Työraportti 212-73 Keskus- ja loppusijoitustunneleiden palotarkasteluja APROSilla Lauri Peltokorpi Tapani Kukkola Juha Nieminen Joulukuu 212 POSIVA OY Olkiluoto FI-2716 EURAJOKI, FINLAND Tel +358-2-8372 31 Fax +358-2-8372 389
Työraportti 212-73 Keskus- ja loppusijoitustunneleiden palotarkasteluja APROSilla Lauri Peltokorpi Tapani Kukkola Juha Nieminen Fortum Power and Heat Oy Joulukuu 212 Posivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.
KESKUS- JA LOPPUSIJOITUSTUNNELEIDEN PALOTARKASTELUJA APROSILLA TIIVISTELMÄ Tarkastellaan tulipaloja koillisen loppusijoitusalueen kauimmaisissa valvonta-alueen keskustunneleissa ja loppusijoitustunneleissa. Tavoitteena on saada pidettyä palo-osasto alipaineisena palotilanteessa. Palotehokäyrinä on käytetty keskustunneleissa porausjumbon paloa, jossa palonkehitys on maltillinen, loppusijoitustunnelissa on käytetty pyrolyysistä saatua kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palotehokäyrää sekä ison henkilöauton keskimääräinen palotehokäyrää. Korvausilma on tuotava palo-osaston perälle ja ilma on poistettava palo-osaston alusta. Pahin ajoneuvon palopaikka on palo-osaston alussa poistoilmaventtiilin alapuolella. Palo-osaston koolla ei ole suurta merkitystä paineen kannalta. Kaikissa lasketuissa tapauksissa palo-osasto pysyy liian kauan ylipaineisena. Korvausilmamäärä 3 m 3 /s on liian suuri. Kuiluyhdysperän paineenkorotuspuhaltimien kierrosnopeussäätö ratkaisee palo-osaston paineongelmat palotilanteissa. Palo-osaston paine ohjaa puhaltimien kierrosnopeutta. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palo keskustunnelissa ei aiheuta ongelmaa. Loppusijoitustunnelin palo-osaston ovi on pidettävä avoinna, kun loppusijoitustunneliin ajetaan joko kapselin siirto- ja asennusajoneuvolla tai bentoniittilohkojen siirto- ja asennusajoneuvolla. Jos ajoneuvo syttyy loppusijoitustunnelissa, niin keskustunnelin paloosasto suljetaan ja paine säädetään paineenkorotuspuhaltimien kierroslukusäädöllä. Jos loppusijoitustunneliin mennään henkilö- tai pakettiautolla, niin tällöin loppusijoitustunnelin palo-osaston ovi on pidettävä suljettuna keskustunnelissa syttyvää tulipaloa vastaan. Avainsanat: Paloturvallisuus, loppusijoituslaitos, palosimulointi, APROS.
FIRE ANALYSES IN CENTRAL AND DISPOSAL TUNNELS BY APROS ABSTRACT The central tunnels and the disposal tunnels on the north-east disposal area are the target areas of the fire studies. Target is to maintain under pressure in the fire zone in case of a fire. In the central tunnels a fire of a drilling jumbo with moderate fire propagation is used as heat release rate. In the disposal tunnel the heat release rate of a canister transfer and installation vehicle fire received as a result of the pyrolysis analyze as well as an average heat release rate of a van fire are used. Inlet air is to be conducted to the back end of the fire zone and the exhaust is to be lead out from the beginning of the fire zone. The worst location of the fire is in the beginning of the fire zone just below of the exhaust air clap valve. The size of the fire zone does not have big impact on pressure. In all analyzed cases the fire zone remains too long time over pressurized. Inlet air flow of a 3 m 3 /s is too much. The rotation controlled booster blowers will solve the pressure problems of the fire zone in fire cases. The rotation is controlled by the fire zone pressure. The fire of the canister transfer and installation vehicle in the central tunnel will not cause problems. The disposal tunnel fire door should be kept open, if the canister transfer and installation vehicle or the bentonite blocks transfer and installation vehicle is driven into the disposal tunnel. If a fire is caught in the disposal tunnel then the fire zone in the central tunnel is to be closed and the pressure is controlled by the rotation controlled booster blowers. If a personnel car or a van is driven into the disposal tunnel, then fire door of the disposal is to be kept closed against fires in the central tunnel. Keywords: Fire safety, final disposal facility, fire dynamics simulations, APROS.
1 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 JOHDANTO... 3 2 ILMASTOINTIJÄRJESTELMÄT... 5 2.1 Tuloilmastointi... 5 2.2 Valvomattoman alueen poistoilmastointi... 5 2.3 Valvonta-alueen poistoilmastointi... 5 3 APROS-MALLIIN TEHDYT MUUTOKSET... 7 4 TOIMINTAPERIAATTEET... 11 4.1 Toiminta keskustunnelissa... 11 4.2 Toiminta loppusijoitustunneleissa... 11 5 TARKASTELUN LÄHTÖKOHDAT... 13 5.1 Tavoite... 13 5.2 Tarkasteltava alue... 13 5.3 Palotehokäyrät... 13 5.4 Aikatekijät... 15 6 KESKUSTUNNELIPALOT... 17 6.1 Korvausilman määrä ja tuontikohta... 17 6.1.1 Korvausilmaa tuodaan 3 m 3 /s palo-osaston alkuun... 17 6.1.2 Korvausilmaa tuodaan 2 m 3 /s palo-osaston alkuun... 22 6.1.3 Korvausilmaa tuodaan 2 m 3 /s palo-osaston perälle... 27 6.1.4 Johtopäätökset korvausilmamäärästä ja tuontikohdasta... 33 6.2 Palon sijaintipaikan vaikutus... 33 6.2.1 Palo keskellä palo-osastoa... 33 6.2.2 Palo palo-osaston perällä... 38 6.2.3 Johtopäätös, pahin palon sijaintipaikka... 43 6.3 Palo-osaston kaksinkertaisen pituuden vaikutus... 44 6.3.1 Palo keskellä palo-osastoa... 44 6.3.2 Palo keskellä, puhaltimet käynnistetty vaiheittain... 49 6.3.3 Palo palo-osaston alussa... 54 6.3.4 Palo palo-osaston perällä... 59 6.3.5 Johtopäätös palo-osaston koon vaikutuksesta... 64 6.4 Paineenkorotuspuhaltimien kierroslukusäätö,... 65 6.4.1 Puhaltimien ylösajoaika 3 s... 65 6.4.2 Paineenkorotuspuhaltimien ylösajoaika 12 s... 7 6.4.3 Johtopäätös kierroslukusäädön merkityksestä... 75 6.5 Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palo keskustunnelissa... 76 7 LOPPUSIJOITUSTUNNELIPALOT... 83 7.1 Palo-osasto suljettu... 83 7.1.1 Palo loppusijoitustunnelin suulla... 83 7.1.2 Säätöpellit avoinna... 88 7.1.3 Puhaltimien kierroslukusäädöt... 93 7.1.4 Palo tunnelin keskellä... 99
2 7.1.5 Johtopäätökset, suljettu loppusijoitustunneli... 14 7.2 Palo-osaston ovet avoinna... 15 7.2.1 Poistoilmakanava,5 m 2... 15 7.2.2 Poistoilmakanava,25 m 2... 111 7.2.3 Johtopäätökset, avoin loppusijoitustunneli... 112 7.3 Henkilöajoneuvopalo suljetussa loppusijoitustunnelissa... 112 8 YHTEENVETO... 119 LÄHDELUETTELO... 121
3 1 JOHDANTO Tarkastellaan keskustunnelia ja loppusijoitustunneleita loppusijoitusalueen koillisalueella, kuva 1, kun loppusijoitustila on käyttövaiheessa ja kun alue on valvonta-aluetta. Kuva 1. Loppusijoitustilat (Kirkkomäki 21). Raportissa on suuri määrä kuvia, jotka kaikki eivät ehkä ole tarpeellisia, mutta esityksen kannalta on kuitenkin tarpeellista päästä seuraamaan miten lopulta periaatteisiin on päästy. Periaatteet on esitetty luvussa 3.
4
5 2 ILMASTOINTIJÄRJESTELMÄT Ilmastointijärjestelmien periaatekaavio on esitetty kuvassa 2, josta yksinkertaisuuden vuoksi on jätetty pois ajotunnelin ilmastointi. Kukin ajotunnelilenkki muodostaa oman palo-osaston, tuloilma johdetaan kunkin lenkin alapäähän ja ilma poistetaan valvomattoman alueen kuiluun lenkin yläpäästä. 2.1 Tuloilmastointi Tuloilmastointi on yhteinen sekä valvomattomalle että valvonta-alueelle. Tuloilmapuhaltimia on IV-rakennuksessa 3 x 5 %. Yhden puhaltimen kapasiteetti on 4 m 3 /s. Kuilun alapäässä kuiluyhdysperässä on paineenkorotuspuhaltimet 3 x 5 %. Kunkin puhaltimen kapasiteetti on 3 m 3 /s. Tulokanavan halkaisija keskustunnelissa on 16 mm ja kehätunnelissa 18 mm. Tuloilmastointikuilun halkaisija on 3,5 m. Loppusijoitustunneliin johdetaan tuloilma tunnelin perälle 4 mm kanavaa pitkin. Normaali ilmanvaihto on,5 m 3 /s ja savunpoistotilanteessa 2 m 3 /s. 2.2 Valvomattoman alueen poistoilmastointi Valvomattoman alueen poistoilmastointi muodostuu IV-rakennuksen kolmesta poistoilmapuhaltimesta 3 x 5 %. Yhden puhaltimen kapasiteetti on 3 m 3 /s. Lisäksi valvomattomalla alueella on kaksi savunpoistopuhallinta 2 x 1 %. Yhden puhaltimen kapasiteetti on 2 m 3 /s. Valvomattoman alueen poistoilmakuilun halkaisija on 3,5 m. Poistokanavan halkaisija keskustunnelissa on 16 mm ja kehätunnelissa 18 mm. Valvomattoman alueen kuiluyhdysperässä loppusijoitustasolla on kolme paineenkorotuspuhallinta 3 x 5 %. Yhden puhaltimen kapasiteetti on 2 m 3 /s. 2.3 Valvonta-alueen poistoilmastointi Valvonta-alueen poistoilmastointi muodostuu IV-rakennuksen kahdesta poistoilmapuhaltimesta 2 x 1 %. Yhden puhaltimen kapasiteetti on 2 m 3 /s. Lisäksi valvontaalueella on kaksi savunpoistopuhallinta 2 x 1 %. Yhden puhaltimen kapasiteetti on 2 m 3 /s. Valvonta-alueen poistoilmakuilun halkaisija on 3,5 m. Poistokanavan halkaisija keskustunnelissa on 16 mm ja kehätunnelissa 18 mm. Loppusijoitustunnelista ilma poistetaan kahdella 4 mm kanavalla. Valvonta-alueen poistoilmakuilun kuiluyhdysperässä loppusijoitustasolla on kaksi paineenkorotuspuhallinta 3 x 5 %. Yhden puhaltimen kapasiteetti on 2 m 3 /s.
Kuva 2. Ilmastointijärjestelmät, yksinkertaistettu kaavio. 6
7 3 APROS-MALLIIN TEHDYT MUUTOKSET Simuloinneissa on käytetty pohjana loppusijoituslaitoksen Apros-mallia (Nieminen ja Peltokorpi 211), joka on tehty Aprosin versiolla 5.8.7. Palosimulointeja varten Apros-malliin on tehty joitakin muutoksia. Simuloinneissa käytetty Apros-malli vastaa kuvan 1 tilannetta. Loppusijoitustunneleista on kuitenkin mallinnettu ainoastaan valvonta-alueen kaksi kauimmaista ja valvomattoman alueen neljä kauimmaista tunnelia. Rinnakkaisissa keskustunneleissa sekä tulo- että poistoilmakanava on sisähalkaisijaltaan 16 mm. Tulo- ja poistoilma-aukkojen pinta-ala on 2 m 2. Keskustunnelien poikkipintaala on aina 3 m 2, mutta keskustunnelien palo-osastojen pituutta on varioitu simuloinneissa. Loppusijoitustunneleissa tuloilma tuodaan tunnelin perälle sisähalkaisijaltaan 4 mm kokoista kanavaa pitkin. Lisäksi jokaisessa loppusijoitustunnelissa on tuloilmakanavan alkupäässä paineenkorotuspuhallin, joka vastaa ominaisuuksiltaan kahta sarjaan kytkettyä kuvan 3 puhallinta. Poistoilmakanavan kokoa on simuloinneissa varioitu. Jokaisen loppusijoitustunnelin pituus on 35 m ja poikkipinta-ala 12,25 m 2. Palotehokäyrä tuodaan Aprosiin suojarakennusnoodiin yhdistetyn CNF_FEEDkomponentin avulla. CNF_FEED-komponenttiin määritetään tehokäyrä, jonka se syöttää suojarakennusnoodiin. Komponentin avulla ei voida mallintaa palosta suoraan ympäröiviin kallioseiniin siirtyvää säteilylämpöä, joten kaikki lämpöteho menee ilman lämmittämiseen. Lämmenneen ilman kautta lämpöä sitten luonnollisesti siirtyy myös kallioseiniä kuvaaviin lämpörakenteisiin. Säteilylämmönsiirron puuttuminen on kompensoitu Apros-simuloinneissa kasvattamalla lämmönsiirron tehokkuutta kallioseiniä kuvaavien lämpörakenteiden pinnalla. Alkuperäiseen malliin verrattuna kalliomateriaalin ominaisuuksia on hieman muutettu. Kalliomateriaalille on käytetty seuraavia arvoja (Ikonen 23): Ominaislämpökapasiteetti 737 J/kg/K Tiheys 2749 kg/m 3 Lämmönjohtumiskerroin 2,49 W/m/K Simuloinneissa on mallinnettu lämpöhäviöt poistoilmakanavasta ulkoiseen reunaehtoon, jonka lämpötila on 15 C. Poistoilmakanavan painehäviöiden laskentaa on hieman muutettu. Painehäviöiden laskennassa on käytetty seuraavia sääntöjä: Kanavaylityksen kertavastus 1,6 Sisään virtauksen kertavastus,3 Ulos virtauksen kertavastus 1, Kertavastus muuntoyhteelle 1, (kohta, jossa putken pinta-ala muuttuu)
8 Paloseinien läpivientien kertavastukset on mitoitettu siten, että 3 m 3 /s virtauksella painehäviö on 1 Pa Kertavastus sulku- ja palopelleille,6 Kehätunnelin mutkat ja kaarrokset on huomioitu siten, että 1 m matkalla on,1 kertavastus Kanavan sisäpinnan karheus k =,5 mm Kanavan haaroittuessa: kertavastus haarakanavassa 1,5 ja kertavastus pääkanavassa,1 Puhaltimien ajoajoille on keskustunnelin palosimuloinneissa käytetty pääsääntöisesti arvoa 3 s/ - 1 %. Kahdessa keskustunnelin palotapauksessa ja kaikissa loppusijoitustunnelin palotapauksissa puhaltimien ajoajoille on käytetty realistisempaa arvoa 12 s/ - 1 %.
9 Kuva 3. Loppusijoitustunnelin tuloilmakanavan paineenkorotuspuhaltimen puhallinkäyrä. Lapakulmalle on käytetty arvoa 24.
1
11 4 TOIMINTAPERIAATTEET Toimintaperiaatteisiin on päädytty jäljempänä esitettyjen analyysien perusteella. 4.1 Toiminta keskustunnelissa Keskustunnelit on jaettu noin 35 m pituisiin palo-osastoihin. Normaalikäytössä paloovet pidetään avoinna. Tuloilma johdetaan keskustunnelin perälle ja poistetaan kehätunnelin palo-osaston rajalta. Jos keskustunnelissa syttyy tulipalo, niin palo-osasto eristetään ja kuiluyhdysperän paineenkorotuspuhaltimien kierrosnopeussäädöllä pidetään palo-osasto alipaineisena. 4.2 Toiminta loppusijoitustunneleissa Kun loppusijoitustunneleihin ajetaan joko kapselin siirto- ja asennusajoneuvolla, niin loppusijoitustunnelin palo-osaston ovi pidetään avoinna. Jos loppusijoitustunnelissa syttyy tulipalo, niin loppusijoitustunneliin liittyvä keskustunneli eristetään. Jos loppusijoitustunnelissa käydään esimerkiksi tutkimassa tunnelia pakettiautolla, niin palo-osaston ovi loppusijoitustunneliin pidetään suljettuna siltä varalta, että keskustunnelissa syttyy tulipalo.
12
13 5 TARKASTELUN LÄHTÖKOHDAT 5.1 Tavoite Tarkastelun tavoitteena on saada paine hallintaan palo-osastoissa, palo-osastossa tulee siis olla alipaine ympäröiviin tiloihin nähden, jotta savu ei karkaisi palo-osastosta. 5.2 Tarkasteltava alue Tarkastellaan palotilanteita loppusijoitustilan valvonta-alueella käyttövaiheen aikana, kuva 1. 5.3 Palotehokäyrät Keskustunnelipaloissa on sovellettu porausjumbon rauhallista palotehokäyrää, joka on esitetty kuvassa 4 (Ojala 212). Kuva 4. Porausjumbon rauhallinen palotehokäyrä. Kuvassa 5 on Rickard Hansenin määrittelemä porausjumbon palotehokäyrä (Hansen 212). Paloteho kehittyy kuvassa 5 nopeammin kuin kuvassa 4. Palotehon kehitysnopeudella on vaikutusta palo-osaston paineen kehitykseen.
14 Kuva 5. Hansenin määrittelemä porausjumbon palotehokäyrä. Loppusijoitustunnelipaloja varten kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palotehokäyrä on esitetty kuvassa 6 (Peltokorpi 211). Land Rover Defenderiä vastaavan suuren henkilöauton palotehokäyrä on esitetty kuvassa 7 (Hietaniemi 27). 8 7 6 5 HRR [kw] 4 3 FDS Apros 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Kuva 6. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palotehokäyrä.
15 12 1 8 HRR [kw] 6 4 2 5 1 15 2 25 3 35 4 Kuva 7. Tyypin 4 tai 5 henkilöauton keskimääräinen palotehokäyrä (Hietaniemi 27). 5.4 Aikatekijät Palo syttyy 1 sekunnin kuluttua alkutilanteesta. Palotehokäyränä keskustunnelipaloissa käytetään porausjumbon normaalia palotehokäyrää, ellei toisin mainita. Puhaltimet käynnistyvät 52 sekunnin kohdalla, ellei toisin mainita.
16
17 6 KESKUSTUNNELIPALOT 6.1 Korvausilman määrä ja tuontikohta 6.1.1 Korvausilmaa tuodaan 3 m 3 /s palo-osaston alkuun Keskustunnelin palo-osaston pituus on 35 m. Korvausilma tuodaan palo-osaston alkuun ja poistetaan tunnelin perältä. Puhaltimien kierrosnopeudet mitoitettu siten, että ilman paloa palo-osastoon tulee 3 m 3 /s korvausilmaa ja että palo-osastossa on n. 2 Pa alipainetta. Palo sijaitsee pohjoisen keskustunnelin perimmäisessä palo-osastossa poistoilmakanavan imukohdan alapuolella (maksimoidaan poistettavan ilman lämpötila). Palo-osastossa ylipaine on pahimmillaan yli 1 Pa ja alipaine poistoilmakanavassa alimmillaan lähes 4 Pa. Tilanne ei ole hyväksyttävä. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 8. Palo-osaston paine on kuvassa 9. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 1, 11 ja 12. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 13 ja 14. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 15, 16 ja 17. 7 6 5 virtaus [m3/s] 4 3 2 korvausilma savunpoisto 1-1 2 4 6 8 1 12 Kuva 8. Korvausilma- ja savunpoistomäärät.
18 12 1 8 6 4 palo-osaston paine (Pa) 2 2 4 6 8 1 12-2 Kuva 9. Palo-osaston paine. 16 14 nopeus [rpm] 12 1 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 2 4 6 8 1 12 Kuva 1. Puhaltimien kierrosnopeudet.
19 3,5 3 head [kpa] 2,5 2 1,5 1 tulo. kor. tulo.kor.,5 2 4 6 8 1 12 Kuva 11. Puhaltimien headit. 35 3 25 virtaus [m3/s] 2 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 2 4 6 8 1 12-5 Kuva 12. Puhaltimien tilavuusvirtaukset.
2 lämpötiloja poistoilmakanavassa lämpötila [oc] 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 2 4 6 8 1 12 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun Kuva 13. Lämpötilat poistoilmakanavassa. lämpötiloja poistoilmakuilussa 25 2 lämpötila [oc] 15 1 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 2 4 6 8 1 12 Kuva 14. Lämpötilat poistoilmakuilussa.
21 5 2 4 6 8 1 12-5 -1-15 -2 PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN9 paine (Pa) PKUILU1_CN8 paine (Pa) PKUILU1_CN7 paine (Pa) PKUILU1_CN6 paine (Pa) PKUILU1_CN5 paine (Pa) PKUILU1_CN4 paine (Pa) PKUILU1_CN3 paine (Pa) PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN2 paine (Pa) -25-3 Kuva 15. Paineita poistoilmakuilussa. 3 25 2 15 1 tuloilmakanava 5 2 4 6 8 1 12 Kuva 16. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen.
22 2 1 2 4 6 8 1 12-1 -2 valvonta palo-osaston imu -3-4 -5 Kuva 17. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.1.2 Korvausilmaa tuodaan 2 m 3 /s palo-osaston alkuun Edelliseen tapaukseen verrattuna korvausilmamäärä on 2 m 3 /s ilman paloa. Ajettu laskenta-aika 2 s. Palo on siis tunnelin perällä, josta ilma myös poistetaan. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 18. Palo-osaston paine on kuvassa 19. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 2, 21 ja 22. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 23 ja 24. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 25, 26 ja 27. Palo-osaston paine pysyy ylipaineen puolella jopa 1 s, mutta on enimmillään alle 3 Pa. Paineet poistoilmakanavassa ovat pahimmillaan hieman yli 2 Pa alipainetta. Tilanne ei ole hyväksyttävä.
23 5 4 virtaus [m3/s] 3 2 1 korvausilma savunpoisto 5 1 15 2 25-1 Kuva 18. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 3 2 1 5 1 15 2 25 palo-osaston paine (Pa) -1-2 -3 Kuva 19. Palo-osaston paine.
24 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 2. Puhaltimien kierrosnopeudet. 2 1,8 1,6 head [kpa] 1,4 1,2 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 21. Puhaltimien headit.
25 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 22. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 6 5 lämpötila [oc] 4 3 2 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun 1 5 1 15 2 25 Kuva 23. Poistoilmakanavan lämpötilat.
26 lämpötiloja poistoilmakuilussa 25 2 lämpötila [oc] 15 1 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 5 1 15 2 25 Kuva 24. Poistoilmakuilun lämpötilat. 2 5 1 15 2 25-2 -4-6 -8-1 -12-14 PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN9 paine (Pa) PKUILU1_CN8 paine (Pa) PKUILU1_CN7 paine (Pa) PKUILU1_CN6 paine (Pa) PKUILU1_CN5 paine (Pa) PKUILU1_CN4 paine (Pa) PKUILU1_CN3 paine (Pa) PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN2 paine (Pa) -16-18 Kuva 25. Paineita poistoilmakuilussa.
27 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 26. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 5 5 1 15 2 25-5 -1-15 valvonta palo-osaston imu -2-25 Kuva 27. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.1.3 Korvausilmaa tuodaan 2 m 3 /s palo-osaston perälle Alla tulokset tapauksesta, jossa tuodaan korvausilmaa 2 m 3 /s palo-osaston perälle, imu on palo-osaston alussa. Verrattuna aiempaan 2 m 3 /s tapaukseen tilanne luonnollisesti hieman helpottuu.
28 Puhaltimien kierrosnopeudet mitoitettu siten, että ilman paloa palo-osastoon tulee 2 m 3 /s korvausilmaa ja että palo-osastossa on n. 2 Pa alipainetta. Palo sijaitsee pohjoisen keskustunnelin perimmäisessä palo-osastossa poistoilmakanavan imukohdan alapuolella (maksimoidaan poistettavan ilman lämpötila). Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 28. Palo-osaston paine on kuvassa 29. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 3, 31 ja 32. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 33 ja 34. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 35, 36 ja 37. 45 4 35 3 virtaus [m3/s] 25 2 15 1 5 korvausilma savunpoisto -5 5 1 15 2 25-1 Kuva 28. Korvausilma- ja savunpoistomäärät.
29 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25-5 palo-osaston paine (Pa) -1-15 -2-25 Kuva 29. Palo-osaston paine. 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 3. Puhaltimien kierrosnopeudet.
3 1,6 1,4 head [kpa] 1,2 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 31. Puhaltimien headit. 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 32. Puhaltimien tilavuusvirtaukset.
31 lämpötiloja poistoilmakanavassa lämpötila [oc] 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun Kuva 33. Lämpötilat poistoilmakanavassa. lämpötiloja poistoilmakuilussa 2 18 16 14 lämpötila [oc] 12 1 8 6 4 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 1 15 2 25 Kuva 34. Lämpötilat poistoilmakuilussa.
32 2 5 1 15 2 25-2 -4-6 -8-1 -12 PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN9 paine (Pa) PKUILU1_CN8 paine (Pa) PKUILU1_CN7 paine (Pa) PKUILU1_CN6 paine (Pa) PKUILU1_CN5 paine (Pa) PKUILU1_CN4 paine (Pa) PKUILU1_CN3 paine (Pa) PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN2 paine (Pa) -14-16 Kuva 35. Paineita poistoilmakuilussa. 16 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 36. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen.
33 5 5 1 15 2 25-5 -1 valvonta palo-osaston imu -15-2 Kuva 37. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.1.4 Johtopäätökset korvausilmamäärästä ja tuontikohdasta Palotilanteessa korvausilmamäärä 3 m 3 /s on liian suuri. Korvausilma on tuotava palo-osaston perälle. 6.2 Palon sijaintipaikan vaikutus Tuloksia tulee verrata luvun 6.1.3 tuloksiin, joissa palo oli palo-osaston alussa. 6.2.1 Palo keskellä palo-osastoa Seuraavassa on tuloksia tapauksista, joissa ensimmäisessä palo sijaitsee palo-osaston keskellä ja toisessa palo-osaston perällä korvausilman tulokohdan alapuolella. Paloosaston pituus on siis 35 m. Poistoilman imu on palo-osaston alussa ja tuloilma tuodaan palo-osaston perälle. Puhaltimien kierrosnopeudet mitoitettu siten, että ilman paloa palo-osastoon tulee 2 m 3 /s korvausilmaa ja että palo-osastossa on n. 2 Pa alipainetta. Palon sijainnilla on selvästikin suuri vaikutus siihen, kuinka lämmintä ilmaa poistoilmakanavaan menee, mikä taas vaikuttaa poistoilmakanavan tilavuusvirtauksiin ja paloosaston paineenkäyttäytymiseen. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 38. Palo-osaston paine on kuvassa 39. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 4, 41 ja 42. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 43 ja 44. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 45, 46 ja 47.
34 35 3 25 virtaus [m3/s] 2 15 1 korvausilma savunpoisto 5-5 5 1 15 2 25 Kuva 38. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25-5 palo-osaston paine (Pa) -1-15 -2-25 Kuva 39. Paine palo-osastossa.
35 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 4. Puhaltimien kierrosnopeudet. 1,6 1,4 head [kpa] 1,2 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 41. Puhaltimien headit.
36 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 42. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 2 18 16 14 lämpötila [oc] 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2 25 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun Kuva 43. Poistoilmakanavan lämpötiloja.
37 lämpötiloja poistoilmakuilussa lämpötila [oc] 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 1 15 2 25 Kuva 44. Poistoilmakuilun lämpötiloja. 2 5 1 15 2 25-2 -4-6 -8 PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN9 paine (Pa) PKUILU1_CN8 paine (Pa) PKUILU1_CN7 paine (Pa) PKUILU1_CN6 paine (Pa) PKUILU1_CN5 paine (Pa) PKUILU1_CN4 paine (Pa) PKUILU1_CN3 paine (Pa) PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN2 paine (Pa) -1 Kuva 45. Paineita poistoilmakuilussa.
38 16 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 46. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 -18-2 valvonta palo-osaston imu Kuva 47. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.2.2 Palo palo-osaston perällä Edelliseen verrattuna palo sijaitsee palo-osaston perällä (korvausilman tulokohdan alapuolella).
39 Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 48. Palo-osaston paine on kuvassa 49. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 5, 51 ja 52. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 53 ja 54. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 55, 56 ja 57. 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 korvausilma savunpoisto 5 1 15 2 25-5 Kuva 48. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 2 15 1 5 5 1 15 2 25-5 palo-osaston paine (Pa) -1-15 -2-25 Kuva 49. Paine palo-osastossa.
4 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 5. Puhaltimien kierrosnopeudet. 1,6 1,4 head [kpa] 1,2 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 51. Puhaltimien headit.
41 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 52. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 1 9 8 7 lämpötila [oc] 6 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun Kuva 53. Lämpötilat poistoilmakanavassa.
42 lämpötiloja poistoilmakuilussa 6 5 lämpötila [oc] 4 3 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 1 5 1 15 2 25 Kuva 54. Lämpötilat poistoilmakuilussa. 1 5 1 15 2 25-1 -2-3 -4-5 PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN9 paine (Pa) PKUILU1_CN8 paine (Pa) PKUILU1_CN7 paine (Pa) PKUILU1_CN6 paine (Pa) PKUILU1_CN5 paine (Pa) PKUILU1_CN4 paine (Pa) PKUILU1_CN3 paine (Pa) PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN2 paine (Pa) -6-7 Kuva 55. Paineita poistoilmakuilussa.
43 16 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 56. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 -18-2 valvonta palo-osaston imu Kuva 57. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.2.3 Johtopäätös, pahin palon sijaintipaikka Palo-osaston paineen ja lämpötilojen kannalta pahin palon sijaintipaikka on paloosaston alussa tuloilma-aukon alapuolella.
44 6.3 Palo-osaston kaksinkertaisen pituuden vaikutus 7 m tapauksessa palo-osaston paine nousee alussa jonkin verran korkeammalle kuin 35 m tapauksissa, vaikka äkkiseltään ajateltuna paineen luulisi tässä tapauksessa jäävän alemmaksi (isompi tilavuus ja lyhyempi poistoilmakanava). Vertailun vuoksi puhaltimet voisi käynnistää ilman paloa ja tarkastella palo-osaston paineen käyttäytymistä, ensimmäinen painepiikki johtunee puhaltimien käynnistymisestä. Poistoilmakanavan alipaine jää 7 m tapauksessa sentään alhaisemmaksi kuin 35 m tapauksissa, mikä on lyhyemmästä poistoilmakanavasta johtuen ihan odotettua. 6.3.1 Palo keskellä palo-osastoa Palo-osasto pituus on 7 m pituiseksi. Koska poistoilman imu on palo-osaston alussa, niin poistoilmakanava lyheni 35 m tuloilmakanavan pituuden pysyessä ennallaan. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 58. Palo-osaston paine on kuvassa 59. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 6, 61 ja 62. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 63 ja 64. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 65, 66 ja 67. 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 korvausilma savunpoisto 5 1 15 2 25-5 Kuva 58. Korvausilma- ja savunpoistomäärät.
45 3 2 1 5 1 15 2 25 palo-osaston paine (Pa) -1-2 -3 Kuva 59. Paine palo-osastossa. 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 6. Puhaltimien kierrosnopeudet.
46 1,4 1,2 head [kpa] 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 61. Puhaltimien headit. 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 62. Puhaltimien tilavuusvirtaukset.
47 lämpötiloja poistoilmakanavassa 9 8 7 lämpötila [oc] 6 5 4 3 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun 2 1 5 1 15 2 25 Kuva 63. Poistoilmakanavan lämpötilat. lämpötiloja poistoilmakuilussa 6 5 lämpötila [oc] 4 3 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 1 5 1 15 2 25 Kuva 64. Poistoilmakuilun lämpötilat.
48 1 5 1 15 2 25-1 -2-3 -4-5 PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN9 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN8 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN7 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN6 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN5 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN4 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN3 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN2 CN1_PRESSURE -6-7 Kuva 65. Paineita poistoilmakuilussa. 16 14 12 1 8 6 4 tuloilmakanava 2 5 1 15 2 25 Kuva 66. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen.
49 4 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 valvonta palo-osaston imu Kuva 67. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.3.2 Palo keskellä, puhaltimet käynnistetty vaiheittain Puhaltimien kierrosnopeudet mitoitettu siten, että ilman paloa palo-osastoon tulee 2 m 3 /s korvausilmaa ja että palo-osastossa on n. 2 Pa alipainetta. Poistoilman imu on palo-osaston alussa ja tuloilma tuodaan palo-osaston perälle. Palo (porausjumbon norm. palokäyrä) syttyy 1 s kohdalla ja puhaltimet käynnistetään 52 s kohdalla (ensin ½ kierroksille, 152 s kohdalla täysille). Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 68. Palo-osaston paine on kuvassa 69. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 7, 71 ja 72. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 73 ja 74. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 75, 76 ja 77.
5 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 korvausilma savunpoisto 5 1 15 2 25-5 Kuva 68. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 25 2 15 1 5 5 1 15 2 25-5 -1 palo-osaston paine (Pa) -15-2 -25-3 Kuva 69. Paine palo-osastossa.
51 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 7. Puhaltimien kierrosnopeudet. 1,4 1,2 head [kpa] 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 71. Puhaltimien headit.
52 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 72. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 9 8 7 lämpötila [oc] 6 5 4 3 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun 2 1 5 1 15 2 25 Kuva 73. Poistoilmakanavan lämpötilat.
53 lämpötiloja poistoilmakuilussa 6 5 lämpötila [oc] 4 3 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 1 5 1 15 2 25 Kuva 74. Poistoilmakuilun lämpötilat. 1 5 1 15 2 25-1 -2-3 -4 PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN9 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN8 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN7 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN6 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN5 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN4 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN3 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN2 CN1_PRESSURE -5-6 Kuva 75. Paineita poistoilmakuilussa.
54 16 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 76. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 4 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 valvonta palo-osaston imu Kuva 77. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.3.3 Palo palo-osaston alussa Puhaltimien kierrosnopeudet mitoitettu siten, että ilman paloa palo-osastoon tulee 2 m 3 /s korvausilmaa ja että palo-osastossa on n. 2 Pa alipainetta. Poistoilman imu on palo-osaston alussa ja tuloilma tuodaan palo-osaston perälle.
55 Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 78. Palo-osaston paine on kuvassa 79. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 8, 81 ja 82. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 83 ja 84. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 85, 86 ja 87. 45 4 35 3 virtaus [m3/s] 25 2 15 1 5 korvausilma savunpoisto -5 5 1 15 2 25-1 Kuva 78. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 3 2 1 5 1 15 2 25 palo-osaston paine (Pa) -1-2 -3 Kuva 79. Paine palo-osastossa.
56 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 8. Puhaltimien kierrosnopeudet. 1,4 1,2 head [kpa] 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 81. Puhaltimien headit.
57 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 82. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 45 4 35 lämpötila [oc] 3 25 2 15 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun 1 5 5 1 15 2 25 Kuva 83. Poistoilmakanavan lämpötilat.
58 lämpötiloja poistoilmakuilussa lämpötila [oc] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 1 15 2 25 Kuva 84. Poistoilmakuilun lämpötilat. 2 5 1 15 2 25-2 -4-6 -8-1 -12 PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN9 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN8 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN7 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN6 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN5 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN4 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN3 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN2 CN1_PRESSURE -14-16 Kuva 85. Paineita poistoilmakuilussa.
59 16 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 86. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 4 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 -18 valvonta palo-osaston imu Kuva 87. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.3.4 Palo palo-osaston perällä Palo palo-osaston perällä korvausilman tulokohdan alapuolella. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 88. Palo-osaston paine on kuvassa 89. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa
6 9, 91 ja 92. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 93 ja 94. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 95, 96 ja 97. 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 korvausilma savunpoisto 5 1 15 2 25-5 Kuva 88. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 3 2 1-1 5 1 15 2 25 palo-osaston paine (Pa) -2-3 -4 Kuva 89. Paina palo-osastossa.
61 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 9. Puhaltimien kierrosnopeudet. 1,4 1,2 head [kpa] 1,8,6,4 tulo. kor. tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 91. Puhaltimien headit.
62 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 92. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 35 3 25 lämpötila [oc] 2 15 1 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun 5 5 1 15 2 25 Kuva 93. Lämpötilat poistoilmakanavassa.
63 lämpötiloja poistoilmakuilussa 25 2 lämpötila [oc] 15 1 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 5 1 15 2 25 Kuva 94. Lämpötilat poistoilmakuilussa. 1 5 5 1 15 2 25-5 -1-15 -2-25 -3 PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN9 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN8 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN7 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN6 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN5 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN4 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN3 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN2 CN1_PRESSURE -35-4 -45 Kuva 95. Paineita poistoilmakuilussa.
64 16 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 96. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 4 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 valvonta palo-osaston imu Kuva 97. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.3.5 Johtopäätös palo-osaston koon vaikutuksesta Palo-osaston koolla ei ole suurta merkitystä palo-osaston paineeseen.
65 6.4 Paineenkorotuspuhaltimien kierroslukusäätö 6.4.1 Puhaltimien ylösajoaika 3 s Tuloilmapuolen paineenkorotuspuhaltimelle (yksi käytössä) on toteutettu säätö, joka pyrkii pitämään palo-osaston 1 Pa alipaineessa. Puhaltimien lukumäärät ja kierrosnopeudet (lukum * rpm): - IV-rakennuksen tulo: 1 * 1 - IV-rakennuksen savunpoisto: 2 * 8, - Valvonta-alueen paineenkorotus: 2 * 95 7 m pitkässä palo-osastossa poistoilman imu on palo-osaston alussa ja tuloilma tuodaan palo-osaston perälle. Palo sijaitsee poistoilman imukohdan alapuolella. Puhaltimien käynnistäminen aiheuttaa alipainepiikin palo-osastoon. Ajoajan kasvattaminen leikkaa piikin syvyyttä jonkin verran, mutta edelleen alipaine käväisee lähes 4 Pa tasolla. Mahdollisesti puhaltimet (muut paitsi painesäätöön osallistuva puhallin) olisi syytä kiihdyttää vaiheittain ennalta määrättyihin tavoitenopeuksiinsa. Alipainepiikkiä lukuun ottamatta paineensäätö toimii hyvin. Palo-osasto pysyy alipaineisena ja paine tasaantuu nopeasti 1 Pa alipaineeseen. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 98. Palo-osaston paine on kuvassa 99. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 1, 11 ja 12. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 13 ja 14. Paineet poistoilmakuilussa ja -kanavassa on kuvissa 15, 16 ja 17. 4 35 3 virtaus [m3/s] 25 2 15 1 korvausilma savunpoisto 5-5 5 1 15 2 25 Kuva 98. Korvausilma- ja savunpoistomäärät.
66 2 1 5 1 15 2 25-1 -2-3 palo-osaston paine (Pa) -4-5 -6 Kuva 99. Paine palo-osastossa. 14 12 nopeus [rpm] 1 8 6 4 tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 1. Puhaltimien kierrosnopeudet.
67 1,4 1,2 head [kpa] 1,8,6,4 tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 11. Puhaltimien headit. 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 12. Puhaltimien tilavuusvirtaukset.
68 lämpötiloja poistoilmakanavassa 45 4 35 lämpötila [oc] 3 25 2 15 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun 1 5 5 1 15 2 25 Kuva 13. Poistoilmakanavan lämpötilat. lämpötiloja poistoilmakuilussa 2 18 16 14 lämpötila [oc] 12 1 8 6 4 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 1 15 2 25 Kuva 14. Poistoilmakuilun lämpötilat.
69 2 5 1 15 2 25-2 -4-6 -8-1 -12 PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN9 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN8 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN7 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN6 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN5 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN4 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN3 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN2 CN1_PRESSURE -14-16 Kuva 15. Paineita poistoilmakuilussa. 16 14 12 1 8 6 4 tuloilmakanava 2 5 1 15 2 25 Kuva 16. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen.
7 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 -18 valvonta palo-osaston imu Kuva 17. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.4.2 Paineenkorotuspuhaltimien ylösajoaika 12 s Muutettu puhaltimien ylösajoajoiksi on muutettu 12 s/ -1 % (aiemmin 3 s/-1 %). Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 18. Palo-osaston paine on kuvassa 19. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 11, 111 ja 112. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 113 ja 114. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 115, 116 ja 117.
71 4 35 3 virtaus [m3/s] 25 2 15 1 korvausilma savunpoisto 5-5 5 1 15 2 25 Kuva 18. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 1 5 1 15 2 25-1 -2 palo-osaston paine (Pa) -3-4 -5 Kuva 19. Paine palo-osastossa.
72 14 12 nopeus [rpm] 1 8 6 4 tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 11. Puhaltimien kierrosnopeudet. 1,4 1,2 head [kpa] 1,8,6,4 tulo.kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 111. Puhaltimien headit.
73 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 tulo.kor. 5 1 15 2 25-5 Kuva 112. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 45 4 35 lämpötila [oc] 3 25 2 15 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun 1 5 5 1 15 2 25 Kuva 113. Poistoilmakanavan lämpötilat.
74 lämpötiloja poistoilmakuilussa lämpötila [oc] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 5 1 15 2 25 Kuva 114. Poistoilmakuilun lämpötilat. 2 5 1 15 2 25-2 -4-6 -8-1 -12 PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN9 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN8 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN7 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN6 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN5 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN4 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN3 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN1 CN1_PRESSURE PKUILU1_CN2 CN1_PRESSURE -14-16 Kuva 115. Paineita poistoilmakuilussa.
75 16 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 116. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 -18 valvonta palo-osaston imu Kuva 117. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 6.4.3 Johtopäätös kierroslukusäädön merkityksestä Kierroslukusäätö ratkaisee palo-osaston paineenhallintaongelman.
76 6.5 Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palo keskustunnelissa Puhaltimien kierrosnopeudet mitoitettu siten, että ilman paloa palo-osastoon tulee 2 m 3 /s korvausilmaa ja että palo-osastossa on n. 2 Pa alipainetta. Palo (pyrolyysimallin avulla määritetty kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palotehokäyrä) syttyy 1 s kohdalla, puhaltimet käynnistetään 52 s kohdalla (ajoaika 8 s/1 rpm). Poistoilman imu on 35 m pitkän palo-osaston alussa ja tuloilma tuodaan palo-osaston perälle. Palo sijaitsee palo-osaston alussa poistoilman imukohdan alapuolella. Palo-osaston kallioseiniä kuvaavien lämpörakenteiden pinnalla lämmönsiirron tehokkuus on 18 %, millä kompensoidaan säteilylämmönsiirron puuttuminen Aprosissa. Ilmanvaihto muihin palo-osastoihin on pysäytetty. Kapselin siirto- ja asennusajoneuvon palossa palo-osastoon kehittyy puhaltimien käynnistymisen yhteydessä yli 4 Pa alipaine, jota tosin voitaisiin hillitä käynnistämällä puhaltimia hieman maltillisemmin. Ylipaine on pahimmillaan n. 17 Pa ennen puhaltimien käynnistämistä. Palotehokäyrä on esitetty kuvassa 6. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 118. Palo-osaston paine on kuvassa 119. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 12, 121 ja 122. Lämpötilat poistoilmakanavassa ja poistoilmakuilussa on esitetty kuvissa 123 ja 124. Paineet poistoilmakuilussa ja poistoilmakanavassa on kuvissa 125, 126 ja 127. 3 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 korvausilma savunpoisto -5 5 1 15 2 25-1 Kuva 118. Korvausilma- ja savunpoistomäärät.
77 3 2 1 5 1 15 2 25-1 -2 palo-osaston paine (Pa) -3-4 -5 Kuva 119. Palo-osaston paine. 12 1 nopeus [rpm] 8 6 4 tulo. kor. tulo. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 12. Puhaltimien kierrosnopeudet.
78 1,6 1,4 head [kpa] 1,2 1,8,6,4 tulo. kor. tulo. kor.,2 5 1 15 2 25 Kuva 121. Puhaltimien headit. 25 2 virtaus [m3/s] 15 1 5 5 1 15 2 25 tulo. kor. tulo. kor. -5-1 Kuva 122. Puhaltimien tilavuusvirtaukset.
79 lämpötiloja poistoilmakanavassa lämpötila [oc] 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2 25 palo-osaston imu keskustunnelilenkki 1 keskustunnelilenkki 2 poistoilmakuiluun Kuva 123. Lämpötilat poistoilmakanavassa. lämpötiloja poistoilmakuilussa 7 6 5 lämpötila [oc] 4 3 2 alhaalla keskikohdassa ylhäällä 1 5 1 15 2 25 Kuva 124. Lämpötilat poistoilmakuilussa.
8 2 1 5 1 15 2 25-1 -2-3 -4-5 -6 PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN9 paine (Pa) PKUILU1_CN8 paine (Pa) PKUILU1_CN7 paine (Pa) PKUILU1_CN6 paine (Pa) PKUILU1_CN5 paine (Pa) PKUILU1_CN4 paine (Pa) PKUILU1_CN3 paine (Pa) PKUILU1_CN1 paine (Pa) PKUILU1_CN2 paine (Pa) -7-8 Kuva 125. Paineet poistoilmakuilussa. 14 12 1 8 6 tuloilmakanava 4 2 5 1 15 2 25 Kuva 126. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen.
81 2-2 5 1 15 2 25-4 -6-8 -1-12 -14-16 -18-2 valvonta palo-osaston imu Kuva 127. Paine tuloilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa.
82
83 7 LOPPUSIJOITUSTUNNELIPALOT 7.1 Palo-osasto suljettu 7.1.1 Palo loppusijoitustunnelin suulla Palo sijaitsee loppusijoitustunnelin alussa poistoilman imukohdan alapuolella, poistoilman imu on palo-osaston alussa ja tuloilma tuodaan palo-osaston perälle. Loppusijoitustunnelissa poistoilmakanavan koko on,5 m 2. Tulokanavan halkaisija on 4 mm ja tulokanavassa on paineenkorotuspuhallin. Puhaltimien kierrosnopeudet mitoitettu siten, että ilman paloa palo-osastoon tulee 2 m 3 /s korvausilmaa ja että palo-osastossa on n. 2 Pa alipainetta. Palo (kapselin siirto- ja asennusajoneuvo, KSAA) syttyy 1 s kohdalla, paloon reagoidaan 52 s kohdalla; palavan palo-osaston tulo- sekä poistopuolen säätöpellit avataan manuaalisesti täysin auki (ajoaika 1 s), puhaltimet ajetaan ennalta määrätyille kierrosnopeuksille (ajoaika 8 s/1 rpm) ja ilmanvaihto muualle pidetään ennallaan (ilmanvaihtokerroin,5). Ennen paloon reagoimista loppusijoitustunnelin painetta säädetään poistoilmakanavan säätöpellin avulla (vahvistus -,1, integraatioaika 5 s) ja tuloilmaa tuloilmakanavan säätöpellin avulla (vahvistus,1, integraatioaika 5 s). Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 128. Palo-osaston ja poistokuilun alapään paine on kuvassa 129. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 13, 131 ja 132. Lämpötilat poistoilmakanavassa on esitetty kuvassa 133. Paineet poistoilmakanavassa on kuvissa 134, 135 ja 136. Säätöventtiilien asennot on esitetty kuvassa 137.
84 7 6 5 virtaus [m3/s] 4 3 2 korvausilma savunpoisto 1 5 1 15 2 25 Kuva 128. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25-1 palo-osaston paine (Pa) paine poistokuilun alapäässä (Pa) -2-3 -4-5 Kuva 129. Palo-osaston ja poistokuilun alapään paineet.
85 16 14 nopeus [rpm] 12 1 8 6 4 tulo kor. tulo kor. psij. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 13. Puhaltimien kierrosnopeudet. 3,5 3 head [kpa] 2,5 2 1,5 1 tulo kor. tulo kor. psij. kor.,5 5 1 15 2 25 Kuva 131. Puhaltimien headit.
86 35 3 virtaus [m3/s] 25 2 15 1 tulo kor. tulo kor. psij. kor. 5 5 1 15 2 25 Kuva 132. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 35 3 25 lämpötila [oc] 2 15 1 palo-osaston imu pohjoiseen keskustunneliin kehätunneliin poistoilmakuiluun 5 5 1 15 2 25 Kuva 133. Poistoilmakanavan lämpötilat.
87 9 8 7 6 5 4 3 2 1 tuloilmakanava 5 1 15 2 25 Kuva 134. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 4 3 2 1-1 5 1 15 2 25 valvonta palo-osaston imu -2-3 -4 Kuva 135. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa.
88 25 2 15 1 5 psij.puh_in psij.puh_out -5 5 1 15 2 25-1 Kuva 136. Paine ennen loppusijoitustunnelin tulopuhallinta ja sen jälkeen. säätöventtiileiden asento 1,2 1,8 asento,6 tulo poisto,4,2 5 1 15 2 25 Kuva 137. Säätöventtiilien asennot loppusijoitustunnelin tulo- ja poistokanavassa. 7.1.2 Säätöpellit avoinna Poistoilmakanavan säätöpellit pidetään alusta lähtien täysin avoinna, muuten samat lähtötiedot kuin edellisessä tapauksessa.
89 Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 138. Palo-osaston ja poistokuilun alapään paine on kuvassa 139. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 14, 141 ja 142. Lämpötilat poistoilmakanavassa on esitetty kuvassa 143. Paineet poistoilmakanavassa on kuvissa 144, 145 ja 146. Säätöventtiilien asennot on esitetty kuvassa 147. 7 6 5 virtaus [m3/s] 4 3 2 korvausilma savunpoisto 1 5 1 15 2 25 Kuva 138. Korvausilma- ja savunpoistomäärät. 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25-1 palo-osaston paine (Pa) paine poistokuilun alapäässä (Pa) -2-3 -4-5 Kuva 139. Palo-osaston ja poistokuilun alapään paineet.
9 16 14 nopeus [rpm] 12 1 8 6 4 tulo kor. tulo kor. psij. kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 14. Puhaltimien kierrosnopeudet. 3,5 3 head [kpa] 2,5 2 1,5 1 tulo kor. tulo kor. psij. kor.,5 5 1 15 2 25 Kuva 141. Puhaltimien headit.
91 35 3 virtaus [m3/s] 25 2 15 1 tulo kor. tulo kor. psij. kor. 5 5 1 15 2 25 Kuva 142. Puhaltimien tilavuusvirtaukset. lämpötiloja poistoilmakanavassa 35 3 25 lämpötila [oc] 2 15 1 palo-osaston imu pohjoiseen keskustunneliin kehätunneliin poistoilmakuiluun 5 5 1 15 2 25 Kuva 143. Poistoilmakanavan lämpötilat.
92 9 8 7 6 5 4 3 2 1 tuloilmakanava 5 1 15 2 25 Kuva 144. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen. 4 3 2 1-1 5 1 15 2 25 valvonta palo-osaston imu -2-3 -4 Kuva 145. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa.
93 25 2 15 1 5 psij.puh_in psij.puh_out -5 5 1 15 2 25-1 Kuva 146. Paine ennen loppusijoitustunnelin tulopuhallinta ja sen jälkeen. säätöventtiileiden asento 1,2 1,8 asento,6 tulo poisto,4,2 5 1 15 2 25 Kuva 147. Säätöventtiilin asento loppusijoitustunnelin tulo- ja poistokanavassa. 7.1.3 Puhaltimien kierroslukusäädöt Poistoilmakuilujen alapään paineenkorotuspuhaltimille on rakennettu kierrosnopeussäädöt, jotka pyrkivät pitämään pohjoisen keskustunnelin poistoilmakanavissa kauimmai-
94 sissa kohdissa 1 Pa alipaineen (tässä käytössä koko simuloinnin ajan yhdet puhaltimet sekä valvonta-alueella että valvomattomalla alueella). Käytössä on yksi valvonta-alueen savunpoistopuhallin (aikaisemmissa tapauksissa kaksi). Muuten samat lähtötiedot kuin kohdan 7.1.1 tapauksessa. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 148. Palo-osaston ja poistokuilun alapään paine on kuvassa 149. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 15, 151 ja 152. Lämpötilat poistoilmakanavassa on esitetty kuvassa 153. Paineet poistoilmakanavassa on kuvissa 154, 155 ja 156. Säätöventtiilien asennot on esitetty kuvassa 157. 7 6 5 virtaus [m3/s] 4 3 2 korvausilma savunpoisto 1 5 1 15 2 25 Kuva 148. Korvausilma- ja savunpoistomäärät.
95 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25-1 palo-osaston paine (Pa) paine poistokuilun alapäässä (Pa) -2-3 -4 Kuva 149. Palo-osaston ja poistokuilun alapään paineet. 16 14 nopeus [rpm] 12 1 8 6 4 psij. kor. tulo kor. tulo kor. valvonta kor. 2 5 1 15 2 25 Kuva 15. Puhaltimien kierrosnopeudet.
96 3,5 3 head [kpa] 2,5 2 1,5 1 psij. kor. tulo kor. tulo kor. valvonta kor.,5 5 1 15 2 25 Kuva 151. Puhaltimien headit. 35 3 virtaus [m3/s] 25 2 15 1 psij. kor. tulo kor. tulo kor. valvonta kor. 5 5 1 15 2 25 Kuva 152. Puhaltimien tilavuusvirtaukset.
97 lämpötiloja poistoilmakanavassa 35 3 25 lämpötila [oc] 2 15 1 palo-osaston imu pohjoiseen keskustunneliin kehätunneliin poistoilmakuiluun 5 5 1 15 2 25 Kuva 153. Poistoilmakanavan lämpötilat. 8 7 6 5 4 3 tuloilmakanava 2 1 5 1 15 2 25 Kuva 154. Paine tuloilmakanavassa paineenkorotuspuhaltimien jälkeen.
98 3 2 1 5 1 15 2 25-1 valvonta palo-osaston imu -2-3 -4 Kuva 155. Paine poistoilmakanavassa ennen valvonta-alueen paineenkorotuspuhaltimia (valvonta) sekä palo-osaston imukohdassa. 3 25 2 15 1 5 psij.puh_in psij.puh_out -5 5 1 15 2 25-1 Kuva 156. Paine ennen loppusijoitustunnelin tulopuhallinta ja sen jälkeen.
99 säätöventtiileiden asento 1,2 1,8 asento,6 tulo poisto,4,2 5 1 15 2 25 Kuva 157. Säätöventtiilin asento loppusijoitustunnelin tulo- ja poistokanavassa. 7.1.4 Palo tunnelin keskellä Palo on loppusijoitustunnelin keskellä, muuten lähtötiedot ovat samat kuin tapauksessa 7.1.1. Korvausilma- ja savunpoistomäärät on esitetty kuvassa 158. Palo-osaston ja poistokuilun alapään paine on kuvassa 159. Puhaltimien kierrosnopeudet, headit ja tilavuusvirtaukset on esitetty kuvissa 16, 161 ja 162. Lämpötilat poistoilmakanavassa on esitetty kuvassa 163. Paineet poistoilmakanavassa ovat kuvissa 164, 165 ja 166. Säätöventtiilien asennot on esitetty kuvassa 167.