Katasztrófavédelmi szemle

Átírás

1 Védelem Katasztrófavédelmi szemle XIX. évfolyam 6. szám 6

2

3 t a r t a l o m évf. 6. szám Szerkesztõbizottság: Dr. Bánky Tamás PhD Dr. Beda László PhD Bérczi László Prof. Dr. Bleszity János Böhm Péter Dr. Endrődi István PhD Érces Ferenc Heizler György főszerkesztő Dr. Hoffmann Imre PhD a szerkesztőbizottság elnöke Kossa György Dr. Papp Antal PhD Dr. Takács Lajos Gábor PhD Dr. Tóth Ferenc Szerkesztõség: Kaposvár, Somssich Pál u Pf. 71 tel.: BM Telefon: 82/ , Telefax.: (82) Tervezõszerkesztõ: Várnai Károly Kiadó: RSOE 1089 Budapest, Elnök u. 1. Megrendelhető: Baksáné Bognár Veronika Tel.: Fax: vedelem@katved.gov.hu Felelõs kiadó: Dr. Bakondi György országos katasztrófavédelmi fõigazgató Nyomtatta: Corvina Nyomda, Kaposvár Felelõs vezetõ: Nagy József Megjelenik kéthavonta ISSN: Elõfizetési díj: egy évre 4200 Ft (áfával) szabályozás Az új tűzvédelmi szabályozás előkészítése... 5 tanulmány Mérnöki módszerek alkalmazása a tűzvédelmi tervezésben... 7 Mérnöki módszerek alkalmazása a hő- és füstelvezetésben Hő- és füstelvezetés: csak természetesen Mérnöki módszerek a gyakorlatban.15 visszhang Beépített tűzjelző rendszerek elméletben és gyakorlatban fókuszban Műveletirányítás, ügyeleti rendszer a hatékonyság-növelés alapfeltételei A műveletirányítás működtetésének személyi, tárgyi feltételei A műveletirányítás rendszere és működésének tapasztalatai A PAJZS rendszer kiépítése és működési tapasztalatai A műveletirányítási rendszer fejlesztése, tervek ténykép Az új modul rendszerű tűzoltószakképzésre beiskolázottakfelvételi tapasztalatai. 34 A jelentkezők egészségi alkalmassági vizsgálatának tapasztalatai Pszichológiai alkalmassági vizsgálat tapasztalatai a felvételizők körében technika Korszerű Katasztrófavédelmi Mobil Laboratóriumok megelőzés Veszélyes anyagok a közúti, vasúti és vízi szállítás ellenőrzése Az ADR ellenőrzés EU szabályozása és gyakorlati végrehajtásának fő jellemzői Az ADR szabálytalanságok kockázati kategóriái Tervezői felelősség hiánycikk a tűzvédelemben? II Intelligens vészvilágító rendszerek módszer Mélyből és szűk terekből történő mentés, légzésvédelemmel INCA-MCPEX nemzetközi meteorológiai és katasztrófavédelmi gyakorlat fórum ENSZ INSARAG minősítést szerzett a HUNOR és a HUSZÁR mentőszervezet.6 1 A kutató-mentő csapatok nemzetközi minősítése EASYBUS tűzvédelmi éslégtechnikai vezérlő rendszer Konferenciák Hajdúszoboszló, október 18 19: Országos Tűzvédelmi konferencia Budapest, Belügyminisztérium, november 6 7: Veszélyes és mérgező anyagok felderítésének, semlegesítésének és a következmények felszámolásának egészségügyi és katasztrófavédelmi feladatai Budapest, november 16: Kompozit szerkezetek és acélszerkezetek tűzvédelme szimpózium A konferenciák témáira visszatérünk, a mérnöki módszerek alkalmazásáról lapszámunkban olvashatnak. katasztrófavédelmi szemle szám TARTALOM 3

4

5 s z a b á l y o z á s Célkitűzések A védelmi célok világos megfogalmazása A tényleges kockázathoz igazított követelmények Rugalmas, alternatívát kínáló rendszer létrehozása A szakmai szervezetek bevonása a szabályozási folyamatba Rendszeres felülvizsgálat, és a felülvizsgálat alapján a szükséges módosítások végrehajtása Érces Ferenc Az új tűzvédelmi szabályozás előkészítése Amint előző számunkban is jeleztük ez év tavaszán megkezdődött egy teljesen új megközelítésen alapuló Országos Tűzvédelmi Szabályzat előkészítése. Az óriási munka gyors ütemben és széles szakmai és érdekképviseleti körök bevonásával zajlik. November 9-ére, lapzártánkra kellett a szabályozásban résztvevőknek a normaszöveg javaslataikat megküldeni. Ebből az első szövegváltozat november 15-ig elkészül. Hol tart a munka jelenleg? Alapelvek, célkitűzések Az eddigi OTSZ alkalmazása során szerzett tapasztalatok azt mutatták, hogy számos nehézségbe ütköznek a gyakorlati szakemberek. Különösen a gyors ütemű építőipari, építészeti, tervezési fejlesztéseknél gyakori az értelmezés igénye, még mindig nagyszámú eltérés szükséges és számos speciális esetet nem kezel a jelenlegi szabályozás. Ezekkel a tényekkel szembenézve láthatóvá vált, hogy egy ennél jóval korszerűbb és rugalmasabb szabályozási struktúrára van szükség. Olyanra, amely jobban követi a változásokat ugyanakkor az alapelvek szintjén hosszútávon stabilitást biztosít, miközben a változásokat képes rugalmasan követni. Ez a látszólagos ellentmondás jól feloldható egy alapjogszabály és a hozzá kapcsolódó pl. Tűzvédelmi Irányelvek rendszerével. A követelmény a TI-k kiadásában a rugalmasság és az állandóság biztosítása. Ezt az eddigi javaslatok alapján az évenkénti felülvizsgálatok adnák. Fontos elem az új szabályozás tervezetben a tervezői, beruházói felelősség kiterjesztése. Melyek voltak a kiinduló pontok? Egyrészt számos ponton keletkeztek alkalmazási nehézségek, olyanok is, amelyeket a jelenlegi szabályozás nem kezel. Pl.: homlokzatszigetelés, burkolat, bevonat homlokzati tűzterjedés, a kiürítés egyes kérdései, a metróval kapcsolatos kihívások, az új veszélytényezők, mint a napkollektorok, napelemek vagy a speciális építmények. Ezek alapján megfogalmazódott a változtatás szükségessége és a döntés is. Nem maradt más teendő, mint az elvek felvázolása. Ezek: Alappillérek A mérnöki módszerek szélesebb körű alkalmazása A tűzoltói beavatkozások során szerzett tapasztalatok felhasználása valós tűztesztek figyelembevétele A nemzetközi tapasztalatok erőteljesebb felhasználása Széleskörű szakmai előkészítés Ezeket az elveket széles körben véleményeztették, s messze a várakozások felett rendkívül pozitív visszajelzések érkeztek a különböző szakmai szervezetektől, akik egyben a részvételüket is felajánlották ebben a jogszabály előkészítési folyamatban. Ezzel a munka felgyorsult. Létrejött az OTSZ kidolgozását támogató munkabizottság! Ennek során a munkabizottság első lépésben az elveket, majd az elvekből következően a tervezett struktúrát véleményezte. Olyan kérdéseket vitattak meg, mint a jogszabály: Hatálya az átalakítás köre, mértéke, az eltérések, az átmeneti rendelkezések Célkitűzései alapelvek, életvédelem, vagyonvédelem Fogalmak Kockázati besorolás anyagok, tevékenységek, építmények Az általános egyeztetéseket követően az egyes szabályozási területekhez felelősök lettek kijelölve és ezekhez a témákhoz kapcsolódtak az egyes külsős és katasztrófavédelmi szakemberek. Ezzel egy rendkívül széles mintegy száz főt felölelő merítési bázis alakult ki. Ennek összefogására a szabályozási területért felelősök hivatottak. Az ő feladatuk lesz elsőként november 15-ig a beérkezett javaslatok alapján a jogszabály első szövegverziójának összeállítása. Tervezett jogszabály-struktúra Az egyeztetések eddigi eredményeként kialakult a tervezett jogszabály struktúrája, amelynek lényeges eleme a jogszabály és a tűzvédelmi irányelvek egymásra épülő szabályozási rendje. Leegyszerűsítve a jogszabály hivatott a célokat, az alapelveket, a fogalmakat, és az adott követelményt megfogalmazni, vagyis a mit, hova, milyen esetben kérdésekre válaszolni, a tűzvédelmi irányelv pedig a megoldásokat szabályozza. A tervezett jogszabály-struktúra új eleme a tűzvédelmi irányelv, vagy ehhez hasonló szabályozás, ezért ezek kialakítása, tartalma a viták egyik sarokköve. Ebben is körvonalazódott egy szakmai konszenzus a résztvevő szervezetek között, bár a ki nem mondott félelem néhány esetben az volt, hogy a Tűzvédelmi Irányelvekben szereplő követelményeket a jogalkalmazók nem fogják komolyan betartani. Igaz számos katasztrófavédelmi szemle szám SZABÁLYOZÁS 5

6 Az OTSZ koncepció munkabizottsága Katasztrófavédelem BM OKF Jogi és Igazgatási Főosztály BM OKF Tűzoltósági Főosztály BM OKF Tűzvizsgálati és Beavatkozás Elemzési Főosztály Baranya MKI Borsod-Abaúj-Zemplén MKI Miskolc Katasztrófavédelmi Kirendeltség Fővárosi Katasztrófavédelmi Igazgatóság FKI Közép-pesti Katasztrófavédelmi Kirendeltség Hajdú-Bihar MKI Heves MKI Pest MKI Katasztrófavédelmi Oktatási Központ Tűzvédelmi Tanácsadó Testület Tűzvizsgálói Tanácsadó Testület Civil Szervezetek Debrecen Megyei Jogú Város Jegyzője Magyar Építész Kamara Magyar Mérnöki Kamara Magyar Építőanyagipari Szövetség Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar Áramlástan Tanszék Magyar Elektrotechnikai Egyesület Magyar Mérnöki Kamara Elektrotechnikai és Épületvillamossági szakmai tagozat Tűzvédelmi Mérnökök Közhasznú Egyesülete TSZVSZ Magyar Tűzvédelmi Szövetség Ingatlanfejlesztői Kerekasztal Egyesület Tűzvédelmi és Biztonságtechnikai Intézet Szent István Egyetem, Ybl Miklós Építéstudományi Kar Magyar Bányászati Szövetség Magyar Bányászati és Földtani Hivatal Magyar Logisztikai Szolgáltató Központok Szövetsége Bp. Belváros-Lipótváros V. ker. Jegyzője Magyarországi EPS Hőszigetelőanyag Gyártók Egyesülete Delegáltak Dr. Rácz Edina Sándor László tű. őrnagy Kovács Zoltán tű. alezredes Fischer András tű. fhdgy Bódi Zoltán tű. alezredes Blahó Tamás tű. alezredes Kis Levente tű. alezredes Gáti Csaba tű. százados Katona István tű. őrnagy Ördög Tamás tű. százados Müller Róbert tű. alezredes Dr. Szöllősi Sándor ny. tű. ezds Kovács Zoltán tű. alezredes Delegáltak dr. Szekeres Antal Dr. Takács Lajos Lengyelfi László Lestyán Mária Dr. Matolcsy Károly Dr. Lajos Tamás Kruppa Attila Kun Gábor Nagy Katalin Zellei János Bellák Balázs Nagy Béla Dr. Magyari Dániel Bérces Tamás Fülöp Zsolt Dr. Rónaszéki László Kovács Zoltán környező országbeli tapasztalat bizonyítja ennek félelemnek a megalapozatlanságát, a struktúra alkalmasságát, mégis ennek megoldását megnyugtatóan kell rendezni. Kockázati osztályok és tervezés Az új felépítésű szabályozás teljesen új eleme a kockázat elvű megközelítés hazai bevezetése. Ez az eddigiektől merőben eltérő követelménycsoportosítást követel meg. Követelmény csoportok általános (pl.: vészkijárat nem zárható le) kockázati osztálytól függő (egyes szerkezetek tűzállósága) rendeltetéstől függő (pl.: bölcsőde csak fszt-en helyezhető el) A kockázati osztályba sorolás lényege, hogy a követelmények meghatározása céljából a tényleges kockázatot előidéző körülményeket, jellemzőket vesszük alapul, majd ezekből állapítható meg a kockázati osztály. A kockázatot megfelelő mértékben csökkentő védelmi megoldásokat az adott kockázat függvényében írja elő a követelményrendszer. A cél a tényleges kockázathoz igazított és arányos követelmények Létesítési követelmények kockázati osztályok általános szerkezeti állékonyság tűz esetén tűzterjedésgátlás rendeltetéstől függő követelmények speciális építmények követelményei gépészeti, elektrosztatikai, villamos követelmények, villámvédelem kiürítés, mentés hő és füst elleni védelem tűzoltó beavatkozási feltételek beép. tűzvéd. berendezések követelményei hordozható tűzoltó készülékek nem szabványos tűzvédelmi termékek műszaki és vizsgálati követelményei (tűzoltó szivattyúk, oltó készülékek, szórófejek stb) mérési és használatbavételi dokumentációs követelmények Használati követelmények tevékenység tűzvédelmi feladatellátás nyílt láng használata tűzvédelmi jelölések rendeltetéshez kapcsolódó szabályok szabadtéri rendezvények, felvonulások és vásárok tárolás követelményei szabadtéri tűzgyújtás (szabadtéri főzés is) tűzoltó készülékek, felszerelések éghető folyadékok és veszélyes anyagok kezelése, tárolás elektrosztatikus védelem ellenőrzések, felülvizsgálatok és karbantartások kialakítása. Külön kockázati osztályba sorolás vonatkozik a lakó-közösségi, a tárolási, az ipari és a mezőgazdasági funkciókra. A be nem sorolt rendeltetésű önálló rendeltetési egységeket a BM OKF sorolja kockázati osztályba. A tervezett kockázati osztályok NAK Nagyon alacsony kockázat AK Alacsony kockázat KK Közepes kockázat MK Magas kockázat NMK Nagyon magas kockázat A teljesen új szerkezetű, új elveket tartalmazó szabályozást komoly előzetes teszteknek kívánjuk alávetni. Az alapjogszabály normaszövegének összehangolását, egységes egésszé gyúrását követően, a tervezetet december közepén az eddigieknél lényegesen hosszabb időre megküldjük véleményezésre, és egyben megkezdjük a részletszabályok, irányelvek kidolgozását és a tervezet tesztelését. A munka az előzetes ütemezésnek megfelelően, feszített tempóban halad. Jó tapasztalni, hogy ilyen széles körben gondolják és tesznek is érte, hogy a tűzvédelem szabályozásában aktívan részt vegyenek. Érces Ferenc tű. ezds., főosztályvezető BM OKF, Tűzvédelmi Főosztály 6 SZABÁLYOZÁS szám katasztrófavédelmi szemle

7 t a n u l m á n y Tűzvédelmi tervezési módszerek A tervezési célokat ki lehet elégíteni tételes (preszkriptív) előírások alkalmazásával és mérnöki módszerekkel egyaránt. Dr. Ta k á c s La j o s Gá b o r Mérnöki módszerek alkalmazása a tűzvédelmi tervezésben Cikkünk célja a tűzvédelmi tervezés hagyományos és mérnöki módszereinek összefoglaló bemutatása és osztályozása. A tervezési folyamatot annak teljes környezetében kell vizsgálni, nem lehet függetleníteni a tervellenőrzési, a kivitelezés és a használatbavételi eljárás során felmerülő tűzvédelmi tervezési feladatoktól. Alapvető cél a beruházás, az adott épület tűzvédelmi szempontból megfelelő megvalósulása, tehát nemcsak a tervezése, hanem a kivitelezése is. Tűzvédelmi tervezési célok A tűzvédelmi tervezés céljai az alábbiak lehetnek: Az épület tűzeseti viselkedésének optimalizálása (életvédelem, vagyonvédelem, üzemfolytonosság védelme, kulturális örökség védelme stb.) Tűzkeletkezés kockázatának csökkentése (pl. ipari technológiák esetén a tűzkeletkezés megelőzése egyébként nem tervezői, hanem állampolgári feladat) Az építmény számára leginkább megfelelő tűzvédelmi megoldások kiválasztása (pl. műemlékek esetén) Passzív felkészültség és aktív tűzvédelmi rendszerek, valamint a különböző aktív tűzvédelmi rendszerek működésének összehangolása Költséghatékonyság Tételes (preszkriptív) előírások A preszkriptív előírások az alábbiak lehetnek: Kormányrendeletek, jogszabályok (TVT, OTÉK, OTSZ stb.) Szabványok Nemzetközi szabványok (ISO) Európai szabványok (EN) Hazai szabványok (MSZ) Irányelvek, egyéb előírások VdS (Verband der Sachversicherer) FM Global (Factory Mutual) IBC (International Building Code) IFC (International Fire Code) Mérnöki módszereket a tűzvédelmi tervezésben ma még csak összetett, jelentős beruházásoknál alkalmazunk az alábbi célokkal: Preszkriptív előírásokkal nem leírható (bonyolult, nagyméretű, újszerű szerkezetből épülő stb.) építmények tűzvédelmi követelményeinek meghatározása vagy megfelelőségének ellenőrzése. Aktív és passzív, illetve különböző aktív tűzvédelmi rendszerek optimális működésének megtervezése (pl. tűzjelző rendszer, hő- és füstelvezetés és sprinkler rendszer működésének összehangolása). Költséghatékonyság (pl. kiegészítő szerkezetvédelem elhagyása, ahol azt a bekövetkező tüzek során kialakuló hőmérsékleti kitétek lehetővé teszik). Mérnöki módszerek a gyakorlatban A tételes előírásokkal nem megoldható épületekre a budapesti CET (Közraktárak kulturális és kereskedelmi központtá alakítása) fejrészének hő- és füstelvezetési szimulációján keresztül mutatom be. A szimulációt Szilágyi Csaba tűzvédelmi mérnök készítette. Az épület hosszmetszetén látszik, hogy a fejrészben nem hagyományosnak tekinthető átrium, hanem szintenként eltérő alaprajzú, az egyes szintek között változó geometriával áttört belső tér található, amelyben a tűzszcenárió a legkedvezőtlenebb helyen, a légpótló nyílások környezetében található. Ennek katasztrófavédelmi szemle szám TANULMÁNY 7

8 megfelelően többféle kialakítás ellenőrzésével lehetett csak megfelelően elhelyezni a gépi hő- és füstelvezető rendszer beszívónyílásait. A példa azt is megmutatja, hogy a hő- és füstterjedést szimuláló CFD vagy véges elemes modellek nemcsak a megtervezett megoldások ellenőrzésére, de a tervezést segítő eszközként is használhatók másodperc: a hő- és füstelvezető rendszernek köszönhetően hígul a füst A tűz kezdete 476. másodperc: a füst optikai sűrűsége a kiürítést már nem korlátozza 42. másodperc a tűz kezdete után a füst szétterjed 716. másodperc: a füst optikai sűrűsége minimális, pedig a tűz ugyanúgy ég a keletkezési helyén 98. másodperc a tűz kezdete után a füst átterjed az I. emeletre, a hő- és füstelvezető rendszer már működik A hő- és füst terjedésének megfelelően tervezett hő- és füstelvezető rendszer működése a fenti képsorozattal mutatható be, ahol nem a hőmérséklet, hanem az átláthatóság csökkenése 8 TANULMÁNY szám katasztrófavédelmi szemle

9 látható (a keletkező füst nagyobb a látást korlátozó hatást a sárga-piros színek jelölik). Mérnöki módszerek osztályozása A mérnöki módszereket osztályozhatjuk a tűzvédelmi tervezésben elfoglalt szerepük szerint is: az épület egyes részeinek, szerkezeteinek, alrendszereinek, berendezéseinek méretezésére szolgáló mérnöki módszerek: ide tartoznak az Eurocode szabványok tartószerkezetek tűzvédelmi tervezési előírásai, de a kiürítési szimulációs programok is. az épület egészére kiterjedő, integrált mérnöki módszerek: olyan tűzmodellek, amely az épület minden lényeges tűzvédelmi jellemzőjének tűzeseti viselkedését bemutatja, ezek napjainkban leginkább az elterjedt CFD vagy véges elemes modellek, amelyek a hőterjedést és felmelegedést, illetve füstterjedést egyaránt modellezik, az épület térbeli elrendezését és valós fizikai paramétereit pontosan tartalmazza, illetve a tűzjelző rendszer, a beépített oltóberendezés, a hő- és füstelvezető és légpótló nyílások és ezek együttes működése egyaránt modellezhetők. Alkalmazásának előnyei A mérnöki módszerek jellemzői, hogy az alapvető tűzvédelmi követelményeket kielégítő műszaki megoldások peremfeltételeit is meghatározhatjuk segítségükkel, az adott építményben bekövetkező tüzek modellezésével. A korszerű tűzmodellek nem a hazánkban általános tűzterhelés számítást veszik alapul, hanem a tűz valós, időbeni lefutását, a tűzidőtartam során a hőmérséklet változását, a hőmérséklet csúcsértékét, a tűz időben változó teljesítményét, a keletkező füst szétterjedését, látást korlátozó hatását stb. A tűzvédelmi követelmények meghatározására néhány példa: az állékonysági követelmény általános érvényesítése mellett paraméteres tűzgörbékkel vagy akár CFD szimulációval pontosan meg lehet határozni a tartószerkezeteket érő hőhatást (amely egyébként a zárttéri tüzeket modellező ISO 834 szabvány szerinti hőmérséklet-idő görbével határozható meg); hő- és füstterjedési szimulációval meg lehet határozni, hogy az épület egyes helyiségeiben, a kiürítési útvonalaiban a tűz keletkezési időpontjához képest mikor éri el a füst a kiürítést veszélyeztető magasságot (pl. 2,5 m a padlószint fölött): ez alapján a kiürítés megengedett időtartamát is meg lehet határozni; ugyanúgy hő- és füstterjedési szimulációval lehet meghatározni a hő- és füstelvezetők keresztmetszetét, légszállítását is, de bonyolult belső térrendszerű épületben legfőképp az elvezetési és légpótlási helyek elrendezését, amelyre nincsenek részletes előírások (lásd CET bemutatott példája). A mérnöki módszerek alkalmazása során figyelembe vehetőek olyan, a hagyományos tűzvédelmi tervezési eljárások során nem szereplő tényezők is, mint a tevékenységhez vagy technológiához tartozó tűzkeletkezés veszélyének mértéke (bekövetkezési valószínűség statisztikai adatok alapján, a kockázat elfogadható mértéke) vagy egy bekövetkező tűz esetén a veszélyeztetés és annak mértéke. Alkalmazásukkal elhanyagolható életvédelmi kockázatok esetén kiküszöbölhetőek a beruházásokat meghatározó léptékű tűzvédelmi korlátozások, védelmi szintek (pl. logisztikai központok, magasraktárak helyenként túlzó passzív tűzvédelmi követelményei). Mérnöki módszerek alkalmazási kódexek A mérnöki módszerekkel élni és visszaélni egyaránt lehet. Nem megfelelő alkalmazásukra nemcsak visszaélés, de ismerethiány miatt is sor kerülhet. Éppen ezért a mérnöki módszerek alkalmazási szabályait tartalmazó nemzeti kiadványok, ún. kódexek tartalmazzák. A különböző országokban ezek az 1990-es évektől folyamatosan jelennek meg, leglényegesebb tartalmuk a mérnöki módszerek alkalmazhatóságának adott országra jellemző szabályai, korlátai. De gyakran ettől messze túlmutatnak: a mérnöki módszerek alkalmazásához nélkülözhetetlen alapadatokat tartalmaznak, amelyeket szakirodalomból elég körülményesen lehet begyűjteni (pl. egyes anyagok égési jellemzői: égéshő/ fűtőérték, gyulladási hőmérséklet, sűrűség, fajhő és hővezetési tényező a hőmérséklet függvényében stb.), továbbá a mérnöki módszerek esetén alkalmazandó sajátos követelményeket. A mérnöki módszerek alkalmazását a legtöbb országban hosszú adatgyűjtés előzte meg, legfőképp a tüzek számát, a tűzkeletkezési okokat és következményeket számbavéve és osztályozva; az egyes épületek esetén alkalmazandó tűzforgatókönyvekhez a reálisan előforduló tüzeket kell ugyanis figyelembe venni. A mérnöki módszerek kódexei folyamatosan fejlődnek, több országban számos kiadást is megéltek már, hiszen napjainkban is dinamikusan fejlődik a szakterület, új tudományos és tapasztalati eredmények jelennek meg, amelyek a meglévő eredményeket egészítik ki. Szakirodalom Szabványok: ISO 16730, Fire Safety Engineering Assessment, verification and validation of calculation methods. ISO/TS Fire Safety Engineering - Selection of design fire scenarios and design fires ISO/TR Fire Safety Engineering Technical information on methods for evaluating behaviour and movement of people ISO Fire Safety Engineering General principals. ISO/DIS Fire Safety Engineering Guidance on fire risk assessment Eurocode szabványsorozat Kiadványok, portálok: DIFISEK Dissemination Of Fire Safety Engineering Knowledge National Institute of Standards and Technolgy Building and Fire Research Portal Kevin McGrattan, Simo Hostikka, Jason Floyd, Howard Baum, Ronald Rehm: Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide. Nist Technology Administration U.S. Department Of Commerce EZ4HlrI6VDUWtRN1N0MmM5c1U/edit?pli=1 Leitfaden Ingenieurmethoden des Brandschutzes - herausgegeben von Dietmar Hosser; 2. Auflage, május. Technisch-Wissenschaftlicher Beirat (TWB) der Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes e.v. (vfdb) Dr. Takács Lajos Gábor PhD, építészmérnök, egyetemi docens Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem katasztrófavédelmi szemle szám TANULMÁNY 9

10 Szikra Csaba Mérnöki módszerek alkalmazása a hő- és füstelvezetésben Az Országos Tűzvédelmi Szabályzat (28/2011. (IX. 6.) BM rendelet) preszkriptív (leíró) elvek alapján szabályozza az építmények hő- és füstelvezető berendezéseinek kialakítását. Az alábbiakban be szeretném mutatni, hogy gravitációs berendezések esetén a mérnöki módszerek milyen módon alkalmazhatók a hatásos elvezető és légutánpótló nyílások méreteinek meghatározásakor. Cikkem az előző számokban megjelent általam írt cikkek folytatása, azok elméleti alapjaira épít Hőmérséklet időbeli alakulása A tűztér jellemzésére igen gyakran a hőmérséklet időbeli változását használjuk (1. ábra), mely tulajdonképp egy indikátor, amelyet számos tűztéri paraméter befolyásol. A paraméterek közül az egyik legmeghatározóbb a tűz teljesítménye. A teljesítmény mellett azonban a helyiségtérfogat, az épületszerkezet, illetve a levegőcsere szintén hatással van a tűztérben kialakuló hőmérsékletre. A levegőcserének kettős hatása is van: az érkező környezeti levegő keveredve a tűztérben lévő gázkeverékkel azt hűti, illetve az égés teljesítményére is hatással van az oxigénellátáson keresztül. Az oxigénhiányos égésnek kisebb a teljesítménye, így a tűztér hőmérséklete is alacsonyabb. Hő- és füstelvezetés méretezésére egy-, illetve kétzónás modellek használhatók. Közös jellemzőjük, hogy a zónán belül a hőmérsékletet és a gázkeverék sűrűségét állandónak tekintjük. A tűztér hőmérsékletmodelljei az egyzónás modell számára kiválóan használhatók. 1. Az OTSZ preszkriptív elvei A gravitációs rendszerek esetén általában az alapterület százalékában határozza meg a hatásos elvezető- és légutánpótló nyílások méreteit: Nem füstmentes lépcsőházak esetében az alapterület 5%-a, de legalább 1 m 2 Átriumok esetében az alapterület 3%-a, de legalább 1 m 2 A menekülésre számításba vett közlekedők esetében az alapterület 1%-a, de legalább 0,3 m 2 Pinceszinti helyiségek esetében az alapterület 1%-a Csarnok jellegű építmények helyiségei esetén a számítási belmagasságtól, az elérni kívánt füstmentes levegőréteg magasságától, valamint az épület, helyiség rendeltetésétől függően, az OTSZ 24. mellékletének 5. táblázatából határozhatjuk meg a füstszakaszonként szükséges hatásos nyílások méretét. A füstmentes levegőréteg minimális magassága 6 m számítási belmagasságig 3 m, 6 m-nél nagyobb belmagasság esetében annak legalább a fele. A tárolt anyagok alapján az épületet rendeltetés szerint négy csoportba lehet sorolni (a 24. melléklet 2 4. táblázatai szerint). A minimális füstmentes légréteg tartományán belül, a méretezéshez használt füstmentes levegőréteg magasságát a raktározási, tárolási, használati magasság alapján kell meghatározni. 2. Zárt téri tüzek lefolyásának vizsgálata A zárt téri tüzek lefolyásának ismeretére azért van szükség, mert az itt fejlődő tüzek jellemzésére a tűz teljesítményének és a tűztér hőmérsékletének időbeli változását használhatjuk. A tűz teljesítménye modellezhető, a hőmérséklet-eloszlás esetében azonban rögzített eloszlásfüggvényeket használunk. Az eloszlásfüggvények használatának az oka, hogy a tűztérben kialakuló ok-okozati elvek szerint igen nehezen lehet hőmérsékletre modellkapcsolatokat találni, a paraméterek száma és a jellemzők bizonytalansága miatt. 1.ábra. A tűztér hőmérsékletének időbeli változása A mérnöki módszerekben alkalmazott modellek szempontjából a tűzfejlődés korai szakasza a számunkra leginkább izgalmas Tűz teljesítményének időbeli változása A tűztér legfontosabb jellemzője a keletkezett tűz teljesítményének időbeli változása (2. ábra), ami számos mérnöki módszerben alkalmazott modell bemenő paramétere. Mivel a tűz teljesítménye szempontjából a korai (parázsló szakasz) elhagyható, a legegyszerűbb modellek szerint a tűz teljesítményének időbeli alakulása három szakaszra bontható (a fejlődő, a stabil és a hanyatló égés szakasza). Mindhárom szakasz modellezhető. A fejlődő szakasz időbeli változása négyzetes függvénnyel közelíthető (Q=at 2 ), a négyzetes függvény együtthatója (α) a fejlődő szakaszra jellemző paraméter. A nemzetközi szakirodalomban kétféle közelítés találunk: A.: Adott éghető anyagok, objektumok (pl. egy összetett anyagokból készülő bútor karosszék, fotel stb.) esetében méréssel megállapítható az együttható. B.: Mivel egy helyiségen belül számos összetett anyagú objektum található, nehezen határozható meg a fejlődő szakasz együtthatója, ezért az égés korai szakaszának jellemzésére kategóriákat alkotunk. Az egyes kategóriák a következők: nagyon gyors (α=0.190), gyors (α=0.047), közepes (α=0.012), lassú (α =0.03). A vizsgált helyiséget a használati módja alapján soroljuk a fenti kategóriák egyikébe. Tapasztalataink szerint pl.: a lakás 10 TANULMÁNY szám katasztrófavédelmi szemle

11 a közepes kategóriába tartozik. A stabil égés szakaszának teljesítményét az éghető anyagok tömegveszteségével modellezhetjük. Ennek a szakasznak a jellemzői a közel állandó teljesítmény, illetve a stabil égés szakaszának ideje. A tömegveszteség sebességéből, a teljes égéshez tartozó hőfelszabadulás mértékéből és az égés hatékonyságából a felszabaduló teljesítmény és az égési idő is egyszerűen számítható (Q=A f ṁ χdh c ). Az irodalomban a folyékony anyagok tüzeinek felülete és a tömegveszteség sebessége között is találunk összefüggést (m =ṁ (1-e- kβd ). Mivel a hanyatló szakasz általában már nem képezi a mérnöki vizsgálatok tárgyát, ezért a legegyszerűbb modell, ha a stabil égés maximális teljesítményével számolunk tovább ebben a tartományban is. Amire figyelni kell! Mivel a későbbi számítások bemenő paramétere a tűz teljesítménye, illetve annak időbeli eloszlása, ezért különösen fontos a mértékadó tűzteljesítmény és annak időbeli lefutásának meghatározása. Mivel nincs általános kidolgozott módszer, ezért a mérnöki módszerek alkalmazásának legelső lépése a mértékadó tűzteljesítmény helyes megválasztása. A mérnöknek döntésekor mérlegelni kell, amelyhez többek között az épületszerkezetek jellemzőit, az épület használati módját, a helyiségben lévő éghető anyagokat kell figyelembe vennie. Az előző bekezdésben leírt módszerek segítik döntését. A modellalkotás végén érzékenységvizsgálatnak kell alávetni az égés teljesítményét, melyben azt vizsgáljuk, hogy a választott égésteljesítmény, vagy annak pontatlansága milyen hatással van a végeredményre (hő- és füstelvezetés esetén a füstelvezető nyílás méretére, vagy a füstmentes levegőréteg magasságára). 3. Lángmagasság modellek A lángmagasságot egy adott felületen égő tűz esetén a hőfelszabadulás mértéke és a tűz felületének kiterjedtsége határozza meg. Származtatása turbulens (fluktuáló) lángok esetében tapasztalati úton, a hasonlóságelmélet felhasználásával lehetséges. Ha a relatív lángmagasságot (L/D) a dimenziótlan lángteljesítmény függvényében ábrázoljuk logaritmikus skálán általánosabb érvényű összefüggés alkotható. Az egyenletben ρ, c p, T a tűz keletkezése előtt a környezeti levegő jellemzői (sűrűség, fajhő, hőmérséklet), Q a láng teljesítménye. A tűz geometriai jellemzőiből is alkothatunk dimenziótlan mennyiséget a jellemző átmérő és a közepes lángmagasság hányadosaként: L/D. (3. ábra) Kihasználva, hogy a dimenziótlan lángteljesítmény 10 0 és 10 4 tartományban a logaritmikus skálán lineáris, a közepes lángmagasság Közepes lángmagasság hol használható? A közepes lángmagasság egy példája a mérnöki módszerek alkalmazásának, hiszen a modell egyenletének fejlesztéséhez a hasonlóságelméletet hívtuk segítségül. A közepes lángmagasság használható a szerkezeti integritás vizsgálatokhoz, illetve bemenő paramétere a későbbi számításoknak (pl.: csóva egyenleteinek érvényesség tartomány vizsgálatához). Fejlődő Módszerek: (1) Éghető anyagok alapján (táblázatok) (2) Ajánlások: tipikus α értékekre (pl.: lakások közepes; szállodai szoba gyors stb.) α (kw/s 2 ) Nagyon gyors Gyors Közepes Lassú Jellemzői: Q max, t s Függ: Éghető anyag mennyiségétől, összetételétől, rendelkezésre álló oxigén mennyiségétől Módszerek: számítás Stabil égés Hanyatló égés Jellemzői: Csökkenő teljesítmény, általában az éghető anyag csökkenő mennyisége vezérli az égést Módszerek: Mivel a vizsgálatok során leginkább az első perc a lényeges, ennek a szakasznak a vizsgálata már nem szükséges, továbbra is Q max feltételezéssel élünk 2. ábra. A tűz teljesítményének időbeli változása katasztrófavédelmi szemle szám TANULMÁNY 11

12 egyenlettel számítható. Érdemes megjegyezni, hogy Q* az égés jellegét is jelenti, kisebb értékei a szabadfelszíni tüzekre jellemző. magasságon a kétzónás modellek hőmérsékletének számításához szükséges: Az egyenletekből látszik, hogy a környezet jellemzői mellett a csóvában haladó tömegáram (ṁ p ) és átlaghőmérséklet (D t ) a láng előző fejezetben tárgyalt teljesítményétől függ. Az alapvető fizikai princípiumok felhasználásával lehetett alkotni egy modellt, melynek segítségével a csóva fontosabb fizikai jellemzői közelíthetők. A kapott függvények, ha nem is pontosak, de a csóva fizikai jellemzőinek magasság szerinti változását jellegre helyesen mutatják. Az ideális csóvamodellből származó egyenletek alkalmasak, hogy mérésekkel, az elhanyagolások számának csökkentésével pontosabb modelleket alkothassunk a csóvában uralkodó sebesség, hőmérséklet és tömegáram viszonyainak leírására. 3. ábra. Relatív lángmagasság (L/D) a dimenziótlan lángteljesítmény függvényében 4. Csóvamodellek A közepes lángmagasság mellett fontos ismernünk a csóva hőmérsékletét és a feláramló tömeget. A feláramló tömeg a tűzből kilépő és a környezet hígító levegőjével keveredő tömegek összessége (4. ábra) Valóságos csóvamodellek A valóságos csóvamodellek a mérnöki gyakorlatban számos feladatra használhatók, ezért érdemes megismerni őket. Az ideális csóvamodellhez képest jelentős előrelépést figyelhetünk meg. Gyakran Heskestad [2] modelljét használjuk, mely a pontszerű forrás helyett bevezeti a padló síkja alatt definiált látszólagos pontszerű forrást. A tűz síkján, pontszerű forrás helyett a tűznek valódi kiterjedése van. A konvektív lángteljesítménnyel (Q c ), tovább pontosítható a csóva viselkedése. Az átlagos hőmérséklet helyett, az egyenletek, a valóságnak megfelelően, adott síkban a sebesség- és hőmérséklet eloszlását modellezik. A feláramlási jellemzők maximumait a feláramlás tengelyében találjuk. A pontszerű hőforrás látszólagos helyzetét (z 0 ) a tűz egyenértékű átmérője és a lángteljesítmény ismeretében a egyenlettel határozhatjuk meg. A csóva termikus jellemzői szempontjából a konvektív hőáram (Q c ) a meghatározó, hisz épp a konvektív hőáram a felhajtó erő forrása. A szokványos tüzekben a láng sugárzási vesztesége 20-40%, mely alapján a konvektív hányad meghatározható. A csóva tengelyében a környezethez viszonyított hőmérséklet-emelkedést az alábbi összfüggés írja le: 4. ábra. A korlátozás nélküli csóva viselkedése 4.1. Ideális csóvamodell Az ideális csóvamodell mérnöki gyakorlatban is használható eredményei a tűz környezetében felfelé haladó tömegáram és a tömeggel szállított teljesítmény egyenletei. Hő- és füst terjedésének modelljeiben a füstmentes levegőréteg határán vizsgáljuk a füsttel telített rétegbe lépő tömegáramot. A csóva átlaghőmérséklete ezen a A csóva tömegáramát a szokásos környezeti jellemzőkkel az egyenlet írja le, de csak a közepes lángmegasság fölött. A közepes lángmagasság szintjéig a tömegáramot az egyenlettel számíthatjuk. 12 TANULMÁNY szám katasztrófavédelmi szemle

13 Mire tanít a csóvamodell? A csóvamodellek a mérnöki modellek egymásraépülésére tanítanak. Az ideális és valóságos csóvamodellek a mérnöki gyakorlatban számos feladatra használhatók, többek között a hőérzékelők viselkedésének tanulmányozására, a csóva útjában lévő szerkezeti elemek átmelegedésének számítására és nem utolsó sorban a gravitációs hő- és füstelvezető berendezések méretezésére. 5. Nyitott térből kiáramló füst modellje A zárt téri tüzek hőmérséklet-eloszlásának vizsgálatából láttuk, hogy meghatározott idő elteltével teljesen kifejlődött tűzről beszélhetünk. A teljesen kifejlődött tűz esetén a környezet és a tűztér nyomásviszonyainak elemzéséből kiderül, hogy ún. egyzónás modellel leírható a térbe áramló levegő és a térből kiáramló égéstermék tömegárama. Az 5. ábra jelöléseivel a levezetés részleteinek elhagyásával a nyíláson beáramló levegőt az alábbi összefüggéssel számíthatjuk: 6. A hő- és füstelvezetés statikus modellje A mennyezeten elhelyezett hő-és füstelvezető kupolák esete átvezet minket a kétzónás modellek területére. A kétzónás modellek alapfeltételezése, hogy a zónán belül állandó a hőmérséklet és a sűrűség. A légkör egyensúlyi feltételéből, a környezet és a tűztér nyomáseloszlásának egyenletei származtathatóak. A füstkupolán eláramló gázkeverék tömege megegyezik a légutánpótló nyílásokon a tűztérbe érkező levegő tömegével. A két zóna a füsttel telített és a füstmentes levegőréteg. A füstmentes levegőréteg magassága H D, a belmagasság H. A két zóna sűrűségének segítségével a helyiségbe áramló levegő (ΔP l ) és a füstkupolán távozó gázok (ΔP c ) hajtóereje (nyomáskülönbsége) számítható. A hajtóerőkből a tömegáramegyenletek meghatározhatók. A tömegáram azonosságából H N természetes zóna magassága számítható. A természetes zóna magasságában a külső környezet nyomása egyezik a tűztér nyomásával. A természetes zóna felett túlnyomás, alatta alulnyomás uralkodik. A modell sajátossága, hogy a tűztérben a teljes térfogaton a hőmérsékletet és ezen keresztül a sűrűséget állandónak tekintjük. Egyszerűsítő feltételként elhanyagoljuk a tűz tömegáramát, így az anyagmegmaradást törvénye a tömegáramok azonosságához vezet, tehát az eláramló égéstermékek és a beáramló levegő tömegáramai azonosak: ṁ g =ṁ a 300 C feletti tartományban az egyenlet gyökjel alatti tagja közel állandóvá válnak, mely figyelembevételével igen egyszerű egyenlethez jutunk: 6. ábra. Mennyezeti hő- és füstelvezetők esetében használt modell jelölései A számításokhoz szükségünk van a beáramló levegő tömegáram egyenletére, illetve az eláramló égéstermék egyenletére: Az egyenletben A szabad nyílásméret, H 0 a szabad nyílásmagasság. 5. ábra. Teljesen kifejlődött tűz modellje (egyzónás modell) Modell és értelmezési tartomány Az égés folyamatainak megismerésével, a modellek alapján készített egyenletek célszerű átrendezésével sokszor igen egyszerű egyenlethez is juthatunk, mely adott értelmezési tartományon belül megfelelő pontosságú eredményt nyújt kevés szükséges paraméter megadásával. Általában elmondható, hogy az alkalmazott modell értelmezési tartományát az adott mérnöki alkalmazás estén az elhanyagolások miatt vizsgálni szükséges. Érzékenység analízis A mérnöki számítások utolsó eleme az eredmények értékelése, a modell által szolgáltatott eredmény pontosságának vizsgálata. Ehhez az érzékenység analízis módszerét választhatjuk. Hő- és füstelvezető nyílások esetén ez azt jelenti, hogy a kupolák mérete hogyan változik a környezeti hőmérséklet, a lángteljesítmény, vagy a füsttel telített réteg hőmérsékletének hatására. A módszerrel feltárhatók a modell esetleges hibái, illetve megmutatják, hogy mely jellemzők precízebb meghatározása szükséges a végeredmény pontosítása érdekében. katasztrófavédelmi szemle szám TANULMÁNY 13

14 Milyen méretezésre alkalmasak? Ugyan a fenti egyenletek számos elhanyagolást tartalmaznak, ennek ellenére alkalmasak vízszintes hő- és füstelvezető kupolák és függőleges légutánpótló nyílások esetén mérnöki számítások elvégzésére. Alapvetően két lehetséges feladatcsoport méretezési feladatait segítik a fenti egyenletek: Adott a csarnok belmagassága (H), a tűz teljesítménye, a légutánpóló nyílások mérete (A l ). A követelmény a füstmentes levegőréteg magassága (H D ), amely adott feladat esetén nem egyezik az OTSZ által előírtakkal. Keressük a füstelvezető nyílás szükséges (névleges) méretét. A feladat végrehatjátásához feltételt használjuk, amely azt jelenti, hogy a füstmentes levegőréteg határán a csóva tömege lép a füsttel telített zónába. Továbbra is szükséges feltétel, hogy a légutánpótló nyílásokon távozó tömegáram megegyezik a kupolákon távozó tömegárammal. A zónák sűrűségét az ideális gáztörvénnyel számíthatjuk. A számítási modell pontosítható a tűzből a csarnokba lépő tömeg modellbe építésével. A feladat a két fenti egyenlet segítségével egyértelműen megoldható. Adottak a füstelvezető kupolák geometriai méretei, a légutánpótló nyílások méretei, a csarnok magassága, tűz teljesítménye, keressük a füstmentes levegőréteg határát. A feladat nem oldható meg egyértelműen, mivel a csóva egyenleteiből számítjuk a füstmentes levegőréteg határán a tömegáramot, ezért kezdetben feltételezzük, hogy a füstmentes levegőréteg határa a csarnok magasságának felénél van. Evvel a feltételezéssel szímíthajuk a csóva tömegáramát. A csóva tömegáramának segítségével a valós füstmentes magasság már számítható. Az eljárást addig ismételjük, amíg a füstmentes magasság már nem változik számottevően. A két zóna sűrűségét az ideális gáztörvényből számíthatjuk. A modell elgyenleteiben C d a keresztmetszeti tényező. Láthattuk, hogy a zárt téri tüzek lefolyásának elemzésével, a tűz teljesítményének időbeli lefolyásának ismeretében a lángmagasság egyenleteivel, a zárt téri tüzek és a környezet nyomásviszonyainak elemzésével modellek készíthetők a hő- és füstelvezető nyílások méretének megállapítására. Az eljárás merőben különbözik a jelenleg hatályos OTSZ ben megismert preszkriptív elvektől. Feladatunk egy olyan mérnöki módszereken (fizikai törvényszerűségeken) alapuló eljárás kidolgozása, mely továbblép a preszkriptív elveken. A mérnöki módszerek alkalmazása nagyobb szabadságot ad a tűzvédelmi mérnök számára, de ne feledjük, hogy a nagyobb szabadság több felelősséggel is jár! Irodalom [1] McCaffrey, B., Flame Height, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2nd ed., National Fire Protection Association, Quincy, MA, [2] Heskestad, G., Fire Plumes, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2nd ed., National Fire Protection Association, Quincy, MA, [3] Blair J. Stratton, Determining Flame Height And Flame Pulsation Frequency And Estimating Heat Release Rate From 3D Flame Reconstruction, Fire Engineering Research Report 05/2, July ( canterbury.ac.nz/fire/pdfreports/blair_stratton_05.pdf) [4] Zukoski, E. E., Kubota, T., and Cetegen, B., Entrainment in Fire Plumes, Fire Safety Journal, Vol.3, pp , Szikra Csaba, épületgépész mérnök BME Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék, Budapest szikra@egt.bme.hu 14 TANULMÁNY szám katasztrófavédelmi szemle

15 Nagy Katalin Hő- és füstelvezetés: csak természetesen Mérnöki módszerek a gyakorlatban Szikra Csaba tanár úr által felvázolt mérnöki módszerek lehetőségei hazai viszonyok között még kiaknázatlanok. Nézzük, mégis mit jelentenek a mérnöki módszerek alulnézetből, a gyakorlat oldaláról, és tekintsünk kicsit a jövő felé is, milyen új dimenziói vannak a mérnöki módszereknek! Miért van szükség hő- és füstelvezetőkre? Alapkérdések Még a mérnöki módszerek taglalása előtt tekintsünk át nagy vonalakban három alapkérdést. 1. Miért, mi célból van szükség hő- és füstelvezetőkre? 2. Ezeknek a céloknak a megvalósulását hol kell elérnünk? 3. Milyen termékszintű megoldásokkal lehet a feladatot optimálisan megvalósítani? Ha a célokat nézzük, a tűzvédelmi alapcélok mindegyike életvédelem, vagyonvédelem, kármegelőzés/kárenyhítés megjelenik védelmi célként. Pontosabban a hő- és füstelvezetés ezeknek az alapcéloknak az elérését segítő egyik eszközrendszerünk. Tekintettel arra, hogy m 2 -nél nagyobb alapterületű helyiségekben, csarnokokban, pinceszinti helyiségekben, menekülésre számításba vett lépcsőházakban, átriumokban és közlekedőkben kötelező a hő- és füstelvezetők használata, azt is mondhatjuk, hogy szinte mindenhol szükség van rájuk. A szükségesség, az elterjedtség és a biztonságos működés igénye miatt koránt sem mindegy, milyen termékkel oldjuk meg a feladatot. Akár homlokzaton, akár tetőn helyezzük el a szerkezetet, lényeges, hogy az MSZ EN honosított, harmonizált szabványunknak megfelelő terméket válasszunk, hiszen definíciószerűen csak ez nevezhető természetes hő- és füstelvezetőnek. És persze meg kell, feleljen az OTSZ ban leírt speciális követelményeinek is. A nem egyben vizsgált ablak + motor/munkahenger/ mágnes nem tekinthető hő- és füstelvezetőnek definíció és követelményteljesítés alapján sem. De legfőképp azért nem, mert igen gyakran nem üzembiztos a működése. Mérnöki módszerek Napjaink fő kérdései a világban Mérnöki válaszok napjaink fő kérdéseire Mérnöki módszerek alkalmazásánál pedig alapvető fontosságú a kiindulási védelmi célok elérése jól működő hő- és füstelvezető rendszerrel. A honi gyakorlatban szokásos mérnöki módszereknél is megjelenik a mesebeli hármas szám. Tapasztalatom szerint hagyományosan három mérnöki módszerről tudok beszámolni. 1. Az első az alap mérnöki módszer. Egyszerű, szabályos épületeknél ez a mérnöki módszer a vonatkozó előírások pontos betartását jelenti a méretezésnél, elhelyezésnél, termékválasztásnál. Hiszen ez az alapja a kivitelezésnek, majd a megfelelő használatnak. Gondoljunk itt egy lépcsőházra, vagy egyszerű csarnokra. Ezt leírni könnyű volt. A gyakorlat azonban, mint mindig, sokkal összetettebb. A tűzvédelmi tervező munkáját leginkább az adatszolgáltatás-, az idő- és az elvégzendő tervezési munkára szánt pénz hiánya nehezíti. 2. Második esetben már összetett mérnöki módszerről beszélhetünk. Bonyolult, szabálytalan épületeknél kerül elő ez a módszer, amikor is vagy az a feladat, hogy az adott védelmi célt a lehető legköltséghatékonyabb módon érjük el, vagy az adott költségvetésből a legmagasabb védelmi szint elérése a cél. Egy bonyolultabb átriumos, ráadásul ne adj Isten vegyes rendeltetésű létesítmény már katasztrófavédelmi szemle szám TANULMÁNY 15

16 természeteshez, természetesen magasabb szinten térünk vissza. A hőtechnikai-, akusztikai paraméterek javultak, a használat során előtérbe kerül a természetes fény tervezett és számított bejuttatása a belső terekbe, az árnyékolástechnika és a napi szellőztetés vezérelt használata az energiamanagement keretein belül és a bonyolult építészeti igények minél rafináltabb kielégítése a szigorú szabványok betartása mellett. De hogyan is valósulhatnak meg ezek az új dimenziók termékszintű megoldásokként? Természetes fény használata Első válasz: a természetes fény használata gazdaságos, környezetbarát A természetes fény használatának kétségkívül legnagyobb vonzereje és egyben előnye, hogy korlátlanul és ingyen áll rendelkezésünkre. Az év napjainak 85 százalékában a 8 és 17 óra közötti időszakban kellő mennyiségű napfény áll rendelkezésre ahhoz, hogy az épületek belsejét megfelelő erősségű fénnyel lássa el. Így a felülvilágító kupolák, sáv-felülvilágítók vagy üvegtetőkonstrukciók segítségével a belső terek különösen harmonikusan, egyenletesen és nagy fényerővel világíthatók meg. Az energiatudatosság jegyében több szabvány is született, amely a fény és világítás viszonyát igyekszik szabályozni. Itt van például a DIN 5034 zárt terek megvilágítási céljainak és követelményeinek tisztázására. Ennek a szabványnak az alkalmazására készített célirányos számítást a német FVLR (Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e.v.). A jövő mérnöki feladata: Biztonság + komfort, dizájn, energiahatékonyság és környezettudatosság egységben szemlélve tud komolyabb fejtörést okozni. Ekkor már előkerül a tűzmodelles szimulációval kikísérletezett, működő hő-és füstelvezető rendszer kialakítása. 3. Nem kerülhető meg a harmadik, az általam vegyesnek nevezett hazai gyakorlati módszer sem. Itt nem feltétlen az épület bonyolultsága a vízválasztó. Ennek a módszernek a célja a lehető legolcsóbban kihozni azt a megoldást, amit a hatóság használatbavételkor átvesz. Talán ennél a módszernél a legnagyobb a tervezői felelősség, leginkább érezhető a hazai beruházói, tervezői, kivitelezői és üzembentartói viszonyok torzultsága. Mérnöki módszerek új dimenziói Az imént vázolt gyakorlati mérnöki módszerek mellett vannak új, eddig rejtettnek számító dimenziók is a hő- és füstelvezetésben. Elég csak napjaink fő kérdésire gondolnunk. Unos-untalan találkozunk a globális felmelegedés, üvegházhatás, fenntartható növekedés hívószavakkal és a hozzájuk kapcsolódó energiahatékonyság, környezettudatosság témakörökkel. Nemcsak Európában, de az egész világon egyre nagyobb teret hódít a vissza a természethez mozgalom. Nincs ez másképp a hő- és füstelvezetés területén sem. Sőt, itt nem kell mást tenni, mint visszatérni a gyökerekhez. A felülvilágítókat ugyanis először szellőztetésre használtuk, és csak később hő- és füstelvezetésre. A Német számítás Mennyit takaríthatunk meg? Egy 800 négyzetméter alapterületű, nyolc méteres belmagasságú csarnok a DIN 5034 előírásai szerint 101 m 2 -nyi felülvilágítóval rendelkezik. Természetes felülvilágítók nélkül az éves energiaköltség átlagosan A természetes megvilágítás révén ez ra csökkenthető. A megtakarítás évente euró! Citálható még az MSZ EN es szabvány is, ami a munkahelyi világítás kérdéseit járja körül. Anélkül, hogy elvesznénk a részletekben, a szabvány szintén a természetes fény fontosságára irányítja a figyelmet, nemcsak energiatakarékossági, hanem ergonómiai, termelékenység javító szempontból is. EU szabvány Francia számítás A szabvány használatával és a francia INRS ajánlásával ökölszabályként használható a 300 lux megvilágítási igény a munkaidő legalább 50%-ban. Ez ismét egy mérnökileg számítható igény, illetve követelmény. Hőtechnikai-, akusztikai paraméterek Alapellentmondásnak tűnhet: minél nagyobb felülvilágító felületet integrálunk a tetőbe, annál nagyobb a hőveszteség. Cél tehát a természetes megvilágítás maximális energiahatékonyság mellett. Azaz megnő a hőszigetelés jelentősége. Az energetikai minőséget döntően a kivitelezés és az anyagok minősége határozzák meg, a lényeg az izoterma-lefutás olyan módon történő optimalizálása, mellyel megszüntethetők a hőhidak. Erre születtek a hőhídmentes, fokozott hőszigetelésű termékszintű megoldások 16 TANULMÁNY szám katasztrófavédelmi szemle

17 akár U rc = 1,4 W/m²K értékkel, mely speciális beépítés alkalmazásával akár U rc beépített 1,0 W/m²K-re is javítható! (U rc a termék egészére vonatkozó hőátbocsátási tényező) A hőtechnikai kihívásnál is nagyobb feladat az épületek akusztikai követelmények kielégítése. Ha figyelembe vesszük, hogy egy csarnokon pl. 60 db-es léghanggátlású tetőfelületbe pusztán 2%-nyi felülvilágító beépítésével ez 37dB-re csökken, érezhető a feladat nagysága. Ha viszont R w 30,35, 40, vagy akár 47 db-es termékekből választunk, egy kis számolással máris a megfelelő ár/érték arány kiválasztását segíthetjük elő. Energiamanagement Az energiamanagement az épületek energiahatékonyságát taglaló 2010/31/EU irányelv hatására vált napjaink feladatává. Az eddig láthatatlan költségek számszerűsítéseként az épületek energiafelhasználásából mintegy 12%-ot fordítunk szellőztetésre, és 8%-ot világításra. A világítási energia 60 százaléka, a fűtési-hűtési energia 30 százaléka már az energiamanagement, mint vezérlési eszköz hatékonyságnövelő funkcióinak kihasználásával megtakarítható lenne. A cél, hogy ez a vezérlés automatizálja a világítás és árnyékolás, a szellőztető funkció és klímaberendezések, illetve a hő- és füstelvezetők tűzeseti működését. (Lsd. Védelem Katasztrófavédelmi Szemle 2012/4. szám oldal: Free cooling, night cooling kánikula idején természetesen füstelvezetőkkel szerk.) Építészeti megoldások, design A fény, a hő- és hangszigetelés, az energiamanagement közvetlen hatással van az épület architektúrájára. Az épület kompaktságára, a homlokzatok tájolására, az anyagválasztásra. Minél speciálisabbak az építészeti igények, annál nehezebb standard termékekkel válaszolni az esztétikai kihívásokra. És itt ismét előtérbe kerül a tervező anyag és termékismerete, méretezési tudása, rendszerszemlélete. Napjaink globális kihívásaira válaszolva a természetes hő- és füstelvezetők nemcsak a tűzvédelem alap védelmi céljainak elérését szolgálhatják. A biztonsági alapfeladat megőrzése mellett létjogosultsága van a komfort, a dizájn, energiahatékonyság és környezettudatosság követelményeinek és a hő- és füstelvezető termékekkel rájuk adott válaszoknak is. Mindehhez szükséges, hogy a tűzvédelmi tervező ezeken a területeken is jártasságot szerezzen. Sőt együtt dolgozzon eddig érdekességnek számító szakágak tervezőivel. Csak néhány példaként az akusztika, a világítástechnika, a klímatechnika stb. tervezőivel. Érdemes ebbe a tanulásba energiát fektetni, hisz jól eladható ismerethez lehet ezzel jutni, Ráadásul az alap tűzvédelmi tervezés eszközrendszerét és presztízsét is növelni lehet ezzel a tudással. Nagy Katalin tűzvédelmi szakmérnök, Ludor Kft. Hő- és füstelvezetés, szellőztetés, felülvilágítás 1082 Budapest, Baross utca 98. Tel: 0620/ ludor@ludor.hu katasztrófavédelmi szemle szám TANULMÁNY 17