Paineenhallinta huoneistopaloissa Simo Hostikka Aalto-yliopisto Onnettomuuksien ehkäisyn opintopäivät,
Tausta 2
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
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
Paineen aiheuttamia onnettomuuksia PRONTO 2012-2015/06 3889 asuinrakennuspaloa 1129 muu asuinkerrostalo 263 lievää loukkaantumista 78 vakavaa loukkaantumista 70 palokuolemaa 35 eteisestä löydettyä tai pelastettua henkilöä Ei havaintoja paineesta. 5
Palokokeet 3-kerroksinen, 1970-luvun asuinkerrostalo Kurikassa. Uusitut ikkunat. 58.5 m 2 https://www.youtube.com/watch?v=0ss_onolzly 6
Kokeet: Ilmatiiveyden mittaus SFS-EN 13829, Mikko Yli-Piipari / Vertia Oy 7
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 = 12 10-4 Loose: A leak /A env = 3.5 10-4 Average: A leak /A env = 1.7 10-4 Tight: A leak /A env = 0.50 10-4 8
Kokeet: Ilmanvaihto CLOSED OPEN NORMAL 9
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
Mittaukset Pressure T gas (x 5) M fuel Exhaust T gas (x 5) Exhaust Pressure 11
12
Kokeet: Kaasun lämpötila Heptaani PUR patjat 13
Kokeet: Kaasun paine Heptaani PUR patjat 14
Virtausnopeus ilmanvaihtokanavissa Test 2-4: OPEN Test 5-7: NORMAL BR = bathroom C = closet Heptaani 15
16
PUR-patja vaatekomerossa (Test 12) 17
Test 12: havaintoja Kaasun paine työnsi ikkunan karmeineen ulos, kun ylipainetta oli 1400 Pa (1650 Pa). 18
https://blogs.aalto.fi/fire/pahahupa/ 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
Mallinnus: Fire Dynamics Simulator Mallin kelpoistaminen, eli malliepävarmuuden mittaaminen. 20
Validointitulokset 21
Palo vankilasellissä
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
Tulokset: Paine palohuoneistossa 24
Maksimipaineet (1) 25
Maksimipaineet (2) 26
Savun leviäminen naapurihuoneistoihin 27
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
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
Palopaineen hallinta lisäämällä vuotoa Fast Fire, Near-Zero Envelope, Damper = Off Peak Pressure [Pa] 2000 1500 1000 500 1500 Pa vaatimus edellyttäisi 0.002 m 2 (D = 50 mm) kokonaisvuotoalan. 100 Pa vaatimus edellyttäisi 0.0425 m 2 (D = 230 mm) kokonaisvuotoalan 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 Leak Area [m2] 30
Palopaineen hallinta Fast fire, Near-zero envelope Threshold Pressure [Pa] Damper Configuration Additional Leak Area [m^2] Diameter [mm] Damper = Off 0.025 178 100 pa Damper = Inlet 0.029 192 Damper = On 0.034 208 1500 Pa Damper = On 0.0036 67.7 31
Jatkotutkimustarpeet 1. Rakennusten sisärakenteiden tiiveyden määrittäminen 2. Ilmatiiveys suurilla paine-eroilla 3. Ilmanvaihdon malliparametrien määritys 4. Paineenhallintamenetelmien hyväksyntä 32