowia czlowieka [2] [5]
Table 1.
Environmental factors limits important for human life and health [2] [5]
Parametr Parameters Wartosc graniczna The limit
Temperatura powietrza < 600C
Widzialnosé > 10 m
Wysokosé przestrzeni wolnej od dymu > 1,8 m
Koncentracja CO < 700 ppm
Koncentracja CO2 < 5%obj.
Zawartosé tlenu >14%obj.
Uszkodzenie konstrukcji powoduje zagrozenie dla ewakuuj^cych siç osób. Parametrami maj^cymi wplyw na parametr DCBE s^.:
• wzrost temperatury,
• utrata parametrów ognioodpornosci przez elementy budowlane.
Do okreslenia dostçpnego czasu bezpiecznej ewakuacji, nalezy uwzglçdnié jakiej klasy odpornosci ogniowej elementy konstrukcyjne zastosowano w budynku. Moc pozaru wplywa znacz^co na zachowanie siç elementów konstrukcyjnych podczas pozaru. Wartosé mocy pozaru zalezy od rodzaju materialów palnych wystçpuj^cych w danej przestrzeni. Oprócz tego wazne s3 przyjçte w budynku urz^dzenia i systemy przeciwpozarowe, które w znaczny sposób wplywaj^ na zmniejszenie oddzialywania ognia oraz dodatkowo zmniejszaj^ wplyw gor^cych gazów pozarowych na konstrukcjç.
Zwiçkszenie DCBE mozna uzyskaé poprzez zastosowanie technicznych systemów zabezpieczen:
• wentylacja pozarowa- ma na celu ograniczenie skutków pozaru poprzez usuniçcie dymu i ciepla wydzielonych podczas spalania na zewn^trz budynku, [3] [4]
• kurtyny dymowe- sluz3.ce do gromadzenia gor^cych gazów i dymu w jednym zbiorniku dymowym oraz zapobiega migracji dymu do drugiego zbiornika, [7]
• klapy dymowe- grawitacyjne usuwanie dymu i gor^cych gazów na zewn^trz obiektu budowlanego, [8]
• oddzielenia przeciwpozarowe - zatrzymanie pozaru w obrçbie jednej strefy, [9]
• stale instalacje gasnicze wodne - ogranicza szybkosé rozwoju pozaru, a tym samym oddzialywanie na konstrukcjç budynku. [11]
Dostçpny czas bezpiecznej ewakuacji mozna oszacowaé przy uzyciu symulacji komputerowej. Modele komputerowe przeprowadzaj^ dokladn^ analizy jak i ocenç warunków rozwoju pozaru, jego rozprzestrzeniania siç z uwzglçdnieniem wplywu dzialania i wspóldzialania zaproponowanych technicznych systemów zabezpieczen. Mogç sluzyé do obiektywnej oceny stopnia zagrozenia ludzi w czasie pozaru budynku.
Scenariusz pozarowy zaklada, ze system sygnalizacji pozarowej pelni nadrzçdnq. funkcjç w stosunku do pozostalych instalacji i urz^dzen. Centrala sygnalizacji pozarowej inicjuje nastçpuj3ce procedur ochrony budynku:
• otwarcie klap dymowych i otworów napowietrzaj3cych,
• opuszczenie kurtyn dymowych,
• zamkniçcie drzwi przeciwpozarowych na granicach stref pozarowych,
• zwolnienie kontroli dostçpu,
• zjazd windy na poziom parteru,
• uruchomienie wentylacji przeciwpozarowej,
• uruchomienie dzwiçkowego systemu ostrzegawczego,
• przekazanie sygnalu alarmowego do stanowiska kierowania Panstwowej Strazy Pozarnej,
• monitorowanie stalych instalacji gasniczych wodnych.
Wymagany czas bezpiecznej ewakuacji - WCBE [5]
Wymagany czas bezpiecznej ewakuacji WCBE jest czasem trwaj^cym od pocz^tku powstania pozaru do momentu, w którym zalozona ilosé osób zdola siç ewakuowaé w bezpieczne miejsce. WCBE wyznacza siç ze wzoru: [2] [5]
WCBE = td + ta + trozp + treak + tp (1)
gdzie:
td - czas detekcji pozaru,
ta- czas zaalarmowania,
trozp- czas rozpoznania sytuacji,
treak- czas reakcji na zdarzenie,
tp- czas przemieszczania siç ewakuowanych osób.
W celu wyznaczenia wymaganego czasu bezpiecznej ewakuacji przyjmuje siç nastçpuj^ce zalozenia:
1. Do okreslenia wlasciwego czasu przemieszczania siç ewakuowanych osób, nalezy przyj^é najmniej korzystne warunki np. ewakuacja z pomieszczen, gdzie wystçpuje najwiçksza liczba osób lub z pomieszczen najdalej oddalonych od wyjscia ewakuacyjnego. Przy okreslaniu czasu przemieszczania siç osób trzeba wzi^é pod uwagç: liczbç osób, szerokosé wyjsé ewakuacyjnych, dlugosé drogi ewakuacyjnej (maksymalna dlugosé przejscia ewakuacyjnego), prçdkosé poruszania siç osób po poziomej drodze ewakuacyjnej oraz jej szerokosé. [9] Wlasciwy czas ewakuacji osób z budynku powinien zakladaé równomiern^ ewakuacje do wszystkich drzwi ewakuacyjnych (zachowanie co najmniej dwóch dróg ewakuacyjnych pozwala na
ewakuacjç zagrozonych osób w przeciwnym kierunku do wyst^pienia zagrozenia -nie ogranicza siç tym samym warunków ewakuacji). Czas przemieszczania siç poszczególnych osób okreslono z dwóch zaleznosci, z których do WCBE bierzemy czas najbardziej niesprzyjaj^cy ewakuacji, a mianowicie: [5]
Na
tp=F*V <2)
gdzie:
Na - calkowita liczba ewakuowanych osób [os],
F - szerokosé wyjsé ewakuacyjnych [m],
V - prçdkosé poruszania siç osób na drodze ewakuacyjnej [m/s],
tr = LVPx (3)
Vp
gdzie:
Lmax - dlugosé drogi ewakuacyjnej [m],
Vp - prçdkosé ewakuuj^cych siç osób [m/s].
2. Detekcja pozaru zalezna jest od poprawnego doboru czujki pozarowej w stosunku do wysokosci pomieszczenia, rodzaju skladowanych materialów palnych, prawdopodobny rozwój pozaru w pocz^tkowej fazie, geometrii pomieszczenia oraz warunków srodowiskowych otoczenia, w której pracuje detektor pozarowy. Rózne czujki w róznym czasie i stopniu wykryj^ dane spalanie np. czujki dymu nie bçd^ wykrywaly spalania, któremu towarzyszy emisja energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego w zakresach spektrum ultrafioletu jak i podczernieni. Natomiast materialy, których spalaniu towarzyszy intensywne wydzielanie ciepla bez dymu bçd^ wykrywanie przez punktowe czujki ciepla. Wykorzystanie rçcznych ostrzegaczy pozarowych powoduje wysterowanie alarmu II-go stopnia bez zwloki czasowej.
3. Klasyczne II stopniowe zadzialanie alarmu pozarowego. Wykrycie pozaru przez jedn^ czujkç pozarowy powoduje wejscie centrali sygnalizacji pozarowej w alarm I-go stopnia. Po wejsciu centrali w alarm I-go stopnia personel obsluguj^cy centralç ma czas 60 sekund (czas maksymalny mozna wydluzyé do 120 s) na potwierdzenie tego alarmu. W przypadku nie potwierdzenia alarmu centrala przechodzi bezposrednio w alarm II-go stopnia. Potwierdzenie alarmu I-go stopnia w czasie 60 sekund przez personel obsluguj^cy centralç
powoduje przejscie centrali w stan oczekiwania, który pozwala personelowi dokonaé sprawdzenia wystçpowania pozaru w budynku. Personel zazwyczaj w czasie nie dluzszym niz 180 s (czas maksymalnie mozna wydluzyé licz^c do 10 minut pomniejszony o czas zarezerwowany na potwierdzenie alarmu I-go stopnia przez obslugç) powinien zlokalizowaé ewentualny pozar lub potwierdzié, ze alarm byl falszywy kasuj^c alarm na centrali. Lokalizacjç pozaru bardzo czçsto ulatwia zastosowany w budynku system wizualizacji, który dokladnie okresla miejsce powstania pozaru. W przypadku zlokalizowania pozaru personel dokonuj^cy sprawdzenia powinien wcisn^é najblizszy rçczny ostrzegacz pozarowy (ROP) w celu skrócenia do minimum czasu na rozpoznanie, co spowoduje wejscie centrali sygnalizacji pozarowej w alarm II-go stopnia. [6]
4. Czas rozpoznania sytuacji zalezy od miejsca lokalizacji pozaru i jego zauwazenia przez osobç znajduj^c^ siç w budynku. Czas zalezny jest od: ilosci stref pozarowych wystçpuj^cych w danym budynku, ukladu pomieszczen np. czy wystçpuj^ tzw. open space, magazyny czy pomieszczenia biurowe. Szybsza lokalizacja miejsca pozaru ma miejsce w budynku z jedn^ stref^ pozarowy w ukladzie open space niz kilku kondygnacyjnym budynku biurowym z kilkoma strefami pozarowymi.
5. Czas podjçcia decyzji o ewakuacji w znacz^cy sposób zalezy od szybkosci zauwazenia spalania, poniewaz szybciej zostanie zauwazone spalanie bezplomieniowe niz plomieniowe. Spalanie plomieniowe lub bezplomieniowe zalezy od rodzaju spalanego materialu (ciepla spalania, szybkosci rozkladu termicznego, ilosci materialu), temperatury otoczenia, stçzenia tlenu oraz warunki instalacyjno- sanitarne w których rozwin^l siç pozar. Szybka reakcja ludzi na zdarzenie skraca wymagany czas bezpiecznej ewakuacji.
Oszacowany czas bezpiecznej ewakuacji powinien byé sum przyjçtych zalozen W zalozonym czasie wszystkie osoby powinny opuscié obiekt lub przemiescié siç do innej bezpiecznej strefy pozarowej, a warunki panuj3.ce podczas pozaru nie powinny mieé wplywu na ich ewakuacjç. Warunkiem uznania ewakuacji za bezpiecznq, jest spelnienie kryterium wyrazonego zaleznosci^: [2] [5] DCBE - WCBE > 0 (4)
Z powyzszego zalozenia wynika, ze dostçpny czas bezpiecznej ewakuacji powinien byé wiçkszy lub równy wymaganemu czasowi bezpiecznej ewakuacji, aby wszystkie osoby byly w stanie opuscié budynek przed wyst^pieniem czynników krytycznych dla ewakuacji.
Jezeli natomiast róznica ta przyjmie postaé: [2] [5]
DCBE - WCBE < 0 (5)
to oznaczaé bçdzie to narazenie uzytkowników budynku na warunki zagrazaj3.ce ich zdrowiu lub zyciu. Wynik taki jest nie do przyjçcia i nalezy podj3.é czynnosci w celu uzyskania dodatniego wyniku róznicy DCBE i WCBE. Dodatkowo równanie (6) okresla koniecznosé usprawnienie zastosowanych urz^dzen przeciwpozarowych lub zastosowanie dodatkowych systemów, które mog3 wplyn^é na polepszenie warunków ewakuacji ludzi z budynku.
W obecnych czasach dynamicznie rozwijaj^ siç programy do oceny przyjçtych rozwi^zan i zabezpieczen. Komputerowe modele dostarczaj^ szybkich i bardzo precyzyjnych danych szacunkowych pozaru potrzebnych do podjçcia kroków maj^cych na celu zapobieganie lub kontrolowanie pozaru. Symulacje komputerowe pokazuj3, jak zaproponowane rozwi^zania sprawdzaj3 siç w praktyce. Wizualizacja zachodz^cych zjawisk i dzialania zabezpieczen jest odzwierciedleniem realnych warunków panuj3cych podczas pozaru, dziçki wykorzystaniu inzynierskich metod obliczeniowych w programie przekladaj3cych siç na poprawç bezpieczenstwa ludzi. Symulacje komputerowe w znacz^cy sposób wspomagaj^ proces oceny scenariuszy pozarowych oraz zwi3zanych z tym obliczen wybranych parametrów pozaru.
Wystçpuj^ równiez symulatory ewakuacji ludzi, w których to kazda osoba wystçpuj^ca w zagrozonym budynku moze byé indywidualnie zdefiniowana poprzez przypisanie szeregu odrçbnych cech wplywaj^cych na jej ruchy i decyzje (niezaleznie od innych jednostek podczas ewakuacji). Definiowalne cechy osób znajduj^cych siç w budynku z latwosci^ pozwalaj^ na porównywanie róznych wariantów ewakuacji oraz pomagaj^ na obliczenie najkrótszego czasu, po którym wszystkie osoby s3 w stanie bezpiecznie opuscié budynek.
Podsumowanie i wnioski
Wymagany czas bezpiecznej ewakuacji jest zalezny od ustalen wynikaj^cych z normy [6]. Odpowiednio dobrane czasy alarmowania wynikaj^ce z ustalen scenariusza pozaru pozwalaj^ na szybkie wysterowanie systemów przeciwpozarowych jak i powiadomieniem jednostek ratowniczo- gasniczych. System sygnalizacji pozarowej pelni najwazniejsz^ rolç bezpieczenstwa pozarowego w obiekcie. Podsumowuj^c pracç nasuwa siç wniosek, ze zastosowane systemy przeciwpozarowe sluz^ce zagwarantowaniu bezpiecznych warunków ewakuacji powinny zal^czaé siç w jak najkrótszym czasie od momentu wykrycia pozaru, poniewaz wczesne
zadzialanie systemów umozliwia zakonczenie ewakuacji przed wyst3pieniem czynników krytycznych.
Literatura
1. Fiszer F., Hetmann A., Markiewicz D., Bezpieczny budynek, TOM 2, Poznan czerwiec 2011.
2. Izba Rzeczoznawców SITP, Instytut Techniki Budowlanej, Podrçcznik projektanta systemów sygnalizacji pozaru, Czqsc I i II, [w:] Dziaianie instalacji przeciwpozarowej wynikajqcej z zalozeñ scenariusz pozarowego, Warszawa czerwiec 2010.
3. Mizielinski B., System oddymiania budynków- wentylacja, Wydawnictwo naukowo techniczne, Warszawa 1999.
4. Mizielinski B., Wolanin J., Kondygnacyjny system oddymiania budynków, Warszawa 2006.
5. Skulich J., Procedury [w:] Komenda Glówna Panstwowej Strazy Pozarnej, Biuro Rozpoznawania Zagrozen, Warszawa pazdziernik 2008.
6. PKN-CEN-TS 54- 14 System sygnalizacji pozarowej.
7. PN-EN 12101-1 Systemu kontroli i rozprzestrzeniania siç dymu i ciepla- Czçsé 1 Wymagania techniczne dotycz^ce kurtyn dymowych, czerwiec 2007.
8. PN-EN 12101-2 Systemu kontroli i rozprzestrzeniania siç dymu i ciepla- Czçsé 2 Wymagania techniczne dotycz^ce klap dymowych, czerwiec 2005.
9. Rozporz^dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadaé budynki i ich usytuowania (Dz. U. nr 75 poz. 690 z pózn. zm.).
10. Rozporz^dzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów z dnia 7 czerwca 2010 r. (Dz.U. 2010 nr 109 poz. 719).
11. VdS CEA 4001:2003-01 Urz^dzenia tryskaczowe Wytyczne projektowania i instalowania, Józefów 2004.
Równania
1. Wymagany czas bezpiecznej ewakuacji
2. Czas przemieszczania siç ewakuuj^cych osób
3. Czas przemieszczania siç ewakuuj^cych osób
4. Warunek uznania ewakuacji za bezpieczn^
5. Warunek uznania ewakuacji za niebezpieczn^
mgr inz. Lukasz Choluj- W 2012 ukonczyl Szkolç Glówn^ Sluzby Pozarniczej. W trakcie studiów pracowal jako inspektor ds. ochrony przeciwpozarowej oraz jako projektant systemów przeciwpozarowych. Obecnie pracuje w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpozarowej - PIB w Zespole Laboratoriów Sygnalizacji Alarmu Pozaru i Automatyki Pozarniczej - BA.
Recenzenci:
dr inz. Waldemar Wnçk st kpt. mgr inz. Rafal Porowski
