Rozwiązania gospodarcze za pomocą nowoczesnych metod inżynieryjnych w ochronie przeciwpożarowej

Laptop_Mock-Up_Analiza termiczna

Wymeldowanie_01

Inżynierowie ochrony przeciwpożarowej mają dziś do dyspozycji nowoczesne metody wspomagane komputerowo, tak zwane metody inżynierskie, jako skuteczne narzędzia. Dzięki zastosowaniu tych metod inżynierskich istnieje możliwość wykazania zgodności z wymaganym poziomem bezpieczeństwa w sposób ukierunkowany na cele ochrony w ramach koncepcji ochrony przeciwpożarowej – nawet w przypadku, gdy nie można spełnić preskryptywnych wymagań odpowiednich przepisów przeciwpożarowych. Metody inżynierskie pozwalają tym samym na opracowanie trwałych rozwiązań ochrony przeciwpożarowej dla nowych i istniejących budynków, dostosowanych do konkretnego obiektu i indywidualnych potrzeb.

Zwłaszcza przy renowacji istniejących budynków można w ten sposób często uniknąć rozbudowanych środków pozwalających na uzyskanie pozwolenia, osiągnąć oszczędności kosztów i czasu, a tym samym realizować rozwiązania ekonomiczne.

Chociaż metody inżynierskie stanowią stan techniki i rosnące koszty budowy publicznych budynków są obecnie tematem mediów, można zauważyć, że wszechstronne możliwości zastosowania nowoczesnych metod inżynierskich oraz wynikające z nich korzyści i potencjały oszczędności nie są zawsze widoczne dla społeczeństwa.

Poniżej krótko przedstawione są te metody inżynierskie i typowe pytania. W zależności od złożoności problemu, metody inżynierskie mogą być stosowane pojedynczo lub w połączeniu.

Symulacje pożarowe i przewietrzanie

Głównym kryterium skuteczności koncepcji ochrony przeciwpożarowej jest zapewnienie bezpiecznego poruszania się po drogach ewakuacyjnych i ratunkowych w przypadku pożaru. Należy zapewnić, że sytuacja zadymienia i rozkład temperatury, które występują podczas pożaru, nie zakłócą możliwości korzystania z dróg ewakuacyjnych i ratunkowych (potwierdzenie bezpieczeństwa osób, zapewnienie skutecznych działań gaśniczych).

Do oceny rozprzestrzeniania się dymu w przypadku pożarów w budynkach stosuje się symulacje pożarowe oparte na komputerze. Programy specjalnie opracowane do symulacji pożarów modelują mechanizmy przepływu i termodynamikę pożaru w budynku. Dzięki temu możliwe jest obliczenie rozprzestrzeniania się dymu w budynku w celu oceny sytuacji zadymienia i rozkładu temperatury, a także obliczenie przepływu ciepła i temperatury w elementach konstrukcyjnych.

W jakich pytaniach stosuje się symulacje pożarowe?

• W celu sprawdzenia skuteczności lub optymalizacji koncepcji odprowadzania ciepła i dymu
• Jak długo zapewniona jest dostępność dróg ewakuacyjnych (samodzielna ewakuacja i interwencja)?
• Jakie obciążenie temperaturowe występuje na oszkleniu? / Czy można zmniejszyć wymagania dotyczące jakości ochrony przeciwpożarowej oszklenia?

Symulacje ewakuacji

Chodzi tutaj o analizę przepływu osób z naciskiem na ewakuację budynku. Uwzględniając geometrię budynku, dostępne technologie i przewidywane zachowania użytkowników uciekających, można przeprowadzić ocenę dróg ewakuacyjnych za pomocą modelu komputerowego. Problematyczne miejsca mogą być analizowane, a czas ewakuacji budynku wyznaczany. Symulacje ewakuacji wspomagane komputerowo stanowią uznany inżynierski sposób potwierdzania odpowiednich wymiarów dróg ewakuacyjnych i ratunkowych w przypadku odchyleń od przepisów budowlanych.

W jakich pytaniach stosuje się symulacje ewakuacji?

• W przypadku odchyleń od obowiązujących dróg ratunkowych w istniejących budynkach w celu uzasadnienia odstępstw
• W przypadku złożonych budynków w celu identyfikacji miejsc zatorów i optymalizacji koncepcji ewakuacji
• Do badania czasu ewakuacji budynku / części budynku

Analiza termiczna

Za pomocą analizy termicznej badana jest termiczna wpływ pożaru na elementy nośne. Najpierw oblicza się rozkład temperatury w elemencie w funkcji czasu. W tym celu, uwzględniając specyfikę użytkowania obiektu i istniejące obciążenia pożarowe, definiuje się scenariusz pożaru i oblicza temperatury gazów dymowych za pomocą symulacji pożarowej wspomaganej komputerowo. W kolejnym kroku na podstawie temperatur gazów dymowych oblicza się przepływ ciepła do elementu i rozkład temperatury w nim. Na podstawie obliczonego rozkładu temperatury w przekroju elementu można ocenić, czy temperatury w badanym elemencie (np. podciągach) są w krytycznym zakresie czy nie.

W jakich pytaniach stosuje się analizy termiczne?

• Przy renowacji istniejących budynków (np. szkół) lub ich adaptacji na nowe cele, często pojawia się sytuacja, że elementy lub części konstrukcji nie spełniają preskryptywnych wymagań obowiązującej decyzji o pozwoleniu na budowę, norm lub innych norm (np. zbyt małe przykrycie betonu w stropach żelbetowych).
• Czy jakość ochrony przeciwpożarowej elementów jest wystarczająca w kontekście realizacji celów ochrony?

Podsumowanie i wnioski

Zastosowanie metod inżynierskich w ochronie przeciwpożarowej umożliwia badanie szerokiego zakresu zagadnień związanych z ochroną przeciwpożarową. Praktyka pokazuje, że na wielu poziomach opłaca się bardziej włączać metody inżynierskie jako nowoczesne i aktualne narzędzie (silniej).

Poprzez inżynierski dowód i spełnienie specyficznych dla obiektu celów ochrony za pomocą metod inżynierskich można na przykład:

• przy renowacji istniejących budynków często uniknąć rozbudowanych środków pozwalających na uzyskanie pozwolenia,
• zapewnić lepsze podstawy do podejmowania decyzji (poprzez porównanie różnych środków) dla wszystkich zaangażowanych w planowanie,
• oraz realizować zasobooszczędne, trwałe i ekonomiczne rozwiązania w nowych i istniejących budynkach.

 Autorzy:

Dipl.-Ing. Patrick Frey
Kierownik działu metod inżynierskich
Sinfiro GmbH & Co. KG

David Binder
Inżynier (lotnictwo i kosmonautyka)
Sinfiro GmbH & Co. KG

Dipl.-Ing. (FH) Ralf Galster
Ekspert ds. ochrony przeciwpożarowej zgodnie z VwV Brandschutzprüfung
Dyrektor generalny Sinfiro GmbH & Co. KG