Hale chemiczne i obiekty pod przemysł niebezpieczny wymagają decyzji projektowych, których nie da się odłożyć na fazę wykonawczą. Strefowanie ATEX, klasa odporności ogniowej konstrukcji, układ wentylacji oraz wyposażenie elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym muszą być przemyślane razem z koncepcją technologiczną. Artykuł wyjaśnia, na jakie wymagania normowe i praktyczne powinien przygotować się inwestor planujący budowę obiektu, w którym pojawiają się substancje palne, łatwopalne lub wybuchowe.

Co to jest ATEX i kiedy obowiązuje

ATEX to skrót od „ATmosphères EXplosibles” — pakiet dyrektyw Unii Europejskiej regulujących wymagania dla obiektów, w których może wystąpić atmosfera wybuchowa. Dyrektywa ATEX 2014/34/UE dotyczy producentów urządzeń, a ATEX 1999/92/WE (wdrożona w Polsce rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej — Dz.U. 2010 nr 138 poz. 931) dotyczy pracodawców i operatorów obiektów. Inwestor planujący halę chemiczną musi spełnić wymagania obu dyrektyw — projektować obiekt zgodnie ze strefowaniem ATEX i wyposażyć go w urządzenia z odpowiednim certyfikatem.

ATEX obowiązuje w obiektach, w których występują pary cieczy palnych (rozpuszczalniki, paliwa, alkohole), gazy palne (wodór, metan, propan, butan) lub pyły palne (mąka, cukier, opiłki metali, niektóre tworzywa). W praktyce dotyczy nie tylko hal stricte chemicznych, lecz także zakładów lakierniczych, malarni proszkowych, młynów, silosów, magazynów paliw oraz każdej linii produkcyjnej z procesem powodującym emisję substancji palnych.

• Strefy Ex — jak się je określa
• Konstrukcja i odporność ogniowa hali chemicznej
• Wentylacja i jej rola w zapobieganiu wybuchowi
• Instalacja elektryczna w wykonaniu Ex
• Magazynowanie substancji niebezpiecznych
• Dokument zabezpieczenia przed wybuchem
• Hale chemiczne w realizacjach Joka Budownictwo
• Najczęściej zadawane pytania

Strefy Ex — jak się je określa

Strefy Ex (zwane też strefami zagrożenia wybuchem) określają częstotliwość występowania atmosfery wybuchowej w danej przestrzeni obiektu. Klasyfikacja stref jest podstawą wszystkich późniejszych decyzji — konstrukcji, wentylacji, instalacji i wyposażenia. Wykonuje ją projektant procesu technologicznego razem z rzeczoznawcą lub specjalistą BHP, najpóźniej na etapie projektu wykonawczego.

• Strefa 0 — atmosfera wybuchowa gazów, par lub mgieł utrzymuje się stale lub przez długie okresy (powyżej 1000 h/rok), typowo wnętrze zbiorników z lotnymi cieczami
• Strefa 1 — atmosfera wybuchowa gazów może wystąpić w warunkach normalnej eksploatacji (od 10 do 1000 h/rok); okolice króćców, zaworów, miejsc nalewu
• Strefa 2 — atmosfera wybuchowa gazów występuje tylko w warunkach awaryjnych (do 10 h/rok); większość pomieszczeń produkcyjnych z procesami chemicznymi
• Strefa 20 — analogicznie dla pyłów palnych, występowanie stałe lub długotrwałe
• Strefa 21 — pyły palne w warunkach normalnej eksploatacji
• Strefa 22 — pyły palne tylko w warunkach awaryjnych

Im niższy numer strefy, tym surowsze wymagania dla urządzeń i wyposażenia w jej obrębie. Strefy nie są stałe geograficznie — projekt powinien minimalizować ich rozmiar przez właściwą wentylację, hermetyzację procesu i wybór technologii. Dobre strefowanie potrafi obniżyć koszt wyposażenia obiektu o kilkanaście, a czasem kilkadziesiąt procent.

Konstrukcja i odporność ogniowa hali chemicznej

Konstrukcja hali chemicznej musi spełniać wymagania klasy odporności pożarowej budynku, wynikającej z kategorii zagrożenia ludzi (ZL) lub w przypadku obiektów PM — z gęstości obciążenia ogniowego Q i wysokości budynku. Tabelę klas (A, B, C, D, E) określa § 212 rozporządzenia w sprawie warunków technicznych. Obiekty z dużymi ilościami substancji palnych (Q powyżej 2000 MJ/m²) kwalifikują się typowo do klasy B lub wyższej, co oznacza, że główna konstrukcja nośna powinna mieć odporność R 120, ściany oddzielenia pożarowego REI 120, a strop nad pomieszczeniem REI 60.

W praktyce daje to dwie ścieżki: konstrukcja stalowa z dodatkowymi zabezpieczeniami ogniochronnymi (powłoki pęczniejące lub okładziny z płyt) albo konstrukcja żelbetowa, której naturalna odporność ogniowa wynosi REI 60–120 bez dodatkowych zabezpieczeń. Dla hal chemicznych z wymaganiami REI 120 i większymi obciążeniami suwnicowymi konstrukcja żelbetowa, w tym prefabrykowana, bywa rozwiązaniem bardziej opłacalnym niż stal z grubymi powłokami ogniochronnymi.

Obudowa hali chemicznej to płyty warstwowe z rdzeniem z wełny mineralnej, klasy reakcji na ogień A1 lub A2-s1,d0, z odpornością ogniową EI 30, EI 60 lub EI 120 w zależności od miejsca zastosowania. Płyty z rdzeniem PIR/PUR (klasa B-s2,d0) nie są dopuszczalne w obrębie pomieszczeń ze strefami Ex 0 i 1 oraz w ścianach oddzieleń pożarowych o wymaganej odporności powyżej EI 30.

Wentylacja i jej rola w zapobieganiu wybuchowi

Wentylacja w hali chemicznej pełni dwie funkcje: zapewnia dopuszczalne stężenia substancji w powietrzu (BHP) oraz utrzymuje stężenia paliw poniżej dolnej granicy wybuchowości (LEL — Lower Explosive Limit). Skuteczna wentylacja jest pierwszą linią obrony przed wybuchem — bez niej strefy Ex rozrastają się do całych pomieszczeń, co dramatycznie podnosi koszt wyposażenia w urządzenia Ex.

• Krotność wymian powietrza: 6–12/h dla pomieszczeń z procesami z lotnymi rozpuszczalnikami, 3–6/h dla magazynów chemicznych
• Wentylacja awaryjna: dodatkowa krotność 8–15/h uruchamiana automatycznie przez detektory gazów
• Detektory gazów: w punktach krytycznych — przy zaworach, króćcach nalewu, w dolnych partiach pomieszczeń dla par cięższych od powietrza
• Wentylacja miejscowa: wyciągi nad stanowiskami z otwartym procesem (mieszalniki, dozowniki, otwarte zbiorniki)
• Klapy dymowe: powierzchnia minimum 5% powierzchni pomieszczenia dla obiektów wymagających oddymiania pożarowego
• Wentylatory w wykonaniu Ex: tam, gdzie wentylator pracuje w strefie wybuchowej lub gaz/powietrze wybuchowe przepływają przez wentylator

Instalacja elektryczna w wykonaniu Ex

Urządzenia elektryczne instalowane w strefach Ex muszą mieć certyfikat odpowiedniej kategorii, oznaczony symbolem Ex i kodem grupy, klasy temperaturowej oraz rodzaju ochrony. Dla strefy 0 wymagana jest kategoria 1G (np. iskrobezpieczeństwo Ex ia), dla strefy 1 — kategoria 2G (osłony ognioszczelne Ex d, urządzenia ognioszczelne lub iskrobezpieczne), dla strefy 2 — kategoria 3G. Analogicznie dla pyłów: kategorie 1D, 2D, 3D.

W praktyce oznacza to, że oświetlenie, sterowanie, czujniki, gniazdka, łączniki i tablice rozdzielcze w strefach Ex są droższe nawet o rząd wielkości od standardowych odpowiedników. Stąd waga prawidłowego strefowania na etapie projektu — minimalizacja stref oznacza minimalizację kosztu wyposażenia. Tablice rozdzielcze i centrale BMS umieszcza się najczęściej w pomieszczeniach poza strefami Ex, z izolacją przeciwpożarową EI 60 lub EI 120 od stref z procesem chemicznym.

Magazynowanie substancji niebezpiecznych

Magazyn substancji niebezpiecznych to wydzielona strefa pożarowa w hali lub osobny budynek, zaprojektowany zgodnie z kartami charakterystyki substancji (SDS) oraz przepisami transportu drogowego ADR, jeśli ma być punktem rozładunku/załadunku. Posadzka magazynu wymaga tac wychwytujących o pojemności obliczonej według przepisów (minimum 110% objętości największego pojemnika lub 10% objętości łącznej, zależnie która wartość jest większa).

Substancje, które reagują ze sobą lub mają różne wymagania temperaturowe, muszą być przechowywane w oddzielnych strefach. Plan magazynu i schemat segregacji substancji są podstawą pozwolenia na użytkowanie i muszą być aktualizowane przy każdej zmianie portfolio surowców. Wentylacja magazynu chemicznego powinna pracować ciągle (nawet poza godzinami pracy), z poziomem krotności co najmniej 3 wymian na godzinę.

Dokument zabezpieczenia przed wybuchem

Dokument Zabezpieczenia Przed Wybuchem (DZPW, ang. EPD — Explosion Protection Document) jest obowiązkowy dla każdego obiektu z atmosferami wybuchowymi. Zawiera ocenę ryzyka wybuchu, klasyfikację stref, opis środków ochronnych (technicznych i organizacyjnych) oraz instrukcje postępowania awaryjnego. DZPW przygotowuje się przed rozpoczęciem eksploatacji i aktualizuje przy każdej zmianie technologii lub układu obiektu.

Brak DZPW jest najczęstszym uchybieniem stwierdzanym przy kontroli PIP, OSP i jednostek nadzoru. Operator powinien dysponować dokumentem już w dniu odbioru obiektu, a nie po faktycznym uruchomieniu produkcji. Z perspektywy inwestora oznacza to konieczność zaangażowania specjalisty BHP/ochrony przeciwwybuchowej w fazie projektowej — koszt jego pracy jest pomijalny wobec ryzyk związanych z eksploatacją obiektu bez prawidłowej dokumentacji.

Hale chemiczne w realizacjach Joka Budownictwo

Joka Budownictwo Sp. z o.o. realizuje hale chemiczne, obiekty pod przemysł niebezpieczny i obiekty z wymaganiami ATEX w modelu generalnego wykonawstwa od projektu po klucz. Firma działa od 1995 roku, ma siedzibę w Tomaszowie Mazowieckim i oddział w Katowicach, priorytetowo obsługuje Śląsk oraz region łódzki. Dzięki własnej spółce prefabrykacji żelbetowej (Prefabbricati Sp. z o.o. z certyfikacją ITB Zakładowej Kontroli Produkcji EN 13224, EN 13225, EN 14992) potrafi dostarczyć konstrukcję żelbetową o naturalnej odporności ogniowej REI 60–120, co bywa rozwiązaniem bardziej opłacalnym niż konstrukcja stalowa z grubymi powłokami ogniochronnymi. Certyfikat NATO NCAGE (kod 9BBQH) kwalifikuje firmę do realizacji obiektów o podwyższonych wymaganiach bezpieczeństwa dla Sił Zbrojnych RP i NATO.

Najczęściej zadawane pytania

Czy każda hala chemiczna wymaga stref ATEX?

Strefy ATEX wymagane są tam, gdzie w obiekcie występują substancje palne lub łatwopalne w postaci par, gazów lub pyłów — niezależnie od profilu obiektu. Hala produkująca farby, leki, kosmetyki, tworzywa, chemię gospodarczą czy paliwa zawsze wymaga klasyfikacji stref. Jeśli substancje są niepalne (np. wodne roztwory soli), klasyfikacja ATEX może okazać się niepotrzebna, ale decyzję podejmuje rzeczoznawca na podstawie kart charakterystyki.

Czy konstrukcja żelbetowa jest lepsza od stalowej dla hali chemicznej?

Konstrukcja żelbetowa ma naturalną odporność ogniową REI 60–120 bez dodatkowych zabezpieczeń, co bywa korzystne dla hal z wysokimi wymaganiami pożarowymi. Konstrukcja stalowa wymaga w takich obiektach grubych powłok pęczniejących lub okładzin ogniochronnych, których koszt potrafi zniwelować różnicę cenową stali względem żelbetu. Decyzję podejmuje się indywidualnie na podstawie klasy odporności, rozpiętości, obciążeń i terminu realizacji.

Kto przygotowuje klasyfikację stref Ex?

Klasyfikację stref Ex przygotowuje technolog procesu razem z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych lub specjalistą BHP z uprawnieniami w zakresie ochrony przeciwwybuchowej. Generalny wykonawca koordynuje proces, ale odpowiedzialność za poprawność klasyfikacji spoczywa na zespole projektowym technologii i specjaliście Ex. Inwestor powinien zlecić to opracowanie najpóźniej na etapie projektu wykonawczego.

Czy wyposażenie w wykonaniu Ex jest dużo droższe?

Urządzenia w wykonaniu Ex (oświetlenie, gniazdka, czujniki, sterowanie) są droższe od standardowych odpowiedników 2–10-krotnie, w zależności od kategorii i klasy. Dla hali z dużymi strefami Ex 1 koszt wyposażenia elektrycznego może być wyższy o 30–50% w porównaniu z halą bez stref. Stąd waga prawidłowego strefowania i minimalizacji stref przez wentylację oraz hermetyzację procesów.

Co to jest dokument zabezpieczenia przed wybuchem?

Dokument Zabezpieczenia Przed Wybuchem (DZPW) to obowiązkowe opracowanie zawierające ocenę ryzyka wybuchu, klasyfikację stref Ex, opis środków ochronnych i instrukcje awaryjne. DZPW jest wymagany dla każdego obiektu z atmosferami wybuchowymi i podlega aktualizacji przy zmianach technologii. Bez DZPW eksploatacja obiektu jest niezgodna z przepisami i grozi karami administracyjnymi oraz zatrzymaniem produkcji.

Czy hala chemiczna może być w bezpośrednim sąsiedztwie magazynu wyrobów gotowych?

Hala chemiczna może sąsiadować z magazynem wyrobów gotowych, ale obie strefy muszą być oddzielone ścianą pożarową o odpowiedniej klasie odporności (zwykle REI 60 lub REI 120) i odrębnymi systemami wentylacji. Przepływ towarów odbywa się przez drzwi pożarowe z samozamykaczami lub bramy z systemem ochrony przeciwpożarowej. Plan obiektu i strefowanie pożarowe są elementem projektu architektoniczno-budowlanego i podlegają uzgodnieniu z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń ppoż.