איך מונעים התפשטות עשן בין קומות – פתרונות הנדסיים

כאשר פורצת שריפה במבנה רב קומות הסכנה המידית והקטלנית ביותר אינה הלהבות עצמן אלא העשן הסמיך והרעיל שמתפשט במהירות במעלה הבניין. תכנון הנדסי נכון משלב מערכות מתקדמות המונעות מעבר עשן בין הקומות ומבטיחות נתיבי מילוט בטוחים לדיירים. כמומחים לפתרונות בנייה חכמים ובטיחותיים קבוצת רב בריח מציגה את המדריך המקיף לטכנולוגיות והשיטות החדשניות ביותר לעיכוב עשן החל ממחסומים פיזיים ועד למערכות דינמיות של שליטה בלחצי אוויר. גלו כיצד ההנדסה המודרנית מצילה חיים בשעת חירום.

הסכנה השקטה במבנים רבי קומות

בעת אירוע אש בבניין מרובה קומות תופעת אפקט הארובה מהווה את אחד האתגרים ההנדסיים המורכבים ביותר להתמודדות. אוויר חם ועשן נוטים לעלות כלפי מעלה במהירות דרך פירים חדרי מדרגות ופירים של מעליות. על פי נתוני איגוד הגנת האש הלאומי (NFPA) שאיפת עשן אחראית לרוב המכריע של הפגיעות בנפש במהלך שריפות במבנים סגורים. העשן לא רק מקשה על הנשימה אלא גם פוגע בראייה מוריד את רמות החמצן ומוביל לדיסאוריינטציה בקרב הנמלטים.

כדי להתמודד עם סכנה זו מהנדסי בטיחות אש משתמשים בשילוב של מספר טכניקות המיועדות לתחום את העשן למקור השריפה להוציא אותו אל מחוץ למבנה ולהגן על נתיבי המילוט. פתרונות אלו נחלקים למערכות פסיביות ולמערכות אקטיביות אשר פועלות יחד בסינרגיה מלאה.

[[IMG: אינפוגרפיקה המציגה חתך של בניין רב קומות הממחישה את תופעת 'אפקט הארובה' בה עשן עולה מהקומה התחתונה דרך פיר המעלית וחדר המדרגות אל הקומות העליונות עם חיצים אדומים המראים את זרימת העשן וחיצים כחולים המראים כניסת אוויר צח מקומת הקרקע]]

מחסומי עשן ומידור אש פסיבי

הקו הראשון של ההגנה מפני התפשטות עשן הוא תכנון נכון של חלוקת המבנה. המטרה היא ליצור קפסולות או אזורי אש עצמאיים שכאשר פורצת בהם שריפה העשן והחום נשארים כלואים באותו אזור ואינם זולגים לקומות אחרות או למסדרונות המרכזיים.

שימוש באלמנטים מבניים למניעת מעבר עשן

המידור מתבצע על ידי שימוש בקירות מעכבי בעירה רצפות ותקרות אטומות. עם זאת נקודות התורפה הגדולות ביותר בכל מידור הן הפתחים. מעברי צנרת תעלות מיזוג אוויר ופתחי מעבר צריכים להיות אטומים בחומרים תופחים אשר בעת חשיפה לחום מתרחבים ואוטמים את הפתח לחלוטין. כמו כן מותקנים מדפי אש (דמפרים) בתוך תעלות המיזוג הנסגרים אוטומטית עם גילוי העשן הראשוני.

התפקיד הקריטי של מערכות כניסה ויציאה

כדי לשמור על שלמות המידור תוך מתן אפשרות תנועה ופינוי חובה לעשות שימוש בפתרונות סגירה ייעודיים. התקנה של דלתות אש תקניות המצוידות באטמי עשן קרים וחמים היא קריטית. אטמים אלו מונעים את מעבר העשן הרעיל גם בשלבים המוקדמים של השריפה לפני שהטמפרטורה עולה משמעותית. חשוב לשלב מערכות סגירה אוטומטיות המבטיחות כי הדלתות לא יישארו פתוחות בשגגה.

בנוסף באזורי מילוט מרכזיים נהוג לשלב דלת בהלה המאפשרת יציאה מהירה וקלה בלחיצה פשוטה תוך שמירה על רמות האיטום הגבוהות הנדרשות למניעת חדירת עשן לחדרי המדרגות לאחר מעבר הנמלטים.

מערכות שחרור חום ועשן אקטיביות

בעוד מידור נועד לכלוא את העשן מערכות שחרור חום ועשן (SHEV) נועדו לפנות אותו בצורה מבוקרת החוצה. הצטברות עשן בחלל סגור מובילה לעלייה חדה בטמפרטורה ולתופעה מסוכנת של התלקחות פתאומית (Flashover). פינוי העשן שומר על שכבת אוויר נקייה בחלק התחתון של החלל ומאפשר לאנשים להתפנות ולכוחות ההצלה לפעול.

שחרור עשן טבעי

שיטה זו מסתמכת על חוקי הפיזיקה לפיהם אוויר חם עולה למעלה. במבנים מסוימים מותקנים חלונות עליונים או פתחי גג הנפתחים אוטומטית ברגע שמערכת גילוי האש מזהה עשן. הפתיחה מאפשרת לעשן להשתחרר החוצה. שיטה זו יעילה במיוחד בחללים גבוהים כגון אטריומים קניונים ומבני תעשייה.

[[IMG: תרשים זרימה אינטראקטיבי המראה כיצד מערכת שחרור עשן פועלת. בתרשים נראה אולם גדול בו פורצת אש המערכת מזהה את העשן פותחת פתחים בתקרה והעשן נשאב החוצה בעוד פתחי אוורור תחתונים מכניסים אוויר נקי פנימה ויוצרים מסדרון מילוט נקי מעשן לאנשים]]

מערכות פליטת עשן מכניות

במבנים סגורים או בחניונים תת קרקעיים בהם אין גישה לשחרור טבעי משתמשים במפוחים רבי עוצמה. מפוחים אלו מופעלים בעת חירום ושואבים את העשן דרך תעלות פח מיוחדות העמידות בחום גבוה. המערכת מתוכננת כך שתיצור יניקה באזור השריפה ותמנע את פיזור העשן לאזורים סמוכים.

שמירה על נתיבי מילוט על ידי לחץ יתר

אחד הפתרונות ההנדסיים המתוחכמים והחשובים ביותר בבניינים רבי קומות הוא יצירת על לחץ (לחץ חיובי) בחדרי המדרגות. מכיוון שחדרי המדרגות הם עורק החיים של הבניין ונתיב הפינוי הבלעדי בשעת חירום הם חייבים להישאר נקיים לחלוטין מעשן.

כיצד עובדת מערכת על לחץ

המערכת מורכבת ממפוחים גדולים המזרימים אוויר צח מבחוץ אל תוך פיר חדר המדרגות. פעולה זו מעלה את לחץ האוויר בתוך חדר המדרגות כך שיהיה גבוה יותר מלחץ האוויר במסדרונות ובקומות המגורים. כאשר אדם פותח את הדלת מקומה אפופת עשן אל עבר חדר המדרגות לחץ האוויר הגבוה שבפנים דוחף את העשן חזרה אל הקומה ומונע ממנו לחדור פנימה.

תכנון מערכת כזו דורש חישובים הנדסיים מורכבים. הלחץ חייב להיות מספיק חזק כדי להדוף את העשן אך לא חזק מדי אחרת דיירים חלשים כמו קשישים או ילדים לא יצליחו לפתוח את הדלתות אל חדר המדרגות כדי להימלט. התכנון מבוצע בהתאם לדרישות קפדניות כמו אלו של התקן הישראלי המחייבות ביצוע בדיקות סדירות.

טיפול בפירים מערכות ואזורי שירות

בניינים מודרניים משופעים בפירים המשמשים למגוון צרכים החל ממעליות חשמל תקשורת ועד לפינוי אשפה. כל פיר כזה מהווה צינור פוטנציאלי להעברת עשן מקומה לקומה במידה ואינו מטופל כראוי.

תכנון נכון מחייב הפרדה מוחלטת של פירים אלו משאר המבנה. לדוגמה פירים של שוט אשפה חכם חייבים להיות מתוכננים מחומרים בלתי דליקים ולכלול מערכות מתזים אוטומטיות (ספרינקלרים) ומדפי אש בכל קומה. כאשר מתגלה אש באזור איסוף האשפה או באחת הקומות המערכת אוטמת את הפתחים ומונעת מהעשן לטפס מעלה.

תקינה ואינטגרציה של המערכות

אף מערכת אינה פועלת בחלל ריק. הבטיחות האמיתית מושגת כאשר כל המערכות מסונכרנות דרך לוח בקרה מרכזי לגילוי וכיבוי אש. ברגע שגלאי עשן מזהה סכנה מתרחשת שרשרת פעולות מתוכנתת מראש.

בישראל תכנון המערכות מבוצע בכפוף לתקן הישראלי 1001 הדן בבטיחות אש בבניינים ונכתב על ידי מכון התקנים הישראלי. התקן מגדיר במדויק את הדרישות לחומרי בנייה שיטות בדיקה ודרישות תחזוקה כדי להבטיח שבשעת פקודה כלל האלמנטים יתפקדו בצורה חלקה.

[[IMG: צילום תקריב של לוח בקרה מרכזי לגילוי אש בבניין מודרני מציג נורות חיווי של מערכות שחרור עשן על לחץ ומתזים ברקע ניתן לראות מסדרון נקי ודלתות מילוט]]

תחזוקה ובדיקות תקופתיות

ההנדסה הטובה ביותר מאבדת מערכה אם המערכות אינן מתוחזקות כראוי. מבנים רבי קומות מחויבים בבדיקות תקופתיות של כלל מערכות עיכוב ושחרור העשן. זה כולל בדיקת אטימות של דלתות בדיקת לחצים בחדרי מדרגות וידוא תקינות של מפוחי יניקה וסנכרון מלא של מערכת גילוי האש.

כיום מגמת הדיגיטציה מאפשרת שילוב של חיישני IoT המתריעים בזמן אמת על תקלות במערכות כגון דלתות שנשארו פתוחות או ירידה בלחץ האוויר של מערכות העל לחץ מה שמאפשר לצוותי התחזוקה של הבניין לטפל בבעיות באופן יזום ולא להמתין לבדיקה השנתית.

שאלות נפוצות בנושא בטיחות וניהול עשן

מהו ההבדל בין מידור עשן לשחרור עשן?

מידור עשן מתייחס לפתרונות פסיביים כמו קירות ודלתות אטומות שנועדו להשאיר את העשן באזור השריפה ולא לאפשר לו לעבור לחללים אחרים. שחרור עשן לעומת זאת הוא פתרון אקטיבי המשתמש בפתחים טבעיים או מפוחים מכניים כדי לשאוב את העשן מתוך המבנה אל האוויר הפתוח.

למה קשה לפתוח דלתות לחדר המדרגות בזמן שריפה?

קושי בפתיחת דלתות נובע לרוב מפעולתה של מערכת על לחץ. המערכת מזרימה אוויר לחדר המדרגות כדי למנוע כניסת עשן מה שיוצר לחץ על הדלת. תכנון הנדסי תקין מוגבל ללחץ מקסימלי מסוים שעדיין יאפשר לאדם ממוצע לפתוח את הדלת ולהימלט.

האם מערכת המיזוג בבניין בטוחה בזמן אירוע אש?

במערכות חכמות ובתכנון תקני מערכת מיזוג האוויר מקושרת למערכת גילוי האש. עם זיהוי עשן יחידות המיזוג כבות אוטומטית ומדפי אש המותקנים בתעלות נסגרים וזאת כדי למנוע מצב שבו המזגן יונק עשן ומפזר אותו בשאר קומות הבניין.

כל כמה זמן חובה לבדוק את דלתות הבטיחות במבנה?

על פי התקן יש לבצע בדיקה מקיפה של כל ציוד בטיחות האש במבנה כולל דלתות ומחסומי עשן לפחות אחת לשנה על ידי בודק מוסמך. עם זאת מומלץ לוועד הבית או לחברת הניהול לבצע סריקות חודשיות כדי לוודא שאין מחסומים שמפריעים לסגירת הדלתות ושהאטמים שלמים.

מה זה אפקט הארובה ולמה הוא כל כך מסוכן?

אפקט הארובה מתרחש כאשר אוויר חם ועשן מהשריפה נעים במהירות כלפי מעלה דרך הפירים האנכיים בבניין כמו מעליות וחדרי מדרגות. תופעה זו גורמת לעשן הרעיל להגיע לקומות העליונות בתוך שניות ספורות וללכוד את הדיירים גם אם השריפה רחוקה מהם.

האם ניתן להסתמך רק על ספרינקלרים להגנה מעשן?

לא. ספרינקלרים (מתזים) מצוינים לכיבוי הלהבות ולהורדת הטמפרטורה אך הם אינם מסלקים את העשן שכבר נוצר ולעיתים הפעלתם אף מייצרת קיטור סמיך. הגנה מלאה מחייבת שילוב של מערכות כיבוי במים יחד עם מערכות ייעודיות לשליטה ופינוי של עשן.

לסיכום

• הסכנה המרכזית בשריפות בבניינים רבי קומות היא שאיפת עשן הנישא מעלה במהירות עקב אפקט הארובה.
• מידור פסיבי הוא הכרחי מבוסס על קירות תקרות ופתרונות סגירה ייעודיים האוטמים הרמטית מעבר של חום ועשן מחוץ לאזור הבעירה.
• מערכות שחרור אקטיביות שואבות את העשן החוצה ומונעות הצטברות גזים רעילים וטמפרטורות קיצון בחלל.
• יצירת על לחץ בחדרי המדרגות היא טכניקה הנדסית קריטית להבטחת נתיב מילוט נקי ונושם עבור הדיירים וכוחות ההצלה.
• הצלחת המערך כולו תלויה בתכנון אינטגרטיבי תחזוקה שוטפת ובקרה חכמה בזמן אמת.