TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Pelastusopiston paloteatterin toimivuuden arviointi Palotutkimuksen päivät 2015 Jukka Vaari ja Tuula Hakkarainen
Tausta Paloteatteriin hankittiin savukaasujen analysointilaitteisto osana paloteatterin kehittämishanketta 2011 2012 Palosuojelurahaston erityisavustuksen tukemana. Demopoltoissa ja opinnäytetöihin liittyvissä koepoltoissa mitattiin yllättävän suuria HCN-pitoisuuksia, mikä herätti laajaa keskustelua paloteatterissa tehtyjen mittausten oikeellisuudesta sekä mittauslaitteiden toiminnasta, soveltuvuudesta ja luotettavuudesta. Pelastusopisto päätti auditoida paloteatterin mittauslaitteistot. Pelastusopiston rehtori asetti 27.1.2014 auditointihankkeelle ohjausryhmän, jonka tehtävänä oli arvioida paloteatterin soveltuvuutta huonepalossa syntyvien olosuhteiden demonstrointiin. Osana tätä auditointityötä sisäministeriö tilasi VTT:ltä tutkimuksen paloteatterin mittalaitteiden ja tilojen toimivuudesta ja soveltuvuudesta käyttötarkoitukseensa. 25.8.2015 2
Paloteatteri Palon kehittymisen ja paloteknisten laitteiden toiminnan havainnollistamiseen tarkoitettu demonstraatiotila Paloteatteri koostuu polttotilasta, jossa koepoltot suoritetaan laitetilasta, jossa sijaitsevat paloilmoitin-, sammutuslaitteisto- ja kaasuanalysointikeskukset auditoriosta, josta ohjaus- ja tiedonkeruujärjestelmiä ohjataan ja jossa yleisö voi seurata koepolttoja. Polttotilan varustus: lämpötila- ja kaasupitoisuusmittaukset erityyppiset paloilmaisimet ja sammutusjärjestelmät Paloteatteria käytetään ammattiopetuksessa (45-50 krt/v), asiakkaiden koulutuskäytössä (10-20 krt/v) sekä testaukseen ja koepolttoihin (5-10 krt/v). 25.8.2015 3
4
VTT:llä tehtävä tutkimus Vaihe 1 (päättynyt 12/2014) Paloteatterin mittaustekniikan toiminnan ja luotettavuuden arviointi kokonaisuutena Paloteatterin mittausjärjestelmän soveltuvuuden arviointi ja rajoitteet huonepalossa syntyvien olosuhteiden arviointiin http://www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2014/vtt-r-05960-14.pdf 25.8.2015 5
VTT:llä tehtävä tutkimus Vaihe 2 (päättynyt 6/2015) Paloteatterin fyysisten ominaisuuksien (tilan muodon, ilmanvaihdon, aukkojen yms.) ja mittauspisteiden vaikutus mittaustuloksiin 2 3 valitun paloskenaarion pohjalta (vapaa ja sprinklattu palo) Arvio, minkä tyyppisiä paloja tiloissa voidaan esittää, jotta mittaustulokset vastaisivat esitettävää skenaariota Tilojen soveltuvuus paloteknisten laitteiden toiminnan esittelyyn ja esitys paloteatterin ja mittausjärjestelyiden kehittämistarpeista suhteessa nykyiseen käyttöön http://www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2015/vtt-r-03005-15.pdf 25.8.2015 6
Vaihe 1: Paloteatterin mittausjärjestelmän toimivuuden arviointi 7
Mittausjärjestelmän soveltuvuuden arviointi, lämpötilamittaukset Kiinteästi asennetut puikkoanturit, vaipalliset K-tyypin termoelementit K-tyyppi soveltuu hyvin palokokeiden ja demonstraatioiden lämpötilamittauksiin Toimintakunnon arviointi: eri anturien lukemien vertailu toisiinsa normaalilämpötilassa Vikaa epäiltäessä Signaalijohtojen ja liitosten tarkistus Anturin vaihto uuteen Uusilta lämpötila-antureilta vaadittava kalibrointitodistus 25.8.2015 8
Mittausjärjestelmän soveltuvuuden arviointi, kaasupitoisuusmittaukset Ei-dispersiivinen infrapuna-anturi (CO 2 ) on yleensä suhteellisen stabiili ja hyvin selektiivinen mitattavalle kaasulle OK Sähkökemiallinen mittauskenno (O 2, CO, HCN) on mittalaitteena suuntaa-antava Ristiinherkkyys: kenno voi reagoida myös muihin yhdisteisiin kuin kohdekaasuun epäluotettava tulos, jos näytekaasussa on yhdisteitä, joille kaasukenno on ristiinherkkä Virhetulkintojen välttämiseksi on arvioitava, mitä yhdisteitä palossa muodostuva savukaasu voi sisältää merkittävässä määrin ja valittava kaasukennot siten, ettei ristiinherkkyys vääristä tuloksia. Ristiinherkkyyksiä voi eliminoida suodattimilla. Mittauskennot kalibroitava säännöllisesti kohdekaasuilla ja vaihdettava uusiin riittävän usein. Näytteenottolinja puhdistettava tai vaihdettava säännöllisesti. 25.8.2015 9
Yhteenveto ja suositukset (1/3) Demonstraatiot Tavoitteena eivät ole mittaukset tieteellisellä tarkkuudella. Yleisön tekemien päätelmien oikeellisuutta on varmistettava kertomalla epävarmuustekijöistä, ettei synny virheellisiä mielikuvia. Opinnäytetyöt ja tutkimusyksikön suorittama tutkimus/testaus Suuremmat mittausten tarkkuusvaatimukset kuin demonstraatioissa ja vertailumittauksissa Kaikissa tapauksissa tulosten perusteella tehtäviä johtopäätöksiä on arvioitava kriittisesti tiedostaen mittausjärjestelmien rajoitukset. Mittaustekniikan luotettava toiminta edellyttää mittausjärjestelmien toiminnan tuntemista, aktiivista kalibrointia, huoltoa ja kunnossapitoa. Huolto- ja kunnossapitosuunnitelma on tekeillä. 25.8.2015 10
Yhteenveto ja suositukset (2/3) Paloteatterin lämpötilamittausten tarkkuus on riittävä demonstraatiotarkoituksiin ja vertailumittauksiin. Kaasupitoisuusmittauksissa on otettava huomioon palavien materiaalien ja palo-olosuhteiden vaikutus palossa muodostuviin kaasuihin. Mittauskennojen ristiinherkkyydet on otettava huomioon tuloksia tulkittaessa. Ennen toukokuuta 2014 suoritettujen HCN-pitoisuusmittausten tulokset ovat epäluotettavia. Tuolloin käytetty HCN-mittauskenno oli ristiinherkkä CO:lle, jota käytännössä aina muodostuu tulipalossa. Mittausvirheen suuruus ei ole jälkikäteen arvioitavissa, mutta tulokset ovat todennäköisesti olleet merkittävästi suurempia kuin polttotilan todelliset HCN-pitoisuudet. Nykyisin käytössä olevalla HCN-mittauskennolla päästään luotettavampiin tuloksiin, koska tämä kennotyyppi ei ole ristiinherkkä CO:lle. Muut ristiinherkkyydet (esim. negatiivinen ristiinherkkyys NO 2 :lle) on nyt tiedostettu ja osataan jatkossa huomioida. 25.8.2015 11
Yhteenveto ja suositukset (3/3) Demonstraatioiden olosuhteet on määriteltävä mahdollisimman edustaviksi, mutta kaikkia tosielämän tilanteita ei voida kattaa (esim. sairaalan potilashuone voi poiketa merkittävästi demonstraatiosta). Yleisölle on korostettava, että demonstraatio edustaa yhtä mahdollista tilannetta tarkasteltavassa paloskenaariossa. Pelastusopiston paloteatteri on tarkoituksenmukainen ympäristö mm. huonepalon alkuvaiheen kehittymisen ja paloteknisten laitteiden toiminnan havainnollistamiseen, kun sen rajoitukset tiedostetaan ja huomioidaan. 25.8.2015 12
Vaihe 2: Paloteatterin palonsimuloinnit 13
Toisen vaiheen tutkimuksen toteutus Palonsimulointi (FDS) 7.8 m 5.8 m 4.8 m 2.6 m 25.8.2015 14
Ilmanvaihto paloteatterissa 25.8.2015 15
Huonepalo UL 1626 NFPA 92B (nopea palonkehitys) 25.8.2015 16
Tarkastelun erityiskohteet huonepalossa Sprinklaamattoman huonepalon kehitys Sprinklerin toiminta Kaasupitoisuuksien käyttäytyminen huoneen eri osissa Savun leviäminen huoneessa sekä huoneen yläpuolisessa tilassa Vertailu tilanteeseen, jossa savu ei pääse leviämään huoneen yläpuoliseen tilaan 25.8.2015 17
Sprinklerin vaikutus CO-pitoisuuksiin palavassa huoneessa 25.8.2015 18
Sprinkleridemo 25.8.2015 19
Tarkastelun erityiskohteet sprinkleridemossa Kaasulämpötila sprinklerin lähellä Sprinklerin laukeaminen Sprinklerien vaikutus palokuorman eri osiin Paloilmaisimien toiminta (soveltuvin osin) Ilmanvaihdon vaikutus 25.8.2015 20
Sprinkleridemo 3.0 m 25.8.2015 21
Yhteenveto Huonepalodemonstraatioiden ja paloteknisten laitteiden demonstraatioiden suorittaminen realistisesti on mahdollista paloteatterissa. Tämä kuitenkin edellyttää instrumentoinnin sekä kokeiden suoritustavan kehittämistä. Simulointitulokset auttavat ymmärtämään teatterissa jo aiemmin suoritettuja demonstraatioita ja niissä saatuja mittaustuloksia. 25.8.2015 22
Kiitokset Tutkimuksen rahoittajat: Sisäministeriö Palosuojelurahasto Auditointiryhmä: Jarkko Häyrinen, sisäministeriö (puheenjohtaja) Seppo Männikkö, Pirkanmaan pelastuslaitos Antti Rissanen, Pelastusopisto Paavo Tiitta, Pohjois-Savon pelastuslaitos Kati Tillander, Keski-Uudenmaan pelastuslaitos Pelastusopiston henkilökunta: Jani Jämsä Timo Loponen Ari Mustonen 25.8.2015 23
TEKNOLOGIASTA TULOSTA