Kipinät metsäpalojen levittäjinä

Samankaltaiset tiedostot
METSÄPALOT V KULOTUS METSÄPALON AIHEUTTAJANA, Pertti Rossi

EU:n FIRE-RESIST-projekti: Palosimulointimenetelmät tuotekehityksen tukena

PALOTEKNINEN SUUNNITELMA TOIMINNALLINEN TARKASTELU

Vertaileva lähestymistapa järven virtauskentän arvioinnissa

Tulipalon vaikutus rakenteisiin CFD-FEM mallinnuksella


Palokuolemien ehkäisykeinojen arviointiohjelma pilottina tulevaisuuteen. Palotutkimuksen päivät 2011

Rak Tulipalon dynamiikka

Integrointialgoritmit molekyylidynamiikassa

1 Oikean painoisen kuulan valinta

TUULIVOIMAMELUN MITTAUS- JA MALLINNUSTULOSTEN

y 2 h 2), (a) Näytä, että virtauksessa olevan fluidialkion tilavuus ei muutu.

Harjoitustyö, joka on jätetty tarkastettavaksi Vaasassa

Luodin massajakauman optimointi

Chapter 1. Preliminary concepts

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO

Huonepalon ankaruuteen vaikuttavat tekijät ja niiden huomioon ottaminen puurakenteiden palokestävyysmitoituksessa

MUISTIO No CFD/MECHA pvm 22. kesäkuuta 2011

Differentiaali- ja integraalilaskenta

FYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

HAJUHAITTASELVITYS JA MERKKIAINEKOKEET , REKOLANMÄEN KOULU, KEITTIÖ VALTIMOTIE 4, VANTAA

PYHTÄÄN KUNTA RUOTSINPYHTÄÄN KUNTA

EPS ETICS JULKISIVUJEN PALOTURVALLISUUS KERROSTALOISSA. Palotutkimuksen päivät 2013 Esko Mikkola Tuula Hakkarainen, VTT Anna Matala, VTT

UUSI LIEKINLEVIÄMISEN TUTKIMUSLAITE

a) Kuinka pitkän matkan punnus putoaa, ennen kuin sen liikkeen suunta kääntyy ylöspäin?

SMG-4500 Tuulivoima. Ensimmäisen luennon aihepiirit. Ilmavirtojen liikkeisiin vaikuttavat voimat TUULEN LUONNONTIETEELLISET PERUSTEET

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

Taneli Kolström Eri-ikäiset metsät metsätaloudessa seminaari Eri-ikäisrakenteisen metsän kehityksen ennustaminen

Hailuodon kiinteän yhteyden rakennustöiden aiheuttaman samentumisen arviointi 3D vesistömallilla

Tehokas ja ympäristöystävällinen tulisijalämmitys käytännön ohjeita

Matemaattisesta mallintamisesta

TC 127 pintakerrokset ja katteet Tilannekatsaus

Paloturvallisuustutkimus VTT:ssä. Paloklusteri Tuula Hakkarainen, erikoistutkija VTT

Rajoitetun kantaman ja pitkän kantaman luotien kehitys ja stabiliteettitarkastelut (RaKa-Stab vaihe 2, )

Kakonjärven tuulivoimahanke, Pyhäranta-Laitila

Mervento Oy, Vaasa Tuulivoimalan melun leviämisen mallinnus Projektinumero: WSP Finland Oy

Palovaaran ja Ahkiovaaran tuulivoimapuisto, Pello

VIII LISÄTIETOA 8.1. HAVAINTOVIRHEISTÄ

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p).

Tutkimusraportti Hiekkaharjun paloaseman sisäilman hiukkaspitoisuuksista

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

ÄÄNEKKÄÄMMÄN KANTELEEN MALLINTAMINEN ELEMENTTIME- NETELMÄLLÄ

Dynaamiset regressiomallit

Mikrokalorimetri - uusi materiaalien palamisominaisuuksien tutkimuslaite hankittu VTT:lle

TOIMINNALLINEN PALOTURVALLISUUSSUUNNITTELU

TURUN JÄTTEENPOLTTOLAITOKSEN MELURAPORTTI

Annankankaan tuulivoimapuisto

Tuulivoimaloiden ympäristövaikutukset

PALOSEMINAARI 2019 PALOTURVALLISUUS JA STANDARDISOINTI TIIA RYYNÄNEN. Your industry, our focus

1 JOHDANTO 3 2 LÄHTÖTIEDOT JA MENETELMÄT 4

Kemiönsaaren Nordanån merikotkatarkkailu kesällä 2017

Mittaukset: Sääolosuhteet mittausten aikana ( klo 14 17):

DEE Tuulivoiman perusteet

Tilapäisen tulityön suorittaminen. Ohje tilapäisten tulitöiden tekemiseen Technobothniassa

PALOTURVALLISUUS MAANALAISISSA TILOISSA

FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti

Hautakankaan tuulivoimahanke, Kinnula

TC 127 pintakerrokset ja katteet Standardisoinnin tilannekatsaus

BOREAL BIOREF OY KEMIJÄRVEN BIOJALOSTAMON YMPÄRISTÖVAIKUTUSTEN ARVIOINTISELOSTUS LIITE 5

Nikkarinkaarto tuulivoimapuisto

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET

Puun termiset aineominaisuudet pyrolyysissa

Differentiaalilaskennan tehtäviä

Etanoli-vesi seosten palaminen

Palo-osastoinnin luotettavuuden laskennallinen arviointi

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Ratapihaan liittyvien alueiden sekä kaupungintalon tontin asemakaavamuutoksen tärinäselvitys Suonenjoen kaupunki

Nestepisaran höyrystymistutkimus I vaihe

Sähkökaapelien palomallinnuksen uusia menetelmiä ja tuloksia

RYHMÄKERROIN ÄÄNILÄHDERYHMÄN SUUNTAAVUUDEN

Päällysveden sekoittuminen Jyväsjärvessä

Konvertterihallin kärypoiston tehostaminen. Insinööritoimisto AX-LVI Oy Markku Tapola, Seppo Heinänen, VTT Aku Karvinen AX-SUUNNITTELU 1

Virhearviointi. Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

Palofysiikka. T Yritysturvallisuuden seminaari -toinen näytös Kalle Anttila

Paineenhallinta huoneistopaloissa - tutkimushanke. Simo Hostikka Paloseminaari HILTON Kalastajatorppa, Helsinki

Alavieskan Kytölän tuulivoimapuisto

Välkeselvitys. Versio Päivämäärä Tekijät Hyväksytty Tiivistelmä

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, pe :00-17:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

KOLMIULOTTEISEN TILAN AKUSTIIKAN MALLINTAMINEN KAKSIULOTTEISIA AALTOJOHTOVERKKOJA KÄYTTÄEN

TUULIVOIMAPUISTO Ketunperä

Kirjoittaja: tutkija Jyrki Kouki, TTS tutkimus

Kävelyn aiheuttamien ilmanliikkeiden todentaminen laminaatin alla käytettäessä PROVENT alustaa (parketinalusta)

Mikonkeidas tuulivoimapuisto

SMG-4500 Tuulivoima. Kuudennen luennon aihepiirit. Tuulivoimalan energiantuotanto-odotukset AIHEESEEN LIITTYVÄ TERMISTÖ (1/2)

Ravinteisuuden vaikutus kasvupotentiaaliin muuttuvassa ilmastossa Annikki Mäkelä Mikko Peltoniemi, Tuomo Kalliokoski

PIISPANKALLIO, ESPOO KAUPUNKIYMPÄRISTÖN TUULISUUSLAUSUNTO

TOKSET FIRE SAFE JÄTEASTIASUOJAN PALO-OMINAISUUKSIEN SELVITYS

Kattiharjun tuulivoimapuisto

4. Kontrollitilavuusajattelu ja massan säilyminen. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Välkeselvitys. Versio Päivämäärä Tekijät Hyväksytty Tiivistelmä

IL Dnro 46/400/2016 1(5) Majutveden aallokko- ja virtaustarkastelu Antti Kangas, Jan-Victor Björkqvist ja Pauli Jokinen

KAASUJEN YLEISET TILANYHTÄLÖT ELI IDEAALIKAASUJEN TILANYHTÄLÖT (Kaasulait) [pätevät ns. ideaalikaasuille]

Tulisijan oikea sytytys ja lämmitys, kannattaako roskia polttaa sekä pienpolton päästöt, onko niistä haittaa?

SMG-4500 Tuulivoima. Kahdeksannen luennon aihepiirit. Tuulivoiman energiantuotanto-odotukset

Tuulen nopeuden mittaaminen

NÄKEMÄALUEANALYYSIT. Liite 2

Transkriptio:

Topi Sikanen, VTT, PL 1000, 02044 VTT Kipinät metsäpalojen levittäjinä Tiivistelmä Tuulen mukana kulkeutuvat palavat hiukkaset ovat tärkeä metsäpalon leviämisen mekanismi. Kipinät saattavat kulkeutua tuulen mukana jopa kilometrejä ja sytyttää uusia tulipaloja kaukana palorintamasta. Kipinät saattavat edistää palon leviämistä myös tiiviisti rakennetuilla asuinalueilla. Tässä artikkelissa esitellään kipinöiden leviämisen ennustamiseen kehitettyä mallia. Palavien hiukkasten liikkeiden ennustamiseen kehitettiin Fire Dynamics Simulator -palonsimulointiohjelmaan sopiva malli. Malli ottaa huomioon kipinöiden muodon ja niiden palamisen. Mallia verrattiin muualla tehtyihin kokeellisiin havaintoihin, ja yhteensopivuuden todettiin olevan melko hyvä. Mallia voidaan käyttää kipinöiden aiheuttaman palovaaran tutkimiseen. Ilmeisiä sovelluskohteita ovat erilaisten turvaetäisyyksien määrittäminen ja eri rakenteiden alttiuden kipinöiden aiheuttamalle syttymiselle tutkiminen. Mallin avulla arvioitiin metsäpalosta rakennuksille aiheutuvaa vaaraa. Tarkasteltavana oli tilanne, jossa rakennusta uhkaavat kipinät läheisestä metsäpalosta. Tarkasteltiin sekä kipinöiden kantamia ja laskeutumispaikkajakaumia että kipinöiden tunkeutumista rakennuksiin seinien aukkojen kautta. JOHDANTO Palavat hiukkaset muodostavat tärkeän palonleviämismekanismin etenkin metsäpaloissa ja rakennetun ympäristön sekä metsän yhtymäkohdissa. Tulipalon aiheuttamat voimakkaat nostevirtaukset voivat nostaa ilmaan palavaa materiaalia, kuten oksanpätkiä, käpyjä tai kaarnanpalasia. Nämä ilmaan nousseet kipinät saattavat kulkeutua tuulen mukana poispäin palorintamasta ja laskeutuessaan sopivalle alustalle sytyttää uusia paloja. Lyhyen kantaman kipinöintiä tapahtuu jatkuvasti, mutta välillä palavaa materiaalia saattaa nousta myös korkeammalle ja kulkeutua kauemmaksikin, jopa useiden kilometrien päähän. Kipinöiden leviäminen on ollut melko aktiivisen tutkimuksen kohteena ainakin 60-luvulta alkaen. Ensimmäiset kipinöitä koskevat kokeelliset tutkimukset käsittelivät erimuotoisten hiukkasten ilmanvastusta ja palamisaikoja. Näiden kokeiden avulla voitiin rakentaa yksinkertainen malli kipinöiden maksimikantamalle. Myöhemmin malleja on laajennettu ottamaan huomioon muun muassa hiukkasten pyöriminen ja erilaiset materiaalit. Kipinöiden aiheuttaman paloriskin mallintamiseksi halutaan tietää ainakin kipinöiden laskeutumispaikkojen jakauma palorintaman suhteen sekä kipinöiden tila niiden laskeutuessa maahan. Tätä varten on mallinnettava metsäpalon synnyttämät nostevirtaukset, vallitsevat tuulet, kipinöiden liikeradat sekä kipinöiden palaminen. Kipinöiden määrään ja laatuun vaikuttaa muun muassa palavan materiaalin laatu ja kosteus: puista syntyy tyypillisesti sylinterimäisiä kipinöitä ja kosteasta puusta syntyy vähemmän kipinöitä kuin kuivasta [1]. Lisäksi kipinöiden leviämiseen vaikuttavat voimakkaasti vallitsevat sääolosuhteet ja maaston muodot. Kipinöiden aiheuttamaan syttymiseen puolestaan vaikuttaa hyvin paljon kipinöiden tila ja koko niiden osuessa syttyvälle pinnalle: liekehtivä palo ja suuri energiasisältö aiheuttavat syttymisen helpommin kuin kytevä palo ja pieni energia. Kokeissa havupuun neulasista koostuvan pedin sytyttämiseen riitti vain yksi liekehtivä kipinä, kun kyteviä kipinöitä tarvittiin kokonainen suihku [2]. Tästä syystä kipinöiden termisten reaktioiden mallintaminen on tärkeää kipinöiden aiheuttaman paloriskin mallintamiseksi. Aikaisemmissa tutkimuksissa kipinämalleja on käytetty yhdessä yksinkertaisten palopatsasmallien tai ennaltalaskettujen aikakeskiarvotettujen aikakeskiarvoistettujen virtauskenttien kanssa. Tässä työssä kipinämalli liitetään osaksi FDS-palonsimulointiohjelmistoa (FDS) jota käytetään myös palon aiheuttamien virtausten laskemiseen. Kipinöiden liikkeen ja palamisen mallintaminen Kipinöiden aiheuttaman paloriskin mallintaminen voidaan jakaa karkeasti neljään erilliseen osaan: kipinöiden syntyminen, niiden Palotutkimuksen päivät 2009 103

kulkeutuminen ilmavirtojen mukana, palaminen ja niiden aiheuttama syttyminen. Näistä palaminen, kulkeutuminen ja sytyttäminen riippuvat toisistaan: kipinä menettää massaansa palamisen seurauksena, mikä vaikuttaa sen lentorataan. Lisäksi kipinän lämpötila vaikuttaa sen kokemaan ilmanvastukseen. Kipinän aiheuttamaan syttymisriskiin puolestaan vaikuttaa kipinän massa ja tila sen osuessa maahan. Tähänastiset tutkimukset ovat keskittyneet kipinöiden kulkeutumisen tutkimiseen ja ovat olleet lähinnä teoreettisia tutkimuksia. Kokeellista tutkimusta kipinöiden leviämisestä ja niiden aiheuttamasta syttymisestä on tehty varsin vähän. Tässä työssä keskityttiin mallintamaan kipinöiden palamista ja kulkeutumista. Kipinöiden aiheuttamaa syttymistä ei mallinneta. Kipinöiden leviämisen mallintamiseksi tarvitaan malli tulipalon aiheuttamille virtauksille ja kipinän palamiselle. Tässä työssä metsäpalorintaman aiheuttaman virtauksen mallintamiseen käytettiin FDS:ia, jonka hiukkasmallia laajennettiin kattamaan palavat hiukkaset. Tämä lähestymistapa poikkeaa aikaisemmista tutkimuksista siten, että metsäpalon aiheuttaman virtauskentän ratkaisemiseen käytetään virtaslaskentaa yksinkertaisen palopatsasmallin sijasta. Tässä työssä käytetty kipinän malli kykenee käsittelemään levyn, pallon ja sylinterin muotoisia hiukkasia, jotka puolestaan vastaavat esimerkiksi lehtiä tai kaarnanpalasia, käpyjä ja oksia. Palamisen mallintamiseen käytetään yksityiskohtaista mallia, joka käsittää lämmönjohtumisen hiukkasen sisällä sekä hiilen hapettumisreaktiot [3]. Malli on hyvin samankaltainen FDS:n pyrolyysimallin kanssa. Hiukkasen oletetaan menettävän massaansa palamisen seurauksena, mutta hiukkasen tilavuus pienenee vain palamista seuraavissa hiilen hapettumisreaktioissa. Hiukkasen pintalämpötila pidetään vakiona ilmalennon ajan Hiukkasten pallomaisesta poikkeava muoto otetaan huomioon ilmanvastuksen laskennassa. Hiukkasten pyöriminen ja mahdollinen noste jätetään huomioimatta. Lisäksi jokaisen hiukkasen oletetaan putoavan asennossa, joka maksimoi ilmanvastuksen. Kuva 1 havainnollistaa hiukkasten putoamisasentoja ja palamisen etenemissuuntia. Kunkin hiukkasen liikeradat ratkaistaan erikseen liikeyhtälöstä. Mallin toteuttamista koskevat yksityiskohdat on raportoitu lähteessä [4] Validointi Yhdysvaltojen National Institute of Standards and Technology (NIST) ja Japanin rakennustutkimusinstituutti suorittivat vuonna 2007 sarjan kokeita kipinöiden leviämisestä ja vaikutuksista rakennuksiin [5]. Kokeita varten oli rakennettu kipinägeneraattori, jolla pystyttiin tuottamaan halutun muotoisia ja kokoisia kipinöitä. Generaattori on hieman lumilingon näköinen laite, joka sylkee putkestaan kipinöitä puhaltimen voimalla. Kun tämä laite sijoitetaan tuulitunneliin saadaan konkreettista tietoa kipinöiden kantamista tietyissä tuuliolosuhteissa. Generaattorilla ammuttiin kipinöitä tuulitunneliin ja laskeutuvat kipinät kerättiin lattialle asetettuihin vesiastioihin. Näin saatiin numeerista aineistoa sylinterin ja levyn muotoisten hiukkasten leviämisestä eri tuulioloissa. Tuulitunnelikokeesta rakennettiin FDSmalli ja verrattin ennustettuja kipinöiden laskeutumispaikkoja kokeellisesti havaittuihin. Kaksi validoinnissa käytettyä tapausta on esitetty kuvassa 2. (a) (b) 104 Palotutkimuksen päivät 2009

Kipinöiden rakennuksille aiheuttama vaara Suurimmassa osassa simulaatioita kipinöiden keskimääräinen etäisyys kipinägeneraattorista selkeästi yliarvioidaan. Tämä saattaa johtua simuloinnissa kipinöille annetusta 2 m/s lähtönopeudesta, joka on hieman liian suuri. Todellisuudessa kipinät ovat lähteneet generaattorin putkesta nopeudella, joka on jonkin verran pienempi kuin putkessa virtaavan kaasun nopeus. Lisäksi kipinöiden pintalämpötila jää arvailujen varaan, ja erilaisilla pintalämpötilaoletuksilla saadaan jonkin verran erilaisia tuloksia. Jakaumien muodot ovat kuitenkin hyvin samankaltaisia havaittujen jakaumien kanssa, joten malli näyttäisi toimivan kohtuullisesti. Ottaen huomioon hiukkasten lähtöarvojen mallinnukseen liittyvät epävarmuudet, on mallin toiminta tyydyttävää. Kipinägeneraattorikokeet koskivat kuitenkin vain varsin yksinkertaisia geometrioita ja suhteellisen hitaita virtausnopeuksia. Monimutkaisemmissa geometrioissa ja tulipalotilanteissa eroja simulointien ja kokeiden välille saattaisi syntyä huomattavasti enemmän. Lisäksi on huomioitava, että näissä kokeissa kipinät olivat kokonaan hiiltä ja näin ollen kipinöiden palomallia ei päästy testaamaan. Kipinöille käytetty pyrolyysimalli on validoitu jo aikaisemmin [3,4,6]. Kipinöiden rakennuksille aiheuttama vaara Kipinöiden rakennuksille aiheuttamaa vaaraa tutkittiin simulaatioiden avulla. Kuvassa 3 on esitetty simuloinneissa käytetty skenaario. Herkkyystarkastelun avulla päädyttiin käyttämään laskennalliselle alueelle korkeutta (H) 30 metriä ja palorintaman etäisyydeksi tuulireunasta asetettiin (D) 20 metriä. Laskennallinen alue jaettiin useaan hilaan ja pienimmillään diskretointiväli oli 25 cm puiden ja rakennuksen luona. Tulipalon kuvaamiseen käytetään 48:aa puunrunkoa joiden pinnalta vapautuvan lämmön määrää säädellään siten, että haluttu lämmönvapautumisnopeus saavutetaan. Simuloinneissa vaihdellaan palorintaman ja rakennuksen välistä etäisyyttä, sekä tuulen nopeutta. Simuloinneissa palorintamalle käytetään intensiteettejä 10 MW/m ja 40 MW/m. Tuulennopeuden oletetaan riippuvan korkeudesta kaavan U w p z ( z) = U z 0 (1) 0 mukaan. Tässä z 0 =5 m ja p=0.3 ja U 0 on referenssituulennopeus. Referenssituulennopeudelle käytetään arvoja 5,10 ja 15 m/s, jotka vastaavat sunnilleen kohtalaista, navakkaa ja myrskytuulta. Suoraan palavien puiden yläpuolelle sijoitetulta tasolta laskettiin liikkeelle palavia hiukkasia. Kipinät olivat muodoltaan sylinterimäisiä, ja halkaisijat vaihtelivat 1 millistä 5 milliin. Kipinät lasketaan liikkeelle palavina, ja niiden alkunopeus on sama kuin kaasun paikallinen nopeus. Palorintaman ja rakennuksen välistä etäisyyttä (L) vaihdeltiin 10, 30 ja 50 metrin välillä. Simuloinneilla tutkittiin paitsi kipinöiden laskeutumispaikkoja, niin myös kipinöiden tunkeutumista rakennukseen seiniin tehtyjen reikien kautta. Laskennallisen alueen rajatusta koosta johtuen varsin moni lähetetyistä kipinöistä lensi suoraan ulos laskennallisesta alueesta. Tämä vaikutti erityisesti pienimpien 1 mm kipinöiden tuloksiin. Jatkossa käsitellään vain niitä kipinöitä, jotka ovat laskeutuneet laskennallisen alueen sisälle. Osa kipinöistä olisi siis saattanut lentää pidemmällekin kuin tässä esitetyt tulokset antavat ymmärtää. Tulokset Kipinöiden tyypillinen laskeutumispaikkaja- Palotutkimuksen päivät 2009 105

106 Palotutkimuksen päivät 2009 kauma (ks. kuva 4) on kaksimoodinen: suurin osa kipinöistä tippuu hyvin lähelle lähtöpaikkaa; toisinaan kuitenkin voimakkaampi nostevirtaus heittää joukon kipinöitä kauemmas. Kipinöiden laskeutumisetäisyydet poikkeavat merkittävästikin aikaisemmissa tutkimuksissa saaduista arvioista. Aiemmin kipinöiden kantamille on saatu arvoja noin 50 metristä aina useisiin kilometreihin asti. Yksi syy eroavaisuuksiin on todennäköisesti FDS:n käyttö virtauskentän laskemiseen: aikaisemmissa tutkimuksissa on tyypillisesti käytetty joko yksinkertaista palopatsasmallia tai aikakeskiarvotettua virtauskenttää. Lisäksi suuri osa etenkin pienistä kipinöistä lensi suoraan ulos laskennallisesta alueesta eikä näin ollen tullut huomioiduksi etäisyysjakaumia laskettaessa. Kuvasta 5 voidaan nähdä eri parametrien vaikutus rakennuksen luokse laskeutuvien kipinöiden määrään. Kuviin 5a b on piirretty rakennuksen saavuttavien kipinöiden keskimääräiset prosenttiosuudet kaikista liikkeelle lähetetyistä kipinöistä. Mikäli kipinä laskeutuu alle metrin päähän rakennuksesta, voidaan sen katsoa saavuttaneen rakennuksen. Odotetusti palon intensiteetin kasvattaminen lisää suurten hiukkasten kantamaa (ks. kuva 5). Toisaalta pienempien kipinöiden osalta vaikutus on päinvastainen. Pienemmät kipinät seuraavat virtausta tarkemmin ja näinollen lentävät suoraan ulos laskennallisesta alueesta. Rakennuksen ja palorintaman välisen etäisyyden kasvaessa kipinöiden määrä vähenee nopeasti (ks. kuva 5c). Tuulen nopeus puolestaan kallistaa palopatsasta rakennusta kohti ja lisää rakennukselle tulevien kipinöiden määrää. Aikaisemmissa tutkimuksissa kipinöiden kantomatkan ja tuulen nopeuden välillä on havaittu lineaarinen yhteys. Tässä tapauksessa tuulen nopeus näyttäisi lisäävän kipinöiden määrää (ja siten rakennukselle aiheutuvaa riskiä) myös suunnilleen lineaarisesti. Ylivoimainen enemmistö kipinöistä laskeutuu rakennuksen katolle; vain muutamat kipinät tunkeutuvat rakennuksen sisälle seinissä sijaitsevista aukoista. Lisäksi suurin osa kipinöistä laskeutuu metsäpalon puolelle rakennusta. Kaikki rakennukseen tunkeutuvat kipinät ovat kyteviä. Tämä on luultavasti seurausta siitä, että kytevien kipinöiden tiheys on laskenut puuhiilen tiheyden tasolle, ja näinollen ne helpommin suraavat pieniä ilmavirtoja. Raskaammat liekehtivät kipinät tippuvat enimmäkseen rakennuksen katolle. YHTEENVETO Palavien hiukkasten liikkeiden ennustamiseen kehitettiin virtauslaskentaohjelmistoon sopiva malli. Malli sopii yhteen muualla tehtyjen kokeellisten havaintojen kanssa melko hyvin. Laskennalliselta raskaudeltaan malli on kohtuullinen. Useimmissa simuloinneissa kipinöiden lentoratojen laskentaan kului noin 1 % kokonaislaskenta-ajasta, mutta jos palavia hiukkasia syntyy runsaasti, voi mallin laskennallinen raskaus käydä suureksi. Mallin avulla analysoitiin metsäpalosta rakennukselle aiheutuvaa riskiä. Kipinöiden tunkeutumisen rakennukseen havaittiin olevan vähäistä. Suurin uhka näytti muodostuvan suurista kipinöistä, joita päätyi rakennuksen luokse eniten. Sekä kipinöiden koon että materiaalien mallinnuksessa on kuitenkin vielä suuria epävarmuuksia, joten tuloksia on pidettävä lähinnä suuntaa-antavina. Lisävalidointia tarvitaan etenkin tässä työssä tutkitun kaltaisten tapausten osalta. Kipinät ja niiden aiheuttama riski rakennuksille ovat edelleen aktiivisen tutkimuksen kohteena ja erityisesti kokeellista tutkimusta on tehty viimeaikoina NISTissä. KIITOKSET Tämä työ on tehty osana EU:n ja VTT:n rahoittamaa maastopaloja käsittelevää FIRE- PARADOX-hanketta. LÄHDELUETTELO 1. S. L. Manzello, A. Maranghides, W. E. Mell, Thomas G. Cleary, J. C. Yang, Firebrand production from burning vegetation, Forest Ecology and Management, vol. 234, s. S119, 2006. 2. S. L. Manzello, T. G. Cleary, J. R. Shields, A. Maranghides, W. Mell and J. C. Yang, Experimental investigation of firebrands: Generation and ignition of fuel beds, Fire Safety Journal, vol. 43, s. 226 233, 2008. 3. B. Benkoussas, J.-L. Consalvi, B. Porterie, N. Sardoy and J.-C. Loraud, Modelling thermal degradation of woody fuel particles, International Journal of Thermal Sciences, vol. 46, s. 319 327, 2007. 4. T. Sikanen. Kipinöiden leviämisen mal-

(a) (b) (c) lintaminen palon simuloinnissa, Diplomityö, Systeemianalyysin laboratorio, Teknillinen korkeakoulu, 2008. 5. S. L. Manzello, J. R. Shields, T. G. Cleary, A. Maranghides, W. E. Mell, J. C. Yang, Y. Hayashi, D. Nii, T. Kurita. On the Development and Characterization of a Firebrand Generator. Fire Safety Journal, Vol. 43, s. 258 268, 2008. 6. N. Sardoy, J-L Consalvi, B. Porterie, A. C. Fernandez-Pello, Modeling transport and combustion of firebrands from burning trees, Combustion and Flame, vol. 150, s. 151 169, 2007 Palotutkimuksen päivät 2009 107