Analiza systemów wentylacji strumieniowej w garażu

wentylacja
Symulacje CFD
Analiza systemów wentylacji strumieniowej
w garażu podziemnym
Wojciech NOCULA
Systemy wentylacji strumieniowej są coraz częściej stosowanym rozwiązaniem
wentylacji pożarowej w garażach podziemnych. Oszczędność miejsca i brak
konieczności prowadzenia kanałów wentylacyjnych to główne zalety przemawiające
na korzyść tego typu systemu w odniesieniu do tradycyjnej wentylacji kanałowej.
Skuteczność takiego rozwiązania, coraz częściej wzbudza dyskusje wśród specjalistów z zakresu wentylacji pożarowej. Osobnym
problemem jest brak jasnych przepisów dotyczących sposobu projektowania wentylacji strumieniowej. Wszystko to powoduje, że projektanci wentylacji coraz częściej posługują się symulacjami CFD
(Computational Fluid Dynamics) w celu weryfikacji poprawności
tego typu instalacji.
Jednym z najpopularniejszych programów służących do modelowania CFD jest program FDS (Fire Dynamics Simulator) rozwijany
przez amerykański instytut NIST. Program ten, jest narzędziem
dedykowanym symulacjom pożarów i oddymiania. Umożliwia
weryfikację instalacji oddymiającej praktycznie w dowolnym
obiekcie, już na etapie projektowania. W poniższym przykładzie
wybranego garażu podziemnego zostanie dokonana przykładowa optymalizacja systemu wentylacji strumieniowej. Szczególny
nacisk zostanie położony na dobór odpowiedniego wydatku
powietrza wentylatora oddymiającego dla założonego pożaru.
O AUTORZE
mgr inż. Wojciech
NOCULA, Specjalista
ds. systemów CFD
Model obiektu
Rozpatrywany obiekt to garaż podziemny o powierzchni 1900 m2
podzielony na dwie jednakowe strefy dymowe oddzielone kurtyną.
Obiekt wyposażony jest w system wentylacji strumieniowej oraz dwa
wentylatory wyciągowe. Napowietrzanie odbywa się przy wykorzystaniu bramy wjazdowej. Wentylator wyciągowy będzie uruchamiał się
w momencie wykrycia dymu przez system detekcji. Natomiast wentylatory strumieniowe zostaną uruchomione z opóźnieniem przeznaczonym na ewakuację ludzi. Model obiektu wykonano w programie
PyroSim (rys. 1.) będącym graficznym interfejsem FDS.
Rys. 1. Model garażu wykonany w programie PyroSim
36 Rys. 2. Przykładowa krzywa spalania wg: NBN S 21-2082:2006 + A1:2008
Warunki brzegowe
Podstawowymi parametrami brzegowymi, czyli danymi wejściowymi, które projektant musi przyjąć są: moc i lokalizacja pożaru,
dymotwórczość, rodzaj materiału palnego czy ciepło spalania.
Poprawnie przyjęte parametry determinują wiarygodność symulacji. Ich dobór musi opierać się o wiedzę projektanta z zakresu
zarówno pożarnictwa, jak i wentylacji.
Zaproponowana w tym przykładzie krzywa pożaru (rys. 2.) jest
warunkiem brzegowym dla większości garaży podziemnych, bez
zaprojektowanej instalacji tryskaczowej. Parametry te zostaną
wprowadzone, jako warunki brzegowe dla naszej symulacji.
Przyjęte parametry spalania:
ƒƒ materiał palny – polyurethane,
ƒƒ dymotwórczość – 0,1 kg/kg,
ƒƒ ciepło spalania – 25 000 kJ/kg,
ƒƒ współczynnik osłabienia kontrastu – 8700 m²/kg
Wyniki
Analizowanym parametrem będzie zasięg widoczności w momencie zakończenia ewakuacji. Na tej podstawie zostanie podjęta decyzja
czy obiekt spełnia warunki bezpieczeństwa. Na rysunku 3. przedstawiono porównanie zasięgu widoczności dla dwóch wariantów
doboru wydatku wentylatora: 120 000 i 180 000 m3/h.
Zwiększenie wydatku wentylatora do 180.000 m3/h poprawiło
warunki widoczności panujące w obiekcie. Obserwujemy jednak
miejscowe przekroczenie tego parametru w drugiej strefie dymowej. Aby poprawić stan obecny, rozważono umieszczenie niepalnych ścian pomiędzy sąsiednimi stanowiskami postojowymi
w miejscach, gdzie dym przedostaje się do sąsiedniej strefy.
11/2013
wentylacja
Rys. 4. Wydatek powietrza 180 000 m3/h oraz dodatkowe
przegrody pod kurtyną dymową
Rys. 3. Porównanie rozkładu widoczności dla dwóch
wydatków wentylatora
W kolejnym wariancie zastosowano dodatkowe ściany oddzielające miejsca postojowe na granicy dwóch stref (rys. 4).
Po wprowadzeniu dodatkowych przegród oddzielających
strefy dymowe uzyskano pożądane efekty. Dym nie przedostaje się do sąsiedniej strefy dymowej, będąc zatrzymywanym
przez niepalne ściany.
Podsumowanie
Symulacja CFD to coraz częściej wykorzystywane narzędzie
do weryfikacji koncepcji projektowej, szczególnie kiedy brak jest
norm, dotyczących projektowania danego systemu lub stoso-
wane jest oddymianie mieszane. Ważnym aspektem każdej symulacji CFD jest rozważenie kilku wariantów, biorąc pod uwagę
różną lokalizację pożaru czy wydatki wentylatorów. Przyjęcie
odpowiednich, najbardziej niekorzystnych warunków brzegowych daje podstawę przypuszczać, że obiekt spełnia wszystkie
warunki bezpieczeństwa pożarowego. ?!
Masz pytanie do autora
lub chciałbyś skomentować artykuł
zapraszamy na www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl
do działu ARTYKUŁY
PyroSim – symulacje rozwoju pożaru i pracy instalacji oddymiania
Tworzenie trójwymiarowych modeli symulacyjnych w intuicyjnym środowisku graficznym
Możliwość symulacji rozprzestrzeniania się dowolnego gazu
Modelowanie instalacji oddymiających, wentylacyjnych, klimatyzacyjnych
i tryskaczowych
Prezentacja wyników za pomocą trójwymiarowych wizualizacji oraz wykresów
Tworzenie modelu na bazie plików typu CAD
Pathfinder – symulator ewakuacji ludzi z płonącego budynku
Tworzenie trójwymiarowych modeli symulacyjnych w intuicyjnym środowisku graficznym
Definiowanie przestrzeni poruszania się (pokoje, schody, drzwi , windy)
Definiowanie profili osobowych (m.in. prędkość poruszania, szerokość ramion,
czas reakcji itp.)
Wyniki otrzymywane są w postaci trójwymiarowej wizualizacji oraz czytelnych wykresów
i zestawień.
Tworzenie modelu na bazie plików typu CAD
Pożar hali
EXIT
Interfejs programu Pathfinder
STIGO Sp. z o.o.
www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl
ul. Ostatnia 1C | 31-444 Kraków | tel. (12) 346 58 00 | [email protected] | www.stigo.com.pl
REKLAMA
Więcej informacji na www.pyrosim.pl
37