Ripensare il controllo del fumo nei vani ascensore

Il caso di una porta per ascensore con classificazione combinata antincendio e antifumo

di Steven Reynolds, P.Eng.

Astratto

I vani ascensore rappresentano una sfida unica nella progettazione antincendio e di sicurezza. Fungendo da condotti verticali che attraversano più piani, possono trasmettere rapidamente fumo e gas caldi durante un incendio. L'attuale codice edilizio, in particolare l'International Building Code (IBC), impone diversi metodi per controllare questo movimento, tra cui sistemi di pressurizzazione, atri chiusi e gruppi di porte per il controllo di fumo e correnti d'aria. Tuttavia, ciascuna di queste soluzioni presenta limitazioni quali costi, prestazioni, affidabilità e praticità. Questo articolo esplora il quadro normativo, i requisiti esistenti, le soluzioni comuni e le opportunità emergenti, e propone il concetto di un sistema integrato di porte per ascensori che combina resistenza al fuoco e controllo del fumo in un'unica soluzione.

1. Il quadro normativo: requisiti antincendio e di fumo nei vani ascensore

Esperimenti condotti alla fine degli anni '1950, nell'ambito della cosiddetta "Operazione School Burning", hanno scoperto che le trombe delle scale e i vani degli ascensori fungono da camini durante un incendio, aspirando rapidamente fumo e calore ai piani superiori. Anche in assenza di incendio, l'effetto camino crea un movimento d'aria dovuto alle differenze di temperatura: l'aria interna, più calda e meno densa, sale e fuoriesce dai piani superiori, mentre l'aria più fredda e densa viene aspirata attraverso le aperture inferiori. Questo crea una circolazione d'aria continua, che spesso causa perdite di energia, correnti d'aria e una scarsa qualità dell'aria interna.

L'IBC richiede misure di controllo del fumo per gli impianti ascensoristici per impedire che fumo e gas caldi si propaghino verticalmente tra i piani. I metodi accettabili includono:

• Hall degli ascensori chiuse con porte antifumo,
• Sistemi di pressurizzazione del vano corsa o
• Gruppi di porte per il controllo di fumo/tiraggio in ogni apertura.

A complemento di ciò, la Sezione 2.1.4 dell'ASME A17.1 ("Controllo di fumo e gas caldi") impone che, quando richiesto dal codice edilizio, i vani ascensore debbano includere dispositivi per prevenire l'accumulo di fumo e gas caldi. È importante sottolineare che la nota di accompagnamento mette in guardia contro l'eccessiva pressurizzazione, che potrebbe impedire la chiusura delle porte e interferire con il funzionamento dell'ascensore, problemi che si sono dimostrati sufficientemente significativi da meritare un'inclusione esplicita nel codice stesso.

2. Importanza della classificazione antincendio e del controllo del fumo

Storicamente, la sicurezza degli ascensori si concentrava quasi esclusivamente sulla resistenza al fuoco. Le pareti del vano corsa erano classificate per contenere le fiamme per 1 o 2 ore, a seconda dell'altezza dell'edificio. Tuttavia, con il progredire della ricerca sul controllo del fumo, è diventato chiaro che il fumo, non le fiamme, è la causa principale di infortuni e decessi correlati agli incendi.

Le infiltrazioni di fumo nei vani degli ascensori possono diffondere gas tossici e impedire la visibilità sia agli occupanti sia ai vigili del fuoco.

Riconoscendo ciò, i codici moderni ora considerano la migrazione del fumo come un problema di sicurezza della vita, pari al contenimento degli incendi.

La sfida, tuttavia, è riuscire a controllare il fumo senza ostacolare il funzionamento dell'ascensore, un equilibrio che nella pratica resta difficile da mantenere.

3. Standard e quadro di prova

L'intersezione tra sicurezza degli edifici e sicurezza degli ascensori coinvolge molteplici standard sovrapposti, ognuno dei quali affronta un aspetto distinto delle prestazioni:

• IBC Capitolo 30 Sezione 713 — Requisiti per la classificazione di resistenza al fuoco delle chiusure dei vani ascensore e dei sistemi edilizi
• Capitolo 30 dell'IBC: descrive in dettaglio i requisiti di controllo del fumo per ascensori e sistemi di edifici, mentre la Sezione 909 definisce metodi accettabili di mitigazione.
• ASME A17.1 Sezione 2.1.1 — Requisiti per la costruzione resistente al fuoco dei vani ascensore e la classificazione di protezione antincendio delle porte
• ASME A17.1 Sezione 2.1.4 — Richiede, ove richiesto, l'installazione di dispositivi di controllo del fumo nel vano corsa secondo il codice edilizio e mette in guardia contro gli effetti della pressurizzazione sul funzionamento delle porte.
• UL 10B/10C — Stabilisce i metodi di prova per i gruppi di porte resistenti al fuoco progettati per impedire il passaggio del fuoco.
• UL 1784 — Definisce le procedure di prova e i limiti di perdita d'aria per i gruppi di porte antifumo e anticorrente.
• NFPA 80 e 105 — Forniscono i requisiti minimi per l'installazione e la manutenzione delle porte tagliafuoco e tagliafumo.
• NFPA 92 — Fornisce progettazione, installazione e collaudo completi di sistemi di controllo del fumo e di pressurizzazione del contenimento del fumo.

Nel complesso, questi standard formano un ambiente normativo e regolamentare stratificato che impedisce l'accumulo di fumo, ma lascia lacune nell'attuazione pratica.

4. Attuali strategie di controllo del fumo

Hall degli ascensori chiusi

Uno degli approcci più comuni, gli atri chiusi, isola il vano ascensore dagli spazi occupati mediante divisori tagliafuoco e porte tagliafumo. Le porte sono testate secondo la norma UL 1784 e si chiudono automaticamente in caso di rilevamento di fumo. Sebbene efficaci, gli atri comportano costi aggiuntivi, occupano spazio e possono compromettere la planimetria dell'edificio.

Pressurizzazione del vano corsa

La pressurizzazione meccanica introduce una pressione d'aria positiva nel vano corsa, prevenendo l'infiltrazione di fumo. Tuttavia, questo metodo è altamente sensibile all'equilibrio. Come osserva la norma ASME A17.1, una pressione eccessiva può impedire il funzionamento delle porte, spostare i cavi dell'ascensore e compromettere altri componenti sensibili. Anche la manutenzione e la taratura presentano sfide continue.

Porte antifumo e anti-corrente

Un'altra soluzione comune prevede l'installazione di porte a battente o tende antifumo conformi alla norma UL 1784 in corrispondenza di ogni apertura del vano corsa, che si chiudono automaticamente in caso di incendio, in modo simile alle hall chiuse. Queste porte impediscono la fuoriuscita del fumo direttamente a the sourceTuttavia, l'aggiunta di sistemi di porte separati o di protezioni antifumo può aumentare la complessità e compromettere l'estetica e la manutenibilità.

5. Sfide con i metodi esistenti

Sebbene tutte le soluzioni attuali soddisfino i requisiti del codice, presentano dei compromessi:

• Conflitti estetici e architettonici: hall e tende antifumo possono alterare l'intento progettuale di spazi aperti e moderni.
• Interferenza operativa: il flusso d'aria può interrompere il normale funzionamento dell'ascensore se non gestito con precisione.
• Complessità del sistema: in particolare nei sistemi di pressurizzazione che richiedono ventole, condotti e logica di controllo
• Esigenze di manutenzione: per mantenere la conformità sono necessari test e regolazioni continui.
• Considerazioni sui costi: sia l'installazione iniziale che la manutenzione del ciclo di vita comportano costi aggiuntivi.

In breve, la conformità spesso avviene a scapito dell'efficienza e della flessibilità di progettazione.

6. Il caso di una porta per ascensore con classificazione combinata antincendio e antifumo

Considerate le sfide, vale la pena chiedersi: un singolo sistema di porte per ascensore potrebbe gestire sia il controllo antincendio che quello del fumo? Una porta per ascensore con certificazione antincendio e antifumo, testata secondo la norma UL 10B per la resistenza al fuoco e secondo la norma UL 1784 per le perdite di fumo e aria, potrebbe fungere da barriera integrata, riducendo la necessità di pressurizzazione esterna, di tende e porte antifumo separate o la necessità di atrii chiusi.

Un sistema del genere potrebbe offrire diversi vantaggi chiave:

• Integrazione architettonica più pulita ed estetica migliorata rimuovendo le barriere secondarie
• Costi inferiori e progettazione e installazione semplificate grazie al consolidamento di più sistemi
• Dipendenze meccaniche ed elettriche ridotte
• Minori esigenze di manutenzione
• Offrire l'opportunità di metodi di pressurizzazione migliorati con un migliore effetto camino e controllo delle perdite d'aria
• Conformità coerente al codice IBC e ASME A17.1

Sebbene tali porte non siano ancora disponibili, i progressi nella progettazione, nei materiali, nelle guarnizioni e nei test potrebbero rendere questa innovazione fattibile.

7. Guardando al futuro: innovazione all'incrocio tra sicurezza e design

Con l'evoluzione dei sistemi edilizi verso soluzioni più integrate e basate sulle prestazioni, il settore degli ascensori ha l'opportunità di assumere un ruolo guida. Combinare la protezione antincendio e antifumo in un unico sistema di porte potrebbe ridefinire il modo in cui i vani corsa vengono progettati, specificati e manutenuti.

Questo concetto sfida i confini tradizionali tra progettazione architettonica, ingegneria antincendio e produzione di ascensori. Se realizzato, potrebbe segnare un significativo passo avanti in termini di sicurezza, semplicità e affidabilità del sistema. La domanda ora non è se tale integrazione sia possibile, ma quanto presto il settore potrà renderla realtà.

Conclusione

L'IBC e in particolare l'ASME A17.1 illustrano chiaramente le sfide del controllo del fumo nei vani ascensore. I metodi attuali funzionano, ma rimangono imperfetti, costosi, complessi e talvolta controproducenti. La sfida risiede in una soluzione di nuova generazione che unisca resistenza al fuoco e controllo del fumo in un unico gruppo porta. Se avrà successo, questa innovazione potrebbe trasformare il panorama della progettazione di ascensori ed edifici e ridefinire le porte degli ascensori e il controllo del fumo per i decenni a venire.

Referenze

[1] IBC, Capitolo 30 e Sezione 909

[2] ASME A17.1/CSA B44 Codice di sicurezza per ascensori e scale mobili, sezione 2.1.1 e 2.1.4

[3] Norma NFPA 105 per gruppi di porte antifumo e altre protezioni per le aperture, Allegato A Materiale esplicativo

[4] UL 10B: Standard per le prove antincendio degli assemblaggi delle porte

[5] UL 1784: Standard per i test di tenuta d'aria degli assemblaggi delle porte

[6] NFPA 80: Standard per porte tagliafuoco e altre protezioni di apertura

[7] NFPA 92: Standard per i sistemi di controllo del fumo

[8] Operazione Scuola-Incendio, RM HILL, Capo dei Vigili del Fuoco, Città di Los Angeles, California

[9] Applicazioni dell'ascensore Smoke GuardTM