Najnowsze problemy i zagrożenia procesu sterowania urządzeniami biorącymi udział w scenariuszu pożarowym
To jeden z najbogatszych tekstów, które mamy dla Was. Porusza bardzo ważne kwestie dotyczące całego procesu implementacji scenariusza pożarowego. To esencja naszej wiedzy i doświadczenia, jako automatyków pożarowych.
Obecne rozwiązania techniczne dają nam możliwość pełnej kontroli nad algorytmami sterującymi, realizującymi coraz bardziej skomplikowane scenariusze pożarowe, aby eksploatowanie obiektu było nie tylko jak najbardziej bezpieczne dla jego użytkowników, lecz także bezproblemowe.
Zmiany i wymagania w ochronie przeciwpożarowej budynków
Nowoczesne budownictwo charakteryzuje się wieloma cechami takimi, jak np. m.in. energooszczędność, minimalizm wzornictwa, duże przeszklenia, ale także co jest najbardziej istotne konieczność spełnienia coraz bardziej wyśrubowanych standardów bezpieczeństwa pożarowego, które zostały wymuszone przez specjalistów z tej dziedziny i potwierdzone w nowelizowanych przepisach, rozporządzeniach i prawie budowlanym.
Nowoprojektowane budynki należy więc wyposażyć w coraz więcej czynnych urządzeń technicznych służących zapewnieniu odpowiednich standardów ochrony ppoż. Wszystkie te urządzenia wymagają odpowiedniego zachowania w przypadku wykrycia zagrożenia. Sposób, w jaki budynek ma być chroniony przed zagrożeniem pożarowym, opisuje dokument nazwany scenariuszem pożarowym.
Mówiąc najprościej dokument ten stanowi opis sekwencji możliwych zdarzeń w czasie pożaru reprezentatywnego dla danego miejsca wystąpienia lub obszaru oddziaływania, w szczególności dla strefy pożarowej lub strefy dymowej, z uwzględnieniem przede wszystkim sposobu funkcjonowania urządzeń przeciwpożarowych, innych technicznych środków zabezpieczenia przeciwpożarowego, urządzeń użytkowych lub technologicznych oraz ich współdziałania i oddziaływania na siebie, a także rozwiązań organizacyjnych niezbędnych do właściwego funkcjonowania projektowanych zabezpieczeń.
Na co zwrócić uwagę podczas tworzenia scenariusza pożarowego?
Zasadniczym i najczęstszym problemem występującym podczas realizacji scenariusza pożarowego jest synchronizacja działania urządzeń budynkowych i systemów przeciwpożarowych z uwzględnieniem ich technicznych charakterystyk i ograniczeń. Scenariusz pożarowy zawiera analizę ryzyka dla danego obiektu, zapewnia właściwy dobór urządzeń i zabezpieczeń przeciwpożarowych, oraz materiałów i wyrobów budowlanych. Prawidłowo zaprojektowany scenariusz pożarowy powinien dążyć do zapewnienia warunków bezpiecznej ewakuacji ludzi oraz wydzielenie strefy objętej pożarem.
Osiągnięcie tego celu możliwe jest przede wszystkim poprzez odpowiednie sterowanie urządzeniami i systemami przeciwpożarowymi. Dla wielu obiektów zachowanie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa wymaga również sterowania innymi (nie bezpośrednio zakwalifikowanych do ochrony ppoż.) systemami, ale których stan musi być określony w warunkach zagrożenia pożarowego.
Do tej grupy należą instalacje elektryczne, gazowe, HVAC, czy inne powszechnie istniejące urządzenia i systemy w budynku. Dla obiektów przemysłowych będą to wszelkiego rodzaju maszyny i systemy produkcyjne czy linie i ciągi technologiczne. Nie każdą z takich instalacji można w prosty sposób wyłączyć, a może się tak zdarzyć, iż niekontrolowane zatrzymanie linii technologicznej w zakładzie przemysłowym pociąga za sobą straty materialne znacznie przewyższające te, które są skutkiem prawidłowo wykrytego i opanowanego zagrożenia pożarowego.
Wytyczne dotyczące funkcji instalacji przeciwpożarowych dla projektantów
Narastająca wręcz lawinowo liczba technicznych środków ochrony przeciwpożarowej, w które, w zależności od przeznaczenia i klasy, powinien i musi być wyposażony budynek wymusza na projektantach przeanalizowanie możliwości stosowanych do tej pory. Standardowe rozwiązania, czyli automatyczny system wykrywania i sygnalizacji pożaru powinny być skorygowane pod kątem wydajności i możliwości realizacji coraz bardziej skomplikowanych scenariuszy pożarowych i algorytmów sterujących z nich wynikających. Należy zapewnić możliwość realizacji dowolnych warunków logicznych, sekwencyjności uruchomień urządzeń, opóźnień w wysyłaniu sygnału sterującego etc.
Wszystkie sterowane urządzenia należy także monitorować w czasie rzeczywistym i reagować na stwierdzone nieprawidłowości i uchybienia. Pojawia się też konieczność przeanalizowania zapewnienia możliwości sterowań ręcznych, czyli takich, które nie są wprost zaprogramowane w pamięci kontrolerów i nie uruchomią się automatycznie. Operator systemu ma mieć zapewnioną możliwość zmiany wcześniej zaprogramowanego scenariusza pożarowego na podstawie obserwacji rozwoju zdarzeń .
Rozdzielenie funkcji detekcyjnych i sterująco-monitorujących
Projektanci na podstawie wniosków płynących z dotychczasowych realizacji ich projektów doszli do wniosków, że systemy automatycznego wykrywania zagrożenia pożarowego należy rozdzielić na detekcyjny oraz sterująco-monitorujący, wymieniające między sobą oczywiście niezbędne informacje, ale fizycznie rozdzielone w obszarach instalacyjnych, konfiguracyjnych i sprzętowo-programowych. Takie rozwiązania znacząco wpływają na pewność prawidłowej realizacji zaplanowanego scenariusza pożarowego, bez ryzyka zablokowania się systemu sygnalizacji pożaru, którego podstawową rolą jest wykrycie zagrożenia oraz poinformowanie o tym fakcie osób przebywających w zagrożonej strefie.
Wszystkie funkcje sterujące i kontrolne przejmuje więc zupełnie odrębny system zbudowany w oparciu o dedykowane centrale sterująco-monitorujące odciążające z tego zakresu centrale sygnalizacji pożaru, hołdując zasadzie, do której coraz częściej przychylają się eksperci branży, rzeczoznawcy i audytorzy, że funkcje detekcyjne nie powinny być zakłócone przez coraz bardziej skomplikowane programy sterujące i coraz większą liczbę sygnałów monitorujących (feedback).
System sygnalizacji pożaru (SSP)
Rolą systemu sygnalizacji pożarowej (SSP) jest (zgodnie z normą PN-EN 54-1 pkt 2 „Postanowienia ogólne”) wykrycie pożaru praktycznie w możliwie najwcześniejszym momencie oraz podanie sygnałów i zasygnalizowanie w taki sposób, aby odpowiednie działania mogły być podjęte oraz podanie słyszalnych i/lub widzialnych sygnałów użytkownikom budynku, którzy mogą być zagrożeni pożarem.
SSP jest przystosowany do działania bezzwłocznego (możliwie szybkie zasygnalizowanie), zwłoka dopuszczona programowo dotyczy wyłącznie czasu T2, przeznaczonego na rozpoznanie. Wiele systemów wymaga jednak odpowiedniej sekwencji sygnałów sterujących, które to sygnały pojawiają się z różnym czasem opóźnienia w stosunku do czasu wykrycia pożaru. Czas uruchomienia poszczególnych urządzeń może różnić się w zależności od strefy, w której wykryto pożar.
Dodatkowo raz zainicjowane sterowanie przez SSP jest zatrzaśnięte, tzn. nie może się zmienić dopóki trwa alarm pożarowy. W takiej sytuacji problemem może być rekonfiguracja systemu, konieczna na skutek np. przemieszczenia się pożaru, fałszywego zadziałania systemu SSP, czy zmiany warunków technicznych (np. zanik napięcia zasilania wentylatorów pożarowych, a następnie powrót tegoż napięcia wymaga przeprowadzenia ponownej procedury rozruchowej z zachowaniem sekwencji i czasów uruchamiania wentylatorów).
Centrala sterująca urządzeniami przeciwpożarowymi
Odpowiedzią na opisane problemy jest wydzielenie obszaru detekcji od obszaru sterująco-monitorującego. Centrala sterująco-monitorująca stanowi warstwę pomiędzy systemami SSP a urządzeniami i systemami wykonawczymi. Umożliwia implementację scenariuszy pożarowych wraz z wszystkimi wymaganiami czasowymi i zależnościami logicznymi. Dla każdego urządzenia można indywidualnie ustawić czas zarówno wysterowania w reakcji z alarmem pożarowym, jak i przejścia do stanu spoczynku w reakcji na reset pożarowy. Dla każdego z urządzeń czasy te mogą być różne dla każdej ze stref. Pozwala to na optymalne dostosowanie sterowań do warunków na obiekcie z uwzględnieniem strefy, w której wykryto pożar, scenariusza ewakuacji ludzi z obiektu i innych czynników.
Na łatwość dostosowania budynku, jako systemu do wymogów scenariusza pożarowego, wpływać powinna w znaczący sposób prostota i intuicyjność oprogramowania służącego do konfiguracji i rekonfiguracji centrali sterująco-monitorującej. Wszystkie zintegrowane urządzenia i system mogą być konfigurowane i sterowane zdalnie. Po wykonaniu instalacji, nie ma potrzeby podchodzenia do poszczególnych urządzeń celem zmiany konfiguracji i sposobu działania.
Rozdzielenie funkcji detekcyjnej od sterującej ma także istotny wpływ na przebieg procesu instalacyjno-uruchomieniowego. System SSP można instalować niezależnie od systemu sterującego, niezależnie przeprowadzać próby odcinkowe i testy współdziałania.
Przebieg sekwencji alarmów prawdziwych i fałszywych
Dobrze opracowany scenariusz pożarowy jest dokumentem bazowym, na podstawie którego projektanci branżowi opracowują swoje projekty, w szczególności systemy wykrywania i sygnalizacji pożaru, systemy sterowania automatyką pożarową, systemy wentylacji i oddymiania a także systemy integrujące. Scenariusze z reguły przyjmuje się jako jednostadiowe, czyli w odniesieniu do jednej strefy w której istnieje możliwości zagrożenia pożarowego i niezmienność pozycji wysterowanych i uruchomionych urządzeń (lub zatrzymanych) bez względu na dalszy jego rozwój. Dźwigi zostają sprowadzone na poziom bezpiecznej ewakuacji i nie można z nich korzystać, podobnie zatrzymane zostają schody ruchome i trawelatory, zamykają się drzwi i bramy przeciwpożarowe, opuszczane zostają kurtyny dymowe oraz cały szereg sekwencji związanych z uruchomieniem wentylacji oddymiającej i napowietrzającej.
Ponowne przywrócenie wszystkich tych urządzeń, biorących udział w scenariuszu pożarowym do stanu oczekiwania (pozycji spoczynkowych, czyli takich, w których alarm pożarowy nie jest aktywny) bardzo często trwa bardzo długo, niekiedy nawet kilkanaście minut. W sytuacji kiedy jest to rzeczywiste zagrożenie pożarowe, nie ma to znaczenia, ale w obliczu częstych fałszywych alarmów pożarowych dochodzi do sparaliżowania funkcjonowania obiektu.
Z pewnością większość z nas doświadczyła tego typu sytuacji szczególnie w źle zaprojektowanych i eksploatowanych centrach handlowych. Dlatego też świadomy inwestor we współpracy z doświadczonymi projektantami, powinien tak dobrać rozwiązania techniczne, w szczególności centrale sterująco-monitorujące, aby przywrócenie obiektu do stanu spoczynku trwało jak najkrócej.
Nowoczesne systemy sterujące i nadzorujące mają też możliwość i prawne dopuszczenia do zmiany przyjętych, założonych na etapie projektowania i uzgadniania scenariuszy, czyli mogą być dokonane korekty w funkcjonowaniu urządzeń biorących udział w scenariuszu za sprawą tzw. „sterowań ręcznych”. Obecne rozwiązania techniczne dają nam możliwość pełnej kontroli nad algorytmami sterującymi realizującym i coraz bardziej skomplikowane scenariusze pożarowe tak, aby eksploatowanie obiektu było nie tylko jak najbardziej bezpieczne dla jego użytkowników, ale także bezproblemowe.
“Domowe” sposoby realizacji funkcji sterujących automatyką pożarową
Przedstawiamy przykład nieprawidłowego rozwiązania sterowania realizacją sekwencji opóźnień czasowych w module sterującym SSP. Problemy w tym układzie wynikają z braku możliwości precyzyjnego ustawienia zwłok czasowych z poziomu centrali wykrywania pożaru, odpowiedniej sekwencyjności działania w trakcie realizacji algorytmu zapisanego w scenariuszu pożarowym, a także z opisanym powyżej sekwencyjnym resetem urządzeń przeciwpożarowych.
Poniżej przedstawiona została fotografia pseudo-centrali sterującej, składającej się w głównej mierze z modułów sterujących SSP. Zależności czasowe realizuje za pośrednictwem najzwyklejszych przekaźników czasowych, które można kupić w większości sklepów elektroinstalacyjnych. Nie trzeba wspominać, że taki układ nie spełnia podstawowych wymagań certyfikacyjnych, ani nie posiada świadectwa dopuszczenia CNBOP.
Podsumowanie i wnioski
Dochodzimy do nieuniknionego wniosku, że rozwiązania techniczne w sferze monitorująco-sterującej występujące w klasycznych systemach automatycznego wykrywania pożaru nie nadążają za coraz bardziej skomplikowanymi scenariuszami pożarowymi. Coraz częściej duże obiekty projektuje się z zachowaniem zasady rozdzielenia systemów ochrony przeciwpożarowej na detekcyjny i sterująco-monitorujący. Zakłada się możliwość zastosowania tzw. „sterowań ręcznych”, umożliwiających - co trzeba wyraźnie podkreślić - na wyraźną dyspozycję uprawnionej osoby dowodzącej akcją ewakuacyjną, na zmianę przyjętego wcześniej scenariusza pożarowego.
Oprócz korzyści związanych z pewnością zadziałania systemów automatyki pożarowej podczas rzeczywistego zagrożenia pożarowego, rozdział systemów pozwala dokładniej i w pełni kontrolować każdy system i urządzenie biorące udział w scenariuszu pożarowym. Należy pamiętać, że zarządca, czy administrator obiektu jest prawnie zobligowany do przeprowadzenia co roku kontroli wszystkich tego typu urządzeń. Dokładna kontrola połączona z konserwacją i – co najważniejsze – pewność jej skutecznego i rzetelnego wykonania dają gwarancję, że w przypadku realnego zagrożenia scenariusz pożarowy zostanie zrealizowany zgodnie z założeniami projektowymi przy zminimalizowaniu potencjalnych strat, ze szczególnym naciskiem na zdrowie i życie osób ewakuowanych.
Dodatkowo, wyposażenie obiektu w certyfikowane systemy integrujące i zarządzające bezpieczeństwem pozwala na błyskawiczne podjęcie odpowiednich decyzji mogących zmienić zaplanowany wcześniej scenariusz pożarowy. W trakcie eksploatacji obiektu rzeczą oczywistą jest gromadzenie wszystkich informacji o stanie zintegrowanych, sterowanych i monitorowanych systemów, a także analiza potencjalnych słabych punktów i natychmiastowa informacja o wykrytych awariach i usterkach. Gromadzone dane powinny mieć możliwość przetwarzania na wiele sposobów i przedstawiania w najbardziej czytelnej formie dla każdej grupy zainteresowanych.
