Warunki bezpiecznej ewakuacji

WSTĘP

Zapewnienie możliwości bezpiecznej ewakuacji to nie tylko formalny obowiązek wynikający z przepisów prawa, ale przede wszystkim realny czynnik decydujący o zdrowiu i życiu użytkowników budynków w sytuacji wystąpienia zagrożenia. W przypadku pożaru ewakuacja nabiera szczególnego znaczenia, ponieważ zagrożenie rozwija się dynamicznie, a często w sposób trudny do przewidzenia. Wystąpienie warunków krytycznych dla środowiska może w bardzo krótkim czasie uniemożliwić bezpieczne opuszczenie obiektu. W niniejszym wpisie przyjrzymy się kluczowym elementom, które wpływają na bezpieczeństwo ewakuacji i odpowiemy na pytanie czy symulacje CFD mogą być pomocne przy ich wyznaczaniu.

WYMAGANY CZAS BEZPIECZNEJ EWAKUACJI

Wymagany czas bezpiecznej ewakuacji – WCBE (ang. Required Safe Egress Time, RSET) określa ilość czasu (od momentu powstania pożaru) jaki jest potrzebny, aby założona ilość użytkowników budynku zdążyła ewakuować się w bezpieczne miejsce.

Czas ten wyznaczamy z następującego wzoru:

WCBE = td + ta + trozp + treak + tp

gdzie:

td - czas detekcji pożaru,

ta - czas zaalarmowania,

trozp - czas rozpoznania sytuacji,

treak - czas reakcji na zdarzenie,

tp - czas przemieszczania się ewakuowanych osób.

DOSTĘPNY CZAS BEZPIECZNEJ EWAKUACJI

Dostępny czas bezpiecznej ewakuacji -  DCBE (ang. Available Safe Egress Time, ASET) to czas, po którym warunki środowiska występujące w budynku lub rozpatrywanej jego części, stają się krytyczne dla jego użytkowników. Jego ilość jest określona przez parametr, który jako pierwszy przekroczy jedną z wartości krytycznych, uznawanych za zagrażające życiu lub zdrowiu ludzi.

Parametry te zostały precyzyjnie wskazane w „Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 16 maja 2023 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane metra i ich usytuowanie”:

- temperatura powietrza powyżej 60°C na wysokości mniejszej lub równej 1,8 m od poziomu drogi ewakuacyjnej,

- gęstość strumienia promieniowania cieplnego o wartości 2,5 kW/m2 przez czas ekspozycji dłuższy niż 30 s,

- temperatura gorących gazów pożarowych powyżej 200°C na wysokości ponad 2,5 m od poziomu drogi ewakuacyjnej,

- zasięg widzialności mniejszy niż 10 m na wysokości mniejszej lub równej 1,8 m od poziomu drogi ewakuacyjnej,

- zawartość tlenu poniżej 15%.

KIEDY EWAKUACJĘ MOŻEMY UZNAĆ ZA BEZPIECZNĄ?

Spełnienie kryterium, które wyrażone jest wzorem:

DCBE – WCBE ≥ 0

powoduje, że warunki ewakuacji panujące w danym obiekcie możemy uznać za bezpieczne.

Powyższe założenie wskazuje, że dostępny czas bezpiecznej ewakuacji powinien być co najmniej większy lub równy wymaganemu czasowi bezpiecznej ewakuacji. Dzięki temu wszyscy użytkownicy budynku powinni być w stanie opuścić go przed wystąpieniem stanu krytycznego środowiska. Im wyższy wynik równania, tym więcej czasu przeznaczonego na ewakuację, co przekłada się na większy margines bezpieczeństwa.

Jeśli zaś wynik równania przyjmie postać:

DCBE – WCBE < 0

oznacza to brak zapewnienia warunków bezpiecznej ewakuacji w przypadku wystąpienia zagrożenia pożarowego, co jest wynikiem nie do przyjęcia i powoduje konieczność podjęcia odpowiednich kroków, celem poprawy bezpieczeństwa.

JAK WYZNACZYĆ CZAS EWAKUACJI?

Z pomocą przychodzą nam między innymi „Procedury organizacyjno-techniczne…” opracowane przez Biuro Rozpoznawania Zagrożeń Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej, które mówią, że:

W celu określenia DCBE oraz WCBE można stosować następujące narzędzia:

- dane empiryczne, uzyskane np. na podstawie przeprowadzonych testów w skali rzeczywistej, badań laboratoryjnych lub ćwiczeń praktycznych (próbna ewakuacja),

- dane normatywne określone w przepisach przeciwpożarowych i standardach technicznych (np. Polskich Normach, NFPA, itd.),

- modele obliczeniowe w zakresie ewakuacji, przyrostu temperatury w pomieszczeniu i wzrostu zadymienia,

- komputerowe programy symulacyjne, oparte na wspomnianych powyżej modelach.

Wybór narzędzia analitycznego zależy od stopnia skomplikowania sytuacji w danym obiekcie, przy czym warunkiem koniecznym jest, aby sporządzona na jego podstawie analiza wykazywała w sposób nie budzący wątpliwości, iż kryterium bezpiecznej ewakuacji zostało spełnione.

ROLA SYMULACJI CFD W OCENIE WARUNKÓW EWAKUACJI

W praktyce inżynierskiej coraz częściej wykorzystuje się symulacje CFD (ang. Computational Fluid Dynamics) jako narzędzie wspomagające ocenę warunków bezpiecznej ewakuacji. Metody te pozwalają na numeryczne odwzorowanie rozwoju pożaru oraz towarzyszących mu zjawisk fizycznych, takich jak rozprzestrzenianie się dymu, wzrost temperatury, przepływ gorących gazów pożarowych czy zmiany składu atmosfery wewnątrz obiektu.

Zastosowanie symulacji CFD umożliwia szczegółową analizę warunków środowiskowych w funkcji czasu i przestrzeni, co ma kluczowe znaczenie przy wyznaczaniu dostępnego czasu bezpiecznej ewakuacji (DCBE). Na podstawie wyników obliczeń możliwe jest określenie momentu przekroczenia wartości krytycznych parametrów, takich jak temperatura, widzialność, promieniowanie cieplne czy stężenie tlenu, zgodnie z wymaganiami obowiązujących przepisów.

Istotną zaletą symulacji CFD jest możliwość analizy wielu scenariuszy pożarowych, obejmujących różne lokalizacje źródła pożaru, moce pożaru, warianty wentylacji oraz działanie urządzeń przeciwpożarowych, takich jak systemy oddymiania czy stałe urządzenia gaśnicze. Pozwala to na ocenę skuteczności przyjętych rozwiązań technicznych jeszcze na etapie projektowania obiektu, a także na identyfikację potencjalnych zagrożeń, które mogłyby nie zostać wykryte przy zastosowaniu wyłącznie metod uproszczonych.

W połączeniu z modelami ewakuacji ludzi symulacje CFD stanowią kompleksowe narzędzie analityczne, umożliwiające porównanie wymaganego i dostępnego czasu bezpiecznej ewakuacji w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Dzięki temu możliwe jest nie tylko potwierdzenie spełnienia kryterium DCBE ≥ WCBE, ale również optymalizacja rozwiązań projektowych w celu zwiększenia marginesu bezpieczeństwa użytkowników budynku.

PODSUMOWANIE

Bezpieczeństwo ewakuacji w warunkach pożaru zależy od relacji pomiędzy wymaganym (WCBE), a dostępnym czasem bezpiecznej ewakuacji (DCBE). Spełnienie kryterium DCBE ≥ WCBE oznacza, że użytkownicy obiektu mają możliwość opuszczenia go przed wystąpieniem stanu krytycznego środowiska, zagrażającego ich życiu lub zdrowiu.

W procesie oceny scenariuszy pożarowych coraz większe znaczenie odgrywają symulacje CFD, które pozwalają na szczegółowe odwzorowanie rozwoju pożaru oraz zmian kluczowych parametrów środowiskowych. Dzięki nim możliwe jest wiarygodne wyznaczenie DCBE oraz ocena skuteczności przyjętych rozwiązań technicznych i organizacyjnych.

Prawidłowo wykonane symulacje CFD stanowią istotne wsparcie nowoczesnej inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, umożliwiając projektowanie obiektów spełniających wymagania przepisów oraz zapewniających realny margines bezpieczeństwa ewakuacji.

Źródła:

[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 16 maja 2023 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane metra i ich usytuowanie (Dz.U. z 2023 r. poz. 1210),

[2] Bezpieczna ewakuacja, a założenia scenariusza pożarowego - mgr inż. Łukasz Chołuj, Zespół Laboratoriów Sygnalizacji Alarmu Pożaru i Automatyki Pożarniczej – BA CNBOP – PIB,

[3] PROCEDURY organizacyjno-techniczne w sprawie spełnienia wymagań w zakresie bezpieczeństwa pożarowego w inny sposób niż to określono w przepisach techniczno-budowlanych, w przypadkach wskazanych w tych przepisach, oraz stosowania rozwiązań zamiennych, zapewniających niepogorszenie warunków ochrony przeciwpożarowej, w przypadkach wskazanych w przepisach przeciwpożarowych – Biuro Rozpoznawania Zagrożeń KG PSP, 2008 r.