Transcript 24) Brandgasspridning

24) Brandgasspridning
Luftbehandlingsinstallationer ska utformas så att ett
TILLFREDSSTÄLLANDE skydd mot spridning av
brandgas MELLAN brandceller erhålls.
Vad detta betyder och lösningar på detta går
noggrannare igenom efter lunch.
Nu skall vi titta på hur spridning kan ske.
I samarbete med:
1
24) Förhindra spridning
Att i praktiken åstadkomma 0-spridning i en anläggning
med gemensamt ventilationssystem för olika
brandceller är knappast möjligt.
Även om man väljer en ”säker” lösning måste man
beakta händelseförloppet under tidrymden från
begynnande brandförlopp till dess att skyddssystem
är aktiverat.
Brandtiden, Ställtider, Systemdelar och komponenter får lov att
läcka
I samarbete med:
2
24) Varför skydda mot brandgasspridning?
Människor som omkommer i samband med brand, så
är död pga rökförgiftning ca 80% av fallen.
I samarbete med:
3
24) Avskiljning E
En avskiljande byggnadsdel i brandteknisk klass E
betraktas alltså ofta som tät,
även om provningsmetodiken för klass E medger att
byggnadsdelen vid brandpåverkan kan ha förekomst
av sprickor och springor i icke försumbar omfattning.
I praktiken betraktas ändå brandteknisk klass E som
flamavskiljande och brandgasavskiljande.
I samarbete med:
4
24) Avskiljning E
En rimlig följd av detta blir att ventilationssystemet
bör utföras med skydd mot spridning via
ventilationskanaler mellan lokaler eller lokaldelar
inom brandcell avskilda med brandavskiljande
byggnadsdelar klass E och att genomföringen i den
brandavskiljande byggnadsdelen bör tätas.
I samarbete med:
5
24) Avskiljning E
Däremot behöver kanalgenomföringen inte
brandisoleras eftersom klass E inte ställer krav på
begränsad temperaturstegring på den från brand
vända väggytan.
I samarbete med:
6
24) Spridning i princip
Gränsfallet för brandgasspridning via
ventilationssystem kan beskrivas med att ett flöde i en
kritisk anslutningskanal blir noll.
eller
Då kanalbrandflödet överstiger normalflödet i
ventilationskanalsystemet finns risk för
brandgasspridning
I samarbete med:
7
24) Spridning F-system
Brandcell 1
Brandcell 2
Brandcell 3
I samarbete med:
8
24) Spridning F-system
Brandgas sprids via ett f-system till den främmande brandcell vars
frånluftsflöde genom anslutningskanal i gränsfallet blir noll.
Brandcell 1
Brandcell 2
Brandcell 3
I samarbete med:
9
24) Spridning FT-system
Brandcell 1
Brandcell 2
Brandcell 3
I samarbete med:
10
24) Spridning FT-system
Brandgas sprids via ett tilluftssysetm när tilluftsflödet genom anslutningskanal
för det brandutsatta rummet i gränsfallet blir noll
Brandcell 1
Brandcell 2
Brandcell 3
I samarbete med:
11
24) Gränsfall för spridning av brandgaser
I samarbete med:
12
24) Gränsfall för spridning av brandgaser
I samarbete med:
13
24) Gränsfall för spridning av brandgaser
I samarbete med:
14
24) Förenklad överslagsberäkning
Vilket brandtryck
klarar detta system?
-antal lgh2 • injusterat
tryckfall över ”don”
Exempel
6 lgh och 100Pa =
62 •100=3600 Pa
I samarbete med:
15
24) Gränsfall för spridning av brandgaser
I samarbete med:
16
24) Gränsfall för spridning av brandgaser
Då behövs följande parametrar vara kända:
• att kanalsystemet är dimensionerat
• att fläktens karakteristik (fläktkurva) är given
• att brandrummets läckagenivå är fixerad, flöde och
tryckfall enligt BBR
• att frånluftsdon är fixerat till flöde och tryckfall
• att uteluftsdon är fixerat till flöde och tryckfall
I samarbete med:
17
24) Beräkning av gränsfall F
• Överslagsberäkning
• Alexander metoden
Manuell beräkning
• PFS
Datoriserad beräkning
(Lars Jensen)
(Lars Jensen)
I samarbete med:
18
24) Beräkning av gränsfall
VISA PFS BERÄKNING F-System
I samarbete med:
19
24) Beräkning av gränsfall FT
Eftersom branden har gett ett något förhöjt tryck i
brandrummet vid gränsfall så är frånluftsflödet i
gränsfallet högre än normalt frånluftsflöde.
qbt = 0 och qbf = qbi (m3/s)
• qbt är tilluftsflöde för gränsfall
• qbf är frånluftsflöde vid brand- vid gränsfallet
betecknat qbi
I samarbete med:
20
24) Beräkning av gränsfall FT
För gränsfallet gäller:
Brandflöde = qbi + qbl (qbt = 0) (m3/s)
qbl är läckage genom sprickor och springor vid
brandtryck gränsfall
I samarbete med:
21
24) Beräkning av gränsfall FT
Gränsfallets brandflöde kan uppskattas utifrån följande uppgifter och med
antagande av kvadratiska tryckfall.
normalt ventilationsflöde
• qn m3/s
tryckfall för tilluftsdon + tilluftens anslutningskanal fram till
•
pt Pa
anslutningspunkt
tryckfall för frånluftsdon + frånluftens anslutningskanal fram
•
pf Pa
till anslutningspunkt
m3/s
läckflöde vid läcktryckfall pl (norm läckage)
• ql
läcktryckfall vid läckflöde ql
•
pl Pa
• qbi m3/s
kanalbrandflöde vid gränsfall
läckbrandflöde
• qbl m3/s
• ρn kg/m3 densitet normal temp
• ρb kg/m3 densitet brandgastemperatur
I samarbete med:
22
24) Beräkning av gränsfall
Kanalbrandflödet i frånluftens anslutningskanal kan
beräknas med antagande att trycket i de två
anslutningspunkter där tilluft och frånluft ansluter i
respektive kanalsystem inte ändras. Kanalbrandflödet
ges av
qbi = (ρn /ρb)0,5 • qn• (1 + pt / pf)0,5 (m3/s)
Om tryckfallen är lika i T- och F-systemen blir kanalbrandflödet en faktor 20,5 = 1,4
gånger det normala ventilationsflödet
I samarbete med:
23
24) Beräkning av gränsfall
Ovanstående beräknade kanalbrandflöde kan utökas
med läckflödet som alltid finns i normala byggnader.
• qbl = (ρn / ρb)0,5 • ql • ( pt / pl)0,5 (m3/s)
Bestämning av ql se avsnitt 12.7.5.
Gränsfallets brandflöde blir qb = qbfg + qbl (m3/s)
I samarbete med:
24
24) Kvantifiering av brandgasspridning
Som påpekat tidigare är skyddsnivå ”avsevärt
försvåra” inte kvantifierad i BBR 5:653. Det avsedda
syftet med nivån kan vara att den brandgasspridning,
som kan ske inom ramen för avsevärt försvåra, inte
skadar människor som vistas i av brand opåverkad
brandcell.
I samarbete med:
25
24) Funktionskrav brandgasspridning
Lars Jensens nya dimensioneringsmetodik avser
spridning mellan rumsvolymer som inte är
underindelade i skilda rum, det kan vara t.ex. mellan
en-volymsbrandceller eller mellan avskilda rum inom
en större brandcell.
I samarbete med:
26
24) Funktionskrav brandgasspridning
Metodiken öppnar alltså för att påvisa skäl för och ge
förutsättningar för att åstadkomma en högre
ambitionsnivå än enligt BBR – inte bara mellan
brandceller utan även mellan rum inom brandcell om
detta kan anses befogat.
I samarbete med:
27
24) Funktionskrav brandgasspridning
Varför?
Om man betraktar två flerrumsbrandceller med säg
10 rum i varje, så kan man sannolikt räkna hem att
spridningen av CO mellan brandcellerna inte ger
farliga doser.
Men inom den branddrabbade brandcellen kan
spridningen mellan rum orsaka dödliga skador!
I samarbete med:
28
24) Kortvarig spridning
Det innebär att föroreningsnivån med antagande att
ventilationssystemet fungerar med fullständig
omblandning kan beräknas som
cs = Vc / Vs (ppm)
cs
= föroreningsnivå i spridd föroreningsvolym
Vc
= spridd föroreningsvolym m3
Vs
= mottagande volym m3
I samarbete med:
29
24) Kortvarig spridning
Med förutsättning att cs är startvärde kan
föroreningsnivån C(t) beräknas för den mottagande
lokalen med volymen Vs och ventilationsflödet qs
m3/s genom ren avklingning med antagande om
fullständig omblandning på formen
(ppm)
C(t) = cs • e–t/T
t är exponeringstiden och T är ventilationens
luftomsättningstid.
T = Vs / qs
(s)
I samarbete med:
30
24) Föroreningsdosen C(t)
Föroreningsdosen C(t) från starten upp till tiden t kan
beräknas genom integration av föroreningsnivån
enligt uttrycket ovan vilket blir
C(t) = Cs (1 – e–t/T)
(ppms)
Cs = cs • T
(ppms)
I samarbete med:
31
24) Beräkning av spridning från brandrum i
FT-system
st = At / (At + Af + Ai + Ay)
(–)
st är spridningsandel till tilluft
At är effektiv öppningsarea för tilluftsdon
Af är effektiv öppningsarea för frånluftsdon
Ai är effektiv öppningsarea för läckage innerväggar
Ay är effektiv öppningsarea för läckage ytterväggar
I samarbete med:
32
24) Beräkning av spridning från brandrum i
FT-system
Hur stor del av brandrummets volym som sprids
bestäms av den normala temperaturen före branden
Tn, den lägsta temperatur vid vilken spridning startar
Ts och den högsta temperatur Tb som brandrummet
uppnår innan brandförloppet avtar.
Spridningsandelen för (brandrums) volymen anges
med parametern sV som är ett dimensionslöst tal
mellan 0 och 1.
I samarbete med:
33
24) Beräkning av spridning från brandrum i
FT-system
I samarbete med:
34
24) Beräkning av spridning från brandrum i
FT-system
Med kännedom om parametrarna st och sV samt
brandrumsvolymen V kan den brandgasvolym som
sprids till tilluftssystemet efter avsvalning till normal
temperatur anges som produkten
(m3)
st • sV • V
med föroreningsnivån c ppm erhålls
st • sV • V • c (m3)
förorenad spridningsvolym.
I samarbete med:
35
24) Exponeringsandel se
Exponeringstiden t är ställd i relation till
luftomsättningstiden T. Vid spridningsberäkningar
som redovisas nedan anses exponeringstiden t vara
obegränsad och normalvärdet för se vid beräkningar
sätts till 1, jfr figur nedan
I samarbete med:
36
24) Exponeringsandel se
I samarbete med:
37
24) Grundekvation för doskravet - FT
Doskravet kan skrivas som följer där föroreningens mätsort, c, har satts till
ppm, uttryckt som decimalbråk.
Ck > Cs = se • st • sV • V • c / qs
Ck
Cs
se
st
sV
V
c
qs
högsta tillåtna föroreningsdos ppms
spridd föroreningsdos
exponeringsandel,
spridningsandel till tilluft,
spridningsandel för brandrumsvolym V,
brandrumsvolym,
medelföroreningsnivå i spridda
brandgaser, uttryckt som decimalbråk
tilluftsflöde spridningsutsatt rum,
(ppms)
(ppmsekunder)
ppms
dimensionslös
dimensionslös
dimensionslös
m3
ppm
m3/s
I samarbete med:
38
24) Grundekvation för nivå kravet - FT
Nivå kravet kan skrivas som följer
ck > cs = ss • st • sV • V • c / Vs
(ppm)
ck
högsta tillåtna föroreningsnivå ppm
(ppm)
cs
beräknad föroreningsnivå efter spridning
ss
nivåreduktion mht spridningstid
Vs
mottagande volym
ppm
I samarbete med:
39
24) Sikt
• Brandgasfyllnad i brandrummet sker i regel mycket
snabbt och förekomsten av sotpariklar i
brandgasskiktet är ofta så hög att sikten blir mycket
nedsatt eller tom obefintlig. Detta påverkar självklart
utrymningssäkerheten.
• Från brandrummet kan sotspridning ske via
ventilationssystemet, t.ex. via tilluftskanal i ett
FTsystem. Sotkoncentrationen i det mottagande
rummet får inte bli högre än att siktsträckan är minst
10 m, i välbekant miljö 5 m (BBR 5:361).
I samarbete med:
40
24) Sikt
Vid anläggningar där frånluftsfläkt förutsätts vara i
drift i en brandsituation måste hänsyn tas till
sotalstring i brandrummet. Förekomst av filter i
luftströmmen till fläkten kan äventyra fläktens
kapacitet att transportera bort inträngande brandgaser
om filtret sätts igen.
I samarbete med:
41
24) Sikt
Siktsträckan ls (m) är omvänt proportionell mot
sothalten cs (kg/m3)
• En sothalt på 0,3 g/m3 ger en siktsträcka på 1 m.
• En siktsträcka på 10 m innebär att sothalten är 0,03
g/m3
• en halverad siktsträcka på 5 m fås för en fördubblad
sothalt på 0,06 g/m3.
I samarbete med:
42
24) Igensättning av filter
Om ett ventilationssystem är utrustat med filter
rekommenderas i första hand att utföra en bypass
som aktiveras i samband med brand
Överslagsberäkning görs
I samarbete med:
43
24) Igensättning av filter
• En brandcell med arean 15 m2 kan schablonmässigt
antas innehålla ca 10 g/m3 sot inom rummet. Med ett
ventilationsflöde om ca 15 l/s i 60 min erhålls en
sotmängd ca 0,9 kg.
• För area 50 m2 antas 9 g/m3, flöde 100 l/s vilket ger
en sotmängd på 60 min ca 3,2 kg.
• För area 100 m2 antas 8 g/m3, flöde 500 l/s vilket ger
en sotmängd på 60 min ca 14,4 kg.
I samarbete med:
44
24) Spridningsfall flerrumsbrandceller
OM qb < 2qn föreligger
ingen risk för spridning
MEN stora brandceller ger
stort qb. Varför det är stor
sannolikhet att qb > 2qn
vilket ger risk för spridning
av brandgaser.
I samarbete med:
45
24) Spridningsfall flerrumsbrandceller
OM qb < 2qn föreligger
ingen risk för spridning.
Små rum i stora brandceller
ger mindre qb. Varför det är
stor sannolikhet att qb < 2qn
vilket ger liten risk för
spridning av brandgaser.
I samarbete med:
46
24) Spridningsfall flerrumsbrandceller
OM qb < qn + ql föreligger
ingen risk för spridning
MEN stora brandceller ger
stort qb. Varför det är stor
sannolikhet att qb > qn vilket
ger risk för spridning av
brandgaser.
I samarbete med:
47
24) Spridningsfall flerrumsbrandceller
OM qb < qn + ql föreligger
ingen risk för spridning.
Små rum i stora brandceller
ger mindre qb. Varför det är
stor sannolikhet att qb < qn
vilket ger liten risk för
spridning av brandgaser.
I samarbete med:
48