1. SUSTAVI VENTILACIJE U ZAŠTITI OD POŽARA GARAŽA
Savjetovanje Nacionalne udruge za zaštitu od požara i
Građevinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu
SUSTAVI VENTILACIJE U ZAŠTITI OD POŽARA GARAŽA
dr.sc. Miodrag Drakulić dipl.ing.stroj.
Zagreb,

2. GARAŽE 0. Uvodne napomene
S A D R Ž A J
GARAŽE
0. Uvodne napomene
1. Temeljni principi - kanalni i bezkanalni razvod zraka
2. Razdioba zraka unutar prostora garaže – usporedba kanalnog i bezkanalnog sustava
3. Uloga sustava ventilacije u uvjetima požara
4. Projektna opcija - Reverzibilni sustavi ventilacije
5. Tehnička regulativa

3. GARAŽE 0. Uvodne napomene
Zaštita od požara u građevinama može se podijeliti na dva bitno različita paketa mjera zaštite sadržanih kroz:
PASIVNU ZAŠTITU OD POŽARA
→ arhitektonsko-građevinske mjere (položaj objekta u prostoru, tlocrtna konfiguracija i katnost objekta, unutarnji raspored prostorija, zoniranje objekta na požarne sektore, definiranje evakuacijskih putova), te odgovarajućem izboru građevinskih materijala (vatrootporni materijali i obloge) i elemenata gradnje (vrata, prozori, stijene i sl.).
AKTIVNU ZAŠTITU OD POŽARA
→ oprema i instalacije (hidrantska mreža, sprinkler, visokotlačna vodena magla, odimljavanje, ventilacija i dr.)

4. GARAŽE 1. Temeljni principi
Tradicionalna dobava zraka u tlačnim ventilacijskim sustavima zgrada (NE odnosi se na garaže!):
Svjezi zrak
Ventilacijski kanal
In normal air-conditioning systems within buildings, air is drawn in from outside, treated, then distributed around the building by ductwork. Exact distribution can be gained by controlling the flow rates by control dampers, and distribution achieved by means of grilles and diffusers. Designing and choosing these diffusers is paramount in achieving the air distribution required.
The key elements to the system is the CONTROL of the supplied air, in the correct volume and to where it is required.
Dobava i razdioba zraka za svaki prostor je kontrolirana putem različitih regulacijskih elemenata (zaklopke, rešetke i difuzori).

5. Dobava i razdioba zraka unutar garaže je nekontrolirana!
GARAŽE 1. Temeljni principi – KANALNI RAZVOD
Tradicionalnom izvedbom ventilacijskog sustava u garažama zrak se odsisava kroz kanalni razvod :
50% pri dnu
50% pri stropu
Dobava i razdioba zraka unutar garaže je nekontrolirana!
In ducted car park system, the ductwork is usually used to draw air out of the car park. Make up air is normally supplied down vehicle entrance/exit ramps, and/or from supply shafts or grilles, and very occasionally by supply fans.
Air is removed 50% extract at high level, and 50% extract at low level.
As the air is pulled through the car park, from the supply point to the extract grill, the air will take a path of least resistance. This results in the air often not moving to any great degree, or certainly in a slower manner, in some areas of the car park: Particularly in corners, around obstructions such as lift shafts, stair cores and so forth.
No real control is achieved in the distribution of the air with in the car park.

6. GARAŽE 1. Temeljni principi – KANALNI RAZVOD
Razlozi nekontrolirane razdiobe zraka:
Svježi zrak se dovodi u garažu putem ulazno/izlazne rampe za vozila i/ili vertikalnih okana i vrlo rijetko tlačnim ventilatorima.
Navedeni načini dobave zraka uvjetuju da se zrak na putu do odsisnih točaka (ventilacijskih rešetki) kreće u smjerovima koje određuje princip “najmanjeg otpora strujanju”!
Kao rezultat gore navedenog, neki karakteristični dijelovi garažnog prostora ostaju nedovoljno provjetreni (npr. kutovi prostorije, zone oko liftovskih okana, stepeništa i sl.).
→ Nedovoljno provjetravanje garažnog prostora u uvjetima požara može biti kritično za sigurnost korisnika prilikom evakuacije!

7. GARAŽE 1. Temeljni principi – BEZKANALNI RAZVOD
Problem neravnomjerne razdiobe moguće je riješiti bezkanalnim razvodom zraka pomoću impulsnih (jet) ventilatora razmještenih unutar prostora garaže na način da omoguće ravnomjernu provjetrenost, tzv. “jednoliko ispiranje” prostora.
Pri tome se odsisana količina zraka, uvjetovana radom centralnih odsisnih ventilatora ne mijenja! Ona ovisi o važećoj tehničkoj regulativi, odnosno usvojenim projektnim smjernicama.
Potrebno je imati u vidu da izračunati broj izmjena zraka, kao temeljni projektni parametar ventilacije garaže, podrazumijeva da je svaki dio prostora garaže ravnomjerno ventiliran!

8. GARAŽE 1. Temeljni principi – BEZKANALNI RAZVOD
Karakteristična oprema:
Centralni (odsisni) ventilatori
Impulsni (jet) ventilatori
Dobava zraka kroz ulazno/izlazne rampe ili putem centralnih (tlačnih) ventilatora

9. GARAŽE 1. Temeljni principi – BEZKANALNI RAZVOD
Centralni odsisni ventilatori
50% ukupnog kapaciteta svaki
(prema British Standardu!)

10. GARAŽE 1. Temeljni principi – BEZKANALNI RAZVOD
Impulsni (“jet”) ventilatori

11. Izometrički prikaz garaže
GARAŽE 2. Razdioba zraka unutar prostora
Centralni odsis zraka
Ulazno / izlazna rampa (glavna dobava zraka)
Dobava zraka preko zidne rešetke
Of course, not all car parks are neat rectangles. This is a real car park, shown on a CFD model [the Jet Thrust fans have been super-imposed in yellow, so they can be seen more easily on this slide]. We can see that the make up air comes from the vehicle ramp, and through a side louvre on the RH side of the car park. Extract point is on the far left side.
This car park is not particularly big, about 1000sq.m. The design is for fume extract and smoke control (not smoke control - discussed later)
Jet ventilatori
Izometrički prikaz garaže

12. CFD analiza s ciljem eliminacije “mrtvih zona”
GARAŽE 2. Razdioba zraka unutar prostora
PRIJE
Ugradnje JET ventilatora
POSLIJE
Ugradnje JET ventilatora
= Primarne ‘mrtve zone’
To design a car park system. The design engineer will take the drawings of the car park and build a CFD model.
The model is run with JUST the main extract fan (no Jet Thrust Fans are placed at this time). This is shown in the LH model. From that the engineer can determine where the primary dead spots are - “dead spots” being areas of little or no air movement. These are shown as the coloured areas, typically, as one would expect, in the corners of the car park.
Jet Thrust Fans are then positioned to direct air into these areas, and ensure even distribution. The model is run again, this time with the Jet Thrust Fans running. The result is shown in the RH model, with nearly all still areas removed. Those small areas left are slower moving air (not the still air we see in the LH model). Furthermore, these areas in reality are extremely small, and actual traffic and people movement would, in reality, mean that these areas are actually unlikely to exist in anything other than completely still conditions (apart from the fans running).
CFD analiza s ciljem eliminacije “mrtvih zona”

13. GARAŽE 2. Razdioba zraka unutar prostora - BEZKANALNI RAZVOD
CFD animacija bezkanalne razdiobe zraka
We can also show the movement of the air by a “particle analysis” model - we can see how complex the air movement has to be in order to get to all areas of the car park.
It is worthy of note that this kind of air movement would not be suitable for a smoke control system. Small car parks are often unsuitable for that type of system, and this one especially because of its geometry…and even Fläkt Woods cannot change the laws of physics!

14. Impulsni princip rada bezkanalne ventilacije
GARAŽE 2. Razdioba zraka unutar prostora - BEZKANALNI RAZVOD
This slide demonstrates the shape of the airflow from the Jet Thrust Fan. At full speed we have an air velocity of about 18-24m/s. What is interesting to note, is the “entrainment” of the air under the fan and under the air flow.
It is this principle of entrainment that we utilise to give control to the air movement - it’s not just the actual air passing through the Jet Thrust Fan, but the air under and around the Jet Thrust Fan that is forced to move.
Impulsni princip rada bezkanalne ventilacije
(Primarna struja zraka, koju stvara ventilator, zbog velike brzine potiče okolni zrak na strujanje → princip impulsa)

15. kontroliraju razdiobu zraka
GARAŽE 2. Razdioba zraka unutar prostora - BEZKANALNI RAZVOD
Dobava zraka
Impulsni ventilatori
kontroliraju razdiobu zraka
The basic system is like this then: Air volume is extracted out with the main extract fans. Make up air is from vehicle ramps, sometimes supply shafts and sometimes supply fans. And the air is controlled by the Jet Thrust Fans.
The actual volume of air extracted by the main extract fans is decided by the design criteria used in the car park. We can vary these criteria, which are normally determined by legislation or guidelines to each individual country or project.
Odsis zraka/dima
3D prikaz bezkanalne distribucije zraka

16. Distribucija dima bezkanalnim sustavom ventilacije
GARAŽE 2. Razdioba zraka unutar prostora - BEZKANALNI RAZVOD
The video demonstrates a smoke test. This clearly shows the entrainment of the smoke through the car park, including the movement under the fans.
Distribucija dima bezkanalnim sustavom ventilacije
(izotermni požarni test)

17. 5 izmjena zraka pri stropu
GARAŽE 3. Uloga sustava ventilacije u uvjetima požara – KANALNI RAZVOD
Odsisni ventilatori
samo 50% kanalnog razvoda sudjeluje u odsisu dima pri stropu, tj. u iznosu od npr. 5 izmj./h!
EXHAUST
FANS
By using a ducted system and an air change rate (normally determined by local regulation or guidance) we see that the ducted system has an immediate disadvantage.
we have taken the BS7346 part 7 guidelines as an example (as we have through the whole of this presentation), but most regulations have something very similar to this. The duct has been set up to be 50% high level extract, and 50% low level extract.
when there is a fire, the heat of the smoke makes it buoyant, and it will move to the ceiling of the car park. It is then only the upper part of the ducted system that extracts actual smoke, the lower 50% is extracting clean air. This will be the case until the car park is sufficiently smoke logged to move the smoke to the lower area of the extract too.
Effectively then, with a 10 air change emergency smoke running system, in a ducted system we only get 5 air changes, instead of the 10 intended.
kanal
DUCT
5 izmjena zraka pri stropu
dobava zraka
5 izmjena zraka pri dnu
5 ACH
LOW LEVEL

18. 100% kolicine dima se odsisava na razini stropa, tj. 10 izmj./h
GARAŽE 3. Uloga sustava ventilacije u uvjetima požara – BEZKANALNI RAZVOD
Odsisni ventilatori
10 izmj./h
100% kolicine dima se odsisava na razini stropa, tj. 10 izmj./h
Jet ventilator
Compared to Jet Thrust System, for identically sized extract rate, we can achieve a full air change rate of contaminated smoke laden air. Furthermore, these fans can be lower powered than those for the ducted system, because they do not need to overcome the inherent system resistance of a ductwork system.
dobava zraka

19. GARAŽE 3. Uloga sustava ventilacije u uvjetima požara – BEZKANALNI RAZVOD
Tlocrt
Vkr.
Uzdužni presjek

20. GARAŽE 3. Uloga sustava ventilacije u uvjetima požara
Vremenska krivulja požarnog opterećenja osobnog vozila
(prema TNO, Nizozemska)

21. GARAŽE 4. Projektna opcija - Reverzibilni sustav ventilacije
Kontrolirana razdioba dima – požar u Zoni 2
dobava
odsis
zona 1
zona 2
We have two concepts here:
1. Zoning: Zoning can be done in larger car parks, and utilises a reversible system. Normally employed in bigger car parks, zoning requires extract fans for each zone. In the vent of an emergency only the fans in the fire zone operate, ensuring the smoke is channelled to the nearest extract point. I
2. A truly reversible system then, gives the opportunity to exhaust emergency smoke to the nearest possible extract point.
Here we see air flow from right to left, when a fire occurs in Zone 2, keeping all of Zone 1 clear for safe escape and aid to fire fighting access….
Brzina zračne struje kojom se dim potiskuje prema odsisnim otvorima treba iznositi ≥ vkr (kritična brzina)

22. GARAŽE 4. Projektna opcija - Reverzibilni sustav ventilacije
Požar u Zoni 1: reverzira se rad odsisnih i tlačnih ventilatora!
dobava
odsis
zona 1
zona 2
Dim se usmjerava prema najblizem odsisu!
…in the event of a fire in Zone 1. The fans that were supplying now extract, and vice versa.
Further more, by means of control panel technology, because the fire has been detected in one corner of zone 1, the system has been controlled to only use the extract fans in the top left corner, and for the Jet Thrust Fans in the bottom of Zone 1, not to run. The net effect is to control the smoke spread into the top right corner of the car park, thus reducing spread even further.
Odabrani ventilatori rade samo u cilju minimiziranja sirenja dima X

23. GARAŽE 4. Reverzibilni sustav ventilacije – karakteristike opreme
Zahtjevi na reverzibilni sustav ventilacije:
Potrebno je predvidjeti osim odsisnih i tlačne ventilatore za dobavu zraka.
Centralni ventilatori za dobavu i odsis zraka moraju biti reverzibilni!
Svi centralni ventilatori moraju biti u visoko-temperaturnoj izvedbi (HT=High Temperature).
(kod uni-direkcionih ventilatora, tj. onih koji su projektirani samo za jedan smjer strujanja, pri promjeni smjera vrtnje dolazi do znatnog pada efikasnosti ventilatora, na cca 67 % od efikasnosti pri projektiranom smjeru. Reverzibilni ventilatori zadržavaju istu efikasnost u oba smjera!)

24. GARAŽE 4. Bezkanalni razvod – kombinacija impulsne opreme
Ciklonski jedinica (ventilator)
Centralni odsisni ventilatori
Impulsni ventilator

25. GARAŽE 5. Tehnička regulativa
U nedostatku domaće tehničke regulative, kao priznata pravila tehničke prakse u Hrvatskoj se koristi slijedeća inozemna tehnička regulativa:
TRVB N106 (Austrija)
NFPA 88A (SAD)
→ Skreće se pažnja i na regulativu koja nije do sada korištena u Hrvatskoj, ali sadrži niz korisnih podataka za projektiranje:
BS7346 – Part7 (Velika Britanija)

26. GARAŽE 5. Tehnička regulativa
TRVB N106 (ne podrazumijeva korištenje TRVB S125!)
(“Branadschutz in Mittel und Groszgaragen”)
Veličina požarnog sektora kod podzemnih garaža iznosi do 1500 m2, odnosno m2 s dopunskim mjerama zaštite (npr. kombinacija mehaničkog provjetravanja i automatske vatrodojave).
Prirodno odimljavanje (do 2 etaže, uz sprinkler),
Osigurati površinu odsisnog otvora min. veličine 5 ‰ tlocrtne površne požarnog sektora (kat je definiran kao požarni sektor!). Spomenutu površinu osigurati kroz min. 2 otvora, a otvori se predviđaju na stropu i/ili u gornjoj trećini vanjskog zida.
Razmak odsisnih otvora minimalno jednak ½ dužine požarnog sektora
Mehaničko odimljavanje (bez sprinklera, više od 2 etaže, te kad nije moguće osigurati tražene površine odsisa kod prirodnog odimljavanja)
Osigurati 12 izmj./h,
Vatrootpornost odsisnih ventilatora iznosi 400ºC/90 min., a zračnih kanala 500ºC/90 min,
Ne propisuje se vatrootpornost tlačnih (dobavnih) ventilatora
Dozvoljava se bezkanalna distribucija zraka unutar garaže

27. GARAŽE 5. Tehnička regulativa
NFPA 88A
(“Standard for Parking Structures”)
Sve zatvorene garaže (neovisno podzemne ili nadzemne) treba opremiti sustavima za mehaničko provjetravanje (ventilaciju).
Sve zatvorene garaže smještene prizemno uz ili neposredno ispod objekta druge namjene treba opremiti jednim od ovih sustava zaštite:
automatskim sprinklerom ili
mehaničkim odimljavanjem sa automatskom vatrodojavom.
Sustav ventilacije treba osigurati tijekom normalnog pogona najmanje 300 l/min. zraka po m2 podne površine.
Kanalni razvod treba izvesti iz negorivog (engl. “noncomustible”) materijala.
Ne referira se izravno na bezkanalnu distribuciju zraka unutar garaže.
Generalna ocjena primjene ovog standarda je da je jednostavniji u primjeni od TRVB N106 prilikom projektiranja, ali da u većem broju slučajeva uvodi potrebu mehaničke ventilacije!