Vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien vuorovaikutus (palontorjunnassa)

Vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien vuorovaikutus (palontorjunnassa)

Vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien vuorovaikutus (palontorjunnassa) Lähdeteos; Interaction of water extinguishing systems and smoke and heat extractors VdS 2815en : 2001-03 (01) Sisältö 1. Palontorjunnan tavoitteet... 1 2. Toimintaperiaate ja sovellusalueet... 1 2. 1 Vesisammutusjärjestelmien toimintaperiaate... 1 2.2 Vesisammutusjärjestelmien käytettävyys ja rajoitukset... 2 2.3 Savunpoistojärjestelmien toimintaperiaate... 2 2.4 Savupoistojärjestelmien käytettävyys ja rajoitukset... 3 3 Savunpoisto ja sammutusjärjestelmien suojelutavoitteet... 3 4 Vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien yhdistelmä... 5 4.1 Periaatteet... 5 4.2 Yhdistelmämahdollisuudet... 6 Tämä on Finanssialan Keskusliiton Vakuutuslainsäädäntö ja turvallisuus yksikössä laadittu suojeluohje, joka ei ole vakuutusyhtiöitä sitova, vaan kukin vakuutusyhtiö voi poiketa vapaasti näistä ohjeista omissa vakuutusehdoissaan.

1 VESISAMMUTUS JA SAVUNPOISTOJÄRJESTELMIEN VUOROVAIKUTUS (palontorjunnassa) 1. Palontorjunnan tavoitteet Palontorjunnan suojelutavoitteita ovat esimerkiksi henkilöturvallisuus, omaisuusvahinkojen torjunta ja ympäristönsuojelu. Tavoitteiden saavuttamiseksi on määriteltävä suojelupäämäärien tärkeysjärjestys. Suojeltavasta kohteesta riippuu mitä teknisiä valmiuksia tarvitaan suojelutavoitteen saavuttamiseksi. Tekniset laitteistot, kuten esimerkiksi sprinkleri ja savunpoistolaitteistot, auttavat molemmat omalla vaikutusmekanismillaan suojelutavoitteiden saavuttamisessa. Vesisammutusjärjestelmiä käytetään palojen sammuttamiseen, koska ne jäähdyttävät ja rajoittavat palon leviämistä viilentämällä ja kastelemalla kohteen. Kun palo pystytään rajaamaan, palokunnan on helpompi sammuttaa tuli. Käsite savunpoistojärjestelmä pitää sisällään kaksi eri tehtävää. Palon alkuvaiheessa savunpoistojärjestelmä poistaa syntynyttä savua. Palon kehittyessä ja saavuttaessa huippunsa voidaan lämpöä poistamalla tilapäisesti viilentää kohdetta. Savunpoistojärjestelmän suojausarvo on nähtävä osana palokunnan nopeata ja oikein kohdistettua sammutustyötä. Periaatteessa vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien yhdistelmä on hyödyllinen. Kuitenkin useat asiaan vaikuttavat tekijät rajaavat yhdistelmän käyttöä 2. Toimintaperiaate ja sovellusalueet 2. 1 Vesisammutusjärjestelmien toimintaperiaate Vesisammutusjärjestelmällä sammutettaessa palopesäkettä jäähdytetään poistamalla kohteesta lämpöä, mikä tapahtuu veden lämmönsitomiskyvyn ansiosta. Veden höyrystyminen voi edesauttaa palovyöhykkeen inertoitumista. Koska veden kuumeneminen ja höyrystyminen tapahtuu pisaran pinnalta, pisaran suurempi pinta-ala varmistaa sen nopeamman kuumenemisen ja höyrystymisen. Sen vuoksi pienemmät pisarat ovat tehokkaampia kuin voimakas vesisuihku. Ei kuitenkaan tule unohtaa, että suuret pisarat tunkeutuvat helpommin läpi nousevien palamiskaasujen ja pääsevät näin paremmin palopesäkkeeseen kuin pienet. Tulen leviämistä rajoitetaan suihkuttamalla vesipisaroita palopesäkkeeseen ja palopesäkettä ympäröiville alueille. Sprinklerijärjestelmä laukeaa sprinklerisuuttimien laukaisuelementtien (lasikapseli tai sulava juotos) reagoidessa savusta ja palamiskaasuista kulkeutuvaan lämpöön.

2 Normaalisti sprinklerijärjestelmän toiminta perustuu yksilöllisesti laukeaviin suuttimiin. Kun, taas yleensä aluelaukaisusprinklerilaitteistossa sammutusvesi purkautetaan samanaikaisesti koko sammutettavalle alueelle. Järjestelmän laukaisemiseen voidaan käyttää kaikkia palon ilmaisun menetelmiä. 2.2 Vesisammutusjärjestelmien käytettävyys ja rajoitukset Kiinteät vesisammutusjärjestelmät pystyvät sammuttamaan tai rajoittamaan palon suojaustavoitteen mukaisesti. Koska sprinklerijärjestelmä laukeaa lämpösulakkeesta, sprinklerin kohdalla on oltava riittävän suuri lämpötilan nousu ja ilmavirtaus. Ongelmia esiintyy tulipaloissa, joissa muodostuu paljon savua, mutta vähän lämpöä. Sammuttaminen ei onnistu ellei vesi pääse tulipesäkkeeseen. Toimintatavasta johtuen sprinklerijärjestelmän rajat tulevat vastaan korkeissa huonetiloissa, joissa on vain kattosprinklerit. Korkeavarastoissa kattosprinklerien lisäksi hyllyihin asennetut sprinklerit varmistavat riittävän suojauksen. ESFR sprinklereistä (EFSR= Early Suppression Fast Response) purkautuvan veden oletetaan pääsevän palopesäkkeeseen palon tukahduttamiseksi alkuvaiheessaan. Sen vuoksi on tärkeää, että sprinklerit laukeavat heti palon alkuvaiheessa. Aluelaukaisusprinklerilaitteisto soveltuu myös tiloihin, joiden korkeus ylittää 15 metriä. Äärimmäisen korkeita tiloja lukuun ottamatta aluelaukaisusprinklerilaitteisto pystyy suojaamaan tehokkaasti alueita, joissa palo etenee nopeasti, samoin kuin pientavaravarastoja. Vesisumusammutusjärjestelmät tuottavat pieniä vesipisaroita, mikä parantaa lämmön sitomiskykyä. On kuitenkin pidettävä mielessä, ettei tämä järjestelmä pisarakoon pienuudesta johtuen ole välttämättä tehokas voimakkaissa ilmavirtauksissa. Vesisammutusjärjestelmät eivät yleensä sovellu -kaasupaloihin -tapauksiin, joissa aineet kehittävät lämpöä reagoidessaan veden kanssa -tapauksiin, joissa aineen reagoidessa veden kanssa vapautuu vaarallisia aineita. 2.3 Savunpoistojärjestelmien toimintaperiaate Savunpoistolaitteiden tarkoitus on luoda savuton alue lattiatason yläpuolelle, poistamalla palossa syntyneitä savukaasuja. Luonnollisessa savunpoistossa hyödynnetään kuumien savukaasujen ylöspäin suuntautuvaa lämpövirtausta. Kuuman savukaasun tiheys on pienempi kuin ympärillä olevan kylmemmän ilman. Palon kehittämän lämmön seurauksena palokaasut nousevat tilan yläosaan. Sisätilan ja ulkoilman staattinen paine-ero on se voima, joka saa toisaalta

3 savukaasun virtaamaan savunpoistolaitteen läpi ja toisaalta korvausilman virtaamaan korvausilma-aukoista. Koneellinen savunpoisto toteuttaa samat tehtävät kuin luonnollinen savunpoisto Savutonta kerrosta ei kuitenkaan saada aikaan ylöspäin suuntautuvan ilmavirtauksen ansiosta vaan savukaasut poistetaan savunpoistopuhaltimien avulla. Koneellisen savunpoistojärjestelmän on käynnistyttävä lämpö tai savuilmaisimista heti, kun palo on syttynyt. Koneellisen savunpoiston etuna on se, että laitteet toimivat heti täydellä teholla. Lisäksi laitteet poistavat tehokkaasti myös kylmää savua. Haittana on se, että puhaltimien aikaansaama massavirta vähenee mitä korkeampi lämpötila savukaasuilla on. Koneellinen savunpoisto ei siis ole yhtä tehokasta korkeissa lämpötiloissa kuin luonnollinen savunpoisto. 2.4 Savupoistojärjestelmien käytettävyys ja rajoitukset Savunpoistojärjestelmien tarkoitus on kuljettaa palon aikana syntyvät savukaasut ja lämpö pois rakennuksen sisältä ulkoilmaan. Palon alkuvaiheessa on erittäin tärkeää poistaa savukaasut, kun taas palon edettyä ja saavutettua täyden mittansa on lisäksi saatava lämpö poistumaan, jotta kantavien rakenteiden kantokyky saadaan säilymään. Savunpoistoluukkuja käytetään yksikerroksisissa rakennuksissa ja monikerroksisten rakennusten ylimmissä kerroksissa. Korkeissa tiloissa on otettava huomioon, että savukaasujen lämpötila laskee katon alapuolella, mistä johtuen nouseva ilmavirtaus heikkenee ja se vähentää savukaasujen poistumista. Tästä syystä luonnollisen savunpoistojärjestelmän rajat tulevat vastaan korkeissa atriumtyyppisissä rakennuksissa, joissa atriumiin liittyy muita tiloja. Edellä esitetyssä tapauksessa tulee käyttää koneellista savunpoistoa koska se poistaa tehokkaasti myös viileitä savukaasuja. Lisäksi koneellista savunpoistoa tulee yleensä käyttää monikerroksisissa rakennuksissa ja maanalaisissa tiloissa. Savuilmaisimilla varmistetaan koneellisen savunpoiston käynnistyminen riittävän aikaisessa vaiheessa. Nykyään savunpoistoluukkujen avautuminen perustuu tavallisesti luukkuihin asennettuihin lämpösulakkeisiin. Savunpoistoluukkujen laukaisuun on tarkoituksenmukaisempaa käyttää savuilmaisimia, koska nimenomaan savua on poistettava. 3 Savunpoisto ja sammutusjärjestelmien suojelutavoitteet Alla oleva taulukko antaa tietoa vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien vaikutuksista eri suojelutavoitteiden saavuttamiseksi. Tarkastelujen lähtökohtana on järjestelmien tarkoituksenmukainen käyttö, ottaen huomioon kohdassa 2 kuvatut käytettävyydet ja rajoitukset.

4 Henkilöturvallisuus Kuumuudesta johtuvat vahingot Vesisammutusjärjestelmä Vähentää palosta vapautuvaa lämpöä Savunpoistojärjestelmät Poistaa palosta vapautuvaa lämpöä Poistumisreittien varmistaminen Rajaa palon leviämistä Saa aikaan savuttoman kerroksen Sammuttaminen Vapautuvat päästöt Aloittaa sammutuksen välittömästi järjestelmän lauettua Rajoittaa paloa ja tukee palokuntaa sammutuksessa Sammutus vähentää palossa syntyviä päästöjä Savuton kerros auttaa palokuntaa sammuttamisessa Poistaa tilasta palokaasuja Omaisuuden suojelu Kuumuudesta johtuvat vahingot Savuvahingot Vesisammutusjärjestelmät Rajoittaa palon leviämistä ja vähentää lämmön vapautumista, koska sammutus alkaa heti järjestelmän lauettua Sammutus vähentää päästöjen muodostumista Savunpoistojärjestelmät Poistaa palosta vapautuvaa lämpöä Poistaa tilasta palokaasuja Ympäristön suojeleminen Vesisammutusjärjestelmät Savunpoistojärjestelmät Palon seuraukset Sammutus vähentää päästöjen muodostumista Vaikuttaa epäsuorasti helpottamalla palokunnan sammutustyötä

5 4 Vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien yhdistelmä 4.1 Periaatteet Näiden järjestelmien yhdistämisessä tulee kysymykseen niiden yhteisvaikutus. Järjestelmien yhteisvaikutus riippuu olennaisesti kummankin järjestelmän laukeamistavasta. Sprinklerijärjestelmä laukeaa lämpötilan noususta. Laukeamislämpötilan lisäksi sprinklerin laukeamisnopeuteen vaikuttaa sen vasteherkkyys (RTI arvo). Aluelaukaisusprinklerilaitteisto voidaan laukaista eri palo-ominaisuuksien (savu tai lämpö) vaikutuksesta. Vesisammutus ja savunpoistojärjestelmien laukaisujärjestys voidaan toteuttaa savun ja lämmön perusteella (manuaalinen, lämpöön tai savuun perustuva laukaisu). Suojaustavoitteet ratkaisevat laukaisujärjestyksen. Manuaalisessa laukaisussa savunpoistojärjestelmä aktivoidaan vesisammutusjärjestelmän jälkeen. Tällöin savunpoisto helpottaa palon sammuttamista ja vähentää rakenteisiin kohdistuvaa lämpörasitusta. Aluelaukaisusprinklerilaitteiston ja koneellisen savunpoiston tai savuilmaisimiin perustuvan savunpoistojärjestelmän yhdistelmässä tavoitteena on lähes samanaikainen laukaisu. Tämä voidaan toteuttaa ohjaamalla koneellisen savunpoiston laukaisuimpulssi aluelaukaisusprinklerilaitteiston hälytysventtiilin kautta tai laukaisemalla molemmat järjestelmät savuilmaisimiin yhdistetyn laukaisumekanismin välityksellä. Joillakin sovellusalueilla, esimerkiksi silloin kun poistumisen turvallisuuden varmistaminen on etusijalla, on tarkoituksenmukaista, että savunpoistojärjestelmä toimii ennen vesisammutusjärjestelmää. Tämän takaamiseksi savunpoistojärjestelmä voidaan laukaista savuilmaisimilla. VdS:n suosituksen mukaan yksi savuilmaisin riittää 400 m2 alueelle. Jos halutaan varmistua siitä, että savuilmaisimet toimivat ennen vesisammutusjärjestelmän laukeamista, on savuilmaisimia oltava yksi jokaista 200 m2 aluetta kohti. Jos savunpoisto laukaistaan ennen sammutusjärjestelmää, laitteiston asennuksessa on kiinnitettävä huomiota siihen, ettei savun poistumisreitille synny käytävävaikutusta, kun sprinklerilaitteisto laukeaa. Sama koskee koneellista savunpoistoa, joka laukaistaan aina savuilmaisimesta. Koska sprinkleri sijaitsee kuuman savukaasun kerroksessa, yli 2000 m2 savulohkoon tarvitaan aina savusulku, jonka korkeus on vähintään 500 mm. Koska savunpoisto saattaa häiritä herkästi toimivaa ESFR järjestelmää, voidaan näiden yhdistelmää käyttää ainoastaan rajatusti. ESFR järjestelmän yhteydessä savunpoistoluukkujen savuilmaisinlaukaisua ei tule käyttää. Koneellisten savunpoistolaitteiden tulisi aina käynnistyä vasta ESFR sprinklerien laukeamisen jälkeen. Sama koskee savunpoistoluukkuja, jotka laukeavat lämpösulakkeesta.

6 Vesisumusammutusjärjestelmän ja savunpoiston yhdistelmä on vielä kriittisempi kuin ESFR ja savunpoistojärjestelmien yhdistelmä. Vaarana on, että ilmavirta saa pienet pisarat poikkeamaan suunnasta. Savunpoistoa voidaan harkita vain silloin kun se laukaistaan manuaalisesti helpottamaan palon sammuttamista. Seuraavassa taulukossa on esitetty yhteenveto eri yhdistelmistä tavanomaisissa tapauksissa. 4.2 Yhdistelmämahdollisuudet Sprinkleri ESFR Aluelaukaisu Vesisumu Koneellinen savunpoisto Mahdollinen, kun ristituuletuksen Rajoitetusti mahdollinen, katso Factory Mutual ohje kohta 22 koskien ilmanvaihtoa Mahdollinen määrätyissä olosuhteissa, laukeaa vain sprinklerin hälytysventtiilin välityksellä Yhdistelmää ei yleensä suositella Luonnollinen savunpoisto, laukaisu savuilmaisimesta Yhdistelmä mahdollinen ja hyödyllinen, kun järjestelyt Ei suositella Mahdollinen ja hyödyllinen, kun järjestelyt ja samanaikaisen laukaisun Yhdistelmää ei yleensä suositella Yhdistelmä mahdollinen ja hyödyllinen, kun järjestelyt 1 Luonnollinen savunpoisto, laukaisu lämpösulakkeesta Savunpoistojärjestelmän laukaisu ESFR: n jälkeen (ESFR 68 C, RTI <50; savunpoistojärjestelmä 141, RTI >80). Huomioitava rakenteelliset vaatimukset Yhdistelmä mahdollinen ja hyödyllinen, kun järjestelyt Yhdistelmää ei yleensä suositella Luonnollinen savunpoisto, manuaalinen laukaisu Hyödyllinen yhdistelmä Hyödyllinen yhdistelmä Hyödyllinen yhdistelmä Mahdollinen määrätyissä olosuhteissa 1 Esimerkiksi pienentämällä kattopinnan ja sprinklerin välistä etäisyyttä.

Bulevardi 28 00120 Helsinki etunimi.sukunimi@fkl.fi www.fkl.fi www.vahingontorjunta.fi