Paineenhallinta huoneistopaloissa

Transkriptio

1 Paineenhallinta huoneistopaloissa Simo Hostikka Aalto-yliopisto Onnettomuuksien ehkäisyn opintopäivät,

2 Tausta 2

3 Tausta Voiko ylipaine estää sisäoven avaamisen? Kuinka estetään savun leviäminen ilmanvaihtoverkossa? Voiko ylipaine uhata rakenteiden eheyttä? Kuinka rakennuksen vaipan tiiveys vaikuttaa? Voidaanko näitä tutkia numeeristen simulointien avulla? 3

4 PAHAHUPA-projekti Tutkimusosapuolet Aalto-yliopisto Stravent Oy V-S pelastuslaitos PTIT Markku Kauriala Oy VTT Oy Kiitokset Topi Sikanen Rahul Kallada Janardhan Umar Riaz Peter Biström (Stravent) Pasi Paloluoma Tutkimusmenetelmät 1. Kokeet 2. FDS-ohjelman validointi 3. Tapaustutkimukset Rahoittajat Palosuojelurahasto Hagab AB Rikosseuraamusvirasto ympäristöministeriö 4

5 Paineen aiheuttamia onnettomuuksia PRONTO / asuinrakennuspaloa 1129 muu asuinkerrostalo 263 lievää loukkaantumista 78 vakavaa loukkaantumista 70 palokuolemaa 35 eteisestä löydettyä tai pelastettua henkilöä Ei havaintoja paineesta. 5

6 Palokokeet 3-kerroksinen, 1970-luvun asuinkerrostalo Kurikassa. Uusitut ikkunat m 2 6

7 Kokeet: Ilmatiiveyden mittaus SFS-EN 13829, Mikko Yli-Piipari / Vertia Oy 7

8 Kokeet: Ilmatiiviysmittausten tulokset RakMK D3 (2012) Vaatimus: q 50 4 m 3 /hm 2 Suositus: q 50 1 m 3 /hm 2 NFPA 92 (2012): Very loose: A leak /A env = Loose: A leak /A env = Average: A leak /A env = Tight: A leak /A env =

9 Kokeet: Ilmanvaihto CLOSED OPEN NORMAL 9

10 Kokeet: Palolähteet 3.0 L n-heptaania (C 7 H 16 ) 10 koetta 0.7 m x 0.7 m allas Polyuretaanivaahtopatja N. 3 kg, 3 koetta 10

11 Mittaukset Pressure T gas (x 5) M fuel Exhaust T gas (x 5) Exhaust Pressure 11

12 12

13 Kokeet: Kaasun lämpötila Heptaani PUR patjat 13

14 Kokeet: Kaasun paine Heptaani PUR patjat 14

15 Virtausnopeus ilmanvaihtokanavissa Test 2-4: OPEN Test 5-7: NORMAL BR = bathroom C = closet Heptaani 15

16 16

17 PUR-patja vaatekomerossa (Test 12) 17

18 Test 12: havaintoja Kaasun paine työnsi ikkunan karmeineen ulos, kun ylipainetta oli 1400 Pa (1650 Pa). 18

19 Pasi Paloluoma Peter Biström Jere Heikkinen Simo Hostikka Ville Heikura Rahul Kallada Janardhan Tomas Fagergren Knut Lehtinen 19 SWF Rescue Service Stravent Oy VTT ES Oy AALTO VTT ES Oy AALTO Brandskyddslaget SWF Rescue Service

20 Mallinnus: Fire Dynamics Simulator Mallin kelpoistaminen, eli malliepävarmuuden mittaaminen. 20

21 Validointitulokset 21

22 Palo vankilasellissä

23 Palo kerrostalohuoneistossa Palohuoneisto 50 m 2 Kolme tiiveystasoa 1. Perinteinen: q 50 = 3.0 m 3 /m 2 h 2. Normaali: q 50 = 1.5 m 3 /m 2 h 3. Lähes-nolla: q 50 = 0.75 m 3 /m 2 h Ilmanvaihtoverkko Savupellit 1. Ei savupeltejä 2. Vain tuloilmakanavassa 3. Sekä tulo- että poistokanavassa Puhallin 1. Päällä 2. Pois päältä mutta avoin 3. Pois päältä ja suljettu 23

24 Tulokset: Paine palohuoneistossa 24

25 Maksimipaineet (1) 25

26 Maksimipaineet (2) 26

27 Savun leviäminen naapurihuoneistoihin 27

28 Savun leviäminen: Näkyvyys NO SMOKE Näkyvyys naapurihuoneistoissa. Savua leviää aina, jos peltejä ei ole lainkaan. Savua ei leviä vaikka poistokanavassa ei olisikaan peltiä, jos puhallin on päällä. 28

29 Tapaustutkimuksen johtopäätöksiä Ylipaine Riippuu voimakkaasti vaipan tiiveydestä ja savu/palopelleistä. Ei riipu puhaltimen toiminnasta. Savun leviäminen muihin asuntoihin voidaan estää, JOS molemmat kanavat suljetaan pellein (korkea paine), TAI JOS tulokanava suljetaan ja poistopuhallin pidetään päällä (alhaisempi paine). Tämä olisi suositeltava tapa. 29

30 Palopaineen hallinta lisäämällä vuotoa Fast Fire, Near-Zero Envelope, Damper = Off Peak Pressure [Pa] Pa vaatimus edellyttäisi m 2 (D = 50 mm) kokonaisvuotoalan. 100 Pa vaatimus edellyttäisi m 2 (D = 230 mm) kokonaisvuotoalan Leak Area [m2] 30

31 Palopaineen hallinta Fast fire, Near-zero envelope Threshold Pressure [Pa] Damper Configuration Additional Leak Area [m^2] Diameter [mm] Damper = Off pa Damper = Inlet Damper = On Pa Damper = On

32 Jatkotutkimustarpeet 1. Rakennusten sisärakenteiden tiiveyden määrittäminen 2. Ilmatiiveys suurilla paine-eroilla 3. Ilmanvaihdon malliparametrien määritys 4. Paineenhallintamenetelmien hyväksyntä 32