Transcript Hämta: Sherwin-Williams i Nässjö
Klass:BI10
Sherwin-Williams i Nässjö
Lunds Tekniska Högskola Brandteknik VBR082 Aktiva system Grupp 8: Emma Ingmarsson, Robin Linde, Anders Lynnér & Johan Nilsson Handledare: Johan Bergström Examinator: Daniel Nilsson 2012-12-22
Följande rapport är framtagen i undervisningen. Det huvudsakliga syftet har varit träning i problemlösning och metodik. Rapportens slutsatser och beräkningsresultat har inte kvalitetsgranskats i den omfattning som krävs för kvalitetssäkring. Rapporten måste därför användas med stor försiktighet. Den som åberopar resultaten från rapporten i något sammanhang bär själv ansvaret.
Sammanfattning
Företaget Sherwin-Williams i Nässjö (före detta Beckers) har ett färglager som brandtekniskt utvärderats. Stora volymer färgprodukter och där av brandfarlig vätska som lagras i pallställage där metallbehållare och IBC’er (1000 liters plastbehållare) dominerar. Lokalens befintliga brandskydd, i huvudsak sprinklersystemet, är inte dimensionerat för dagens verksamhet. Rapportens syfte är att utvärdera och bedöma det befintliga brandskyddet i objektet. Om det aktiva brandskyddet inte är tillräckligt effektivt måste ett nytt dimensioneras. Huvudfokus ligger på de aktiva systemen som ska skydda verksamheten. Att lagra stora volymer brandfarlig vätska i IBC’er innebär en potential till mycket stora brandscenarion med snabb brandspridning. Det skyddsmål som rapporten behandlar är att ingen brandspridning får ske mellan ställagen. Det valda skyddsmålet går hand i hand med företagets önskan om minsta möjliga miljöpåverkan. Skyddsmålet kommer med det befintliga brandskyddet inte kunna upprätthållas då konsekvenserna kan bli förödande. Rapporten behandlar därför en dimensionering av ett nytt brandskydd som ska klara skyddsmålet. För att skydda så stort parti av verksamheten som möjligt har en tillbyggnad (ett rum för brandfarlig vätska) arbetats fram. Med åtgärder som dränering, högre invallning och ett bättre sprinklersystem ska detta hindra brandspridning. I resterande lokal skyddas icke brännbara färgprodukter med en förbättring av det befintliga systemet. I sin helhet kommer det nya systemet att innebära stora kostnader och omfattande åtgärder för företaget. Sherwin-Williams försäkringsbolag accepterar i värsta fall en total förlust av lagret och för att få ett fullgott skydd med den verksamhet som bedrivs där idag kommer det krävas omfattande åtgärder.
Innehåll 1 INLEDNING ............................................................................................................................... 1-1
1.1
S YFTE OCH MÅL ................................................................................................................................. 1-1 1.2
1.3
M ETOD ................................................................................................................................................ 1-1 A VGRÄNSNINGAR .............................................................................................................................. 1-2
2 OBJEKTSBESKRIVNING ........................................................................................................ 2-3
2.1
2.2
2.3
2.4
V ERKSAMHETEN ............................................................................................................................... 2-3 L AGERDELEN ..................................................................................................................................... 2-3 F ÄRGPRODUKTER ............................................................................................................................. 2-4 B RANDSKYDD .................................................................................................................................... 2-5
3 SKYDDSMÅL ............................................................................................................................ 3-6 4 TEORI ......................................................................................................................................... 4-7
4.1
4.2
4.3
4.4
P IBC-
4.2.1
4.2.2
4.2.3
ÖLBRÄNDER FRÅN SPILL CONTAINERS ............................................................................................................... 4-7 ............................................................................................................................. 4-8
Brand i IBC-containers ............................................................................................................. 4-8 Brandförlopp................................................................................................................................. 4-8 Tumregler och data för IBC ................................................................................................... 4-9
H ÄRLEDNING AV EKVATION FÖR PÖLAREA [E KVATION 1] ........................................................ 4-9 E FFEKTREDUCERANDE FAKTORER VID PÖLBRAND FRÅN SPILL INOMHUS .............................. 4-9
5 BEFINTLIGT BRANDSKYDD ............................................................................................. 5-11
5.1
5.2
5.3
S PRINKLERSYSTEM ........................................................................................................................ 5-11 I NVALLNING .................................................................................................................................... 5-12 D ETEKTIONSSYSTEM , BRANDGASVENTILATION OCH RÄDDNINGSTJÄNST ............................ 5-12
6 BRANDSCENARION UTAN ÅTGÄRDER ......................................................................... 6-13
6.1
6.2
B B
6.2.1
6.2.2
6.2.3
6.2.4
6.2.5
6.2.6
EDÖMNING AV BEFINTLIGT SPRINKLERSYSTEM RANDSCENARIO ..................................................................... 6-13 1 ........................................................................................................................ 6-13
Beskrivning ................................................................................................................................. 6-13 Antaganden ................................................................................................................................ 6-14 Resultat ......................................................................................................................................... 6-14 Resonemang kring de stora effektutvecklingarna ................................................... 6-14 Det befintliga brandskyddets inverkan på branden ................................................ 6-15 Slutsats.......................................................................................................................................... 6-15
6.3
B RANDSCENARIO 2 ........................................................................................................................ 6-15
6.3.1
Beskrivning ................................................................................................................................. 6-15 6.3.2
6.3.3
6.3.4
6.3.5
6.3.6
Antaganden ................................................................................................................................ 6-15 Resultat ......................................................................................................................................... 6-16 Resonemang kring de stora effektutvecklingarna ................................................... 6-16 Det befintliga brandskyddets inverkan på branden ................................................ 6-16 Slutsats.......................................................................................................................................... 6-16
7
7.1
7.2
7.3
7.4
FÖRSLAG PÅ ÅTGÄRDER ................................................................................................... 7-16
D RÄNERING AV BRANDFARLIG VÄTSKA OCH SLÄCKVATTEN .................................................. 7-16 I NERTERINGSSYSTEM AV LAGRET ............................................................................................... 7-17 S KUMINJEKTOR I SPRINKLERSYSTEMET ..................................................................................... 7-17 T ILLBYGGNAD AV RUM INNEHÅLLANDES BRANDKLASSADE VÄTSKOR ................................. 7-17
8 DIMENSIONERING AV FÖRESLAGNA ÅTGÄRDER ..................................................... 8-19
8.1
R UM MED BRANDKLASSADE VÄTSKOR ....................................................................................... 8-19 8.2
8.3
D RÄNERING OCH INVALLNING ..................................................................................................... 8-20 D IMENSIONERING AV NYTT SPRINKLERSYSTEM I BRANDRUMMET ....................................... 8-20
8.3.1
8.3.2
Krav för taksprinkler.............................................................................................................. 8-20 Krav för nivåsprinkler ........................................................................................................... 8-20
19 20 21 22 23 24 13 14 15 16 17 18
8.3.3
8.3.4
8.3.5
8.3.6
8.3.7
8.4
Dimensionering av taksprinkler ....................................................................................... 8-21 Kontrollberäkning av taksprinkler.................................................................................. 8-22 Dimensionering av nivåsprinkler ..................................................................................... 8-22 Kontrollberäkning av nivåsprinkler ............................................................................... 8-23 Resonemang kring tak-nivåsprinkler och total pumpkapacitet ....................... 8-23
D IMENSIONERING AV BRANDGASVENTILATION ........................................................................ 8-23
9 VALIDERING AV ÅTGÄRDER ............................................................................................ 9-25
9.1
9.2
B
9.1.1
9.1.2
9.1.3
9.1.4
9.1.5
9.1.6
B RANDSCENARIO 2 ........................................................................................................................ 9-28
9.2.1
9.2.2
RANDSCENARIO 1 ........................................................................................................................ 9-25
Antaganden ................................................................................................................................ 9-25 Resultat dränering .................................................................................................................. 9-25 Beräkning släckverkan för sprinkler .............................................................................. 9-25 Resultat ......................................................................................................................................... 9-26 Det dimensionerade brandskyddets inverkan på branden .................................. 9-27 Slutsats.......................................................................................................................................... 9-28 Antaganden ................................................................................................................................ 9-28 Det dimensionerade brandskyddets inverkan på branden .................................. 9-28
9.3
9.2.3
Slutsats.......................................................................................................................................... 9-29
K ONTROLL AV SKYDDSMÅL I GAMLA HÖGLAGRET .................................................................... 9-29
9.3.1
9.3.2
9.3.3
Beskrivning ................................................................................................................................. 9-29 Resultat ......................................................................................................................................... 9-32 Slutsats.......................................................................................................................................... 9-32
10 DISKUSSION ..................................................................................................................... 10-33
10.1
10.2
10.3
10.4
S P CENARION ........................................................................... ASSIVA SYSTEM .................................................................
E E RROR RROR !
!
B B OOKMARK NOT DEFINED OOKMARK NOT DEFINED
S PRINKLERSYSTEMET .........................................................
E RROR !
B OOKMARK NOT DEFINED .
B RANDGASVENTILATION ...................................................
E RROR !
B OOKMARK NOT DEFINED .
.
.
11 12 SUMMERANDE SLUTSATSER ...................................................................................... 10-33 REFERENSER.................................................................................................................... 12-37 BILAGA 1.
PUMPKURVOR
............................................................................................. 13-38 BILAGA 2.
BESIKTNINGSINTYG 2011
....................................................................... 14-40 BILAGA 3.
KRAV FÖR DIMENSIONERING
................................................................. 15-43 BILAGA 4.
HANDBERÄKNINGAR SPRINKLERFLÖDE
............................................ 16-44 BILAGA 5.
BERÄKNINGAR FÖR BRANDSCENARIO 1 UTAN ÅTGÄRDER
.......... 17-45 BILAGA 6.
BERÄKNINGAR FÖR BRANDSCENARIO 2 UTAN ÅTGÄRDER
.......... 18-47 BILAGA 7.
BERÄKNINGAR FÖR BRANDSCENARIO 1 MED ÅTGÄRDER
............ 19-48 BILAGA 8.
DIMENSIONERING AV NIVÅSPRINKLERSYSTEM I STÄLLAGE
........ 20-49 BILAGA 9.
DIMENSIONERAT TAKSPRINKLERSYSTEM
......................................... 21-52 BILAGA 10.
SPRINKLER DIAGRAM
............................................................................ 22-54 BILAGA 11.
BERÄKNING AV BRANDGASVENTILATION
....................................... 23-55 BILAGA 12.
BERÄKNINGAR FÖR KONTROLL AV SKYDDSMÅL
........................... 24-58
S i d a |
1-1
1 Inledning
I kursen Aktiva system ingår en projektuppgift där studenternas främsta uppgift är att arbeta med aktiva system på ett tilldelat objekt, i detta fall Sherwin Williams lager för färg och ytbehandling i Nässjö.
1.1
Syfte och mål
Syftet med rapporten är att fördjupa studenternas kunskap inom aktiva system. Med kunskap från tidigare kurser ska studenterna granska och utvärdera befintliga aktiva system utifrån regler och standarder. Vid behov ska även ett nytt aktivt system dimensioneras. Målet med arbetet är att kunna presentera ett fungerande aktivt system utifrån det skyddsmål objektsägaren har.
1.2
Metod
Projektet inleds med ett platsbesök i Nässjö tillsammans med representanter från Sherwin-Williams och Höglandets Räddningstjänstförbund samt handledare. Där studeras objektets verksamhet, lokalernas utformning och det befintliga brandskyddet. För att kunna utvärdera det befintliga brandskyddet väljs ett antal tänkbara brandscenarier. Beräkningar genomförs sedan för att utvärdera om skyddsmålet uppfylls med hjälp av det aktiva systemet. Om inte, undersöks olika typer av åtgärder och därefter upprepas beräkningar och eventuellt ytterligare åtgärder tills skyddsmålet uppfylls. Arbetsgången ser ut som i figur 1 nedan.
Figur 1. Arbetsgången för uppgiften.
S i d a |
1-2
1.3
Avgränsningar
I denna rapport ligger fokus framförallt på att begränsa ekonomiska skador och därmed tas ingen hänsyn till skador på människa och miljö. Det innebär att det inte finns någon person i scenariona som kan larma tidigare än detektorer kan göra det. Det dimensionerade aktiva systemet förväntas dämpa och i bästa fall släcka en brand tills räddningstjänsten anländer och är redo för insats. 10 minuter är den tid räddningstjänsten uppskattar att det tar innan de är på plats och redo för insats. Rapporten inriktas främst på utvärdering och dimensionering av aktiva system i företagets höglagerdel. Detta eftersom det är där den största kvantiteten brandfarlig vätska lagras, och därmed den del där störst brandscenarion kan förväntas uppkomma.
S i d a |
2-3
2 Objektsbeskrivning
Sherwin-Williams har ett färglager som ligger i Nässjö. Företaget är före detta Beckers men har nu blivit uppköpt av det amerikanska företaget Sherwin Williams. Objektet i fråga är en lagerlokal med tillhörande kontorslokaler. Entrén till lokalen ligger i kontorsdelen, vilken består av två plan samt en källare med teknikutrymmen och fläktrum. Lagerlokalen är i ett plan, ligger intill kontorsdelen och kan nås via en dörr i entréplanet.
2.1
Verksamheten
Sherwin-Williams färglager består dels av kontorsverksamhet och dels lagerverksamhet. Kontorspersonalen håller sig mest i sin del av lokalen och måste ta på sig varselvästar för att få vistas i lagerdelen. I själva lagerlokalen kör det runt personal i truckar, plockar upp och ner färgprodukter från pallställage och lastar samt lossar lastbilar. Då truckpersonalen vistas i antingen hög- eller låglagerdelen sitter de i sina truckar, i last- och losshallen däremot kan de vandra runt till fots och syssla med så väl administrativa ting som att vara assistans för lastbilschaufförerna. Lastbilschaufförerna får om de har behörighet även lasta sina lastbilar med mindre truckar som endast vistas i last- och losshallen.
2.2
Lagerdelen
Färglagret består av tre delar. Ett höglager, ett låglager och en last- och lossningshall. Höglagerdelen är den största av hallarna i Sherwin-Williams lokaler. Höjden i lokalen är 9,5 m och har en ungefärlig area på 2400 m 2
I höglagret förvaras färgprodukter i allt från marknivå upp till fem våningar i pallställagen. Ställagen täcker hela golvytan med 3 m mellan varandra på längden och 2,8 m på bredden (truckgångar). Golvet i hela lagret består av betong. Ställagen är tillverkade i metall och bultade i marken. Sammanlagt får det plats 3000 pallar med varor i hela lagret. Vattenbaserade, brandfarliga och lösningsmedelsbaserade produkter förvaras utan system i ställagen. Den pall med färg som kommer in till lagret ställs där den får plats i ställagen. Truckpersonalen hade anvisningar om att ställa så mycket av de brandfarliga samt största produkterna längst ner på golvnivå. Detta uppfylldes dock inte i så stor utsträckning som vore önskvärt.
S i d a |
2-4 Figur 2. Översikt på lagrets utformning.
Låglagerdelen är i direkt anslutning till höglagret och utgör en yta på cirka 400 m 2 . Höjden i denna del är 4,7 m. Har förvaras främst större kärl av uv-härdande och vattenbaserade färgprodukter. På väggen intill last- och losshallen finns även en laddningsplats för truck. Last- och losshallen ligger i anslutning till både låglagret och höglagret genom
och lastas på lastbilar. En pall som kommer in kan tillfälligt lagras i hallen för att sedan köras in till höglagret när inga lastbilar står och väntar. På samma sätt tar man ut gods från hög- och låglagret som ska lastas så verksamheten är så effektiv som möjligt. Takhöjden i lokalen är i genomsnitt 5 m och har en yta av 1370 m 2 . Samtliga större truckar laddas i denna lokal, se
2.3
Färgprodukter
I lagret finns bara färgprodukter av flytande karaktär. Produkterna kan vara vattenbaserade eller uv-härdande och räknas därför inte som brandfarliga, eller så är de lösningsmedelsbaserade och kommer kunna utgöra brandfara. De lösningsmedelsbaserade varorna delas in i olika klasser rörande hur farliga eller brandfarliga de är. Det är viktigt att notera att företaget Sherwin-Williams har en klassning på sina varor samtidigt som räddningstjänsten klassar varorna efter flampunkt och därför har ett annat klassningssystem. Färgprodukterna förvaras antingen i plast- eller metallbehållare av varierande storlek. Vanligast vid besöket på företaget är metallbehållare av 20 liter.
att IBC’er på 1000 liter förvarades samlade i ett ställage. Sherwin-Williams har
tillstånd för upp till 3 miljoner liter färg varav 1,4 miljoner liter är brandfarlig västak. S i d a |
2-5 Figur 3. IBC’er förvarade i ställage på alla höjder. Figur 4. Planskiss över lagret med mått, höjder och portstorlekar.
2.4
Brandskydd
Brandskyddet består av rökdetektorer, ett sprinklersystem som täcker hela
lagret och brandgasluckor i höglagret samt last- och lossdelen se Figur 8.
Sprinklercentralen är belägen i källardelen av lokalen där den är ansluten till en stor sprinklerbassäng som i sin tur fylls på av det kommunala vattennätet. Detektorsystemet i byggnaden består av rökdetektorer som finns utplacerade i taknivå i lagerdelarna. En mer detaljerad beskrivning om hur brandsyddet är
utformat kommer beskrivas i kapitel 5
S i d a |
3-6
3 Skyddsmål
Vid besöket hos Sherwin-Williams framkom att de själva inte har något fastställt skyddsmål. Detta grundar sig på att deras försäkringsbolag i värsta fall täcker kostnader även om hela anläggningen skulle förstöras. För Sherwin-Williams är det istället deras produktionsanläggning som är allra högst prioriterad. Företagets främsta mål är att miljön inte ska påverkas vid en eventuell olycka i anläggningen och därför krävs ett strängare skyddsmål än det försäkringsbolaget tillåter, eftersom en olycka skulle innebära potentiell miljöpåverkan. Det av oss uppsatta skyddsmålet är att det inte få ske någon brandspridning mellan ställage. Detta innebär att en brand kan starta och spridas inom ett enskilt ställage men får inte spridas till intilliggande ställage. Detta val av skyddsmål är tufft men kan motiveras med att risken för miljöpåverkan blir extremt liten vid en olycka. Om fri brandspridning mellan ställage tillåts, upp till en viss andel av företagets utrymmen kommer insatsen att bli mycket större och ger en betydligt större miljöpåverkan i form av förorenat släckvatten. Det aktiva släcksystemets främsta uppgift är att hålla branden under kontroll till dess att räddningstjänsten anländer.
4 Teori
Nedan presenteras teori rörande pölbränder i form av spill, IBC’ers egenskaper vid brand samt härledning av en ekvation för pölarean vid spill. S i d a |
4-7
4.1
Pölbränder från spill
Massavbrinningen och således effektutvecklingen av en pölbrand, beror väldigt mycket på utformningen av pölen. Om pölen brinner i ett kärl, där kärlet fylls så att det blir ett djup på vätskan, kommer värden man hittar på massavbrinningen i tabeller från exempelvis boken Enclosure Fire Dynamics skriven av Karlsson & Quintiere, att stämma bra. Detta beror på att dessa experimentellt tagits fram genom förbränning i dylika kärl. Det är komplext att beskriva värmebalansen vid en pölbrand, ty det är många faktorer som spelar in. Brandens bas ligger vid vätskeytan och nedan kommer en förklaring, med bild och beskrivning av ingående enheter, på hur värmebalansen med avseende på tiden ser ut där. [W/m 2 ] är strålningen från flammorna
Figur 5. Värmebalans vid ytan för en pölbrand.
till ytan vid tiden t efter antändning. γ är den del av som transmitteras ned i vätskan genom ytan. [kg/m 2 s] är avbränningen av bränslet vid tiden t efter antändning. [J/kg] är vätskans ångbildningsvärme vid yttemperaturen. [W/m 2 ] är den konvektiva värmeöverföringen från flammorna till ytan vid tiden t efter antändningen. [W/m 2 ] är strålningen från vätskeytan vid tiden t efter antändningen. [W/m 2 ] är värme som går ned i vätskan genom ledning. (Laborationshandledning Laboration 3) Eftersom det vid ett spill resulterar i en väldigt tunn pölbrand, det vill säga ett djup på några få millimeter, kommer ledningen gå genom hela vätskans djup snabbt och ledas vidare till golvet. Eftersom pölbränderna från spill har en stor area i förhållande till djup, kommer ledningen till underliggande yta vara av stor vikt för den totala effektutvecklingen. Få tester på spillbränder har gjorts, men vid ett exempel där en liter bensin spills ut på ett parkettgolv av trä blir massavbrinningen 0,011 kg/m 2 s jämfört med det experimentellt framtagna och avsevärt större värdet på 0,055 kg/m 2 s (Drysdale, 2011). På grund av teorin om pölbränder vid spill så är det viktigt att läsaren av denna rapport har i åtanke att effektutvecklingarna som är framtagna genom massavbrinning är överskattade, eftersom de experimentellt framtagna
S i d a |
4-8
massavbrinningarna använts. Detta ger, baserat på stycket ovan, effektutvecklingar ungefär fem gånger större än det verkliga fallet.
4.2
IBC-containers
I avsnittet nedan presenteras teori som rör brand och brandförlopp i IBC´er.
4.2.1
Brand i IBC-containers
En IBC 1 kan ha lite olika utformning, men de som används i lagret har volymer på 1000 l och är gjorda i plast med ett metallskelett för att stabilisera behållaren, se Figur 6. Oftast utgörs plasten av HDPE – high-density polythene, vilket enligt vägledningar ska vara lämpligt att använda för förvaring med många vätskor. Flera vätskor som enligt uppgifter ska kunna förvaras i sådana IBC´er är brännbara och lättantändliga (HSE, 2007).
Figur 6. IBC-container i plast med metallskelett.(Barrel Trading GmbH & Co. KG)
Förvaringen av vätskor i IBC´er har hos företaget ökat kraftigt de senaste åren, eftersom dessa har många fördelar om man jämfört med de mer traditionella stålfaten som också används. Till exempel motstår IBC´erna korrosion, och är lättare att tömma, då de har en ventil i bottnen. Dessutom tar de upp lagervolymer mer effektivt, eftersom de inte är cylinderformade, utan kubiska. Ett problem som dock har uppstått med IBC´er av plast är att de också används i vida utsträckning för att lagra brandfarliga vätskor. Detta kan få katastrofala följder (HSE, 2007).
4.2.2
Brandförlopp
En brand vid i en IBC startar ofta på en liten plastkomponent, till exempel ventilen i bottnen eller något litet skydd i hörnet, och kräver inte så stor energi för antändning. Oftast räcker det med en kortvarig exponering av en tändsticka för att en liten flamma ska ta sig. Eftersom containern är gjord av plast kommer flamman att bryta ned plasten i väggen på containern för att pyrolyseras och förbrännas. Till slut kommer plastväggen inte kunna hålla tillbaka vätskan, och ett stort flöde av till exempel brännbar vätska forsar ur containern. Fullskaletester antändning av ventilen innan man har ett okontrollerbart flöde ur IBC´n (HSE, 2007). 2 som utförts av HSE har visat att det tar mellan 75 och 450 s efter 1 Intermediate bulk container 2 Med IBC:er av HDPE innehållandes IPA(Isopropyl alkohol) och Diesel. Antändningskällor: tändstickor samt tidningspapper
S i d a |
4-9 4.2.3
Tumregler och data för IBC
HSE har utifrån fullskaletester kommit fram till en tumregel vad gäller IBC´er och brand. Den säger att: Flödet och utbredningen av pölbranden för en IBC vid antändning av komponent(till exempel ventilen) blir 3-4 kg/s. Informationen i punkterna ovan gäller för IBC´er innehållandes IPA (HSE, 2007).
4.3
Härledning av ekvation för pölarea [Ekvation 1]
En ekvation har tagits fram för beräkning av arean på pölbränder vid bristning av en IBC. Denna ekvation härleds i detta avsnitt. En behållare brister och ett massflöde ur denna uppstår och tillförs pölen; . Samtidigt som massflödet, , ur behållaren uppstår, antänds vätskan och det uppstår en massavbrinning, , som beror av arean, A, för pölen. Massbalans för ovanstående blir då: Där är det massflöde som pölen ökar med. Antagande om att densiteten för den brännbara vätskan är konstant ger: eftersom gäller för alla fluider. Där är det volymflöde som pölen ökar med. Antagande om att höjden, h, är densamma över hela pölens area ger: eftersom för alla kroppar med platt botten och yta. Där är utbredningen, hur mycket pölens area ökar per sekund. För att ta fram pölens storlek vid en tid, t, görs nedanstående: [Ekvation 1] Kriterierna för att använda ekvationen kräver att massflödet ur behållaren är konstant.
4.4
Effektreducerande faktorer vid pölbrand från spill inomhus
Som beskrevs i kapitel 4.1 minskar effektutveckling vid pölbränder för spill,
eftersom massavbrinningen blir mindre. Det finns dock fler faktorer som gör att effektutvecklingarna som tagits fram i denna rapport blir lägre än vad de skulle kunna tänkas bli i verkligheten. En flammas effektutveckling påverkas då fler tyngre partiklar och molekyler måste värmas. En förbränning av ett bränsle sker i syre, och kommer då att vara det ideala fallet. En förbränning i luft innebär att också kväve ingår som en termisk barlast som måste värmas upp och därmed stjäl energi från flamman, temperatur och effektutvecklingen blir då lägre. Då även brandgaspartiklar befinner sig i flamregionen kommer dessa att bete sig som samma sätt som kvävet, vilket sänker effektutvecklingen ännu mer (Särdqvist, 2006).
S i d a |
4-10
Resonemanget ovan förklarar att om brandgasnivån sjunker till en nivå under flamman, kommer effekten sjunka. En brand behöver syre för att hålla en hög reaktionshastighet. Om syretillgången är begränsad kommer hastigheten och därmed effekten att stabiliseras och aldrig uppnå den teoretiskt högst möjliga effektutvecklingen. En ventilationskontrollerad brand blir mycket påtaglig i ett litet utrymme, eller i ett större utrymme där en väldigt stor brand uppstår. Effektutvecklingen beror i slutändan på hur mycket syre som finns tillgängligt i utrymmet och hur mycket som tillkommer genom dörröppningar, fönster med mera (Karlsson & Quintiere, 2000).
5 Befintligt brandskydd
Nedan följer beräkningar och kontroll av det brandskydd som i nuläget finns i lokalen. S i d a |
5-11
5.1
Sprinklersystem
Alla tre lagerdelarna skyddas av ett äldre sprinklersystem där vattenförsörjningen utgörs av en bassäng i byggnadens källare. Bassängen innehåller 400 m 3 vatten och ligger i direkt anslutning till sprinkleranläggningens pumpar. Det går också att nå bassängen från
höglagerdelen genom en lucka i golvet som inte är tätslutande, se Figur 2. Inga
varor får förvaras över bassängluckan och den skyddas också av en invallning på fem centimeter. Bassängen försörjer inte bara sprinkler med vatten utan också alla brandposter runt om i objektet. Bassängen är i sin tur anslutet till det kommunala vattennätet och kan där igenom fyllas på vid behov. Sprinkleranläggningen består av två pumpar, en elpump och en diselpump.
Pumpkurvor för de båda pumparna presenteras i Bilaga 1.
som tas från bassängen intill kan sedan pumpas upp i nio olika matningsrör. Endast tre av dessa rör går till det berörda objektet. Varje matning går till sin egen lagardel, alltså en till höglagret, en till låglagret och en till last- och
Figur 7. Det befintliga sprinklersystements utformning i höglagret.
losshallen. Matningsrören är av storlekt Dn 150. Vid varje matningsrör i sprinkleranläggningen finns en flödesmätare som känner av om en sprinkler har aktiverats i någon av lagerlokalerna. Dokument visar att provkörning av anläggningen skötts fram till början av 2011, därefter hittades inga uppgifter. Rörsystemet av sprinkler i lagerlokalerna följer i regel ett grenat system med vissa undantag. I höglagerdelen sitter grenarna efter observation på 3 m avstånd och sprinklerna på 4 m avstånd. Studeras
Figur 7 så täcks höglagrets stora yta av
S i d a |
5-12
17 stycken grenar med fyra sprinkler på varje i sammanlagt tre lika stora delar. De två mindre ytorna täcks av sju grenar med fyra sprinkler vardera. I låglagret är sprinklersystemet uppdelat i två delar. Den ena delen består av två sektioner med sex grenar och två sprinkler på varje gren. Avstånd mellan grenar är 3 meter och mellan sprinkler 4 meter. I den andra delen finns en sektion med sex grenar och tre sprinkler på varje gren, mellan både grenar och sprinkler är det 3 meter. Sprinklerna som används i systemet är av två olika typer, i höglagret och last- och losshallen är sprinklerna nedåtvända och i låglagret är de uppåtriktade. Glasbulb med aktiveringstemperatur 68 °C används i last- och losshallen samt låglagret. I höglagret är det oklart om det endast används smältblecksprinkler med aktiveringstemperatur på 71 °C eller även finns glasbulbssprinkler med en aktiveringstemperatur på 68 °C.
5.2
Invallning
Företaget har låtit skapa en 5 cm hög invallning mellan lagerdelarna, kontoret och sprinklerbassängen. Invallningen finns för att eventuellt förhindra färgprodukter ska sprida sig till andra delar i byggnaden vid en spillolycka, samt förhindra att det endast finns vatten, och inte kemikalier, i sprinklerbassängen.
5.3
Detektionssystem, brandgasventilation och räddningstjänst
Lokalen är övervakad med ett heltäckande rökdetektorsystem där deckare sitter utspridda över hela lagret. Systemet är direkt kopplat till räddningstjänsten via en centralenhet i en annan lokal i byggnaden. Brandstationen ligger mycket nära objektet och en första styrka redo för insats anses vara där 10 minuter efter larm. En insatsplan för objektet finns inte enligt räddningstjänsten. Objektet har brandgasluckor i taket som aktiveras efter sprinkler. Det finns sammanlagt 26 stycken luckor på 2 m
2 var. I höglagret sitter 18 stycken och i last- och losshallen åtta stycken. I låglaget finns inga luckor, men denna del sitter som innan nämnt helt anslutet till höglagret och eventuella brandgaser kommer i låglagret kommer därför läcka ut till den högre delen. För placering av
Figur 8. Placering av brandgasluckor.
6 Brandscenarion utan åtgärder
I detta avsnitt behandlas brandscenarion och hur det befintliga brandskyddet står emot dessa. S i d a |
6-13
6.1
Bedömning av befintligt sprinklersystem
En dimensionering av lagret i dag enligt gamla standarden RUS för dagen gods ger att lagret ska dimensioneras efter högsta riskklassen, klass 3. Riskklassen ger att för brännbara vätskor, förvarade i förpackningar som består av över 15 % cellplast och lagrade i pallställage kommer kategoriseras i högsta klassen L4. Tabell 3041 (RUS 120:4) ger därefter att för L4 och en överskriden lagringshöjd samt lagringdjup medför detta ett krav på tak- och nivåsprinkler under varje hylla. Den höga riskklassen och för L4, med en högsta lagringshöjd på 4,4 m ska leverera en vattentäthet på 30 mm/min samt på en verkningsyta av 300 m Detta går att avläsa i tabell 3062:2 (RUS 120:4). Det ska nämnas att RUS inte behandlar IBC utan den framtagna standarden är baserad på hur man skulle dimensionerat systemet utifrån en IBC’s egenskaper. 2 . Även ifall det största partiet av lagret är färgprodukter förvarat i metallbehållare så ska hela lagret eller brandcellen dimensioneras efter den produkten som medför högsta riskklassen, i detta fall är det brännbar vätska i en förpackning som består av mer än 15 % cellplast. Besiktningsintyg gällande sprinkleranläggningen från 2011 ger data på ett system som idag levererar en vattentäthet på 17,5 mm/min på en verkningsyta av 186 m 2
, utan nivåsprinkler, se Bilaga 2.
Som sprinklersystemet är utformat idag så kommer detta inte att nå den nivå av brandskydd som lagret egentligen skulle vara dimensionerat för. Systemet är idag antagligen dimensionerat efter en annan typ av verksamhet eller gods som medför lättare brandskyddsbestämmelser. En dimensionering av lagret idag med en ny standard till exempel FM Global standard (FMDS 0729) skulle ge bland annat krav på tak- och nivåsprinkler, maximal lagring av IBC på marknivå samt ett dräneringskrav. Minsta sprinklerflöde enligt FM-Globals standard säger 153 l/min med ett minsta munstyckstryck 90 kPa. Den vattentäthet som en sprinkler ger på ytan 9 m en vattentäthet på 17,5 mm/m
2
då endast en taksprinkler täcker ytan 12 m
2 kan jämföras med 17,0 mm/min. Detta är också en indikation på att det befintliga sprinklersystemet inte kommer att klara av en större brand i lagret eftersom systemet idag saknar dränering, nivåsprinkler och endast är dimensionerat med 2 . En sammanfattning och tolkning av FM-globals standard för IBC finns presenterad i En jämförelse av vattentäthet, verkningsyta och flöde för det befintliga systemet,
RUS och FM-Globals standarder går att se i Tabell 7 i Bilaga 4.
Handberäkningar sprinklerflöde
6.2
Brandscenario 1
I detta avsnitt behandlas information rörande brandscenario 1.
6.2.1
Beskrivning
En liten antändningskälla orsakar antändning vid en IBC´s nedre ventil.
S i d a |
6-14
- Hur ser brandförloppet ut? - Hur stor blir branden? - Kan de aktiva systemen 3 stå emot en brand som denna?
6.2.2
Antaganden
Alla bränslepölar som behandlas antas vara cirkulära. IBC´erna antas alla innehålla enbart butylacetat eftersom det enligt datablad är det ämne som förekommer i störst kvantitet i de flesta av företagets produkter. Förbränningseffektiviteten för butylacetat sätts till 0,9 eftersom det innehåller syre (SPFE, 2002). Omgivningens temperatur är 20 C. Butylacetatets flöde ut från IBC´n approximeras som lika stort som flödet för IPA från fullskaletester. Flödet ut ifrån IBC’n sätts till 3,5 kg/s (HSE, 2007) och antas att vara konstant under hela förloppet till dess att behållaren är tömd. Pölen som breder ut sig längs golvet uppskattas vara 3 mm tjock i hela pölen(Drysdale, 2011). För att kunna uppskatta en storlek på branden då räddningstjänsten anländer antas detektering och därmed också larm till räddningstjänsten ske i ögonblicket då antändning sker. Detta fall är väldigt gynnsamt för räddningstjänsten eftersom en så tidig detektering inte är trolig. Då hänsyn även tas till förbränning av bränslet blir nettoarean av vätskan ute på golvet som följer: [Ekvation 1]
6.2.3
Resultat
Beräkningar redovisas i Bilaga 5.
Beräkningar för brandscenario 1 utan åtgärder
och resulterar i att den maximala arean som branden kan uppnå är 47 m 2 och den uppnås 251 s efter att behållaren brustit, vilket sker 75-450 s efter antändning. Detta genererar en maximal effektutveckling på 15,6 MW. Från det att IBC´n har antänts tills räddningstjänsten som tidigast kommer har branden hunnit utvecklas till att täcka en area på 43 m 2 och ha en effektutveckling på 14,2 MW.
6.2.4
Resonemang kring de stora effektutvecklingarna
Som resultatet anger kommer teoretiskt maximal effektutveckling på 15,6 MW att uppnås. Detta förutsatt att det är en fritt brinnande brand, som inte begränsas av syretillgång, utbredningshinder samt hinder i höjdled. Anledningen till att den bedöms som teoretiskt maximal är eftersom den aldrig kommer att uppnå denna effekt i verkligheten. Den lilla pölarean i förhållande till höglagrets totala area är drygt en femtiondel, och då anses syretillgången till en början vara så pass hög att effektutvecklingen kan nås. Volymen i lokalen är stor, och brandgaslagret kommer till en början inte att sjunka så att effektutvecklingen i flamman påverkas. Däremot som beskrivet i
kapitel 4.1, kommer massavbrinningen och därigenom effektutvecklingen att
påverkas med ungefär en faktor fem, på grund av ledning från pölen till 3 Sprinklersystem, detektion, brandgasluckor och räddningstjänst.
S i d a |
6-15
underlaget. Pölens yta breder ut sig så pass att det innefattar flera ställage, vilket gör att det finns hinder i vägen som kommer att sänka brandens effektutveckling ytterligare.
6.2.5
Det befintliga brandskyddets inverkan på branden
Eftersom sprinklersystemet idag inte är dimensionerat för att lagra stora mängder brandfarliga vätskor i IBC´er uppskattas att sprinklersystemets inverkan på branden är väldigt liten. Brandförloppet är så pass snabbt att sprinklersystemet inte hinner aktivera innan branden har spridit sig. På grund av det lilla skyddet sprinklersystemet i taket ger, kommer IBC´er kunna spricka och branden kommer kunna växa i storlek och spridas till intilliggande ställage. Detta gör att skyddsmålet inte kan upprätthållas. Trots en mycket snabb detektion av branden kommer det snabba förloppet medföra att IBC´er spruckit och spridit ut sig på en okontrollerbart stor yta innan räddningstjänsten är på plats. Brandgasernas inblandning i brandförloppet ses som mycket små. På grund av lokalens stora volym tar det lång tid innan brandgaslagret har blivit så tjockt och varmt att det medför risk för brandspridning. Den största spridningsrisken kommer istället vara ökningen av pölens diameter. Brandgasluckornas inverkan på branden bedöms så liten att den försummas eftersom dessa aktiveras efter sprinklern, vilket i sin tur betyder att en spridning av branden redan har skett. Brandgasluckorna skulle möjligen ha effekten att sikten förbättras, men brandens omfattning skulle medföra att en räddningsinsats blir komplicerad och svår att genomföra på ett säkert sätt.
6.2.6
Slutsats
Det kommer att krävas åtgärder eftersom skyddsmålet inte kan upprätthållas. Om scenario 1 inträffar kommer branden att bli så omfattande att hela lagerverksamheten går till spillo och i värsta fall även angränsande verksamheter. Risken är också stor att en olycka medför leveransstörningar som resulterar i negativ publicitet. Dessutom kommer detta påverka miljön, eftersom stora mängder vätska från produkter samt släckvatten från sprinkler och räddningstjänst kommer att överstiga nivån för invallningen, vilket i sig kommer att vara dåligt för företagets publicitet. Effektutvecklingen på branden kommer rimligen vara mindre än de 15,6 MW som redovisas i resultatet.
6.3
Brandscenario 2
I detta avsnitt behandlas information rörande brandscenario 2.
6.3.1
Beskrivning
Scenario 2 bygger på att en truck kör in med gaffeln i en IBC. Hela innehållet, 1000 l läcker ut i en cirkulär pöl på golvet och antänds. - Hur stor blir branden? - Kan de aktiva systemen stå emot en brand som denna?
6.3.2
Antaganden
Alla bränslepölar som behandlas antas vara cirkulära.
S i d a |
7-16
IBC´erna antas alla innehålla enbart butylacetat eftersom det enligt datablad är det ämne som förekommer i störst kvantitet i de flesta av företagets produkter. Förbränningseffektiviteten för butylacetat sätts till 0,9 eftersom det innehåller syre (SPFE, 2002). Omgivningens temperatur är 20 C. Pölen som breder ut sig längs golvet uppskattas vara 3 mm tjock längs hela pölen(Drysdale, 2011).
6.3.3
Resultat
Beräkningar för brandscenario 2 utan åtgärder
visar på att om en hel IBC läcker ut över golvet genererar det en pölarea på omkring 333 m 2
förutsatt att det inte finns några hinder som begränsar pölens utbredning. Detta kommer generera en total effektutveckling på 110 MW. Eftersom pölen i verkligheten inte kommer att få den utbredning som använts i beräkningen, kommer effektutvecklingen reduceras ytterligare.
6.3.4
Resonemang kring de stora effektutvecklingarna
Som resultatet anger kommer teoretiskt maximal effektutveckling på 110 MW
att uppnås. Som beskrivet i kapitel 4.1, kommer massavbrinningen och
därigenom effektutvecklingen att påverkas med ungefär en faktor fem, på grund av ledning från pölen till underlaget. Andra faktorer som också kan komma att reducera brandens effekt är syretillgången, en mindre pölarea och brandgaslagret.
6.3.5
Det befintliga brandskyddets inverkan på branden
Brandförloppet i scenario 2 sker ännu snabbare än i scenario 1 eftersom all brännbar vätska kan antändas omgående. Den maximala effektutvecklingen på 110 MW kan, eftersom all vätska är utspilld nås nästan omedelbart och därför har sprinklersystemet inte möjlighet att dämpa eller begränsa branden. Därför förväntas samma låga inverkan på alla punkter vad gäller brandskyddet som i scenario 1. Dock kommer inverkan vara ännu mindre än vad som beskrivs i
6.3.6
Slutsats
Detta scenario är ännu värre än scenario 1 och precis som tidigare kan skyddsmålet inte upprätthållas. Det kommer krävas minst lika omfattande
åtgärder som anges i kapitel 6.2.6.
Den teoretiskt genererade effekten på 110 MW som tagits fram kommer sannolikt aldrig att uppnås.
7 Förslag på åtgärder
I denna del redovisas förslag på åtgärder samt motiveringar till varför dessa ska undersökas vidare eller inte.
7.1
Dränering av brandfarlig vätska och släckvatten
Då skyddsmålet inte kan upprätthållas så snart pölen breder ut sig är det önskvärt att i största möjliga mån minska pölens utbredning. En åtgärd för att uppfylla detta skulle vara ett dräneringssystem.
S i d a |
7-17
För en ur skyddsmålets aspekt effektiv dränering av brandvätskan och släckvattnet skulle det innebära att man behöver göra ett hål till dräneringsbrunnen mellan varje ställage och i truckgångarna. Följden av detta är att en mycket omfattande ombyggnad av grunden kommer krävas. Det som då måste göras är; Dra ledningar till en uppsamlings-bassäng. Gräva rännor mellan varje ställage och i truckgångarna i grunden för brunnshålen. Grunden är idag en gjuten betongsplatta på mark. En uppsamlings-bassäng måste upprättas. I denna rapport kommer inte själva utförandet av dränering att undersökas ytterligare. Kostnaderna för ombyggnaden skulle kunna bli väldigt hög, och ombyggnaden skulle bli väldigt omfattande eftersom grunden blir inblandad i arbetet. Däremot kan dräneringens effekt vid ett spill komma att undersökas närmre.
7.2
Inerteringssystem av lagret
Inertering av lagret skulle kunna göras på två sätt. Det första innebär en konstant inertering av byggnaden, medan det andra utgörs av en inerteringsaktivering då brand startar. I det första fallet skulle det krävas att personalen konstant har syrgasmask på, samt att byggnaden tätas i form av till exempel slussar vid inlastningszonen, och förslutning av brandgasluckorna. Detta skulle bli mycket omständligt för personal och eftersom det sker många lastningar och lossningar per dag skulle arbetet ta mycket längre tid. Dessutom skulle det ske ett konstant läckage till atmosfären, vilket inte är hållbart i längden. I det andra fallet skulle det krävas en väldigt snabb inertering för att skyddsmålet ska hållas. Inerteringen måste då kunna ske snabbare än den tid det tar för pölbranden i scenario 2 att sprida sig mellan ställagen. Detta sker som
väldigt snabbt. Dessutom måste utrymning av personalen hinna ske innan inerteringen sätts igång. Detta förslag förkastas eftersom det inte kommer att vara möjligt att upprätthålla skyddsmålet.
7.3
Skuminjektor i sprinklersystemet
En skuminjektor skulle vara ett bra alternativ och enkelt att installera, men brandförloppet är så snabbt att spridning mellan ställagen skulle ske innan skumsprinklerna ens hunnit aktiveras. Därför kan detta förslag i sig självt inte heller upprätthålla skyddsmålet.
7.4
Tillbyggnad av rum innehållandes brandklassade vätskor
En tillbyggnad av ett nytt rum skulle utgöra en brandcell där alla brandklassade vätskor förvaras. Sprinklerskyddet skulle här dimensioneras om, så att det är tillräckligt effektivt för det som förvaras i rummet. Eftersom alla brännbara vätskor flyttas från gamla höglagret till ett nytt rum, kommer de nya brandscenarierna i gamla höglagret (lagret där icke brandfarliga vätskor kommer att förvaras) att bestå av brand i träpallar med numera endast icke brännbara vätskor. Detta kommer förhoppningsvis kunna förhindra spridning mellan ställagen, eftersom effektutvecklingarna och storlekarna på bränderna
S i d a |
7-18
kommer att bli avsevärt mindre i huvudlagret. Dock är det osäkert om skyddsmålet kommer att kunna upprätthållas i det nya rummet. Huruvida denna åtgärd kommer att fungera, kommer att utredas ytterligare i kapitel
Error! Reference source not found.
.
8 Dimensionering av föreslagna åtgärder
Den åtgärd som bedöms som bäst lämpad är tillbyggnad av ett rum innehållandes brandklassade vätskor. Dimensioneringen av detta redovisas i kommande stycke. S i d a |
8-19
8.1
Rum med brandklassade vätskor
Målet med rummet är att förhindra brandspridning mellan tillbyggnaden och gamla höglagret. Som tidigare visats genererar de brännbara vätskorna mycket stora effekter på kort tid, vilket gör att samma skyddsmål i tillbyggnaden kan bli svårt att upprätthålla. Skyddsmålet i gamla höglagret ska fortfarande upprätthållas och från tillbyggnaden till gamla höglagret får ingen brandspridning ske. Brandspridning inom tillbyggnaden kan accepteras.
Figur 9. Tänkt placering av det nya brandklassade rummet i gamla höglagerdelen.
Åtgärden är att förvara den brandfarliga vätskan i ett bättre utformat område för att förhindra en total förlust av lagerbyggnaden. Några åtgärder för att förbättra skyddet är att anlägga en dränering, som kan ta hand om ett okontrollerat utsläpp ifrån en IBC, striktare regler för var de stora behållarna får ställas samt nivåsprinkler. Dessutom skulle en åtgärd kunna vara att uppföra en brandvägg
så att det bildades en brandcell där vätskan lagrades, enligt Figur 9.
Enligt boverkets byggregler 18 kapitel 5:62 ska en brandcellsskiljande byggnadsdel vara tät mot brandgaser, flammor samt vara så isolerande att den opåverkade sidans temperatur inte medför en brandspridningsrisk. En brandvägg ska dessutom enligt kapitel 5:74 klara en mekanisk påverkan och uppföras i ett sammanbyggt hus i den högsta rådande brandklassen. Eftersom en befintlig vägg som kommer att ingå i brandcellen är uppförd i REI 90 kommer det att bli ett minimum krav. Men eftersom väggen ska tåla sannolik
S i d a |
8-20
mekanisk påverkan vid brand, utformas väggen i REI-90M vilket innebär att den ska ha en bärande, avskiljande funktion i 90 minuter och dessutom kunna motstå mekanisk påverkan under samma tid. De brandportar som installeras kan uppföras som lägst i klassen E 45 eftersom lagret är sprinklerskyddat, enligt boverkets byggregler 18 kapitel 5:6214 (Boverket, 2011). Brandgasluckor som finns på plats i utrymmet som utgör det nya rummet behålls.
8.2
Dränering och invallning
Rummet förses med dränering och invallning enligt FM Globals krav för lagring av vätskor med flampunkt högre än 93
C i IBC´er, se Tabell 6 i Bilaga 3.
. Detta innebär att dränering och invallning tillsammans ska
förhindra att spill och sprinklervatten lämnar rummet under 30 minuter. Ett minimikrav är en 7,6 cm hög invallning. Vi tänker oss att dräneringen utförs på så sätt att spill och sprinklervatten ska hindras från att rinna över till andra ställage.
8.3
Dimensionering av nytt sprinklersystem i brandrummet
Ett försäkringsbolag som gjort tester på IBC behållare samt upprättat sprinklerstandard för dessa är FM-Global. Denna rapport utgår ifrån dessa standarder eftersom de Svenska standarderna inte behandlar IBC på samma sätt. Allmänna krav vid dimensionering av sprinklersystemet som inte har med själva
sprinklerna och dess funktion att göra redovisas i Bilaga 3.
8.3.1
Krav för taksprinkler
I Tabell 1 redovisas enheterna efter svensk standard, för omvandling från FM-
Globals amerikanska enheter.
Tabell 1. FM-Globals krav för taksprinkler, i svenska enheter. K-faktor [l/min/kPa 1/2 ] Minsta munstyckstryck [kPa] Minsta antalet sprinkler inom verkningsytan. 16,1
90 30 FM Global ställer inget krav på vilken yta en sprinkler måste täcka, detta innebär att verkningsytan kommer variera efter vilken sprinkleryta som i slutändan väljs. I dagsläget täcker en sprinkler ytan på 12 m 2 i färglagret, och det skulle innebära en verkningsyta för taksprinklerna på 360 m 2 . Om taksprinklerna täcker en yta av 9 m 2 så kommer verkningsytan istället bli 270 m 2 . I dimensioneringen av det nya systemet väljs det en verkningsyta på 270 m 2 där det är 3 m mellan grenrör samt sprinkler.
8.3.2
Krav för nivåsprinkler
Kravet enligt FM-globals standard för metallbehållare på maximalt 25 l säger att sämsta sprinklerflöde ska vara 216 l/min och täcka en verkningsyta av åtta
S i d a |
8-21
sprinkler (fyra sprinkler på två linjer) då man har två eller flera heltäckande barriärer som försvårar brandspridning och brandspridning i vertikalled. Enligt standard så är det acceptabelt att placera nivåsprinkler på varannan nivå så länge ingen barriär blockerar vägen däremellan. Kravet för en nivå i ställage med IBC är högre, sämsta sprinklerflöde på 227 l/min och ska täcka en yta av tio sprinkler (fem sprinkler på två linjer). Enligt standard för nivåsprinkler för IBC ska dess nivå skyddas med en heltäckande barriär av antingen plywood (minimum 1 cm) eller metall (minimum 0,7 mm). Själva utformningen av ett ställage med IBC’er i botten och pallar med 20 l
färgburkar i nivåerna över kan ses i Bilaga 8.
Dimensionering av nivåsprinklersystem i ställage
. I bilagan visas även hur varje nivå ska
dimensioneras beroende på om det står IBC eller färgburkar på pallar. Vid dimensionering av pallställagens nivåsprinkler kommer verkningsytan nivån längst upp att användas, eftersom den innebär högst tryckförluster.
Tabell 2. FM-Globals krav för nivåsprinkler, i svenska enheter. K-faktor [l/min/kPa 1/2 ] Sämsta sprinklerflöde [l/min] Minsta antal sprinkler inom verkningsytan. 16,1
227 10 Verkningsytan ska enligt FM-Global dimensioneras med tio sprinkler (fem
sprinkler på två linjer), se Figur 18 i Bilaga 8.
Dimensionering av nivåsprinklersystem i ställage
. Avståndet mellan sprinklerna ses i Figur 19,
samma bilaga.
8.3.3
Dimensionering av taksprinkler
Genom att välja minsta munstyckstryck och K-faktor från Tabell 1, räknas det
fram ett sämsta sprinklerflöde på 153 l/min. Utformning av sprinklersystem ses i
Dimensionerat taksprinklersystem
grenrör och sprinkler är 3 m. Enligt pumpkurva levererar en pump ett tryck på maximalt 870 kPa. Avståndet från sprinklercentral till första grenröret är högst 60 m med en höjdskillnad inräknad på drygt 12 m. Från sprinklercentralen till första grenröret är matningsröret av Dn150. Detta kommer ge ett ungefärligt dimensionerande rörtryckfall på 7 kPa/m som använts vid dimensioneringen. Dimensioneringen görs efter följande parametrar: K-faktor 16,1 l/(min * kPa 0,5 ) Vattentäthet 17 mm/min Verkningsyta 270 m 2 , vilket motsvarar 30 sprinklerhuvuden Våtrörssystem (C-faktor 120) Flöde i sämsta sprinkler 153 l/min Tryck i sämsta sprinkler 90 kPa Dimensionerande rörtryckfall 7 kPa/m.
S i d a |
8-22
Dimensionering gjordes med sprinklerdiagrammet i Figur 24 i Bilaga 10.
, och enligt detta togs dimensionerna för rören fram och
presenteras i Tabell 3. För översiktlig bild med noderna, se Figur 21 i Bilaga 9.
Dimensionerat taksprinklersystem
Tabell 3. Dimensioner för taksprinklersystem i rummet för brandklassade vätskor. Nod 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 (matningsrör) Flöde [l/min] Rörtjocklek [mm]
153 306 459 612 765 918 1836 3672 4590 4590 35,9 41,8 53 53 53 70,3 82,5 107,1 107,1 159,3
Dn [mm]
32 40 50 50 50 65 80 100 100 150
8.3.4
Kontrollberäkning av taksprinkler
I AACALC lades pumpkurvorna från Bilaga 1.
simulerades det nya systemets sämsta verkningsyta på 30 sprinkler. Denna kontrollberäkning, resulterade i ett sämsta sprinklerflöde på 157 l/min och ett totalt flöde av 5875 l/min vid trycket 822,4 kPa, alltså klarar taksprinklersystemet kraven från FM-global. Flöden och dimensioner visas i
Dimensionerat taksprinklersystem
Enligt vad som ges av pumpkurvan hela taksprinklersystemet. i kommer den äldsta av pumparna kunna leverera ett maximalt flöde på 6300 l/min vid trycket 800 kPa. Skulle detta inte vara tillräckligt så går den andra pumpen igång när tryckfallet blir för stort. Tillsammans kan de leverera ett tillräckligt högt flöde vid 870 kPa, för att driva
8.3.5
Dimensionering av nivåsprinkler
Vid dimensionering av nivåsprinkler används Tabell 2
tryck på 870 kPa. där det sämsta sprinklerflödet ska vara 227 l/min. Vid överdrift av den rörlängd som krävs fram till sämsta sprinkler (som kommer vara så högt upp i ställaget och längst bort från centralen som möjligt) ger detta ett dimensionerande rörtryckfall på 5,8 kPa/m. Detta görs eftersom det är okänt hur rören bäst dras till nivåsprinklers och ställagens placering, men om överdrift av rörlängd antas kommer systemet vara garanterat om dimensioneringen klarar en kontrollberäkning i AACALC. På samma sätt med verkningsytan i höjdled så underdrivs avstånden från taket ner till översta nivån i ställaget. Om verkningsytan är placerad så högt som möjligt kommer tryckförlusten i höjdled att vara som störst. Den överdrivna rörlängden som antagits är 150 m från sprinklercentral till sämsta sprinkler, och i höjdled ligger verkningsytan 2,2 m från taket. Pumpen i sprinklercentralen levererar ett
Dimensionering gjordes med sprinklerdiagrammet i Figur 24, och enligt detta
togs dimensionerna för rören fram och presenteras i Tabell 4.
S i d a |
8-23 Tabell 4. Dimensioner för nivåsprinklersystem i rummet för brandklassade vätskor. Nod 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 Flöde [l/min]
227 454 681 1135 1362 1816 2043 2270
Rörtjocklek [mm] Dn [mm]
35,9 53 70,3 70,3 82,5 82,5 82,5 82,5 32 50 50 65 65 80 80 80
8.3.6
Kontrollberäkning av nivåsprinkler
I AACALC lades pumpkurvorna från Bilaga 1.
simulerades det nya systemets sämsta verkningsyta på tio sprinkler på två linjer.
För bild på verkningsytan, se Figur 18 i
Dimensionering av nivåsprinklersystem i ställage
. Denna kontrollberäkning, resulterade i ett sämsta
sprinklerflöde på 232,3 l/min och ett totalt flöde av 2471,2 l/min vid trycket 863,3 kPa och alltså klarar nivåsprinklersystemet kraven från FM Global. Flöden
och dimensioner visas i Figur 19 och Figur 20 i Bilaga 8.
Dimensionering av nivåsprinklersystem i ställage
nivåsprinklersystemet. Enligt vad som ges av pumpkurvan
pumparna kunna leverera ett maximalt flöde på 6300 l/min vid trycket 800 kPa. Detta flöde och tryck räcker för att som ensam pump driva hela
8.3.7
Resonemang kring tak-nivåsprinkler och total pumpkapacitet
Vad kontrollberäkningen av både tak- och nivåsprinkler visar det att den pumpen med bäst kapacitet klarar av att försörja ett av systemen. Eftersom pumparna är parallellkopplade kommer detta innebära att maxtrycket 870 kPa kommer kunna bibehållas vid högre flöden än vad en pump klarar av. Om hela verkningsytan sprinkler i taket och alla tio nivåsprinkler i ett ställage kommer detta ge ett totaltvattenflöde från pumparna på drygt 8400 l/min. Då båda pumparna startar kommer de kunna leverera detta flöde med trycket 850 kPa se
den gemensamma pumpkurvan i Bilaga 1.
8.4
Dimensionering av brandgasventilation
För att säkerställa att brandgasventilationen är tillfredställande efter tillbyggnaden sker en kontrollberäkning av det gamla höglagret. Brandgasluckorna kan dels aktiveras manuellt och dels automatiskt med smältbleck vid en temperatur strax över den för sprinkleraktivering.
Ekvationer och beräkningar för brandgasventilationen redovisas i Bilaga 11.
Beräkning av brandgasventilation
De ingående värdena för dessa beräkningar
tas ur Tabell 5. Brandgaslagrets höjd från golvet sätts till sex meter då det verkar
rimligt att tillåta att brandgaslagret utgör 1/3 av totala takhöjden.
Tabell 5. Ingående värden för beräkning av brandgasluckornas area. Ingående Värde
S i d a |
8-24 variabler
h [kW/m 2 K] z [m] g [m/s 2 ]
1760 293 1,0 0,033 0,6 6 9,5 1,2 1 621,5 16,8 9,81 Kontrollberäkningar av det gamla lagret ger De befintliga brandgasluckorna uppskattas ha en total area på 16 m 15 m 2
Beräkning av brandgasventilation
2 . Om brandgaslagret tillåts sjunka ner till en nivå på 6 m över golvet krävs en area på
brandgasernas temperatur, som blir 44 brandgasluckorna anses vara tillräckliga. C. Denna låga temperatur kommer inte medföra någon risk för brandspridning. Detta gör att de befintliga I tillbyggnaden kommer sannolikt brandeffekten bli så hög att en insats med invändig släckning antagligen inte blir aktuell. Detta medför att sikten i tillbyggnaden inte är av intresse på grund av att människan inte ingår i systemet. Därför görs inga vidare kontrollberäkningar av brandgasventilationen. De befintliga brandgasluckorna kan användas i kombination med räddningstjänstens egna fläktar. De befintliga aktiveringsmekanismerna för brandgasluckorna används precis som ovan.
S i d a |
9-25
9 Validering av åtgärder
I detta stycke utreds hur brandscenariona ser ut med de föreslagna åtgärderna.
9.1
Brandscenario 1
Brandscenario 1 med åtgärder kommer att vara samma som brandscenario 1
utan åtgärder, se kapitel 6.2. Dräneringen kommer dock att ta hand om stora
delar vätskan som läcker ut, vilket reducerar arean. Ett fall ner mot dräneringen påverkar pölen. Pölens storlek bortsett från dränering är samma som
presenteras i kapitel 6.2.3. För bild av fallet, se Bilaga 7.
Beräkningar för brandscenario 1 med åtgärder
9.1.1
Följande antaganden görs:
Antaganden
Pölen breder ut sig i riktning mot dräneringen, det vill säga, i samma riktning som fallet på golvet. Pölen antas breda ut sig som en cirkel fram till dräneringen. Dräneringen antas kunna ta hand om all vätska som läcker ut och når dräneringen. Pölen består av butylacetat Beräkningar för effekt och storlek på branden görs utifrån den tidpunkt då pölen hunnit bli som störst.
9.1.2
Resultat dränering
Med hjälp av dränering, reduceras pölens storlek till 2,9 m 2 , vilket ger en
effektutveckling på 0,94 MW, se Bilaga 7.
Beräkningar för brandscenario 1 med åtgärder
. Detta är en avsevärd sänkning vid jämförelse med resultatet i kapitel
9.1.3
Beräkning släckverkan för sprinkler
Det finns en stor svårhet i att uppskatta hur effektiv en sprinkler är vid en brand. Speciellt i ett pallställage där sprinklerhuvudet inte är placerat rakt ovanför branden. För att på något sätt kunna få en uppfattning om hur nivåsprinklerna påverkar branden och därigenom uppskatta hur branden dämpas används en REMP-värdesberäkning. REMP är i första hand för gasformiga- eller pulversläckmedel men eftersom vatten har ett REMP-värde så väljs det att ändå beräkna släckeffekten bara för att få någon sorts uppskattning hur effektiv sprinkler dämpar branden(Särdqvist, 2006). Vatten har ett brett spann på REMP-värden och kan variera mellan 2 - 40 beroende på droppstorlek.(Särdqvist, 2006) Av denna anledning och det faktum att det är omöjligt att veta hur stora dropparna från sprinklern är, tas alla värdena med i uppskattningen. Sprinklerna antas inte ge vattendimma och inte heller en fokuserad stråle och därför är det rimligt att REMP-värdet ligger någonstans i mitten av spannet. För effektiviteten i släckmedelspåföringen används två värdern, 0,1 respektive 0,25. Sprinklern befinner sig aldrig precis i branden, så effekten skulle överdrivas om ett värde närmre 1 valdes. Ju närmre branden sprinklern befinner sig, desto bättre effektivitet i påföringen kan man förvänta sig, till exempel om branden befinner sig i ett ställage, där nivåsprinklern befinner sig väldigt nära
S i d a |
9-26
branden. Om det brinner ute i gången, görs en uppskattning att 25 % av vattnet från närmsta sprinklern är effektivt i släckprocessen, de intilliggande sprinklerna uppsattas ha 10 % effektivitet. Vid beräkning av släckverkan av en sprinkler används Ekvation 2 nedan. En sprinkler ger 227 l/min. Detta motsvarar K = 0,25 för en sprinkler och K=0,1 för resterande sprinklers. . . REMP= [2,40] [Ekvation 2] där – Massflöde av släckmedel [kg/s] – förbränningseffektivitet [-] – effektivitet i släckmedelspåföring [-] – bränslets förbränningsvärme [J/kg] REMP – Required extinguishing medium portion [-] (Särdqvist, 2006).
9.1.4
Resultat
Beräkningen görs i
Excel
med Ekvation 2. Resultatet redovisas i Figur 10.
Figur 10. Diagram för släckverkan för ett sprinklerhuvud beroende på REMP-värde, med två olika effektiviteter i påföringen.
S i d a |
9-27 9.1.5
Det dimensionerade brandskyddets inverkan på branden
Till skillnad från scenario 1 utan åtgärder, se kapitel 6.2, så kommer branden att
bara med hjälp av dränering reducera effekten från 15,6 MW till knappa 1 MW. Eftersom det i detta fall finns nivåsprinkler borde dessa aktivera mycket tidigare än de i taket och börja kyla närliggande IBC’er vid ett tidigare skede än vad som var möjligt från scenario 1 utan åtgärder. Branden blir också begränsad från aktuell IBC ner till dräneringen vilket gör att den inte kan rinna under andra ställage och orsaka brandspridning. Den brandspridning som är möjlig är i samma ställage antingen i vertikalled i form av att en träpall fattar eld på nivån ovan, eller att närliggande IBC inte klarar av strålningen från branden. Det skulle kunna vara möjligt att branden sprider sig rakt över till nästa ställage och fattar eld i en träpall på andra nivån om strålningen är tillräckligt hög. Eftersom nivåsprinkler aktiverar mycket snabbare än taksprinklerna kommer detta kunna skydda metallbehållare på pall på ett effektivt sätt. Förutom att nivåsprinkler hjälper till att dämpa branden kommer även metallbehållarna kylas av vattnet och brandspridning försvåras. Likaså med IBC’er hjälper de utanpåliggande sprinklerna till att försvåra brandspridning via tappkranen på IBC’n, vilken kommer att vara känsligast för strålningen. Nivåsprinklerna kommer ge ett vattenflöde på marken ner mot dräneringen som dels i form av avrinning späder ut den brännbara vätskan och dels hjälper till att transportera bort den brännbara vätska och dels minskar eller kontrollerar arean på pölen. Systemet borde utan tvekan reducera brandspridningshastighet jämfört med scenario 1 utan åtgärder. Brandspridning är fortfarande möjlig men under mer kontrollerade förhållanden fram till räddningstjänsten anländer.
Brandens effekt med endast dränering som åtgärd är 0,94 MW, se Bilaga 7.
Beräkningar för brandscenario 1 med åtgärder
REMP-värde påverkar sprinklerna branden olika. Allt från väldigt effektivt, till obefintligt. Vid avläsning i diagrammet, vid mitten av intervallet på REMP, ser man att de flesta släckeffekterna för den bäst placerade sprinklern ligger runt 1 MW. Det råder dock stor osäkerhet om släckeffekten kommer vara i den storleksordningen för vätskebränder. Hur strålningen påverkar närliggande IBC’er eller brännbara objekt kan inte uppskattas med hjälp av denna beräkning. Denna beräkning behandlar endast hur effekten påverkas av sprinklerna. Skulle branden spridas vidare kommer fler sprinkler aktiveras. Dessa kommer att vara bättre placerade, och släckeffekten kommer att variera, beroende på hur bra placerade dessa är.
En sprinkler kommer förmodligen kunna dämpa men aldrig släcka en brand
själv. Förutsatt att fler sprinkler aktiverar visar diagrammet, i Figur 10, att om
fler sprinkler aktiverar kan branden dämpas och hållas till en kontrollerbar effekt så den är hanterbar för räddningstjänsten när de anländer. I denna beräkning har ingen hänsyn tagits till taksprinklerna, vilka aktiverar senare än nivåsprinklerna. När dessa aktiveras, ger även de en påverkan på brandens effekt. Det kan låta mycket att en sprinkler med 25 % påföringseffektivitet kan dämpa en brand med upp till 1 MW. Något som ska hållas i åtanke är att vattenflödet i nivåsprinklers är 227 l/min, vilket är mycket mer än de som taksprinklerna ger. 227 l/min är detsamma som 3,78 l/s vilket är väldigt mycket vatten per
tidsenhet och sprinkler. Skulle man anta att även den bästa sprinklern har en påföringseffektivitet på 10 % kommer dämpningen fortfarande vara effektiv. S i d a |
9-28 9.1.6
Slutsats
Dräneringen minskar effektutvecklingen av branden markant. Bättre effekt går att få om dränering dras på ett bättre sätt, till exempel två dräneringar i varje gång och båda närmre ställagen än 1,5 m. Nivåsprinklerna i ställaget kommer dämpa branden effektivt. Den kommer inte antagligen släckas men hållas kontrollerbar till räddningstjänsten är på plats samt förhindra spridning.
9.2
Brandscenario 2
Detta scenario motsvarar samma som scenario 2 utan åtgärder. Scenario 2 med åtgärder kommer innebära att en IBC läcker ut så pass snabbt att pölen breder ut sig över hela invallningen som utgörs av ytan mellan dräneringen, alternativt halva denna yta, beroende på om det snabba läckaget sker i den ena eller båda lutningarna mot dräneringen. Tanken är att detta är ett värsta scenario som sannolikhetsmässigt inte motsvarar verkligheten på ett helt riktigt sätt. Detta eftersom att pölens utbredning kommer med stor sannolikhet på samma sätt som i scenario 1 falla som en cirkulär formation i riktning mot dräneringen.
9.2.1
Följande antaganden görs:
Antaganden
Pölen breder ut sig i riktning mot dräneringen, det vill säga, i samma riktning som fallet. Pölen antas breda ut sig rektangulärt inom dräneringen. Dräneringen antas kunna ta hand om all vätska som läcker ut och når dräneringen. Pölen består av butylacetat Beräkningar för effekt och storlek på branden görs utifrån den tidpunkt då pölen hunnit bli som störst.
9.2.2
Det dimensionerade brandskyddets inverkan på branden
Eftersom det sitter sprinkler regelbundet över hela ytan som pölen breder ut sig på kommer dessa att effektivt kyla närstående IBC’er och metallbehållare. Dock kommer inte branden dämpas lika effektivt som i scenario 1, eftersom verkningsytan här överskrids, vilket ger ett lägre flöde för varje enskild sprinkler. Eftersom det i detta scenario inte finns något konstant läckage, utan allt läckage sker vid en tidpunkt, kommer den brandfarliga vätskan rinna undan förr eller senare. Detta beroende på hur effektiv vår dränering är och fallet fram till dräneringen. Förutsatt att branden inte sprider sig vidare på den tid det tar för pölen att dräneras bort, kommer brandskyddet vara tillräckligt. Om sprinkler aktiverat och verkningsytan överskridits är det inte säkert att brandskyddet är tillräckligt eftersom dämpningen av branden minskar då sprinklerna inte kan ge det flöde som utlovas i verkningsytan. Det som ska hållas i åtanke är att detta är ett värsta scenario och i verkligheten snarare motsvaras av att en IBC punkteras med hål av större dimension genom mekanisk påverkan eller tappas med en truck eller liknande. Ytan som vätskan som sprider ut sig över är grovt överdriven i detta scenario, och skulle mycket
S i d a |
9-29
väl kunna se mer ut som i scenario 1, med en något större yta, på grund av det högre flödet.
9.2.3
Slutsats
Det aktiva brandskyddet kommer inte vara tillräckligt om branden sprider sig vidare. Dock kommer dräneringen minska effekten. Målet med tillbyggnaden är att förhindra brandspridning ut till gamla höglagret, vilket systemet fortfarande kan uppfylla med hjälp av de brandklassade väggarna. Återigen, ha i åtanke att scenariot är överdrivet.
9.3
Kontroll av skyddsmål i gamla höglagret
Efter att alla brännbara vätskor har förflyttats till ett eget utrymme är det av intresse att undersöka huruvida skyddsmålet kan uppfyllas där numera endast icke brännbara vätskor lagras.
9.3.1
Beskrivning
Kontrollen görs genom att ansätta en brand i form av en pallstapel med dimensionerna . Valet av brandscenario är fullt sannolikt för objektet eftersom alla behållare med vätskor lagras
på träpallar i ställagen, se Figur 11.
Ingående värden från en effektkurva för just ett sådant brandförlopp med en pallstapel
har använts, se Tabell 13 i Bilaga 12.
Beräkningar för kontroll av skyddsmål
.(Särdqvist, 1993). Effektvärdena
används tillsammans med andra indata från
Tabell 14 och Tabell 15 i programmet
Detact QS för att uppskatta tid till sprinkler- och detektoraktivering. Tiden till sprinkleraktivering används tillsammans med effektvärdena för att ta fram brandens effekt vid aktivering. Brandens effekt kan efter sprinkleraktivering antas vara konstant i en
Figur 11. Ställageförvaring på träpall.
minut för att därefter minska till 1/3 av effekten vid aktivering och kvarstår där under resten av förloppet (Staffansson, 2010). Eventuell spridning av branden till intilliggande ställage, kommer till största delen antas bero på strålningsintensiteten från branden i pallarna. Enligt Drysdale är den kritiska strålningsnivån för trä omkring 12 kW/m antändning med en gnista (Drysdale, 2011). För att upprätthålla skyddsmålet får alltså den infallande strålningen mot intilliggande ställage inte överstiga 12 kW/m 2 . Den största effekt branden uppnår, det vill säga effekten vid sprinkleraktivering, används för att beräkna flamhöjd. Med hjälp av synfaktorn och flamtemperatur kan därefter en strålningsintensitet tas fram. Beräkningar
2 vid
S i d a |
9-30
Bilaga 12.
Beräkningar för kontroll av skyddsmål
.
Genom dessa beräkningar tas åtgärdsförslag fram som gör att skyddsmålet kan upprätthållas. Tiden till detektoraktivering används för att göra en grov uppskattning av när i brandförloppet räddningstjänsten är på plats redo för insats vilket precis som tidigare uppskattas till 10 minuter efter larm. Antaganden gjorda i samband med kontrollberäkning av skyddsmål med icke brännbara vätskor redovisas nedan. Pallarna antas vara staplade på höjden. Det förvaras inget ovanför pallstapeln och branden ses som fritt brinnande i ställaget. Flamman har rektangulär form. Flamman antas ha samma bredd som pallarna, 1,22 m. Flamtemperaturen sätts till 1073 K
(Karlsson & Quintiere, 2000).
För konservativ beräkning antas flamman stråla som en svartkropp, Kortaste avståndet mellan ställage väljs för att titta på värsta fallet. Detektoraktivering antas ske när T=13 C. Detta ses som konservativt. Heskestads ekvationer används, och med dem följande antaganden: All energi som införs i plymen kommer från brandens virtuella ursprung. Ingen värmeförlust på grund av strålning till omgivningen. Gaussiskt profil på brandgasernas flödeshastighet och temperatur(u och T). Se linjen i
Error! Reference source not found.
. Vid beräkning av centrumlinjens flödeshastighet och temperatur(u 0 och T 0 ) används den konvektiva delen( ) i den effektutveckling som kommer från det virtuella ursprunget. Hänsyn tas till att det är stora densitetskillnader i plymen och omgivande luft. Detta betyder att antagande att enligt den ideala plymen 4 förkastas. Där är densitet i omgivning och är densitet i plymen. Inblandningen av gaser i plymens ytterkanter är 15 % av flödeshastigheten, u, vid en viss höjd, z.
Figur 12. Heskestads plymmodell.
4 För mer förklaring om ideala plymen, se boken Enclosure Fire dynamics.(Karlsson & Quintiere, 2000)
(Karlsson & Quintiere, 2000) S i d a |
9-31
S i d a |
9-32 9.3.2
Resultat
Tänkbara brandförlopp för pallstapeln redovisas i Figur 13.
Brandförlopp
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 Effektutveckling fri brand Effektutveckling befintligt system Effektutveckling med åtgärder Räddningstjänsten anläder 200 400 600
Tid [s]
800 1000
Figur 13. Effektutvecklingskurvor för olika brandförlopp.
Detektoraktivering vid brand i den aktuella pallstapeln sker 229 s in i brandförloppet. Beräkningar resulterar i nedanstående strålningsintensiteter.
9.3.3
Slutsats
Så som systemet är utformat idag medför att det finns en risk för brandspridning till nästa ställage på grund av strålning. Detta eftersom den kritiska strålningsnivån överskrids, dock endast under den första minuten efter sprinkleraktivering. För att vara på den säkra sidan bör dock vissa åtgärder genomföras. Förslaget för att minimera risken för brandspridning är att de befintliga sprinklerbulberna byts ut till nya med en aktiveringstemperatur på 57 C och ett RTI på runt 25 (ms) 1/2 . Dessa åtgärder medför att strålningsintensiteten minskar och kritisk strålningsnivå för antändning uppnås inte. Valet av värsta scenario medför dessutom att systemet uppskattas vara tillförlitligt. Med de föreslagna åtgärderna kan brandens effekt förväntas vara halverad vid den tidpunkt räddningstjänsten anländer jämfört med om inga åtgärder vidtagits.
S i d a |
10-33
10
Diskussion
Nedan förs en övergripande diskussion om: Avfärdandet av det befintliga systemet. Problematiken med en fri pölutbredning i lagret kopplat till effektutveckling, samt de stora osäkerheterna i detta moment. Rimligheten i de föreslaga åtgärderna i dagens lokal. Skyddsmål, miljöpåverkan och hur företagets varumärke kan skadas vid en stor brand och otillräckligt brandskydd.
10.1
Avfärdning av befintligt system
Som det befintliga brandsyddet är dimensionerat visar validering att lokalen inte är lämplig för den typ av verksamhet som bedrivs där idag. Beräkningar som gjorts visar att ett större spill från exempelvis en IBC skulle kunna täcka in stora ytor av lagret, och vid antändning medföra brandspridning till flera ställage. Jämförelser av det befintliga sprinklersystemet med hur det skulle varit dimensionerat visar att sprinklersystemet inte är tillräckligt effektivt för att dämpa en sådan omfattande brand i lagret. Då sprinklersystemets verkningsyta också överskrids av arean från spillbranden är även detta en tydlig indikation på att systemet inte är tillräckligt. Detta då brandspridning i stort sett obehindrat kommer att ske.
10.2
Pölutbredning och effektutvecklingar
Pölstorleken vid ett spill i lagerlokalen är den faktor som påverkar effektutvecklingen på branden mest. Massavbrinningen är också viktig för effektutvecklingen, men vid ett stort spill kommer effektutveckligen skena iväg för att sedan göra branden okontrollerbar. Som resonerats fram samt med stöd från FM Globals standard måste det finnas dränering för att förhindra kraftiga effektutveckligar. I de pölstorlekar som beräknats för när en IBC läcker ut finns det osäkerheter, då det antas en fri pölutbredning i lokalen. Ställage och pallar kommer vara några av de faktorer som kan förhindra denna utbredning och på så sätt reducerar effektutveckligen. Även antagandet om djupet på vätskan vid ett spill är en osäkerhet då ingen hänsyn tagits till viskositet eller andra fysikaliska egenskaper hos vätskan. Drysdale säger att en spillbrand genererar ett vätskedjup på ”några millimeter” och då valdes tre millimeter som ett representativt djup. En tjockare målarfärg med högre viskositet skulle mycket väl kunna vara djupare och på så sätt reducera pölstorleken och utbredningen kraftigt. Valet av tre millimeter vätskedjup medför således en stor osäkerhet som återspeglas i effektutveckligen. Djupet hade kunnat specificeras bättre om tid lagts på att leta efter en representativ vätska för alla produkter, och tagit hänsyn till dess fysikaliska egenskaper vid beräkning av djup och pölstorlek. Vad som är problematiskt vid beräkning av effektutveckling av en spillbrand är att de formler som använts i denna rapport behandlar pölbränder i kärl. Enligt Drysdale samt SFPE beskrivs försök som visar på att massavbrinningen och därmed också effektutvecklingen kan reduceras till en 1/5 då branden är en spillbrand jämfört med en pölbrand i ett kärl. Vad som också beskrivs i litteraturen är att det inte gjort särskilt många tester på denna typ av bränder men att alla pekar på en reducering till 1/5. Värdet anses som approximativt då detta kommer att variera från fall till fall på grund av olika förutsättningar i olika
S i d a |
10-34
pölbränder. Mer kunskap i form av mer litteratur och försök på spillbränder hade kunnat reducera osäkerheterna i effektutvecklingarna ytterligare i denna rapport. Det finns andra faktorer som kan påverka effekterna som tagits fram i denna rapport. Dessa är till exempel tillgång och behov av syre för branden, samt omfattningen av brandgasernas inblandning i flamman. Då ingen beräkning utförts på syretillgången i lokalen kan inget mer än resonemang och antaganden beskriva denna påverkan. Vid det scenario då en hel IBC läcker ut, utan några åtgärder vidtagna, kommer pölarean motsvara en åttondel av höglagrets golvyta. Med detta förhållande skulle det kunna antas att branden blir ventilationskontrollerad. Det anses inte rimligt att räkna detta som en effektreducerande åtgärd, då branden antagligen redan har överskridit skyddsmålet vid den tidpunkten. De andra scenarierna som är beskrivna är förhållandevis små jämfört med det scenario som nyss beskrivits och därmed ifrågasätts rimligheten även här.
10.3
Åtgärdernas rimlighet
För att minska risken för brandspridning i det gamla höglagret föreslås en uppgradering av sprinklersystemet. Detta görs genom att bulberna byts ut mot bulber med lägre RTI och aktiveringstemperatur. Förslaget uppfattas som kostnadseffektivt i jämförelse med dimensionering av ett helt nytt system. Det sprinklersystem som dimensionerats i den nya brandcellen är mycket svårt att validera. Som ett försök till en validering har beräkningar utförts genom släckverkan genom vattens REMP värde för nivåsprinklerna. Resultatet presenteras i Figur 10 och visar på en kraftig reducering av effekten på branden. Dock har ingen hänsyn till brandfarlig vätska tagits och beräkningen bygger på ett resonemang där nivåsprinkler liknas vid en brandsläckare relativt nära branden, med ett högt vattenflöde och en låg effektiv påföring. Okunskapen i vattnets droppstorlek från sprinklern är också en stor begränsning i valideringen. Med mer kunskap i hur brandens effekt påverkas av sprinklers hade en bättre validering kunnat göras. Åtgärdsförslaget om en ny brandcell för brandklassade vätskor innefattar också dränering. Denna åtgärd kommer enligt beräkningar att minska pölstorleken kraftigt och då reduceras både effektutveckling och risken för brandspridning. Dränering som åtgärd anses därför som nödvändig för att det ska vara möjligt att överhuvudtaget skydda de brandklassade produkterna i brandcellen, samt upprätthålla skyddsmålet genom att passivt kontrollera brandens effekt. Svårigheter med dränering i objektet finns, dels installationstekniska aspekter och dels ekonomiska aspekter. I och med att dränering ska installeras mellan varje ställage anses detta kunna vara en omständlig process med tanke på den gjutna betonggrunden. Ett golvfall mot dräneringen antas också i denna rapport för att vätskan effektivt ska rinna i en riktning bort från närliggande ställage. En dräneringensåtgärd utan ett golvfall anses onödig av den enkla anledningen att vätskan kommer ligga kvar och inte rinna undan. Hur detta fall på golvet ska vara möjlig att skapa i dagens lokal med en betonggrund förklarar också omständigheten av installationen. En föreslagen lösning på problemet är en höjning av golvet i brandcellen. Dels för att rummet ska klara takhöjdskravet från FM Globals sprinklerstandard och dels för att det borde vara lättare att installera dränering med fall vid gjutning av ett nytt golv. Med dräneringen
S i d a |
10-35
tillkommer en uppsamlingsbassäng för spill och släckvatten för att skydda miljön. Bara denna åtgärd kommer antagligen medföra en mycket stor kostnad.
10.4
Validering av skyddsmål samt miljöpåverkan
Sherwin-Williams vill värna om miljön och detta ledde till valet av det snäva skyddsmålet i höglagret. Skyddsmålet för höglagret samt brandcellen är delvis satt på grund av att spill och släckvatten i så liten mängd som möjligt ska riskera att släppas ut i miljön till följd av en brand. Skulle det ske en brand då hela lokalen brinner ner är det svårt att motivera att ingen miljöpåverkan skett och att inga utsläpp av kemikalier ägt rum. Detta skulle kunna skada företagets rykte och varumärke. Skulle företaget istället visa på en hantering av en stor och omfattande brand med hjälp av ett bra brandskydd hade detta kunnat stärka varumärket. Ett bra uppsatt skyddsmål samt ett bra brandskydd går således ihop med hur de stora konsekvenserna av en eventuell brand kommer att påverka miljön. Huvudorsaken till det valda skyddsmålet är att förhindra en okontrollerad brandspridning. Om en brandspridning från den tillbyggda brandcellen till gamla höglagret kan ske är svår att bedöma. Detta på grund av att det är många system, både aktiva och passiva, som samverkar och således kan ingen effekt som uppnås i rummet uppskattas på ett kvantitativt sätt. Detta leder till att tillit har satts till standarder för sprinkler och brandcellen. Försök till att validera dessa har gjorts som visar att effekten på bränder som uppstår i tillbyggnaden hålls nere med hjälp av nivåsprinklerna enligt Figur 10. Med tanke på omständigheterna antas att skyddsmålen ändå kommer att upprätthållas med presenterade åtgärder. Om inte de dimensionerade aktiva systemen och dräneringen klarar av att kontrollera en brand i brandcellen, är rummet i sig klassat för att stå emot en brand i 90 minuter. Detta anses vara tillräckligt för att skydda det gamla höglagret innan räddningstjänsten är på plats för att göra någon sorts insats för att skydda lokalen.
S i d a |
11-36
11 Summerande slutsatser
Lagret är idag inte lämpligt för förvaring av stora mängder brandfarliga färgprodukter. Som godshanteringen ser ut idag inses snabbt att det inte går att upprätthålla det valda skyddsmålet och en större incident skulle också innebära att företaget inte kan upprätthålla sitt skyddsmål: Ingen miljöpåverkan. Det krävs omfattande och dyra åtgärder i brandskyddet för att upprätthålla skyddsmålet i den befintliga lokalen. En egen brandcell för att separera brandfarliga vätskor från icke brandfarliga skulle öka brandsäkerheten i lokalen. Dränering är en effektiv passiv åtgärd vid förvaring av brandfarliga vätskor eftersom ytan vid ett spill begränsas, och detta kommer direkt påverka effektutvecklingen. Det dimensionerade systemet tros kunna upprätthålla skyddsmålet.
S i d a |
12-37
12 Referenser
Barrel Trading GmbH & Co. KG.
IBC Water Tank Container 1000l on an Aluminium Pallet.
(Elektronisk) Tillgänglig: < http://ibc-tank.barrel-trading.com/gb/ibc tank/ibc-water-tank-container-1000l-on-an-aluminium-pallet.html> (2012-11-07) Boverket. (2011).
BBR 18 avsnitt per avsnitt
. (Elektronisk) Tillgänglig:
N-BUTYL ACETATE
. (Elektronisk) Tillgänglig:
An introduction to fire dynamics.
Third edition.
UK: John Wiley & Sons, Ltd. Försäkringsförbundet. (1993).
Regler för automatisk vattensprinkleranläggning RUS 120:4.
HSE – Health and Safety Executive. (2007). (2012-11-07)
Fire Performance of composite IBCs.
(Elektronisk) Tillgänglig:
Enclosure fire dynamics.
CRC Press LLC. Laborationshandledning Laboration 3, 2011-11-16, VBR022 Brandkemi och Explosioner, LTH, Avdelningen för brandteknik. SIA – Solvents Industry Association. (2008).
Guidance for the storage of liquids in intermediate bulk containers.
(Elektronisk) Tillgänglig:
Initial Fires.
Lund University, Institute of Technology, Department of Fire Safety Engineering. Särdqvist, S. (2006).
Vatten och andra släckmedel.
2a upplagan. Kalmar: Lenanders Grafiska AB.
13 Bilaga 1.
Pumpkurvor
S i d a |
13-38 Figur 14. Pumpkurvor el- och dieselpump.
S i d a |
13-39 Figur 15. Den gemensamma pumpkurva som erhålls då båda pumparna i sprinklercentralen körs samtidigt. Det orangea krysset motsvarar det totala maximala flöde som de båda verkningsytorna från dimensionerade tak- och nivåsprinkler ger.
14 Bilaga 2.
Besiktningsintyg 2011
BESIKTNINGSINTYG AUTOMATISK VATTENSPRINKLER ANL ÄGGNING
Besiktningsföretagets referensnr:
S-2357:1
Leveransbesiktning Anläggningens omfattning: Anläggningsägare: Nässjö Mosshaga 10 KB c/o Wilfast Förvaltning AB Stora Badhusgatan 28A 411 21 Göteborg Anläggningsadress: HUS 0 OCH 4 MOSSHAGA 10 NÄSSJÖ Objektnr: Riskklasser, varukategori, lagringshöjd i resp byggnader (byggnadsdelar) HL2 10 mm/min, max 4,0 m lagringshöjd, magasin 4 HL 17,5 mm/min, 186 m² Låglager Utlastningshall Anläggningsfirma: Brann-Tech AB
Ut ökningar
(gäller de fem sista åren) Utökningens omfattning År X Revisionsbesiktning Anläggningen tagen i drift (datum) 2001 02 01 Anläggningsfirma S i d a |
14-40 M aterial och utf örande
Fabrikat: Viking, Reliable Larmventil, typ och tillbehör: Våtrör Sprinkelhuvuden, antal, och typer 5985 st (se anläggarintyg) Vattenkällor, antal, typer och magasinerade volymer: 400 m³ bassänger med automatisk påfyllning från kommunal vattenledning.
El- resp dieselmotordrivna pumpar, 6350 l/min vid 8,1 bar resp 8,0 bar.
Larmsignalöverföring: X Kontr Ej kontr Larmcentral Nässjö RT + LAC Jönköping Larmsignalöverföring, pumpstart, kraftkälla, ventilationsavstängning mm X Till Larmcentral Till
Avvikelser
Kravställaren har för denna anläggning medgett följande avvikelser: Antal sektioner 10 Provningsresultat X Godkänd Provningsdatum 1998 04 23 Systemlinje Multilarm Ej godkänd
Besiktningsdatum och underskrift
Besiktningsdatum: Föregående besiktningsdatum: 2011-03-04 - Anmärkn åtgärdade Ja X Nej se baksidan Nya anmärkningar Inga X Se baksidan Undertecknad besiktningsman anställd av certifierad besiktningsfirma för brandskyddsanordning har besiktigat ovanstående anläggning och funnit den utförd i enlighet med
anl äggning Regler f ör automatisk sprinkler-
med undantag av på intyget angivna avvikelser och anmärkningar Certifikat: 01-634 © MPA AB Ver: 1.0.0
Utfärdande datum: 2011-03-07 Besiktningsmans namnteckning Jens Skärbring / gm Gunnel Holmgren Certifikat: 06-714 Certifierad besiktningsfirma: Mekaniska Prövningsanstalten MPA AB Månskärsv. 9, 141 75 Kungens Kurva. Tel 08-410 102 30 Fortsättning omstående sida
Anm ärkningar S-2357:1
-05.3
Sprinklercentral. Larmmanometer sektion 2 trasig.
-11.1
Hus 0, I-punkt. Orange lokal saknar sprinkler.
-11.2
Hus 4, lager. Lagring i ställage till 5,5 m. Max tillåten lagring 4,2 m.
-11.3
Hus 4, lager, mittenskepp. Påkört grenrör, sprinklern upptryckt mot plåttaket, riktas.
-11.4
Hus 4, lager- transportång mot lastfickor. CU/p-sprinkler monterad horisontellt, bytes mot HSW sprinkler.
-11.5
Hus 0, gamla kabelavdelningen. Övermålade sprinkler bytes.
-11.6
Hall byggd 2001. Generellt lagras gods i ställage äver max tillåten lagringshöjd. Ett fritt utrymme av 1,0 m skall hållas mellan gods och sprinkler.
Max tillåten lagring: Kat 2 lagras till 6,0 m Kat 3 lagras till 4,1 m Kat 4 lagras till 3,0 m -11.7
I-punkt, skärmtak. Under takskjutport i öppet läge erfordras sprinkler.
-11.8
A- och B-larm stannar i sprinklercentral. Överföring till DUC ur finktion.
S i d a |
14-41 Kravst ällare:
X Försäkringsbolag Zurich/Länsförsäkringar Myndighetskrav enligt brandskyddsdokumentation Egen anläggning
M eddelande fr ån kravställaren
I besiktningsintyget angivna anmärkningar skall åtgärdas utan dröjsmål varefter intyget kompletteras och undertecknas nedan.
Om ej samtliga anmärkningar kan vara åtgärdad inom tre månader från besiktningsdatum skall försäkringsbolaget underrättas snarast och senast tre månader efter besiktningen.
Här ovan angivna anmärkningar är nu åtgärdade.
Arbetet utfört av: Datum: - Anläggningsinnehavarens namnteckning:
Leveransbesiktningsintyg: Revisionsbesiktningsintyg:
Sänds tillsammans med anläggarintyg
alltid
till kravställaren.
Sänds till kravställaren
endast om anm ärkningar
förekommit.
Rekommendationer / M eddelanden S-2357:1
MEDDELANDE: -11.1
Dispenser omprovas.
-11.2
25-årskontroll sprinkler. 25-årskontroll av sprinklermunstycken skall utföras. I samband med ombyggnad/demontering av sprinkler sparas demonterade sprinkler för att sändas till SP.
-11.3
Invändig kontroll av rörnät. I samband med ombyggnad/demontering av rörsystem sparas ~ 0,5 m av varje förekommen dimension. Kontroll utföres vid nästa revisionsbesiktning 2012.
-11.4
Serviceavtal med anläggarfirma tecknas.
S i d a |
14-42
© MPA AB
S i d a |
15-43
15 Bilaga 3.
Krav för dimensionering
Tabell 6. Fm-Globals standard för IBC (max 1150 l) Allmänta egenskaper Krav Kommentar Vätsketyp, flampunkt IBC storlek Takhöjd Pallställage avstånd Pallställage bredd Förvaring av IBC Förvaring av andra färgprodukter i samma ställage som en IBC. Invallning Dränering
En flampunkt på minst 93°C eller om IBC ’n innerhåller en alkohol. Max 1150L Max 9,1m Minst 2,4m Max 2,7m Vilken typ av vätska som företaget förvarar i sina IBC’er är för oss en oklarhet. Färglagrets IBC ’er är på 1000L Takhöjden är högre i färglagret än vad FM-Global säger är acceptabelt. Takhöjden är 9,5m enligt
Minsta avståndet mellan pallställagen i färglagret är 2,8m (truckgångarna). Se
Bredden på pallställagen i lagerlokalen är max 2,3m.
är bredden 2,2m.
Får endast förvara IBC på botten av ett pallställage
. Färgprodukter av maximal volym 260 l får förvarats över första nivån (IBC) per nivå i ställaget. Min 7,6 cm Dela in rummet så att inga ytor mellan dräneringsbrunnarna är större än 465 m 2 . Detta betyder att företaget kan förvara pallar med 25 l bunkar utan problem över en IBC. Ska se till att vätskor inte kan läcka ut från det nya brandrummet till övriga höglagret. Invallning och dränering ska tillsammans skydda rummet i minst 30 min.
S i d a |
16-44
16 Bilaga 4.
Handberäkningar sprinklerflöde
Med ekvation 3 ovan beräknades så att Tabell 7 blev komplett.
[Ekvation 3]
Tabell 7. Jämförelse av flöde i sämsta sprinkler mellan det befintliga sprinklersystemet, RUS (standard) och FM-Global (standard). Vattentäthet [mm/min]
17,5
Verkningsyta för en sprinkler [m 2 ]
12
Flöde [l/min]
210
Befintligt sprinklersystem 5 RUS 6 RUS FM-Global (taksprinkler) 7 FM-Global (taksprinkler) FM-Global (nivåsprinkler)
30 30 17,0 17,0 - 12 9 12 9 - 360 270 204 153 227 5 Se bilaga 2 6 (RUS 120:4) 7 (FMDS 0729)
S i d a |
17-45
17 Bilaga 5.
Beräkningar för brandscenario 1 utan åtgärder
Tabell 8. Indata för beräkning av tid.
m [kg] [kg/s] 880 3,5 där är massan [kg] är massflödet [kg/s] Tid till hela behållaren är tömd, enligt ekvation 4. [Ekvation 4] Värdet 525 s är inte giltigt för areaberäkningen eftersom dess giltighetsområde är .
Tabell 9. Indata för beräkning av area.
[s] 251 [s] 150 [kg/m 3 [kg/s] [kg/m h [m] ] 2 s] 880 3,5 0,064 0,003 Indata från tabellen ovan och ekvation 1 ger för de två olika tiderna följande areor. Iterering ger:
Tabell 10. Indata för beräkning av effektutveckling.
H c 28,7E6 8 0,9 43 0,2 4 0,064 9 47 där är effekten [kW] är förbränningsvärmet [kJ/kg] är förbränningseffektiviteten [-] är massavbrinningen [kg/s m 2 ] är pölens area [m 2 ] är reduceringskonstant till följd av värmeförluster [-] Ekvation 5 ger: [Ekvation 5] S i d a |
17-46
8 (SFPE, 2002) 9 (Cameochemicals)
S i d a |
18-47
18 Bilaga 6.
Beräkningar för brandscenario 2 utan åtgärder
Ekvation 6 ger arean då hela IBC’n läcker ut.
Tabell 11. Indata för effektutveckling hel IBC läcker ut.
[Ekvation 6] H c
A
28,7E6 0,9 6 333 0,2 10 0,064 11 Effektutvecklingen för detta blir då, enligt ekvation 5. 10 (SFPE, 2002) 11 (Cameochemicals)
S i d a |
19-48
19 Bilaga 7.
Beräkningar för brandscenario 1 med åtgärder
Effektutveckling och storlek på pölbrand
Figur 16. Pölbrandens utbredning, scenario 1 med åtgärder.
Pythagoras sats ger:
Effektutvecklingen med ekvation 5 blir då med indata för bränslet från
S i d a |
20-49
Tabell 10:
20 Bilaga 8.
Dimensionering av nivåsprinklersystem i ställage
S i d a |
20-50 Figur 17. Visar utformandet av nivåsprinkler i ett pallställage som innehåller både IBC’er och pallar med 20 l färgburkar. Figur 18. Översiktlig bild av översta nivån för nivåsprinklersystemet. Röda sprinkler utgör verkningsytan(2 linjer med 5 sprinklerhuvuden).
S i d a |
20-51 Figur 20. Flöden i sämsta verkningsytan för nivåsprinklerna. Tryck och flöde från pumpen kan ses i blå linjen i nedre delen av bilden
21 Bilaga 9.
Dimensionerat taksprinklersystem
S i d a |
21-52 Figur 21. Noder i taksprinklersystemet i rummet för brandklassade vätskor. Figur 22. Flöden vid test av dimensionerat taksprinklersystem.
S i d a |
21-53 Figur 23. Dimensioner för det dimensionerade taksprinklersystemet. Rött indikerar att det är möjligt att sänka dimensionen på röret.
22 Bilaga 10.
Sprinkler diagram
S i d a |
22-54 Figur 24. Används vid dimensionering av nytt sprinklersystem. Vid ett dimensionerande tryckfall per meter och ett krav på vattenflöde avläses rekommenderad rördimension.
23
Bilaga 11.
Beräkning av brandgasventilation
plymmodellen och därmed görs följande antaganden. Inga förluster på grund av strålning Temperaturen är konstant över plymens höjd horisontellt i plymen. Massflödet bygger på Zukoskis plymmodell vilken i sin tur baseras på ideala Top-hat profil, mycket små skillnader i temperatur och hastighet, sett Plymens massflöde antas vara lika med massflödet av gaser ut genom övre öppningen, Massflöde där är massflödet [kg/s] är massflödet från plymen [kg/s] är omgivande luftens densitet [kg/m 3 ] är gravitationskonstanten [m/s 2 ] är specifika värmekapaciteten [kJ/kg*K] är omgivande luftens temperatur [K] är brandens effekt [kW] där är tryckskillnaden vid nedre öppningen [Pa] är massflödet [kg/s] är omgivande luftens densitet [kg/m 3 ] är flödeskoefficienten 0,6 [-] är nedre öppningens area [m 2 ] Gasens temperatur [Ekvation 7] är brandgaslagrets höjd från golvet [m] Vid användning av ovan formel görs antagandet att det enda massflödet som sker är massflödet från plymen, dvs . Tryckskillnad vid nedre öppningen [Ekvation 8] [Ekvation 9] där är gasens temperatur [K] är omgivande luftens temperatur [K] är specifika värmekapaciteten [kJ/kg*K] är massflödet av gaser ut ur öppningen [kg/s] är värmeövergångstalet [kW/m 2 K] är takarean samt väggarean som är i kontakt med brandgaserna [m 2 ] S i d a |
23-55
S i d a |
23-56
Gasens densitet där är gasens densitet [kg/m 3 ] är gasens temperatur [K] Massflödet av gaser ut ur övre öppningen [Ekvation 10] [Ekvation 11] där är massflödet av gaser ut ur övre öppningen [kg/s] är arean på den övre öppningen [m 2 ] är gasens densitet [kg/m 3 ] är tryckskillnaden vid den nedre öppningen [Pa] är omgivande luftens densitet [kg/m 3 ] är gravitationskonstanten [m/s 2 ] är höjden från golvet till den övre öppningen [m] är brandgaslagrets höjd [m] Likhet sätts mellan plymens massflöde och massflödet ut ur övre öppningen, Därefter kan slutligen brandgasluckornas area, A E beräknas.
Tabell 12. Ingående värden för beräkning av brandgasluckornas area. Ingående variabler Värde
Ekvation 8 ger 1760 293 1,0
h [kW/m 2 K] z [m] g [m/s 2 ]
0,033 0,6 6 9,5 1,2 1 621,5 16,8 9,81
Ingående variabler från Tabell 12
ger nedan resultat. Ekvation 7 ger 18,28 kg/s 1,37 Pa
Ekvation 9 ger Ekvation 10 ger 317,5 K 1,11 kg/m 3 Genom att slutligen lösa ut A E ur ekvation 11 ges slutresultatet: S i d a |
23-57
S i d a |
24-58
24 Bilaga 12.
Beräkningar för kontroll av skyddsmål
Tabell 13. Effektvärden. Tid [s] 0 180 240 300 360 630 720 780 Effekt [kW]
0 150 800 2600 3600 3600 3200 2600
Tabell 14. Uppskattad indata till Detact QS för befintligt system. Variabel Höjd till taket [m] Maximalt avstånd till sprinkler [m] Maximalt avstånd till detektor [m] RTI [(ms) 1/2 ] T sprinkleraktivering [
C]
T detektoraktivering [
C]
9,5 2,5 6,0 80 68 13 Simuleringen gav resultaten t sprinkleraktivering =355 s och t detektoraktivering =229 s. Detta ger en effektutveckling, på 3517 kW vid sprinkleraktivering.
Tabell 15. Indata till Detact QS med förslag på åtgärder. Variabel Höjd till taket [m] Maximalt avstånd till sprinkler [m] Maximalt avstånd till detektor [m] RTI [(ms) 1/2 ] T sprinkleraktivering [
C]
T detektoraktivering [
C]
9,5 2,5 6,0 25 57 13 Simuleringen gav resultaten t sprinkleraktivering = 272 s och t detektoraktivering =229 s. Detta ger en effektutveckling, på 1760 kW vid sprinkleraktivering.
S i d a |
24-59
där är flammans höjd [m] [Ekvation 12] är effekten [kW] är flammans bredd [m] där är en variabel för beräkning av synfaktor [-] är kortsida på strålande yta[m] är långsida på strålande yta[m]
visar principen för beräkning av synfaktor. där är en variabel för beräkning av synfaktor [-] [Ekvation 13] [Ekvation 14] är kortsida på strålande yta[m] är långsida på strålande yta[m] är avståndet mellan stålande yta och beräkningspunkt [m] Med hjälp av tabell 2.8 (Drysdale, 2011) och värden på och kan värden för synfaktor tas fram. där är totala synfaktorn är emissionstalet [-] [Ekvation 15] är Stefan-Boltzmanns konstant [W/m 2 K 4 ] är flamtemperaturen [K]
S i d a |
24-60
L 1 L 2 D
Figur 25. Beräkning av synfaktor.
Det befintliga systemet med en effektutveckling på 3517 kW ger med ekvation 12-15: Systemet med förslag på åtgärder med en effektutveckling på 1760 kW ger med ekvation 12-15: