Podczas pożaru ciąg stalowych kanałów oddymiających o długości 100 m może się wydłużyć nawet o około 70 cm.

Rozszerzalność cieplna (rozszerzalność termiczna) jest to właściwość fizyczna ciał polegająca na zwiększaniu się ich długości (rozszerzalność liniowa) lub objętości (rozszerzalność objętościowa) w miarę wzrostu temperatury.

Stalowe przewody oddymiające, podobnie jak inne ciała stałe, ulegają wydłużeniu w warunkach pożaru. Wielkością charakterystyczną dla stali jako ciała stałego jest współczynnik rozszerzalności liniowej α oznaczający przyrost względnej długości materiału przy ogrzaniu o 1°C:

Przekształcając powyższy wzór otrzymujemy wielkość wydłużenia materiału Δl

Δl = l * Δt * α

Przyjmując następujące dane:
l =1000 mm – długość stalowego odcinka przewodu wentylacji oddymiającej,
Δt = 580 °C - różnica między temperaturą podczas pożaru 600 °C, a temperaturą pokojową 20 °C,
α = 0,000012 – współczynnik rozszerzalności liniowej stali,

i podstawiając je do wzoru na wielkość wydłużenia materiału Δl otrzymamy:

Δl = l * Δt * α
1000 * 580 * 0,000012 = 6,96 mm

Oznacza to, że odcinek kanału oddymiającego o długości 1 m podczas pożaru ulegnie wydłużeniu o około 7 mm. Potwierdzone to zostało badaniami przeprowadzonymi przez Uniwersytet Technologiczno – Przyrodniczy w Bydgoszczy, co obrazują poniższe wykresy.

Rys. 1 Wykres zależności odkształceń ε w funkcji temperatury dla pasa blachy wyciętego poprzecznie do kierunku walcowania

Rys. 2 Wykres zależności odkształceń ε w funkcji temperatury dla pasa blachy wyciętego wzdłuż kierunku walcowania

Dla zobrazowania ciąg kanałów o długości 100 metrów może się wydłużyć nawet o około 70 cm.

Instalacja oddymiająca wykonana z blachy ocynkowanej podczas pracy w temperaturze otoczenia nie wykazuje zmian gabarytów, jednak podczas pracy w warunkach pożaru, podgrzana do temperatury 600 °C, może wykazywać duże skłonności do wydłużania się.

Rys. 3 Przykład instalacji oddymiającej obsługującej jedną strefę pożarową podlegającej wydłużeniom termicznym w wyniku rozszerzalności cieplnej P1 – połączenie instalacji oddymiania obsługującej jedną strefę z instalacją wielostrefową

Jeżeli instalacja nie będzie miała możliwości przejęcia powstających wydłużeń, wówczas powstaną siły niszczące oddziałujące na instalację oddymiającą. Największe prawdopodobieństwo rozszczepienia się kanałów istnieje w tzw. punktach wrażliwych, np. w miejscach zmiany kierunku instalacji, na odcinkach prostych mogą zostać wyrwane podpory, a brak zawieszenia może prowadzić do deformacji, załamania i w konsekwencji do zmniejszenia przepływu. Wszystkie te czynniki mają negatywny wpływ na pracę instalacji oddymiającej w czasie pożaru oraz powodują zmniejszenie wydajności takiej wentylacji.

Rozwiązaniem tego problemu jest niwelowanie, czyli przejęcie powstających wydłużeń poprzez  zastosowanie kompensacji. Najprostszym sposobem kompensacji jest zamontowanie kompensatora, który dzięki swojej budowie w przypadku pożaru przejmie powstające wydłużenia, co pozwoli rozładować naprężenia w instalacji, jednocześnie zachowując szczelność układu.

Poniżej znajduje się wcześniejszy fragment instalacji oddymiającej, tym razem z zamontowanymi kompensatorami. Użyty kompensator ma długość 230 mm i  Δl = 85 mm (zakres pracy kompensatora).

Rys. 4 Przykład instalacji oddymiającej z zastosowanymi kompensatorami oraz sposób ich rozmieszczania P1 – połączenie instalacji oddymiania obsługującej jedną strefę pożarową z instalacją wielostrefową, K1 – kompensator zabezpieczający instalację wielostrefową przed oddziaływaniem związanym z rozszerzalnością termiczną instalacji jednostrefowej, zlokalizowany w odległości nie większej niż 5 m od punktu P1, K2 – kompensator zlokalizowany w odległości nie większej niż 10 m od kompensatora K1 (licząc po osi symetrii elementów), K3 – kompensator zlokalizowany w odległości do 5 m licząc od osi symetrii trójnika i w odległości nie większej niż 10 m od kompensatora K1 (licząc po osi symetrii elementów), K4 - kompensator zlokalizowany w odległości nie większej niż 10 m od kompensatora K3 (licząc po osi symetrii elementów), K5 - kompensator zlokalizowany w odległości nie większej niż 10 m od kompensatora K3 (licząc po osi symetrii elementów). Kanały wentylacyjne wykonane ze stali węglowej z zamontowanymi w odpowiednich miejscach kompensatorami mogą być tańszą alternatywą dla obecnie preferowanych instalacji oddymiających z materiałów niepalnych. Należy pamiętać, że kompensatory powinny spełniać wymagania jak dla przewodów wentylacji oddymiającej, zgodnie z warunkami technicznymi jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, tzn. powinny mieć możliwość pracy w wysokich temperaturach oraz klasę odporności ogniowej, z uwagi na szczelność ogniową i dymoszczelność E600 S, co najmniej taką, jak klasa odporności ogniowej stropu budynku.

* temat prezentowany podczas Wystawy Forum Wentylacja Salon Klimatyzacja 2012

Czytaj więcej...