Ewolucja systemów energetycznych i zmiany w systemach bezpieczeństwa ppoż. budynków

W ostatnich latach prawie każdego dnia otrzymujemy informacje o szybkim rozwoju sztucznej inteligencji (AI) i kolejnych możliwych obszarach jej zastosowania. Bezpieczeństwo pożarowe wymaga pewnych i sprawdzonych rozwiązań i dzięki testowaniu w warunkach rzeczywistych nowych technologii komunikacji, gromadzenia i analizy danych, m.in. IoT, AI, Big Data, BIM, Digital Twin czy GIS – ich stopniowego wdrażania do systemów przeciwpożarowych. Sztuczna inteligencja potrafi wspierać m.in. systemy detekcji dymu i ognia, gdyż szybciej analizuje dane i tym samym szybciej odróżnia fałszywe alarmy od rzeczywistego zagrożenia. Internet rzeczy (IoT) też wkracza do sfery bezpieczeństwa ppoż. w formie innowacji np. w kontroli i serwisowaniu – może nie tylko tworzyć alerty dotyczące terminu przeglądu, ale też monitorować stan urządzeń czy instalacji, a w razie potrzeby wysyłać alert do systemu zarządzania czy nawet na smartfon technika. Połączenie kilku technologii w detektorach i czujkach z technologią IoT, dużych zasobów danych integrujących je z wielu urządzeń oraz szybkiej analizy dzięki AI pozwala na coraz skuteczniejsze przewidywanie ryzyka pożaru, minimalizowanie fałszywych alarmów i skracanie czasu reakcji służb. Technologie wykorzystujące dane w chmurze pochodzące z monitoringu różnych systemów nie tylko tworzą automatyczne alerty o awariach, ale też planują przeglądy sprzętu gaśniczego. 

Ciekawym kierunkiem rozwoju są również technologie dronów używanych do oceny sytuacji w trudno dostępnych miejscach i do zrzutu środka gaśniczego w wybranych strefach. Drony są wyposażone także w sprzęt do lokalizowania źródła ognia, analizy jego rozprzestrzeniania się i nadzorowania przebiegu akcji gaśniczej. Z kolei roboty bojowe sterowane zdalnie, a nawet autonomiczne, tworzy się po to, aby mogły wejść tam, gdzie ludzie nie mogą, czyli do stref silnego pożaru. 

Rozwijane są także hybrydowe systemy gaszenia pożarów, czyli łączące systemy wodne oraz gazy obojętne i piany, zwłaszcza do ochrony centrów danych i pomieszczeń technicznych. Trwają też prace nad ekologicznymi środkami gaśniczymi, takimi jak biodegradowalne piany i obojętne dla środowiska gazowe środki gaśnicze. Ważnym kierunkiem są również działania na rzecz integracji technologii BMS z IoT i AI oraz tworzenia cyfrowych bliźniaków dla symulacji stanów zagrożenia pożarowego w celu sprawniejszej ewakuacji oraz lepszej pracy systemów wentylacji i oddymiania czy wdrożenia wynikające z transformacji systemów energetycznych oraz rozwiązań grzewczych i wentylacyjnych w budynkach.

Transformacja energetyczna a bezpieczeństwo ppoż.

Wyznaczone w UE cele transformacji energetycznej, globalne inwestowanie w odnawialne źródła energii oraz doświadczenia z konfliktów zbrojnych, zwłaszcza w Ukrainie, wskazują, że więcej państw będzie dążyć do zwiększania decentralizacji systemów elektroenergetycznych, niżby to wynikało tylko ze specyfiki produkcji energii ze źródeł odnawialnych. W obliczu konfliktów i doświadczeń z ich przebiegu należy zmierzać do zdecentralizowania struktury systemów energetycznych i lokalnego bilansowania energii. A to wymaga dostosowania się do zmiennej sytuacji oraz zmiany zachowań i umiejętności optymalnego korzystania z nowych technologii, zarówno wśród konsumentów w sektorze komunalnym, jak i w transporcie oraz przemyśle. 

W tym scenariuszu rozwoju ważną rolę będą ogrywały nie tylko lokalne źródła energii odnawialnej, ale też magazyny energii oraz pojazdy z napędem zasilanym energią elektryczną. A to wymaga rozbudowy lokalnej infrastruktury przesyłu dużych ilości energii oraz stacji i punktów ładowania, także w budynkach. Z punktu widzenia ochrony ppoż. budynki i znajdujące się w nich magazyny energii, instalacje ładowania oraz same pojazdy elektryczne są źródłami pożaru o określonej mocy, co wymaga zastosowania adekwatnych rozwiązań konstrukcyjnych oraz urządzeń przeciwpożarowych.

Działania te są prowadzone, a towarzyszą im różne informacje. Media stale donoszą o przypadkach pożarów samochodów elektrycznych oraz ich skutkach. Na tej podstawie można odnieść wrażenie, że to częste, wręcz powszechne, i groźne zjawisko, jednak oficjalne dane tego nie potwierdzają. Owszem liczba pożarów samochodów elektrycznych (także w Polsce) rośnie, ale proporcjonalnie do wzrostu ogólnej liczby pojazdów tego rodzaju. Jednak współczynnik pożarów samochodów elektrycznych w odniesieniu do liczby pojazdów zarejestrowanych w tej grupie jest niższy niż w przypadku aut z silnikami spalinowymi. Ponadto zdecydowana większość pożarów samochodów elektrycznych dotyczy modeli z bateriami starszej generacji. Nie jest też prawdziwe twierdzenie, że do pożarów dochodzi zwłaszcza podczas ładowania. Według UDT spośród wszystkich pożarów samochodów elektrycznych w Polsce w latach 2010–2024 ok. 30% miało miejsce w pomieszczeniach podziemnych i zamkniętych, a reszta na zewnątrz (podczas jazdy lub parkowania), 17% podczas ładowania i 2% w ciągu maks. 30 min od ładowania i odłączenia przewodów.

W kwestii bezpieczeństwa pożarowego budynków z miejscami postojowymi samochodów z napędem elektrycznym ważny jest konsensus wśród ekspertów, że konstrukcje baterii zasilających te pojazdy oraz elementów chroniących baterie (m.in. IP 67) powodują, że nie ma skutecznej metody gaszenia takich pożarów, gdy dojdzie do tzw. ucieczki termicznej, czyli niekontrolowanego nagrzewania się ogniwa w baterii i reakcji łańcuchowej kolejnych ogniw. Przyczynami tego zjawiska mogą być uszkodzenia mechaniczne oraz elektryczne. Obecnie w bateriach ogniw, zwłaszcza przeznaczonych do napędu samochodów, stosuje się zabezpieczenia zapobiegające rozwojowi takiej reakcji łańcuchowej. Rozwiązania te są stale doskonalone, jednak nie są wystarczające na tyle, aby zawsze i w 100% skutecznie zapobiec rozwojowi reakcji łańcuchowej.

Zebrane informacje o dotychczasowych pożarach baterii z ogniwami litowo-jonowymi umożliwiły modelowanie CFD rozwoju takich pożarów i tym samym wybór oraz optymalizację systemu przeciwpożarowego. Wyniki badań i testów wskazują [1], że systemy mgły wodnej skutecznie kontrolują rozwój pożarów baterii litowo-jonowych, szczególnie w warunkach ucieczki termicznej. Choć wodne systemy stałych urządzeń gaśniczych nie zatrzymują rozwoju pożaru w baterii ogniw w danym samochodzie, schładzają go, spowolniając rozwój pożaru i – co istotne – schładzają otoczenie, a tym samym zapobiegają rozprzestrzenianiu się pożaru na sąsiednie pojazdy.

Ważnym wnioskiem z tych prac jest także to, że analizy CFD (podobnie jak w projektowaniu wentylacji strumieniowej) są istotnym i niezastąpionym narzędziem do projektowania oraz optymalizacji systemów zabezpieczeń ppoż., także dla magazynów energii elektrycznej, które są i będą lokowane również w budynkach. Kolejny aspekt tego zagadnienia to rozwój technologii wodnych SUG i duży zakres wyboru wydajności wielkości ciśnienia oraz sposobów zabezpieczania – od punktowych za pomocą tradycyjnych tryskaczy ampułkowych (wzbudzanych wzrostem temperatury) po rozwiązania natychmiastowej reakcji całej sekcji czy układu w technologii zraszaczowej albo mgły wodnej po sygnale z jednego punktu.

Istnieją już przykłady wdrożenia i zastosowania w praktyce wodnych systemów ochrony ppoż. miejsc postojowych z punktami ładowania. Oferowane są też inne systemy ochrony ppoż. stanowisk ładowania pojazdów elektrycznych, na przykład z zastosowaniem koca gaśniczego, który opada na pojazd po wykryciu pożaru w baterii samochodu. Koc ten przykrywa palący się samochód i chroni sąsiednie pojazdy oraz strop garażu. Ogranicza też rozprzestrzenianie się dymu i płomieni. Ciekawe byłyby dane z eksperymentów łączących oba rozwiązania. Może to być inspiracją dla tworzenia zabezpieczeń obiektów wymagających szczególnej ochrony. Niewykluczone, że wraz z postępem elektryfikacji pojazdów coraz więcej garaży w budynkach będzie w pełni chronionych instalacjami wodnymi wraz z systemami wentylacji i dodatkowymi zabezpieczeniami na miarę konkretnych potrzeb.

W miarę upowszechniania się pojazdów elektrycznych oraz ich starzenia w wyniku eksploatacji będziemy dysponować większą liczbą danych mówiących o rzeczywistych zagrożeniach pożarowych na stanowiskach postojowych w budynkach i garażach. Warto jednak mieć na uwadze, że moc pożaru samochodu elektrycznego jest porównywalna z mocą pożaru samochodu spalinowego. Na moc pożaru samochodów wpływ ma to, z jakich materiałów są wykonane elementy karoserii oraz wyposażenie wnętrza. Z zebranych przez różne podmioty informacji o przyczynach pożarów w budynkach i obiektach z punktami lub stacjami ładowania wynika, że konieczne jest zwracanie uwagi także na rozwiązania w instalacji elektrycznej, jakość przewodów oraz ich zabezpieczenia w budynku, jak również jakość prac montażowych samych instalacji ładowania.

Niezależnie od tego, czy w garażach zamkniętych będą parkowały samochody elektryczne czy spalinowe, moc pożaru współczesnych pojazdów osobowych jest na tyle duża, że może dochodzić do pożarów niszczących konstrukcję budynku. Przykładem może być pożar pojazdów w garażu budynku wielorodzinnego w Warszawie przy ul. Górczewskiej. Początkowo obarczano winą samochód elektryczny za duże uszkodzenia budynku oraz zniszczenia niemal 50 samochodów. Źródłem pożaru był jednak samochód z silnikiem spalinowym. Duża moc pożarów samochodów w garażach podziemnych jest związana przede wszystkim ze zmianą materiałów, z których są konstruowane współczesne samochody. Tworzywa palne w masie całkowitej nowych samochodów stanowią blisko 40%. I nie są to maluchy, lecz SUW-y. Dodatkowo z powodu większych gabarytów zmniejszyły się odległości między samochodami na parkingach podziemnych [2]. Pożar na Górczewskiej obnażył też praktyki eksploatacyjne – boksy na ścianach były wypełnione materiałami palnymi (oleje, opony, meble, ubrania itd.) i nie były to boksy ażurowe z siatki metalowej, lecz o pełnej zabudowie, często metalowej. Pożar rozwinął się tą drogą, a nie przechodząc z samochodu na samochód. Gaszenie ognia w zabudowanych od zewnątrz boksach nie jest ani łatwe, ani skuteczne. Moc pożaru oraz jego przebieg zmieniają się, gdy stanowiska postojowe zaczynają pełnić dodatkową funkcję magazynu palnych odpadów. Wprawdzie nadzór budowlany zdecydował o tym, że wystarczy remont, lecz ubezpieczyciel dopatrzył się wielu nieprawidłowości i obniżył wypłatę odszkodowania. Na skutek tego odszkodowanie nie pokryło kosztów remontu i strat, a mieszkańcy muszą ponieść kolejne wydatki, nie tylko kredytu na mieszkanie, ale i na sfinansowanie części kosztów remontu budynku po pożarze. Ten przypadek wskazuje, że warto brać pod uwagę koszty montażu wodnej instalacji SUG w garażach oraz stosowanie takiej wentylacji, która pozwoli służbom ratowniczym dotrzeć do źródła pożaru i go ugasić.

Ewoluuje też praktyka stosowania i egzekwowania przepisów – rzeczoznawcy zwracają uwagę, że temperaturą graniczną dla konstrukcji żelbetowych jest 1000°C i elementy konstrukcyjne budynków poddane wyższej temperaturze powinny być uznane za zniszczone, tym samym nadzór budowlany nie powinien dopuścić takiego budynku do użytkowania. A to oznacza ogromne straty dla mieszkańców.

Magazyny energii elektrycznej w projekcie nowych WT

Temu zagadnieniu poświęcono cały nowy rozdział 12 pt. „Warunki instalowania magazynów energii” w dziale VI „Bezpieczeństwo pożarowe” w projekcie rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z 9 czerwca 2025 r. [3]. Zaproponowano m.in. następujące rozwiązania: wyłącznik awaryjny odłączający akumulatorowy system magazynowania energii elektrycznej (magazyn energii) od wszystkich obwodów wejściowych i wyjściowych, przeznaczony do stosowania przez ekipy ratownicze, musi być zlokalizowany w miejscu projektowanego dostępu dla ekip ratowniczych, a dodatkowo musi on być wykonany w sposób uniemożliwiający przypadkowe wyłączenie zasilania. W budynkach wyposażonych w przeciwpożarowy wyłącznik prądu pełni on funkcję wyłącznika awaryjnego. Magazyn energii należy wyposażyć w system zarządzania akumulatorem (BMS). Obudowa magazynu ma być wykonana z materiałów niepalnych w sposób chroniący przed uszkodzeniami mechanicznymi. Akumulatorowy system magazynowania energii elektrycznej umieszcza się w pomieszczeniu z wentylacją spełniającą warunki określone w Polskiej Normie dotyczącej wymagań w zakresie bezpieczeństwa zintegrowanych z siecią systemów EES (PN-EN IEC 62933 Systemy magazynowania energii elektrycznej – EES). Akumulatorów nie umieszcza się w części podziemnej budynku. Istnieją też szczegółowe wymagania dotyczące magazynów na zewnątrz.

W tym rozdziale projektu zawarto także propozycję przepisów dla domowych magazynów energii o mocy 10–50 kW, które jednak praktycznie wykluczyłyby ich stosowanie. Po fali powszechnej krytyki ministerstwo zapowiedziało zmiany tych wymagań.

Wymagania dla miejsc postojowych pojazdów

Kwestie stanowisk postojowych i garaży dla samochodów oraz miejsca dla rowerów reguluje rozdział 3 w dziale I projektu. Zagospodarowując działkę budowlaną, należy urządzić odpowiednio do jej przeznaczenia i sposobu zabudowy stanowiska postojowe dla samochodów oraz miejsca dla rowerów użytkowników stałych i przebywających okresowo, jak również zapewnić instalację punktów ładowania oraz niezbędne okablowanie wraz z infrastrukturą kanałową na stanowiskach postojowych dla samochodów oraz miejscach dla rowerów, zgodnie z art. 12a ustawy z 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych. Z kolei rozdział 8 w dziale III, regulujący zagadnienia instalacji elektrycznych, stanowi, że instalacje i urządzenia elektryczne mają zapewniać dostarczanie energii elektrycznej o odpowiednich parametrach technicznych do odbiornika, stosownie do potrzeb użytkowych, w tym w zakresie infrastruktury na potrzeby ładowania pojazdów elektrycznych, zgodnie z przepisami ustawy z 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych.

Wymagania dla garaży samochodów osobowych

Zawiera je m.in. rozdział 11 działu III w § 106, znalazły się tam także regulacje dotyczące wentylacji. Wentylacja garażu ma zapewniać wymianę powietrza niezbędną do odprowadzania na zewnątrz budynku zanieczyszczeń gazowych i wilgoci powstających wskutek eksploatacji pojazdów mechanicznych. W garażu zamkniętym stosuje się wentylację:

• co najmniej przez przewietrzanie otworami wentylacyjnymi umieszczonymi w ścianach przeciwległych lub bocznych, bądź we wrotach garażowych, o łącznej powierzchni netto otworów wentylacyjnych nie mniejszej niż 0,04 m2 na każde, wydzielone przegrodami budowlanymi, stanowisko postojowe – w nieogrzewanym garażu nadziemnym wolno stojącym, przybudowanym lub wbudowanym w inny budynek;
• co najmniej grawitacyjną, zapewniającą 1,5-krotną wymianę powietrza na godzinę – w ogrzewanym garażu nadziemnym lub częściowo zagłębionym, mającym nie więcej niż 10 stanowisk postojowych;
• mechaniczną, sterowaną czujkami niedopuszczalnego poziomu stężenia tlenku węgla – w garażu, niewymienionym w pkt 1 i 2, oraz w kanale rewizyjnym, służącym do zawodowej obsługi i naprawy samochodów bądź znajdującym się w garażu wielostanowiskowym;
• mechaniczną, sterowaną czujkami niedopuszczalnego stężenia występującego rodzaju gazu palnego – jeżeli w garażu dopuszcza się parkowanie samochodów zasilanych paliwami gazowymi, w tym gazem płynnym (LPG), sprężonym gazem ziemnym (CNG), skroplonym gazem ziemnym (LNG) lub wodorem.

W garażu otwartym zapewnia się przewietrzanie naturalne kondygnacji. Warunki przeciwpożarowe dla garaży zamkniętych określa rozdział 8 działu IV. Powierzchnia strefy pożarowej w nadziemnym lub podziemnym garażu zamkniętym nie może przekraczać 5000 m2. Dopuszcza się powiększenie tej powierzchni o 100%, jeżeli zastosowano ochronę stałym samoczynnym urządzeniem gaśniczym wodnym lub wykonano, oddzielającą od siebie nie więcej niż dwa stanowiska postojowe, ścianę o klasie odporności ogniowej w części pełnej co najmniej EI 30, od posadzki do poziomu zapewniającego pozostawienie prześwitu pod stropem o wysokości 0,1 do 0,5 m na całej jej długości. W garażu zamkniętym obejmującym więcej niż dwie kondygnacje podziemne lub znajdującym się poniżej drugiej kondygnacji podziemnej wykorzystuje się stałe samoczynne urządzenie gaśnicze wodne. Wymagania tego nie stosuje się do strefy pożarowej garażu, która ma bezpośredni wjazd lub wyjazd z budynku. W strefie pożarowej garażu zamkniętego wykorzystuje się instalację wentylacji oddymiającej uruchamianą za pomocą systemu wykrywania dymu, w przypadku gdy ta strefa nie ma bezpośredniego wjazdu lub wyjazdu z budynku, który umożliwia ekipom ratowniczym usuwanie dymu na zewnątrz budynku w razie pożaru, lub ma powierzchnię przekraczającą 1500 m2. W strefie, w której nie ma bezpośredniego wjazdu lub wyjazdu z budynku o powierzchni nie większej niż 1500 m2, dopuszcza się: 

• stosowanie samoczynnych urządzeń oddymiających uruchamianych za pomocą systemu wykrywania dymu, zapewniających usuwanie dymu z intensywnością co najmniej 20 wymian na godzinę, lecz nie mniejszą niż 20 000 m3/h, pod warunkiem zapewnienia z tej strefy co najmniej dwóch wyjść ewakuacyjnych oddalonych od siebie o co najmniej 10 m;
• niestosowanie instalacji wentylacji oddymiającej, jeżeli strefa ta: a) jest wyposażona w stałe samoczynne urządzenia gaśnicze wodne, lub b) ma powierzchnię nie większą niż 300 m2, a w budynku nie ma innych stref pożarowych z garażem.

W strefie pożarowej garażu zamkniętego ze stanowiskami postojowymi wielopoziomowymi zapewnia się ochronę lokalną tych stanowisk za pomocą stałego samoczynnego urządzenia gaśniczego wodnego o czasie działania co najmniej 30 min.

Literatura

1. D. Brzezińska i in., Modelowanie pożaru magazynu energii. Czy to możliwe?, „Kierunek Chemia” 4/2024.
2. A. Król, M. Król, Bezpieczeństwo parkingów podziemnych w świetle zmieniającej się struktury rodzajowej pojazdów osobowych, „Rynek Instalacyjny” 5/2021.
3. Projekt Rozporządzenia Ministra Rozwoju i Technologii w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, https://legislacja.rcl.gov.pl/projekt/12398903 (dostęp: 10.07.2025).
4. Innowacje w technologiach i usługach ppoż., „Rynek Instalacyjny” 7–8/2024.
5. Materiały techniczne firm: Cerbex, Gras, Neuron, Pro-Service.