Ανάλυση σχεδιαστικών λύσεων για συστήματα υπερπίεσης σύμφωνα με το EN 12101-6

9/1/2023

Το πρότυπο EN 12101-6 ορίζει έξι κατηγορίες συστημάτων διαφορικής πίεσης: A, B, C, D, E και F. Ένας μηχανικός-μελετητής που συνεργάζεται με έναν ειδικό σε συστήματα αποκαπνισμού θα πρέπει να καθορίσει ποια κατηγορία θα χρησιμοποιήσει σε ένα δεδομένο κτίριο. Ανάλογα με την επιλογή, πρέπει να πληρούνται ορισμένα κριτήρια σχεδιασμού συστήματος που εισάγονται από το πρότυπο.

Σε αυτό το άρθρο, θα επικεντρωθούμε στο σύστημα διαφορικής πίεσης κατηγορίας Β και στο κριτήριο της απαιτούμενης ταχύτητας αέρα που παρέχεται σε μια ζώνη που έχει τυλιχθεί στη φωτιά, η οποία είναι 2 m/s (Εικόνα 1).

Η ταχύτητα αέρα πρέπει να διασφαλίζεται σε μια ανοιχτή πόρτα σε ένα ενδιάμεσο χώρο μεταξύ της ζώνης που έχει τυλιχθεί από τη φωτιά και του προστατευμένου χώρου (μια είσοδος ή λόμπι ανελκυστήρα).

Αυτό το κριτήριο μπορεί να εκπληρωθεί παρέχοντας επαρκή ποσότητα αέρα στο κλιμακοστάσιο, η οποία θα περάσει μέσω μιας ανοιχτής πόρτας στο χωλ της εισόδου και στη ζώνη που έχει τυλιχθεί από φωτιά. Αλλιώς μπορεί να επιτυγχανθεί παρέχοντας αέρα απευθείας στο χολ εισόδου και μετά στη ζώνη που τυλίχθηκε στη φωτιά.

Προτού αποφασίσουμε το που θα παρέχουμε τον αέρα προκειμένου να ικανοποιήσουμε το κριτήριο της ταχύτητας αέρα των 2 m/s, θα πρέπει να πραγματοποιήσουμε μια ανάλυση αρχιτεκτονικής του κτιρίου και μια ανάλυση CFD μεταξύ του σημείου παροχής αέρα και του σημείου εξαγωγής του.

Ας υποθέσουμε πως η πόρτα εισόδου στο χολ όπου μετριέται η ταχύτητα αέρα, έχει εμβαδόν 2m2. Η ποσότητα αέρα που πρέπει να προσάγουμε υπολογίζεται να είναι 2m2 x 2 m/s x 3,600 = 14,000 m3/h. Είναι σημαντικό να εξασφαλιστεί πως η ροή του αέρα θα έχει κατεύθυνση από τον χώρο υπερπίεσης προς τον χώρο που έχει φωτιά, με την προαπαίτηση πως ο φλεγόμενος χώρος έχει κατάλληλες οπές για εξαγωγή αέρα. Εάν δεν υπάρχει εξαγωγή αέρα, η πίεση μεταξύ των δυο ζωνών θα εξισορροπήσει με αποτέλεσμα ο καπνός να εισέλθει στην προστατευόμενη ζώνη (κλιμακοστάσιο, λόμπι ανελκυστήρα, είσοδος χολ).

Θα πρέπει δηλαδή να έχει λάβει υπόψιν από την αρχή ο αρχιτέκτοντας, μια λύση για την εξαγωγή (μηχανική ή βαρυτική) του καυτού καπνού από τη ζώνη φωτιάς. Η παροχή αέρα εξαγωγής θα πρέπει να είναι ίση ή μεγαλύτερη από 14,400 m3/h.

Ας περιγράψουμε λύσεις οι οποίες χρησιμοποιούν βαρυτική εξαγωγή θερμού καπνού από την ζώνη φωτιάς.

Βαρυτική εξαγωγή θερμού αέρα – καπνού

Όταν χρησιμοποιούμε αυτήν τη λύση, πρέπει να διασφαλίσουμε τη χαμηλότερη δυνατή αντίσταση ροής αέρα, καθώς η τιμή αντίστασης επηρεάζει άμεσα την αποτελεσματικότητα του συστήματος διαφορικής πίεσης. Στα συστήματα διαφορικής πίεσης κατηγορίας Β, με ταχύτητα ροής αέρα 2 m/s στο κλιμακοστάσιο, η πόρτα είναι ανοιχτή όχι μόνο στον όροφο που έχει τυλιχθεί από φωτιά, αλλά και κάτω από αυτόν τον όροφο και στον όροφο όπου πραγματοποιείται εκκένωση από το κτίριο (συνήθως το ισόγειο).

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Α

Ας υποθέσουμε ότι ολόκληρος ο αέρας παρέχεται στo κλιμακοστάσιο (Εικόνα 2). Ο αέρας που ρέει με ρυθμό 14.400 m3/h διέρχεται από την πόρτα μεταξύ της σκάλας και της εισόδου και, στη συνέχεια, μέσα από την πόρτα μεταξύ της εισόδου και της ζώνης που τυλίχθηκε στη φωτιά. Στη συνέχεια, ο αέρας ωθείται έξω από το κτίριο μέσω των ανοιγμάτων απόρριψης καπνού (π.χ. παράθυρα). Ας αναλύσουμε την αντίσταση και την το αποτέλεσμα του συστήματος που δημιουργούνται με αυτό το κριτήριο ροής αέρα.

Παράδειγμα συστήματος με τα παρακάτω υλικά

Μονάδα υπερπίεσης iSWAY
Διάφραγμα αέρος (damper) με διπλή είσοδο
P-MACF αισθητήριο διαφορικής πίεσης
STW/GA στόμιο προσαγωγής αέρα με damper ρύθμισης αέρα
Παράθυρο απαγωγής καπνού με κινητήρα
Ηχοαποσβεστήρας

Ο αέρας που ρέει μέσω της πόρτας από τη μια ζώνη στην άλλη με ταχύτητα 2 m/s δημιουργεί αντίσταση 6 Pa (Πίνακας 1). Έχουμε δύο πόρτες, οπότε η συνολική αντίσταση ισούται με 12 Pa. Στη συνέχεια, ας υποθέσουμε ότι θα γίνει εξαγωγή του αέρα μέσω ενός παραθύρου εξαγωγής καπνού. Έχει εμβαδόν 2 m2. Επομένως, η συνολική αντίσταση ανέρχεται σε 18 Pa. Μπορούμε επομένως να δηλώσουμε ότι όλα τα άλλα ανοίγματα του κλιμακοστασίου απαιτούν αντίσταση τουλάχιστον 18 Pa έτσι ώστε ο αέρας να διέρχεται από μια ανοιχτή πόρτα προς την κατεύθυνση του παραθύρου εξαγωγής καπνού.

Το μεγαλύτερο άνοιγμα στο κλιμακοστάσιο είναι μια ανοιχτή πόρτα εξόδου κινδύνου. Ας υποθέσουμε ότι το εμβαδόν του είναι 2m2. Για να εξασφαλιστεί αντίσταση ροής 18 Pa, η ταχύτητα αέρα πρέπει να ισούται με 3,5 m/s. Φαίνεται ότι – λαμβάνοντας υπόψη ότι ο αέρας πρέπει να ρέει προς τη σκάλα με ταχύτητα 2 m/s – πρέπει να παρέχουμε επιπλέον 25.200 m3/h (δεν θα συμπεριλάβουμε άλλες διαρροές στη σκάλα σε αυτή την ανάλυση). Επομένως, η συνολική ποσότητα αέρα που απαιτείται για την εκπλήρωση του κριτηρίου ταχύτητας αέρα με μια τέτοια βαρυτική εξαγωγή αέρα είναι 14.400 m3/h + 25.200 m3/h = 39.600 m3/h.

Επόμενο βήμα είναι να εξετάσουμε τη σωστή τοποθέτηση των σημείων παροχής αέρα στο κλιμακοστάσιο, ώστε να μην υπερβαίνει τη δύναμη ανοίγματος της πόρτας (100N) σε κανένα όροφο.

ΠΡΟΣΟΧΗ!

Σε περίπτωση κριτήριων διαφοράς πίεσης, οι διαρροές στη σκάλα μπορεί να είναι σημαντικά χαμηλότερες (Εικόνα 1). Επομένως, ο ανεμιστήρας πρέπει να παρέχει διαφορετικές ποσότητες αέρα ανάλογα με τον αριθμό των ανοιχτών και κλειστών θυρών. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο συσκευές με έγκυρα πιστοποιητικά που αναφέρουν το εύρος λειτουργίας του ανεμιστήρα και τους χρόνους απόκρισης του συστήματος.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Β

Ας υποθέσουμε πως ολόκληρος ο αέρας παρέχετε στην είσοδο του χολ (Εικόνα 3). Ο αέρας με παροχή 14,400m3/h διέρχεται από την πόρτα μεταξύ του χολ εισόδου και της ζώνης που έχει πιάσει φωτιά. Στη συνέχεια, ο αέρας ωθείτε έξω από το κτίριο μέσω των ανοιγμάτων απόρριψης αέρα. Ας αναλύσουμε την αντίσταση και το αποτέλεσμα του συστήματος που δημιουργείτε με αυτό το κριτήριο ροής αέρα.

Παράδειγμα συστήματος με τα παρακάτω υλικά

Μονάδα υπερπίεσης iSWAY
Διάφραγμα αέρος (damper) με διπλή είσοδο
P-MACF αισθητήριο διαφορικής πίεσης
STW/GA στόμιο προσαγωγής αέρα με damper ρύθμισης αέρα
Παράθυρο απαγωγής καπνού με κινητήρα
Ηχοαποσβεστήρας
Στόμιο προσαγωγής αέρα

Ο αέρας που ρέει μέσω της πόρτας από τη μια ζώνη στην άλλη με ταχύτητα 2 m/s δημιουργεί αντίσταση 6 Pa (Πίνακας 1). Έχουμε μόνο μία πόρτα, οπότε η συνολική αντίσταση είναι 6 Pa. Στη συνέχεια, ας υποθέσουμε ότι ο αέρας θα εξαχθεί μέσω ενός παραθύρου εξαγωγής καπνού, όπου έχει εμβαδόν 2 m2.

Επομένως, η συνολική αντίσταση ανέρχεται σε 12 Pa. Μπορούμε επομένως να δηλώσουμε ότι όλα τα ανοίγματα στη σκάλα απαιτούν αντίσταση τουλάχιστον 12 Pa έτσι ώστε ο αέρας να διέρχεται από μια ανοιχτή πόρτα προς την κατεύθυνση του παραθύρου εξαγωγής καπνού.

Το μεγαλύτερο άνοιγμα στο κλιμακοστάσιο είναι μια ανοιχτή πόρτα εξόδου κινδύνου. Ας υποθέσουμε ότι η επιφάνεια της είναι 2 m2. Για να εξασφαλιστεί αντίσταση ροής των 12 Pa, η ταχύτητα του αέρα πρέπει να ισούται με 2,9 m/s. Λαμβάνοντας υπόψη ότι ο αέρας πρέπει να ρέει προς τη σκάλα με ταχύτητα 2 m/s – πρέπει να παρέχουμε 20.880 m3/h (δεν θα συμπεριλάβουμε άλλες διαρροές στη σκάλα σε αυτή την ανάλυση). Επομένως, η συνολική ποσότητα αέρα που απαιτείται για την εκπλήρωση του κριτηρίου ταχύτητας αέρα με τέτοιο βαρυτικό σύστημα εξαγωγής αέρα είναι: 14.400 m3/h + 20.880 m3/h = 35.280 m3/h. Τώρα, θα πρέπει να εξετάσουμε τη σωστή τοποθέτηση των στομίων παροχής αέρα στο κλιμακοστάσιο, ώστε να μην υπερβαίνει τη δύναμη ανοίγματος της πόρτας σε κανένα όροφο, δηλαδή 100N. Αυτό ισχύει και για την πόρτα στο χολ εισόδου στη ζώνη που τυλίχθηκε στη φωτιά. Ο αέρας παρέχεται στην είσοδο του χολ και το κλιμακοστάσιο μέσω δύο ανεξάρτητων μονάδων υπερπίεσης.

ΠΡΟΣΟΧΗ!

Οι παραπάνω αναλύσεις δείχνουν ότι η επιλογή της σχεδιαστικής λύσης επηρεάζει τη συνολική ποσότητα αέρα που παρέχεται στις προστατευόμενες ζώνες. Σύμφωνα με το πρότυπο PN-EN 12101-6 θα πρέπει να παρέχεται επιπλέον 15% λόγω μη ελεγχόμενων διαρροών. Κατά συνέπεια, ο αριθμός των συσκευών που παρέχουν αέρα, ισχύς ηλεκτροκινητήρων, διατομές καλωδίων τροφοδοσίας και ηλεκτρολογικοί πίνακες ενδέχεται να διαφέρουν σημαντικά. Σύμφωνα με την εμπειρία της SMAY, η επιλογή μιας λύσης επηρεάζει σημαντικά το συνολικό κόστος ενός συστήματος διαφορικής πίεσης.

Πηγή: SMAY