Scenariusze pożarowe – podstawy prawne i zasady tworzenia

Rafał Porowski, Waldemar Wnęk
Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego, Szkoła Główna Służby Pożarniczej

---

Formalne określenie „scenariusza pożarowego” zostało wprowadzone do rozporządzenia MSWiA z 2 grudnia 2015 r. w sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej (Dz.U. z 2015 r., poz. 2117). Jego definicję podano jako opis sekwencji możliwych zdarzeń w czasie pożaru reprezentatywnego dla danego miejsca wystąpienia lub obszaru oddziaływania, w szczególności dla strefy pożarowej lub strefy dymowej, z uwzględnieniem przede wszystkim:
• sposobu funkcjonowania urządzeń przeciwpożarowych, innych technicznych środków zabezpieczenia przeciwpożarowego, urządzeń użytkowych lub technologicznych oraz ich współdziałania i oddziaływania na siebie,
• rozwiązań organizacyjnych niezbędnych do właściwego funkcjonowania projektowanych zabezpieczeń.
Ponadto w jednym z 14 wymienionych danych wymaganych w projekcie budowlanym, określonych oraz przedstawionych przez projektanta zapisano:

Niestety nie określono ani zakresu i treści, ani definicji tego scenariusza. Biorąc pod uwagę powyższe, proponujemy następującą rolę scenariusza rozwoju zdarzeń na wypadek pożaru:
• zapewnienie właściwego doboru urządzeń ppoż.,
• możliwość bezpiecznej ewakuacji ludzi, m.in. przez sterowanie urządzeniami ppoż.,
• dobór odpowiednich materiałów i wyrobów budowlanych,
• zapewnienie właściwego szkolenia personelu,
• planowanie operacyjne na potrzeby działań ratowniczo-gaśniczych,
• przeprowadzenie analizy potencjalnych skutków pożaru dla ludzi i konstrukcji budynku.
Planowany do przeanalizowania scenariusz uwzględniający rozwój pożaru w pomieszczeniu i/lub obiekcie budowlanym powinny charakteryzować następujące parametry:
• moc pożaru,
• szybkość wydzielania się z pożaru toksycznych produktów spalania,
• szybkość wydzielania się dymu pożarowego,
• rozmiar pożaru,
• czas trwania pożaru,
• czas niezbędny do osiągnięcia kluczowych zdarzeń podczas scenariusza pożarowego (np. zjawiska flashover czy backdraft).

Podstawowym parametrem, na którego podstawie można odpowiedzieć na pytanie: „Jak duży jest pożar”, jest HRR (Heat Release Rate). Oznacza on szybkość wydzielania ciepła podczas reakcji spalania.
Parametr HRR (moc pożaru) dla każdego palącego się przedmiotu jest mierzony eksperymentalnie w kilowatach [kW]. HRR określa się dla szybkości, przy której reakcje spalania wydzielają maksimum ciepła. Bardzo często HRR mylnie definiuje się jako szybkość ubytku masy mierzoną w [kg/s]. Nie jest to jednak to samo. Wielkość parametru HRR można określić następującym wzorem [1]:

Parametr HRR jest bardzo istotny podczas rozwoju pożarów, gdy dopływ powietrza wymaganego do podtrzymania procesów spalania jest dość duży, a charakterystyka pożarowa materiału palnego wpływa na szybkość spalania. Podczas tej fazy rozwoju pożaru wartość HRR rośnie w czasie. Dla wielu materiałów i wyrobów budowlanych wartość HRR jest mierzona w laboratoriach badawczych i ogólnie dostępna [2].

Jednym z kluczowych elementów w każdym scenariuszu pożarowym w obiektach budowlanych jest możliwość wystąpienia zjawiska flashover, czyli rozgorzenia. Jest to jednoczesne zapalenie się wszystkich materiałów palnych w analizowanym pomieszczeniu. Parametry krytyczne stanowiące o początku rozgorzenia to [2]:
• średnia temperatura górnej warstwy gazów – 600°C,
• strumień ciepła na poziomie podłogi – 20 kW/m2.
Projektowany scenariusz może zakładać pożar o tzw. stanie ustalonym, podczas którego jest wydzielana stała ilość ciepła, albo pożar, którego rozwój zależy od czasu. Scenariusze pożarowe w funkcji czasu są powszechnie stosowane do szacowania pewnych kluczowych zdarzeń w teorii rozwoju pożarów, takich jak zjawisko flashover, czas zadziałania systemu sygnalizacji pożarowej, utrata odporności ogniowej danego elementu konstrukcji itp.
Z kolei założenie w scenariuszu ustalonego stanu pożaru pozwala na pozostawienie pewnego marginesu bezpieczeństwa w doborze urządzeń przeciwpożarowych, ze szczególnym uwzględnieniem systemów wentylacji pożarowej.
Charakterystyka scenariusza pożarowego ma ogromny wpływ na projektowanie urządzeń przeciwpożarowych w budynku, a tym samym na odpowiedni poziom bezpieczeństwa pożarowego. Należy zwrócić uwagę, że dla danego obiektu może okazać się konieczne poddanie analizie kilku scenariuszy pożarowych.
Trzeba również zadbać o to, aby wspomniane scenariusze odnosiły się do warunków najbardziej niekorzystnych, jakie mogą wystąpić w danym obiekcie.

Projektowany scenariusz pożarowy powinien dążyć do zapewnienia warunków bezpiecznej ewakuacji ludzi oraz wydzielenia strefy objętej pożarem. Osiągnięcie bezpiecznej ewakuacji będzie możliwe przede wszystkim poprzez zapewnienie odpowiedniego sterowania urządzeniami przeciwpożarowymi, jak również właściwego przeszkolenia personelu. Kryterium bezpiecznej ewakuacji uznaje się za spełnione, jeżeli [2]:

Margines bezpieczeństwa powinien być oceniany indywidualnie dla danego obiektu, z uwzględnieniem liczby użytkowników budynku, jego funkcji, uwarunkowań konstrukcyjnych, wyposażenia (np. nagromadzenia materiałów palnych) oraz szacowanego zagrożenia życia. Aby jednak projektowany scenariusz pożarowy zagwarantował bezpieczną ewakuację ludzi, muszą być spełnione określone warunki brzegowe odnoszące się do parametrów pożaru oraz rozprzestrzenienia dymu w obiekcie budowlanym, w tym m.in. [3, 7]:
• temperatura gazów pożarowych (warstwy dymu) na wysokości przekraczającej 2 m od poziomu drogi ewakuacyjnej powinna być mniejsza niż 200°C, jeżeli obliczenia pożaru projektowego są oparte na obniżającej się warstwie górnej gorącego dymu w pomieszczeniu lub na drogach ewakuacyjnych przy minimalnie czystej przestrzeni do 2 m (modele strefowe i korelacje inżynierskie);
• temperatura powietrza w przestrzeni drogi ewakuacyjnej do wysokości 1,8 m poniżej 60°C;
• zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych i elementów konstrukcyjnych budynku na wysokości 1,8 m od poziomu podłogi drogi ewakuacyjnej nie mniejszy niż 10 m;
• gęstość strumienia promieniowania cieplnego na wysokości 1,8 m od poziomu posadzki nie większa niż 2,5 kW/m2 w czasie niezbędnym na ewakuację;
• przyjmuje się, że podczas spalania standardowych materiałów palnych toksyczność dymu nie jest parametrem krytycznym, jeżeli jest zachowana widzialność przekraczająca 5 m.
Przystępując do tworzenia poszczególnych scenariuszy pożarowych, należy gruntownie przeanalizować funkcje, sposób działania i możliwe skutki uboczne zadziałania urządzeń przeciwpożarowych. Nie bez znaczenia jest też możliwość zastosowania systemu integrującego do sterowania urządzeniami bezpieczeństwa. Konieczne jest również przewidzenie możliwych reakcji użytkowników obiektu, które mogą mieć wpływ na uruchomienie alarmowania i proces ewakuacji.
W systemach sygnalizacji pożarowej możliwe jest automatyczne, zależne od miejsca detekcji pożaru i zaprogramowanych zależności czasowo-zdarzeniowych, wysterowanie wind, zamknięcie drzwi i bram pożarowych, zamknięcie klap pożarowych w wentylacji bytowej, otwarcie klap nawiewnych oraz wyciągowych wentylacji oddymiającej, otwarcie klap wentylacji grawitacyjnej, otwarcie drzwi na drogach ewakuacyjnych, wysterowanie instalacji gaszenia, odcięcie dopływu gazu, zatrzymanie wentylacji i procesów przemysłowych. Możliwe są także inne reakcje i sterowania wykonywane zgodnie ze scenariuszem pożarowym dla obiektu [5].

Należy pamiętać również o bardzo istotnym aspekcie znaczenia scenariusza pożarowego dla bezpieczeństwa ekip ratowniczych. W tym zakresie projektowany scenariusz musi zapewniać w obiekcie spełnienie następujących parametrów krytycznych, które mogą wystąpić w czasie pożaru [6]:
• temperatura powietrza w przewidywanym czasie podjęcia działań ratowniczo-gaśniczych na wysokości 1,75 m od poziomu posadzki w odległości do 15 m od źródła pożaru nie powinna przekraczać 120°C,
• widzialność wyjścia ewakuacyjnego
– drogi ucieczki.

 

Literatura