REZERVOARE DE FUM ÎN REZERVOARE DE FUM ÎN CLĂDIRI DE TIP ATRIUM. CLĂDIRI DE TIP ATRIUM.

STUDIU DE CAZ - FACTORI STUDIU DE CAZ - FACTORI DE INFLUENŢĂ.DE INFLUENŢĂ.

Cătălin PETCANA Cătălin PETCANA Robert STRUGARIURobert STRUGARIUCostel PIETREANUCostel PIETREANU

Daniel RADU Daniel RADU

Introducere

Pentru a putea studia propagarea fumului în cazul unui incendiu şi a alege cea mai bună metodă de evacuare a utilizatorilor experţii au dezvoltat un model, bazat pe zone sau câmpuri (Computational Fluid Dynamics - CFD);

În alt studiu de specialitate a fost propusă o metodă de calcul a timpului în care atriumul se umple cu fum, metodă care constă în alegerea unui model simplu cu două straturi (AZONE - Atrium Zone Fire Model şi ASMET - Atrium Smoke Management Engineering Tools).

Umplerea controlată cu fum

Pornind de la condiţia că, în funcţie de configuraţia atriumului, fumul nu va coborî sub un anumit nivel situat deasupra căilor de evacuare o perioadă determinată de timp, metoda presupune umplerea controlată cu fum a atriumului în tot acest interval, procedând concomitent la evacuarea utilizatorilor.

Proiectarea unui sistem de management al fumului implică calculul cantităţii de fum degajat de un eventual incendiu şi al vitezei de umplere a atriumului cu fum.

Umplerea controlată cu fum

Ca punct de plecare poate fi utilizată formula din NFPA 92B sau Klote. Pentru o coloană de fum simetrică

cc QzQm 0018.00071.0 3/53/1

Umplerea controlată cu fum

Rata de coborâre a fumului este dată de relaţiile:

23/43/1 //ln28.011.1 HAHQtH

Zc

HZQHAt c /11.157.3exp/ 3/13/2

Aceste relaţii sunt valabile pentru incendiile care au o putere calorifică constantă, o coloană de fum care nu este în contact cu pereţii laterali şi pentru o secţiune constantă a atriumului. De asemenea, raportul A/H2 trebuie să fie cuprins în intervalul 0,9 şi 14 iar Z nu trebuie să depăşească 20% din H.

Tehnici de modelare

CFD oferă o tehnică de evaluare a sistemelor de management a fumului. Un astfel de program poate lua în calcul orice configuraţie de atrium, transferul de căldură datorat proprietăţilor variabile ale pereţilor şi radiaţia, evoluţia incendiului, influenţa instalaţiei de stingere de tip sprinkler şi temporizarea trapelor şi a exhaustoarelor.

Limitele stratului de fum calculate cu ajutorul simulărilor CFD, la fel ca şi cele stabilite de modelele zonă, sunt foarte exacte şi nu are inclus „factorul de siguranţă” sau conservare. Totuşi, rezultatele trebuie analizate atent pentru a fi siguri că estimarea nu este influenţată de mici modificări ale condiţiilor la limită cum ar fi deschiderile care pot aduce un aport de aer proaspăt, condiţii de vânt exterior, intensitatea incendiului şi localizarea acestuia

Studiu de caz

Utilizând Simulatorul Dinamic de Incendiu (FDS – Fire Dynamics Simulator) au fost analizate 6 situaţii posibile. Condiţiile pentru fiecare simulare sunt prezentate în tabelul 1.

Numărul simulării

Poziţia focarului Căldura degajată de focar(MW)

Dimensiunile atriumului(lungime x lăţime x înălţime)

(m x m x m)

1 Centru 2 100 x 100 x 30

2 Perete 2 100 x 100 x 30

3 Colţ 2 100 x 100 x 30

4 Centru 2 75 x 75 x 30

5 Centru 2 100 x 100 x 20

6 Centru 5 100 x 100 x 30

Rezultate - influenţa poziţiei focarului

0

5

10

15

20

25

300

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

Time (s)

Sm

oke

lay

er h

eig

ht

(m)

Center

Wall

Corner

Rezultate - influenţa secţiunii atriumului

0

5

10

15

20

25

300

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

Time (s)

Sm

oke

laye

r h

eig

ht

(m)

S=10.000 mp

S=5.625 mp

Rezultate - influenţa înălţimii atriumului

0

5

10

15

20

25

300

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

Time (s)

Sm

oke

lay

er h

eig

ht

(m)

H=30 m

H=20 m

Rezultate - influenţa materialelor care ard

0

5

10

15

20

25

300

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

Time (s)

Sm

oke

lay

er h

eig

ht

(m)

HRR=2 MW

HRR=5 MW

Limitări ale modelării CFD

Poate cea mai importantă limitare a modelelor CFD este asociată cu imposibilitatea simulării complete a dinamicii chimice a focului. Cinetica flăcărilor generează particule cu dimensiuni cuprinse între 9 – 10 nanometri şi 100mm, sursa cuprinzând 9 – 10 ordine de mărime, în timp ce simulările de ansamblu cu grila de puncte de ordinul 106 pot analiza doar două ordine de mărime.

În plus, o flacără are o mişcare neuniformă şi gazele de ardere pot urca şi continua să ardă chiar dacă s-au desprins de sursa iniţială. De exemplu, pe timpul unui incendiu, flăcări sub formă de vârtej pot fi observate şi la înălţimi de 10 – 20 ori mai mari deasupra focarului.

Din aceste considerente, un model universal CFD nu este deocamdată disponibil

Concluzii

Amplasarea focarului influenţează alimentarea cu oxigen şi rata de creştere a debitului masic de fum. Ca o consecinţă, în cazul unui focar amplasat lângă un perete sau colţ, curgerea fumului va fi lentă şi stratul de fum va coborî mai încet decât în cazul unui focar liber.

Fumul va inunda mai rapid un atrium mic. Astfel, stratul de fum va scădea odată cu creşterea volumului atriumului (aria secţiunii şi înălţimea).

Debitul de fum depinde de mărimea focarului. Când căldura degajată este mare, inundarea cu fum creşte şi stratul de fum coboară rapid.

VĂ MULŢUMESC VĂ MULŢUMESC PENTRU ATENŢIA PENTRU ATENŢIA

ACORDATĂACORDATĂ