W skrócie
- Horyzont czasowy zjawiska rozstrzyga o metodzie: minuty pożaru wymagają CFD, doby w MDS wystarczy bilans masy.
- Rozporządzenie o MDS wymaga utrzymania przez 48 godzin stężenia tlenu min. 18% i CO2 maks. 2,0%.
- NFPA 92 rozróżnia modele strefowe (komputer osobisty) od CFD (stacja robocza, specjalistyczna wiedza).
Spis treści
„Czy do tego trzeba CFD?” To pytanie słyszę przy niemal każdym zleceniu związanym z wentylacją pożarową albo obliczeniami dla miejsc doraźnego schronienia (mds). Odpowiedź nie zależy od budżetu inwestora ani od tego, co brzmi bardziej „naukowo”. Zależy od jednego parametru: horyzontu czasowego zjawiska, które trzeba opisać.
Dwa różne pytania normatywne
Rozporządzenie w sprawie mds (Dz.U. 2025.932, § 8 ust. 1 pkt 3) wymaga utrzymania przez okres schronienia nie krótszy niż 48 godzin stężenia objętościowego tlenu co najmniej 18% oraz dwutlenku węgla nie większego niż 2,0%. To zjawisko rozciągnięte w czasie: powolna zmiana składu powietrza w hermetycznej, ograniczonej kubaturze.
Norma PN-B-02877-4:2025 dla instalacji grawitacyjnych do odprowadzania dymu i ciepła operuje zupełnie inną skalą czasu. Szacowany czas rozpoczęcia działań gaśniczych przez jednostki PSP, liczony wzorem z podrozdziału 4.2.4, typowo mieści się w przedziale kilkunastu do trzydziestu minut od wybuchu pożaru. Powyżej 30 minut norma każe wprowadzić dodatkowe zabezpieczenia, w tym stałe urządzenia gaśnicze wodne.
Te dwa przypadki dzieli więc nie preferencja projektanta, tylko rząd wielkości czasu: 48 godzin kontra kilkanaście minut. Metodę wybiera fizyka zjawiska, nie moda na symulacje.
Kiedy wystarczy model bilansu masy
Dla zjawisk rozciągniętych w czasie i bez gwałtownej dynamiki cieplnej, takich jak spadek stężenia tlenu w zamkniętej kubaturze, sensowne jest założenie jednorodnego wymieszania w obrębie strefy. W inżynierii wentylacji określa się to modelem reaktora z pełnym wymieszaniem: stężenie traktuje się jako jednakowe w całej objętości, a rozwiązanie sprowadza się do równania bilansu masy zmieniającego się w czasie, bez potrzeby symulowania pola prędkości powietrza.
Metoda podana przez K. Kaisera (Wentylacja budowli ochronnych. Cz. 4. Wyznaczanie ilości powietrza wentylacyjnego, „Chłodnictwo i Klimatyzacja” 2019, nr 1, s. 38–42) pozwala oszacować spadek stężenia tlenu na podstawie ilości powietrza przypadającej na osobę. Zastosowana do mds w garażu podziemnym o kubaturze wolnej 3060 m³ i pojemności 360 osób, przy 8,5 m³ powietrza na osobę, daje jednoznaczny wynik: stężenie tlenu spadnie poniżej 18% w czasie krótszym niż 12 godzin. To rozstrzyga sprawę wentylacji wymaganej przez § 8 ust. 1 pkt 3, a do wykazania tego nie potrzeba nic więcej niż prosty bilans ilości powietrza na osobę.
Kiedy CFD jest konieczne
NFPA 92 w załączniku C stawia sprawę wprost. Modele strefowe, w tym najprostsze modele dwustrefowe, dzielą przestrzeń na warstwę dymu i warstwę dolną i zakładają jednorodne właściwości w obrębie każdej z nich. Można je uruchomić na komputerze osobistym, ale nie uwzględniają stratyfikacji ani opóźnienia bocznego rozpływu dymu pod sufitem, co przy dużych powierzchniach stropu daje istotny błąd.
Modele obliczeniowej dynamiki płynów wymagają, według tej samej normy, stacji roboczych o dużej mocy obliczeniowej oraz zaawansowanej wiedzy specjalistycznej przy definiowaniu siatki, warunków brzegowych i interpretacji wyników. W polskiej praktyce projektowania wentylacji pożarowej garaży rolę takiego narzędzia weryfikacyjnego pełni wytyczna ITB 493/2015: symulacja numeryczna sprawdza, czy zaprojektowany układ oddymiania utrzyma warstwę dymu powyżej strefy ewakuacji w czasie dynamicznego rozwoju pożaru, którego nie da się opisać jednym równaniem bilansu.
Gdy w grę wchodzi pióropusz pożarowy, warstwa dymu narastająca w czasie i geometria pomieszczenia wpływająca na przepływ, uśrednione podejście bilansowe pomija właśnie to zjawisko, które ma decydować o wyniku.
Modele strefowe jako rozwiązanie pośrednie
Między tymi dwiema skrajnościami są modele strefowe: tańsze obliczeniowo od CFD, ale zdolne opisać narastanie warstwy dymu w czasie. To rozwiązanie dla obiektów o prostej geometrii, gdzie dwustrefowy podział przestrzeni nie wprowadza istotnego błędu, a jednocześnie zjawisko jest zbyt dynamiczne dla modelu w pełni wymieszanego.
Jak zlecić dobór metody obliczeniowej
Dobór metody to pierwszy krok opinii technicznej, nie formalność. Błędny wybór, uśredniony bilans tam, gdzie liczy się narastanie warstwy dymu w czasie, albo kosztowna symulacja CFD tam, gdzie wystarczy równanie bilansu, kosztuje inwestora czas i pieniądze. W ppoz-online.pl realizuję uzgodnienia PPOŻ zdalnie, dla całej Polski, z bezpłatną wstępną weryfikacją zakresu. Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz opinii wskazującej właściwą metodę dla konkretnego pytania normatywnego.
Tagi:
Rzeczoznawca ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych · uprawnienia KG PSP nr 619/2015
Specjalista z ponad 15-letnim doświadczeniem w ochronie przeciwpożarowej. Realizuje uzgodnienia projektów budowlanych i instalacji dla inwestorów z całej Polski.