Sustavi odimljavanja za hale i skladišta – dovod dopunskog zraka i njegova uloga

U slučaju proizvodnih hala i skladišta sustavi odimljavanja obično budu povezivani sa uređajima za odimljavanje – u takvim objektima to su uglavnom dimoodvodne zaklopke. One otklanjaju dim i toplinu i prenose ih izvan zgrade.

Međutim, postoji drugi, jednako važan aspekt sustava za odimnu ventilaciju, a to je dovod zraka za dopunu. U praksi postoje mnoga pitanja o korištenju sustava odimne ventilacije: Je li to doista potrebno? Koju površinu treba pokrivati? Gdje bi trebali biti smješteni otvori za dovod zraka? Dovod zraka za nadopunjavanje — koja je njegova uloga?

Dovod zraka za dopunu u hali — učinkovitost

Opskrba dopunskim zrakom može se kontrolirati promatranjem. Uloga dovoda dopunskog zraka može se najjasnije vidjeti usporedbom učinkovitosti odimljavanja u hali s dovodom dopunskog zraka i bez njega. U nastavku donosimo primjer hale površine manje od 10.000 m2 u kojoj su uspostavljene četiri dimne zone od po 2.400 m2 (na granicama zona postavljene su dimne zavjese). Hala je opremljena gravitacijskim sustavom za odimljavanje. U stropu hale nalaze se dimoodvodne zaklopke, a u dva zida dimnih zona koje nisu zahvaćene vatrom ravnomjerno su raspoređeni otvori za nadopunu zraka. Analiza je rađena u dvije verzije: s otvorenim otvorima za dovod zraka za nadopunu i sa zatvorenim otvorima.

Slika 1. Prikaz geometrije dvorane. Dovod dopunskog zraka u dvoranama.

Prilikom analize dijagrama, koji prikazuju ukupni protok dima kroz dimne zaklopke uz dovod dopunskog zraka u dvoranama i bez njega, nameće se očito pitanje zašto postoji tako velika razlika? U nastavku ćemo pokušati pobliže objasniti razloge za to.

Tijekom požara unutar hale, uz povećanje količine oslobođene topline, stvara se lokalni gradijent tlaka. Pri tome tlak raste u gornjem dijelu dvorane, a opada u donjem dijelu dvorane. Upravo ta razlika tlakova kao i sila širenja požarnih plinova utječu na stvaranje protoka kroz dimoodvodne zaklopke.

Grafikoni 1 i 2. Rezultati CFD analize za odimljavanje skladišne hale, tj. usporedba količine dima izvučene kroz dimoodvodne zaklopke za sustave sa i bez dovoda zraka za nadopunu. Ispitivanje: dovod dopunskog zraka u dvoranama.

Kada u hali postoje i dimoodvodne zaklopke i otvori za dovod dopunskog zraka – u gornjem dijelu zone zahvaćene požarom bit će nadtlak, a u donjem dijelu podtlak. U drugoj izvedbi, kada se ne koristi dopunski zrak, dolazi i do gradacije tlaka, ali se u ovom slučaju izjednačavanje tlaka odvija u blizini najvećih otvora, odnosno dimodvodnih zaklopki, dok se u donjem dijelu hale stvara podtlak. U ovom slučaju mala razlika tlaka u blizini dimoodvodnih zaklopki dovodi do male brzine istjecanja dima. Shematski raspored tlaka za obje analizirane situacije prikazan je na slikama 2 i 3. Da bi se povećao protok kroz dimoodvodne zaklopke, tlak u gornjem dijelu hale treba biti što veći.

Nadopunjeni zrak u halama u odnosu na kompenzacijsku površinu

Tlak koji je viši u blizini dimoodvodnih zaklopki nego u okolini dovodi do učinkovitijeg odimljavanja iz prostora hale, odnosno povećane količine dima koji uklanjaju zaklopke. Povoljna raspodjela tlaka (slika 2) moguća je samo ako je osiguran stalni dotok dopunskog zraka. To se može povećati spuštanjem neutralne ravnine, što se pak može postići povećanjem površine otvora za dovod zraka za dopunu u donjem dijelu dvorane. To će se prevesti u povećanje tlaka u gornjem dijelu dimne zone, a time i veću brzinu dima koji struji kroz dimoodvodne zaklopke. Nadamo se da navedeni primjer i objašnjenje opravdavaju nužnost dovoda zraka za nadopunu.

Slika 2. Raspodjela tlaka za odimljavanje s dovodom zraka za dopunu.

Slika 3. Raspodjela tlaka za odimljavanje bez dovoda dopunskog zraka

Dovod dopunskog zraka u halama i njegova uloga u procesu odimljavanja

Vrijedno je spomenuti da niska učinkovitost odimljavanja uzrokuje više zadržavanja dima u dvorani. Tada se može proširiti na druge zone dima. Dim koji prelazi u druge dimne zone miješa se sa zrakom u tim zonama. Postaje hladnije i taloži se. To je vrlo nepovoljna pojava, jer skraćuje vrijeme raspoloživo za evakuaciju i onemogućuje ulazak vatrogasnih ekipa u halu. Osim toga, dim može uzrokovati materijalnu štetu — prodiranjem i taloženjem na materijale koji se nalaze u hali.

Kao što je prikazano gore, dovod zraka za nadopunjavanje igra vrlo važnu ulogu u procesu odvodnje dima. Njegova prisutnost produljuje vrijeme raspoloživo za evakuaciju i povećava učinkovitost odimljavanja.

Sada, kako već znamo da je dovod zraka za nadopunjavanje bitan, način i lokalizacija dovoda su pitanja koja trebamo razmotriti kao sljedeće. Zrak za dopunu treba dovoditi u donji dio prostora hale – u tu svrhu mogu se koristiti vrata, zidni usisni otvori ili eventualno mehanički dovod zraka.

Pri traženju ispravnog rješenja treba imati na umu da ulazni zrak ne smije razbijati konvektivni stup dima i ne smije teći velikom brzinom ispod sloja dima koji se skuplja ispod stropa. Ovaj uvjet može biti ispunjen kada brzina strujanja zraka ne prelazi 1,0 m/s. U slučaju dovoda dopunskog zraka izravno u zonu zahvaćenu požarom, moguće je zadovoljiti kriterij niske brzine osiguravanjem odgovarajuće velike površine za dotok zraka. U slučaju dovoda dopunskog zraka u druge dimne zone— dovod dopunskog zraka može se izvršiti znatno većom brzinom. U ovom slučaju također je moguće koristiti mehanički dovod zraka.

Pitanje odimljavanja u zgradama velikog volumena nije jednostavno. Međutim, ako se dobro upravlja, moguće je napraviti učinkovit sustav odimljavanja koji osigurava zadržavanje dima ispod stropa u jednoj dimnoj zoni, čime će se svakako smanjiti materijalna šteta.

Ispravno projektiranje sustava za odimljavanje mora uključivati sve elemente, tj. pravilan odabir zaklopki za odimljavanje (i po količini i po razmaku), dovod zraka za dopunjavanje i visinu dimnih zavjesa. Ignoriranje bilo kojeg od tih parametara može dovesti do nekontroliranog širenja dima i niske učinkovitosti sustava.

Slika 4. Koncentracija dima u hali bez dovoda dopunskog zraka nakon 150s, 300s, 600s i 900s.

(Autor: Izabela Tekielak-Skałka, Voditelj odjela CFD istraživanja i analize; SMAY)