Systemy wentylacji pożarowej wymagają stosowanie wentylatorów zdolnych do pracy w ekstremalnych warunkach. Tak więc wszystkie urządzenia, nazywane ogólnie wentylatorami pożarowymi, muszą posiadać potwierdzoną stosownymi certyfikatami i aprobatami technicznymi odporność na oddziaływanie wysokich temperatur, niezależne źródło zasilania itd. O ile spełnione zostaną powyższe warunki, do usuwania dymów i gazów pożarowych, można stosować wentylatory o różnej konstrukcji, to znaczy dachowe, promieniowe i osiowe. O wyborze konkretnego typu urządzenia decydować będzie jedynie przyjęty system wentylacji pożarowej. W dalszej części artykuły przedstawione będą wymagania oraz właściwości, jakie muszą posiadać wentylatory strumieniowe, aby mogły stać się efektywnym i niezawodnym elementem systemów oddymiania.

Gdzie znajdują zastosowanie wentylatory strumieniowe? Pożarowe wentylatory osiowe dzięki swojej charakterystycznej budowie znalazły bardzo szerokie zastosowanie w obiektach o tak różnym przeznaczeniu jak obiekty użyteczności publicznej, hale przemysłowe, garaże podziemne, tunele drogowe itd. Każdy z tych obiektów wymaga zastosowania innego, dostosowanego do jego potrzeb systemu wentylacji pożarowej. Wiąże się to również z ze znacznym zróżnicowaniem charakterystyki technicznej dobranych wentylatorów osiowych.

Wentylatory osiowe w budynkach o równym przeznaczeniu

    Oddymianie pomieszczeń w budynkach przy wykorzystaniu wentylatorów osiowych może odbywać się poprzez zainstalowanie ich bezpośrednio w ścianie zewnętrznej budynku lub przy współpracy z siecią przewodów wyciągowych, tak jak przedstawia to zamieszczony poniżej schemat. Stosowane w takich układach wentylatory osiowe muszą posiadać odporność na oddziaływanie wysokich temperatur. W przypadku pomieszczeń o obciążeniu ogniowym do 200 MJ/m² powinny one wytrzymać temperaturę 400^oC przez okres 90 minut, natomiast przy obciążeniu przekraczającym 200 MJ/m², temperaturę 600^oC w okresie 120 minut.

Rys. 1. Warianty montażu oddymiających wentylatorów osiowych w budynku

 Wentylatory osiowe kanałowe przeznaczone do pracy w strefie pożarowej

Dzięki połączeniu wentylatora z siecią przewodów możliwe jest skuteczne oddymianie podobnych, ale znacznie większych powierzchni jak w pierwszym przypadku. Nieco inaczej wyglądać będzie jedynie dobór wielkości wentylatora, ponieważ obliczając wymagany spręż oprócz oporów przepływu powietrza na klapie odcinającej trzeba uwzględnić spadek ciśnienia na przewodzie i elementach wyciągowych (kratkach, zaworach powietrznych itd).

Rys. 2. Casals HBF, Venture Industries typu THGT

 Wentylatory kanałowe przeznaczone do pracy poza strefą pożarową. Rozwiązanie to znajduje zastosowanie m.in. dla oddymiania pomieszczeń, nie posiadających żadnej ściany zewnętrznej, a także w budynkach wielokondygnacyjnych dla oddymiania dolnych kondygnacji. Oprócz wymienionych poprzednio wentylatorów kanałowych można w tym przypadku zastosować również wentylatory osiowe montowane na dachu jako zakończenie sieci przewodów wyciągowych. Należy wówczas pamiętać o konieczności zabezpieczenia zespołu wentylatora przed oddziaływaniem warunków atmosferycznych np. przez zastosowanie dodatkowej powłoki cynkowej.

Rys. 3. Wentylatory BSH typu BVAXN w wykonaniu dachowym

 Wentylacja i oddymianie garaży podziemnych

    Zastosowanie wentylatorów osiowych (strumieniowych) do oddymiania garaży jest metodą stosunkowo nową, ale jak wykazują prowadzone badania oraz doświadczenia praktyczne bardzo skuteczną i co nie mniej istotne konkurencyjną kosztowo w stosunku do systemów kanałowych. Istotą systemu oddymiania opartego na wentylatorach strumieniowych jest uporządkowany przepływ powietrza w kierunku od nawiewu (lub otwartych bram wjazdowych) do szachtów wyciągowych. W takich warunkach powierzchnia garażu zostaje podzielona na dwie części, zadymioną i wolną od dymu, co znacznie ułatwia ewakuację, lokalizację pożaru i akcję gaśniczą. W zależności od wielkości i układu architektonicznego garażu można stosować dwa systemy rozmieszczenia wentylatorów strumieniowych: współosiowy (wentylacja wzdłużna) oraz asymetryczny, jednak podstawowa zasada działania obu układów jest taka sama. Główny element systemu bezprzewodowego stanowią wentylatory osiowe (strumieniowe), przy czym w odróżnieniu od urządzeń przeznaczonych do wentylacji budynków, gdzie określić należy jego wydatek i spręż, w tym przypadku podstawowym parametrem pracy jest siłą wytworzoną przez wentylator, nazywana siłą ciągu (wyrażoną w N). Wentylatory strumieniowe podczas pracy w omawianym systemie przetłaczają stosunkowo niewielkie ilości powietrza, ale ze znaczną prędkością, dzięki czemu wytworzony strumień może mieć zasięg nawet do 40 m. Dobór i prawidłowe rozmieszczenie wentylatorów strumieniowych w omawianym systemie jest zagadnieniem złożonym i wymaga stosowania dokładnej analizy wielu czynników, takich jak przewidywana moc pożaru, jego lokalizacja, ukształtowanie powierzchni garażu i wielu innych. Optymalizacji wykonanego projektu należy dokonać w oparciu o symulacje komputerowe na bazie CFD.

Rys. 4. Bezprzewodowa wentylacja garaży wzdłużna i asymetryczna

 W zależności od potrzeb (np. lokalizacji pożaru) stosowane są wentylatory z przepływem jednostronnym lub rewersyjnym tak, aby możliwie skrócić drogę przepływu dymu pomiędzy źródłem pożaru i instalacją wyciągową. Dzięki nowatorskiej konstrukcji wirnika i łopatek niektórych typów wentylatorów strumieniowych (np. Jetfan firmy Fläkt Woods) stało się możliwe uzyskanie praktycznie takiej samej wydajności przy przepływie normalnym i rewersyjnym, dzięki czemu cały system jest jeszcze bardziej elastyczny i efektywniejszy podczas oddymiania.

Ponieważ w celu maksymalnego wykorzystania powierzchni garażu wentylatory strumieniowe montowane są najczęściej bezpośrednio na stropie, podczas ich pracy może wystąpić tzw. zjawisko Coandy ("przyklejania się" strumienia powietrze do powierzchni stropu). Aby tego uniknąć urządzenia powinny zostać wyposażone w specjalne deflektory nawiewu kierujące strumień powietrza w kierunku podłogi lub w bok od przyległej ściany.

Rys. 5. Wentylatory strumieniowe firmy Fläkt Woods typu Jetfan

 Wentylacja tuneli drogowych, kolejowych i metra

Wentylatory osiowe znajdują szerokie zastosowanie do wentylacji tuneli drogowych, kolejowych oraz metra. W zależności od przyjętego systemu wentylacji są to tunelowe wentylatory osiowe służące do wyciągu zanieczyszczeń oraz dymów pożarowych (system wentylacji poprzecznej, mieszanej i wzdłużnej) lub wentylatory strumieniowe stosowane w systemach wentylacji wzdłużnej. W odróżnieniu od wcześniej omawianych konstrukcji, ze względu na ilości przetłaczanego powietrza (do 300 m³/s) najbardziej charakterystyczną cechą wentylatorów osiowych stosowanych w tunelach jest ich wielkość (średnice wirnika do 8÷12 m - jako wyciąg z garaży maksimum 1,6 m). Również wentylatory strumieniowe montowane w obiektach tego typu mają znacznie większe rozmiary od analogicznych urządzeń stosowanych do wentylacji i oddymiania garaży (średnice rzędu 600÷1600 mm, podczas gdy w garażach najczęściej stosuje się jednostki o średnicy 315 do 450 mm). Ponadto jednostki służące do wentylacji wzdłużnej tuneli, ze względu na duże odległości pomiędzy poszczególnymi zespołami wentylatorów, osiągają ciąg dochodzący 2100 N.

Więcej informacji na łamach miesięcznika Chłodnictwo&Wentylacja nr 12/2005