Błędy w projektowaniu systemów automatyki wentylacji przeciwpożarowej

System wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych odpowiada za bezpieczeństwo życia, umożliwienie dostępu dla służb ratunkowych oraz za ochronę mienia. Ideą prawidłowego funkcjonowania systemu jest ukierunkowanie przepływu dymu i usunięcie szkodliwych produktów spalania poza budynek. W tym celu, już na etapie projektowym należy zintegrować ze sobą systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła, instalacje elektryczne oraz systemy detekcji i sygnalizacji pożaru. Koordynację prawidłowego działania tych systemów i instalacji zapewniają centrale zasilająco-sterujące będące częścią systemów kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Prawidłowy dobór układu automatyki pożarowej jest jednym z najistotniejszych etapów projektowania systemu wentylacji pożarowej. W niniejszym artykule przedstawiono najczęściej występujące błędy projektowe związane z centralami zasilająco-sterującymi mechanicznych systemów oddymiania.

Brak koordynacji międzybranżowej

Zagadnienie automatyki pożarowej wymaga ścisłej koordynacji branż, a przede wszystkim branży elektrycznej i sanitarnej. Zdecydowana większość błędów projektowych dotyczących central zasilająco-sterujących systemów wentylacji pożarowej jest powiązana bezpośrednio z brakiem koordynacji międzybranżowej.

Brak projektu automatyki systemu wentylacji pożarowej

Na chwilę obecną nie ma przepisu określającego, w czyim zakresie znajduje się opracowanie projektu central zasilająco-sterujących systemów oddymiania. Jest to kwestia uzgodnień pomiędzy architektem, a projektantami branżowymi. Niedoprecyzowanie zakresu w praktyce bardzo często doprowadza do pominięcia lub powierzchownego opracowania projektu automatyki oddymiania. Projektant wentylacji ogranicza się do przekazania parametrów elektrycznych dobranych urządzeń systemu wentylacji pożarowej projektantowi elektrycznemu, a projektant elektryczny na tej podstawie uwzględnia wyłącznie zabezpieczenie i linię zasilającą z rozdzielnicy pożarowej. W ten sposób powstaje niekompletność dokumentacji projektowej.

Projekt układu automatyki systemu wentylacji pożarowej powinien składać się z:

• schematu blokowego, uwzględniającego zakres urządzeń zasilanych, sterowanych i monitorowanych z projektowanych central, zastosowaną aparaturę zabezpieczeniową dla poszczególnych urządzeń oraz dobór okablowania;
• bilansu mocy uwzględniającego zestawienie parametrów elektrycznych urządzeń zasilanych i sterowanych z poszczególnych central, w tym: moc elektryczna, napięcie znamionowe, prąd znamionowy i rozruchowy;
• listę sygnałów z/do systemu sygnalizacji pożarowej.

Ze względu na złożoność zagadnień związanych bezpośrednio z instalacjami elektrycznymi oraz automatyką wydaje się uzasadnione, aby wyżej omówiony projekt był opracowywany przez projektanta elektrycznego w porozumieniu z projektantem sanitarnym.

Pominięcie istotnych zakresów - sterowanie klapami

Zagadnienie systemu wentylacji pożarowej jest bardzo rozbudowane i składa się z wielu mniejszych zakresów, których współdziałanie jest kluczowe w celu prawidłowej pracy systemu. Realizacja zasilania i sterowania poszczególnych urządzeń może odbywać się na różne sposoby i istotna w tym przypadku jest znajomość przepisów.

Przykładem jest sterowanie klapami przeciwpożarowymi systemu wentylacji pożarowej, tzw. instalacji oddymiającej. W projekcie instalacji niskoprądowej zakres ten słusznie zostaje często pominięty. Wynika to bezpośrednio z normy PN EN54-1:2011, która informuje, że zadaniem centrali sygnalizacji pożarowej jest wyłącznie wykrycie pożaru oraz transmisja alarmu do urządzeń zewnętrznych [1]. W takiej sytuacji sterowanie klapami powinno być uwzględnione w centrali zasilająco-sterującej systemu wentylacji pożarowej, która spełnia wymagania normy PN EN12101-9, a więc jest urządzeniem, które może automatycznie uruchomić środki mające na celu ograniczenie skutków pożaru (otwarcie/zamknięcie klap ppoż. instalacji oddymiającej) [2].

Często dochodzi do sytuacji, w których projekt centrali wentylacji pożarowej błędnie zakłada, iż zakres sterowania klapami zostanie uwzględniony w projekcie systemu sygnalizacji pożarowej i finalnie obszar ten zostaje całkowicie pominięty.

Brak wytycznych do sterowania - matryca sterowań

Matryca sterowań to tabelaryczne zestawienie przedstawiające sposób pracy urządzeń systemu wentylacji pożarowej w zależności od sygnałów pożarowych. Jest to opracowanie, które scala ze sobą informacje zawarte w scenariuszu pożarowym, symulacji CFD, projekcie systemu sygnalizacji pożarowej oraz projekcie wentylacji pożarowej. Matryca sterowań jest podstawowym opracowaniem umożliwiającym prawidłową prefabrykację i zaprogramowanie centrali zasilająco-sterującej systemu wentylacji pożarowej.

Powszechnie zdarza się, iż matryca sterowań zostaje całkowicie pominięta w projekcie i producent urządzenia lub wykonawca instalacji bierze na siebie odpowiedzialność interpretacji i integracji zapisów zawartych w scenariuszu, symulacji i projektach branżowych. Problemy zaczynają się, gdy wyżej wymienione opracowania zawierają braki uniemożliwiające utworzenie precyzyjnej matrycy sterowań. Dotyczy to między innymi braku informacji o:

• czasach zadziałania poszczególnych urządzeń,
• kierunkach działania wentylatorów strumieniowych,
• wymaganych sygnałach z/do systemu sygnalizacji pożarowej,
• sposobie działania klap przeciwpożarowych,
• podziale na strefy detekcji systemu wentylacji bytowej (w przypadku, gdy centrala odpowiada za sterowanie wentylacją bytową garażu).

Ustalenie szczegółów dotyczących sterowania na etapie realizacji znacznie wydłuża proces wykonywania instalacji, a niekiedy opóźnia odbiory końcowe. W związku z tym matryca sterowań powinna być standardowym opracowaniem zawartym w projekcie instalacji wentylacji.

Nieprawidłowy dobór zabezpieczeń wentylatorów

Centrale zasilająco-sterujące wentylacji pożarowej umożliwiają stosowanie różnych układów rozruchowych dla silników wentylatorów oddymiających. Do układów takich należą: przemienniki częstotliwości (falowniki), softstartery, rozruch bezpośredni, rozruch gwiazda/trójkąt oraz układ Dahlandera.

Wybór prawidłowego zabezpieczenia zależy od przeznaczenia wentylatora. Jest to jeden z najistotniejszych etapów projektowania centrali systemu wentylacji pożarowej. Przed przystąpieniem do doboru układu należy przenalizować przeznaczenie i sposób pracy wentylatora oddymiającego pod kątem rewersyjności, liczby biegów oraz punktu pracy. Każdy układ charakteryzuje się określonym prądem rozruchowym, który ma wpływ na instalację elektryczną obiektu.

Metodą rozruchową, która umożliwia realizację wszystkich wymaganych scenariuszy pracy wentylatorów (z wyjątkiem wentylatorów strumieniowych) jest przemiennik częstotliwości, potocznie określany jako falownik. Cechuje się najniższym prądem rozruchowym (do 120% prądu znamionowego). Jest to najbezpieczniejsza metoda rozruchowa, której stosowanie nie wymaga wnikliwej analizy parametrów sieci elektrycznej oraz sposobu pracy wentylatora.

W przypadku pozostałych układów najlepiej skontaktować się z producentem central zasilająco-sterujących, ponieważ ich nieprawidłowy dobór może nieść za sobą negatywne konsekwencje. Szczególnym zagrożeniem jest wybór zabezpieczenia o wysokim prądzie rozruchowym (rozruch bezpośredni, gwiazda/trójkąt, softstart) bez uprzedniej analizy parametrów sieci obiektu i zaprojektowanych zabezpieczeń elektrycznych do central.

Należy również pamiętać, że wybór określonych metod rozruchowych wpływa na dobór przewodów zasilających wentylatory. Jakiekolwiek optymalizacje lub zmiany projektowe w tym zakresie wymagają weryfikacji projektanta branży elektrycznej.

Projektowanie central zasilająco-sterujących systemów wentylacji pożarowej wymaga podejścia wielobranżowego. Niewłaściwa koordynacja pomiędzy specjalistami w swojej dziedzinie może doprowadzić do nieprawidłowości i braków w projekcie. To z kolei może wpłynąć na problemy z odbiorami końcowymi budynku lub na wadliwe działanie systemu zapewniającego bezpieczeństwo użytkownikom.

Dział automatyki systemów wentylacji pożarowej firmy Mercor Light&Vent sp. z o.o. służy pomocą w projektowaniu oraz wsparciu w rozwiązywaniu problemów. Zapraszamy do kontaktu pod adresem: automatyka@mercor.com.pl

Adrian Wyrzykowski
Starszy Specjalista ds. Automatyki Pożarowej
Pion Systemów Wentylacji Pożarowej

[1] Systemy sygnalizacji pożarowej. Część 1: wprowadzenie. PN-EN 54-1:2011
[2] Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła; Część 9: Wymagania techniczne dotyczące sterowania systemami odprowadzania dymu i ciepła. PN-EN 12101