Brandgasspridning via ventilationssystemet

Transkript

1 Brandgasspridning via ventilationssystemet Inledning Räddningstjänstens erfarenheter Forskningen i dag och framtiden Kaffepaus Branschens bild av framtiden Brandkonsultens visioner Diskussion

2 Deltagare Fredrik Wikström Lars Jensen Sten Nerell Sven Pettersson Mattias Skjöldebrand Brandkåren Attunda Lunds tekniska högskola Trox Auranor Bevent Rasch AB Brandkonsulten AB

3 1:5 metoden och röklås Bakgrund BBR förhindra, avsevärt försvåra Skärpning av kraven Spjällösningar eller fläkt i drift Inget ifrågasättande från branschens sida Inga motiv utifrån inträffade skador

4 Varför andra lösningar än spjäll Investering Driftkostnad Olägenhet Tillräcklig skyddsnivå

5 Verkligheten 100 döda vid brand varje år. Ingen har omkommit i annan brandcell än där branden startat. Sker farlig brandgasspridning via ventilationssystemet? Finns gynnsamma faktorer som ej uppmärksammats?

6 Forskningen Branden Byggnaden Ventilationssystemet Brandgasspridning gränsfall tumregler åtgärder framtida BBR Lars Jensen - Installationsteknik 1

7 Systemteknik Branden Brandeffekt som funktion av tiden Brandflöde som funktion av tiden Brandtemperatur som funktion av tiden Brandtryck som funktion av tiden Byggnaden Täthet Hållfasthet Ventilationssystemet Utformning, tryckfall och flöden Lars Jensen - Installationsteknik 2

8 Branden Fråga: Fullständig förbränning av 50 g C med 1 m 3 luft vid 1 bar och 300 K? Svar 1: 1 m 3 13 bar och 3900 K Svar 2: 9.3 m 3 1 bar och 2800 K Lars Jensen - Installationsteknik 3

9 Branden Slutsats: Det går nog inte att stänga in en brand. Slutsats: Det måste läcka ut någonstans Lars Jensen - Installationsteknik 4

10 Hur stor varm volym V b sprids? Använd AGL p V = m R T / M V b = V ( T b / T n - 1 ) (m 3 ) V rumsvolym, m 3 T b brandtemperatur, K T n normaltemperatur, K Lars Jensen - Installationsteknik 5

11 Hur stor kall volym V n sprids? Använd AGL p V = m R T / M V n = V ( 1 - T n / T b ) (m 3 ) V rumsvolym, m 3 T b brandtemperatur, K T n normaltemperatur, K Lars Jensen - Installationsteknik 6

12 Exempel V b och V n T n K T b K V b /V V n /V / / / Lars Jensen - Installationsteknik 7

13 Hur stort medelbrandflödet q bm? q bm = V b /t (m 3 /s) V b spridd varm brandvolym, m 3 t brandtid, s Lars Jensen - Installationsteknik 8

14 Hur stort maxbrandflödet q bmax? Antag brandflöde utvecklas som t n q bmax = (n+1) q bm (m 3 /s) q bm varmt medelbrandflöde, m 3 /s Lars Jensen - Installationsteknik 9

15 Brandeffekttillväxt P = t 2 typ W/s 2 P=1 MW P=675 kw slow s 8 min medium s 4 min fast s 2 min ultra fast s 1 min Lars Jensen - Installationsteknik 10

16 Momentant brandflöde q brand = q plym q luft (m 3 /s) q plym = q m / plym q luft = q m / luft (m 3 /s) (m 3 /s) q m massflöde, kg/s Lars Jensen - Installationsteknik 11

17 p V = m R T / M (AGL) p absolut tryck, Pa V volym, m 3 m massa, kg R 8314 J/Kkmol T absolut temperatur, K M molvikt, kg/kmol Lars Jensen - Installationsteknik 12

18 1 /? p V = m R T / M = m / V = p M / R T 1 / = V / m = R T / p M = ( R / p M ) T Lars Jensen - Installationsteknik 13

19 Momentant brandflöde Omskrivning och AGL ger q brand = q m R ( T plym T luft ) / p M (m 3 /s) Upptagen konvektiv brandeffekt P = q m c p ( T plym T luft ) (W) Eliminering av q m ( T plym T luft ) ger q brand = R P / p c p M (m 3 /s) Lars Jensen - Installationsteknik 14

20 Momentant brandflöde q brand q brand = ( R / p c p M ) P (m 3 /s) R p c p M P 8314 J/Kkmol absolut tryck, Pa specifikt värme J/kgK molvikt, kg/kmol konvektiv brandeffekt MW Lars Jensen - Installationsteknik 15

21 Momentant brandflöde q brand = ( R / p c p M ) P (m 3 /s) ( R / p c p M ) = m 3 /sw 1 MW ger 2.9 m 3 /s 1 MW ger 1.0 m 3 /s (allt konvektivt) (tumregel) Lars Jensen - Installationsteknik 16

22 Maximalt brandflöde Hur stor kan brandeffekten bli? Hur stor kan brandflödet bli? Har ventilationen betydelse? Lokalens luftvolym och brandeffektens tillväxthastighet har betydelse Lars Jensen - Installationsteknik 17

23 Brandflöde 1=1 teori m 3 /s volym m 3 slow medium fast ultra fast Lars Jensen - Installationsteknik 18

24 Brandflöde 1=1 simulerad m 3 /s volym m 3 slow medium fast ultra fast Lars Jensen - Installationsteknik 19

25 Ventilationsflöde m 3 /s volym m 3 1 /h 2 /h 5 /h 10 /h Lars Jensen - Installationsteknik 20

26 Flödesjämförelse Små lokaler/brandvolymer brandflödet >> ventilationsflödet Stora lokaler/brandvolymer brandflödet ventilationsflödet Slutsats små lokaler/brandvolymer farligast Lars Jensen - Installationsteknik 21

27 Ventilationens volymtillskott Relativt volymtillskott för given omsättning /h och tid 0.2 h (12 min) bostad 0.5 /h 0.1 ( ) kontor 2 /h 0.4 (2 0.2) lektionssal 5 /h 1.0 (5 0.2) storkök 20 /h 4.0 (20 0.2) Lars Jensen - Installationsteknik 22

28 Byggnaden täthet ASHRAE Relativ läckarea enligt ASHRAE tak 2 cm 2 /m 2 yttervägg cm 2 /m 2 golv mot krypgrund 2 cm 2 /m 2 fönster 1 cm 2 /m 2 dörr 2-5 cm 2 /m Lars Jensen - Installationsteknik 23

29 Byggnaden täthetskrav BBR Dagens täthetskrav vid 50 Pa byggnad bostäder lokaler enhet BBR krav l/sm 2 omräknat cm 2 /m 2 äldre krav 3 6 m 3 /hm 2 äldre krav l/sm Lars Jensen - Installationsteknik 24

30 Tryckhållfasthet fönster Brottryck för en glasruta 1 1 m tjocklek 1 av 2 8 av 1000 mm kpa kpa Lars Jensen - Installationsteknik 25

31 Tryckhållfasthet väggar Hur stor tryckskillnad tål en regelvägg med höjden 2.5 m och c/c 600 mm för reglarna? Träregel 100 mm 50 mm bör klara 2000 Pa men inte 3000 Pa Stålregel som ovan 1 mm plåttjocklek bör klara 2000 Pa men inte 5000 Pa Lars Jensen - Installationsteknik 26

32 Tryckhållfasthet fönster Kan isolerfönsterpaket sprängas? Antag uppvärmning från 300 till 360 K Utan volymändring från 100 till 120 kpa Med volymändring, sida 1 m, tjocklek 4 mm, avstånd 12 mm fås ändring 0.24 kpa Lars Jensen - Installationsteknik 27

33 Termisk hållfasthet fönster Hur höga temperaturer tål en fönsterruta? Fönstrets kanter värms mindre Fönstrets mitt längdutvidgas mer Brott sker när längdutvidgning i mitten är större än vad kanterna klarar av att hålla emot Lars Jensen - Installationsteknik 28

34 Mekanisk längdutvidgning = l / E (m) töjning, m l längd, m spänning, Pa E elasticitetsmodul, Pa Lars Jensen - Installationsteknik 29

35 Termisk längdutvidgning = l T (m) töjning, m l längd, m längdutvidgningskoefficient, K -1 T temperaturändring, K Lars Jensen - Installationsteknik 30

36 Termisk hållfasthet fönster Krav relativ töjning / l T < / E ger T < / E (K) Brott kan ske från 30 till 200 K beroende på glas och utförande Lars Jensen - Installationsteknik 31

37 Hur fort värms en fönsterruta? Följande data egenskaper påverkar Densitet Specifikt värme Tjocklek Värmeövergångstal Temperaturskillnad till omgivning Lars Jensen - Installationsteknik 32

38 Tidskonstanten Beskriver enkla dynamiska förlopp Är lagringsförmåga / överföringsförmåga Är den tid som en stegändring ser ut att ta Lars Jensen - Installationsteknik 33

39 1 1 - exp(-t/t) exp(-t/t ) relativ tid t/t Lars Jensen - Installationsteknik 34

40 Tidskonstant för fönster Densitet, specifikt värme c p, tjocklek d och värmeövergångstal h i och h u ger T = c p d / ( h i + h u ) (s) Ett sifferexempel T = / ( ) = 324 s Lars Jensen - Installationsteknik 35

41 Ventilationssystemet S Självdragsystem Oftast helt separata kanaler från olika lokaler Ytterst sällan gemensam förvärmd tilluft F Frånluftsventilationssystem Grenat frånluftkanalsystem med måttliga tryckfall Lågt tryckfall över fasad och tilluftsdel FT Frånochtilluftsventilationssystem Grenat tilluftkanalsystem med måttliga tryckfall Liknande eller enklare frånluftkanalsystem Lars Jensen - Installationsteknik 36

42 Brandgasspridning i F-system Störst risk längst bort från fläkten Minst risk nära fläkten Samlingslåda en enkel skyddsåtgärd Outspädda varma brandgaser sprids Brandflöde >> normalt ventilationsflöde Brandtryck >> normalt don/grentryckfall Stort brandfasadflöde Lars Jensen - Installationsteknik 37

43 q -dp s 2q q q -dp f -dp f F-system Normal drift dp s =dp f +dp g q q Lars Jensen - Installationsteknik 38

44 Tumregel gränsfall F-system Don/grentryckfall p g flöde q Fasadtryckfall p f flöde q Summaflöde i anslutningspunkten q s Brandkanalflöde q bi = q s Brandtryck p b = p g (q s /q) 2 Brandfasadflöde q bl = (p g /p f ) 0.5 q s Lars Jensen - Installationsteknik 39

45 2q 0 2q 2q 0 4dp f 0 F-system Gränsfall fq q Lars Jensen - Installationsteknik 40

46 Teststege för F-system Dimensionerande brandflöde q max m 3 /s Dimensionerande brandtryck p max Pa 1 q max < q ok avbryt 2 q max < q s ok avbryt 3 p max < p b ok avbryt 4 q max < q bi + q bl ok avbryt 5 Genomför Alexanderberäkning Lars Jensen - Installationsteknik 41

47 Brandgasspridning i FT-system Ingen spridning via F-system All spridning via T-system Naturlig åtgärd konvertering FT till F 2 Risk för tvärströmning Risk för stora undertryck och utrymningsproblem Olämpligt i täta lokaler/byggnader Lars Jensen - Installationsteknik 42

48 Brandgasspridning i T-system Nästan samma risk överallt Fördelningslåda ingen skyddsåtgärd riskminimering genom riskspridning Utspädda kalla brandgaser sprids Brandflöde normalt ventilationsflöde Brandtryck normalt don/grentryckfall Lars Jensen - Installationsteknik 43

49 q -dp f 2q q q 0 0 FT-system Normal drift q q q dp t 2q Lars Jensen - Installationsteknik 44

50 Tumregel gränsfall FT-system Tilluft don/grentryckfall p t Frånluft don/grentryckfall p f Läcktryckfall p l flöde q Inget brandtilluftsflöde flöde q flöde q Brandtryck p b = p t Brandkanalflöde q bi = (1+p t /p f ) 0.5 q Brandläckflöde q bl = (p t /p l ) 0.5 q Lars Jensen - Installationsteknik 45

51 fq -dp f fq+q fq q dp t 0 FT-system Gränsfall f=(dp t /dp f +1) q 0 dp t q Lars Jensen - Installationsteknik 46

52 Teststege för FT-system Dimensionerande brandflöde q max m 3 /s Dimensionerande brandtryck p max Pa 1 q max < q ok avbryt 2 q max < q bi ok avbryt 3 q max < q bi + q bl ok avbryt 4 Genomför Alexanderberäkning Lars Jensen - Installationsteknik 47

53 Brandgasspridning - åtgärder Separata ventilationsaggregat Tryckavlastning Brandgasspjäll Fläktar i drift där brandgasspridning bör förhindras för lokaler med sovande bör förhindras för utrymningsväg avsevärt försvåras för övrigt Lars Jensen - Installationsteknik 48

54 Fläktar i drift i dagens BBR Bör förhindra brandgasspridning onödigt hårt krav eftersom annan brandgasspridning tillåts Avsevärt försvåra brandgasspridning kvantitativt mycket oklart en halvering kan fortfarande vara farligt ingen åtgärd alls kan vara ofarligt Lars Jensen - Installationsteknik 49

55 Separata ventilationsaggregat + Säkert + Enkelt - Mycket hög kostnad - Stort utrymmesbehov Lars Jensen - Installationsteknik 50

56 Tryckavlastning av brandrum + Säkert + Enkelt - Hög kostnad en för varje brandrum - Viss känslighet för vind - Liten risk för felfunktion Lars Jensen - Installationsteknik 51

57 Tryckavlastning av kanalsystem + Hög kostnad en för varje kanalsystem - Väl tilltagna utluftningar - Viss känslighet för vind - Viss beräkningsinsats - Risk för tvärströmning - Liten risk för felfunktion Lars Jensen - Installationsteknik 52

58 Brandgasspjäll + Säkert + Ingen beräkningsinsats - Hög kostnad - en för varje brandrum Halverad kostnad om endast T-spjäll - Liten risk för felfunktion Större skada om endast F-spjäll stänger - Olämpligt i täta och hållfasta lokaler - Ökad annan brandgasspridning Lars Jensen - Installationsteknik 53

59 F-system i drift + Låg kostnad + Säkert - Viss beräkningsinsats - Risk för avbränning av feta brandgaser - Krav på kontinuerlig drift Lars Jensen - Installationsteknik 54

60 FT-system i drift + Låg kostnad + Säkert - Viss beräkningsinsats - Risk för avbränning av feta brandgaser - Krav på kontinuerlig drift - Konverterat FT-system Sanering av T-system? Liten risk för tvärströmning Lars Jensen - Installationsteknik 55

61 Backspjäll Självverkande backventil patent 1980 och 1987 Lars Thörnvall i både T- och F-kanalsystem cirkulärt och rektangulärt utförande utrymmeskrävande och horisontellt montage utökat med termosäkrat spjäll i normala strömningsriktningen aldrig tillämpat? Lars Jensen - Installationsteknik 56

62 Backspjäll Självverkande backventil Textilluftstrut som tätar i backriktningen mot ett galler Ger ett mindre tryckfall Basic - Företag Hagab Lars Jensen - Installationsteknik 57

63 Backspjäll Självreglerande tilluftsdon med backventilfunktion läckarea 5 cm 2 area för kanalstorlek cm 2 area för kanalstorlek cm 2 tilluftdon Flipper företag Acticon Lars Jensen - Installationsteknik 58

64 Backspjäll Textildon lurig funktion vid baklängesströmning naturlig areareduktion = diametern/4 längden fullständig areareduktion med tät textilduk första diametern hur brandsäker är dontextilduk? Lars Jensen - Installationsteknik 59

65 Fläktar i drift i framtida BBR? Brandgasspridning tillåts med hänsyn till helheten personsäkerhet säker utrymning ingen brandspridning annan skada Lars Jensen - Installationsteknik 60

66 Brandgasspridning Från ett brandrum till: yttre omgivningen genom fasad inre omgivningen genom innerväggar frånluftskanalsystemet tilluftskanalsystemet Lars Jensen - Installationsteknik 61

67 Brandgasspridning Alla omgivande tryck lika (överskattning) Flödena ~ läckareorna Spridningsandel tilluft s t = tilluftsarean / summaarean s t = A t / ( A t + A f + A i + A y ) (-) Lars Jensen - Installationsteknik 62

68 Spridningsandel - dontryckfall A don ~ p -0.5 don för samma flöde om kvadratiskt tryckfallp t ~ q 2 Tilluftp t = 200 Pa med donarea A t Frånluftp f = 50 Pa med donarea A f p t = 4p f A t = 2 A f s t = s f / Lars Jensen - Installationsteknik 63

69 Spridningsandel - dontryckfall Variabelt frånluftsdon? Donarea ökar dontryckfallet A f ~ p f Brandtrycket ökar dontryckfallet Lars Jensen - Installationsteknik 64

70 Brandgasspridning Ett hotellrum med läckareorna yttre omgivningen 12 cm 2 inre omgivningen 36 cm 2 frånluftskanalsystemet 15 cm 2 tilluftskanalsystemet 15 cm 2 variabelt tilluftsdon 5 cm 2 variabelt frånluftsdon 60 cm 2 tryckavlastning 100 cm Lars Jensen - Installationsteknik 65

71 Spridningsandel s t och s i Fall s t s i Brandgasspjäll båda öppna Brandgasspjäll T-system stängt Brandgasspjäll F-system stängt Brandgasspjäll båda stängda Tilluftdon från 15 till 5 cm Tryckavlastning 100 cm Frånluftsdon från 15 till 60 cm Lars Jensen - Installationsteknik 66

72 Spridningsandel s t och s i A y cm 2 A i cm 2 A t cm 2 A f cm 2 s t s i Lars Jensen - Installationsteknik 67

73 Korrektionsfaktor spridningsandel Spridningsandelen s t överskattas utan hänsyn till olika omgivande tryck Övertryck i tilluftssystemet +p Undertryck i frånluftssystemet - p Lars Jensen - Installationsteknik 68

74 Korrektionsfaktor spridningsandel Totalläckarea 1 Tilluftsläckarea Frånluftsläckarea Spridningsandelen a a s t = a Lars Jensen - Installationsteknik 69

75 Korrektionsfaktor spridningsandel Inför relativt brandtryck p = p b /p Läckflöde till T-system q t ~ a(p-1) 0.5 Läckflöde till F-system q f ~ a(p+1) 0.5 Läckflöde till omgivning q x ~ (1-2a)p Lars Jensen - Installationsteknik 70

76 Korrektionsfaktor spridningsandel Brandflödet och totalflödet ges av q b ~ a(p-1) a(p+1) (1-2a)p 0.5 Rätt spridningsandel s tp blir s tp = q t / q b Korrektionsfaktor k t blir k t = s tp / a Lars Jensen - Installationsteknik 71

77 korrektionsfaktor k t korrektionsfaktor k t relativt brandtryck p b / p Lars Jensen - Installationsteknik 72

78 korrektionsfaktor k t korrektionsfaktor k t relativ läckarea ventilation a Lars Jensen - Installationsteknik 73

79 Beräkning spridd förorening Spridningsandel är s t (-) Brandvolymandel är s V (-) Kall volym s V V sprids totalt Föroreningskoncentrationen c b (?) Spridd föroreningsvolym s t s V V c b (m 3?) Lars Jensen - Installationsteknik 74

80 Beräkning startkoncentration Momentan spridning till volymen V s med föroreningskoncentration c s (?) ger sambandet V s c s = s t s V V c b (m 3?) Lars Jensen - Installationsteknik 75

81 Beräkning tidskoncentration Ventilationsflödet är q s (m 3 /s) Luftomsättningstiden T s (s) är tidskonstanten och kvoten V s /q s (s) Koncentrationens tidsförlopp c(t) ges av c(t) = c s exp( - t / T s ) (?) Lars Jensen - Installationsteknik 76

82 Beräkning dos Dosen C s för oändlig tid blir C s = c s T s (s?) Dosen C s för exponeringstiden T e är C s (T e ) = s e T s c s (s?) s e = 1 exp( - T e / T s ) (-) Lars Jensen - Installationsteknik 77

83 Dimensioneringskrav? Gränskrav med dödlig dos C C > s e s t s V V c b / q s (? s) Säkerhetskrav med tillåten dos C b q s > s e s t s V V c b / C b (m 3 /s) Lars Jensen - Installationsteknik 78

84 Synpunkt q s > s e s t s V V c b / C b q s ventilationsflöde, m 3 /s s e exponeringsdosandel, - s t spridningsandel tilluft, - s V spridningsandel volym, - V volym brandrum, m 3 c b medelbrandkoncentration,? C b tillåten dos,?s Lars Jensen - Installationsteknik 79

85 Synpunkt q s > s e s t s V V c b / C b s e = 1 exp( - T e / T s ) (-) s e exponeringdossandel, - s e = 1 oändlig exponering T e exponeringstid, s T s luftomsättningstid, s T s = V s / q s (s) Lars Jensen - Installationsteknik 80

86 korrektionsfaktor s e = 1 - exp(-t e / T s ) korrektionsfaktor s e = 1 - exp(-t e / T s ) relativ exponeringstid T e / T s Lars Jensen - Installationsteknik 81

87 Synpunkt q s > s e s t s V V c b / C b s t = A t / ( A t + A f + A i + A y ) (-) s t spridningsandel tilluft, - A y läckarea till T-system, m 2 A y läckarea till F-system, m 2 A i läckarea till inre omgivningen, m 2 A y läckarea till yttre omgivningen, m Lars Jensen - Installationsteknik 82

88 Synpunkt q s > s e s t s V V c b / C b s V = 1 - T n / T b (-) s V spridningsandel volym, - T n T b normaltemperatur, K brandtemperatur, K Lars Jensen - Installationsteknik 83

89 1 korrektionsfaktor s V = 1 -T n / T b korrektionsfaktor s V = 1 -T n / T b brandtemperatur T b K Lars Jensen - Installationsteknik 84

90 Synpunkt q s > s e s t s V V c b / C b c b medelbrandkoncentration,? C b tillåten dos,?s C b / c b tillåten uppehållstid i brandrum, s (inte exponeringstid T e ) Lars Jensen - Installationsteknik 85

91 Synpunkt q s > s e s t s V V c b / C b Om exponeringstiden är oändlig har volymen V s ingen betydelse för dosen Om V s fördubblas halveras startkoncentrationen c s dubbleras luftomsättningstiden T s oförändrad dos T s c s Lars Jensen - Installationsteknik 86

92 Synpunkt Enkel beräkningmodell Oberoende av brandtryck (överskattning) Ingen tryckavlastning genom sprängning Ventilationsprincip Omblandande sämsta fallet Deplacerande med golvdon gynnsammare Forcerad ventilation vid brand? Mindre flödesökning möjlig Lars Jensen - Installationsteknik 87

93 C CO = ppm min = 1000 ppm CO i 30 min = ppm CO i 1 min = ppm CO i 1 s = 1.8 CO i 1 s = 1 CO i 1.8 s C CO = 1.8 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 88

94 Exempel hotellrum 1-8 Fördelningslåda för tio hotellrum fall 1-6 Rumsflöde 0.02 m 3 /s volym V = 72 m 3 Luftomsättningstid T s = 3600 s Flöde övriga rum q s = 0.18 m 3 /s Oändlig exponeringstid s e = 1 Medelbrand CO-halt c b = 0.03 Brandtemperatur T b = 600 K s V = Lars Jensen - Installationsteknik 89

95 Exempel hotellrum 1 Exponeringdossandel s e = 1 Spridningsandel tilluft s t = 0.2 Spridningsandel volym s V = 0.5 Brandrumsvolym V = 72 m 3 Spridd koncentration c b = 0.03 CO Ventilationsflöde q s = 0.18 m 3 /s Lars Jensen - Installationsteknik 90

96 Exempel hotellrum 1 CO dos C s = s e s t s V V c b / q s (CO s) C s = / 0.18 CO s C s = 1.2 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 91

97 Exempel hotellrum 2 Som hotellrum 1 Ändlig exponeringstid 1800 s s e = 0.39 C s = / 0.18 C s = 0.47 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 92

98 Exempel hotellrum 3 Som hotellrum 1 Tilluftsdon med viss backspjällfunktion s t = 0.08 C s = / 0.18 C s = 0.48 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 93

99 Exempel hotellrum 4 Som hotellrum 1 Forcerad ventilation från 0.18 till 0.24 m 3 /s C s = / 0.24 C s = 0.9 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 94

100 Exempel hotellrum 5 Som hotellrum 1 Tilluftsdontryckfall 360 Pa - area 5 cm 2 Frånluftsdontryckfall 40 Pa - area 15 cm 2 s t = 0.08 C s = / 0.18 C s = 0.48 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 95

101 Exempel hotellrum 6 Som hotellrum 1 Sprinklat Medelbrandtemperatur T b = 400 K s V = 0.25 C s = / 0.18 C s = 0.6 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 96

102 Exempel hotellrum 7 Som hotellrum 1 utan fördelningslåda Totalflöde före sista hotellrum 0.36 m 3 /s Överflöde 0.34 m 3 /s till annan lokal C s = / 0.36 C s = 0.6 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 97

103 Exempel hotellrum 8 Som hotellrum 1 utan fördelningslåda Tryckavlastning Spridningsandel tilluft s t = 0.01 Spridning till ett annat rum q s = 0.02 m 3 /s C s = / 0.02 C s = 0.54 CO s Lars Jensen - Installationsteknik 98

104 Sammanställning hotellrum Fall CO s Basfall s t = Kort uppehållstid s e = Aktivt tilluftsdon s t = Forcerad ventilation q s = 0.24 m 2 /s 0.90 Dontryckfall 360/40 Pa s t = Sprinklat s V = Överflöde q s = 0.36 m 2 /s 0.60 Tryckavlastning s t = Lars Jensen - Installationsteknik 99

105 Synpunkt - Brandcell En brandcell kan vara ett enda rum ett hotellrum en lägenhet ett våningsplan en kontorsavdelning med flera cellkontor en skolbyggnad med flera klassrum en sjukvårdsavdelning med flera patientrum en fångvårdsavdelning med flera celler Lars Jensen - Installationsteknik 100

106 Synpunkt - Brandcell Är brandgasspridning möjlig från en brandcell till en annan brandcell? Ja. Om brandcellen består av ett rum Nej. Om brandcellen består av flera väl avgränsade rum/lokaler och om kanalsystem sektioneras brandcellsvis Lars Jensen - Installationsteknik 101

107 q nq 2nq q (n-1)q nq Rum Rum Rum F-system A:a A:b-n B:a-n Normal drift Lars Jensen - Installationsteknik 102

108 Analys gränsfall av F-system Brandcell med n rum med flöde q och frånluftsgrentryckfall p Inget frånluftflöde från annan brandcell Brandkanalflödet är ersätter egen och annan brandcells flöde 2nq Brandtryck p b = p (2n) Lars Jensen - Installationsteknik 103

109 2nq 2nq 2nq 2nq 0 0 Rum Rum Rum F-system A:a A:b-n B:a-n Gränsfall Lars Jensen - Installationsteknik 104

110 Exempel gränsfall av F-system Antal rum n = 5 Frånluftsgrentryckfall p = 100 Pa Brandtryck p b = p (2n) 2 p b = 100 (2 5) 2 = Pa = 10 kpa Lars Jensen - Installationsteknik 105

111 Rum Rum Rum FT-system A:a A:b-n B:a-n Normal drift q (n-1)q nq q nq 2nq Lars Jensen - Installationsteknik 106

112 Analys gränsfall av FT-system Brandcell med n rum med flöde q och tilluftsgrentryckfall p Inget tilluftflöde till utsatt brandcell Brandkanalflödet är ersätter och är lika med övriga rums tilluftsflöde (n-1)q Brandtryck p b = p + p (n-1) Lars Jensen - Installationsteknik 107

113 Rum Rum Rum FT-system A:a A:b-n B:a-n Gränsfall (n-1)q (n-1)q nq (n-1)q 0 nq Lars Jensen - Installationsteknik 108

114 Exempel gränsfall av FT-system Antal rum n = 8 Tilluftsgrentryckfall p = 100 Pa Brandtryck p b = p + p (n-1) 2 p b = (8-1) 2 = 5000 Pa = 5 kpa Lars Jensen - Installationsteknik 109

115 Synpunkt Brandcell med flera rum och brandgasspjäll avskiljer brandceller Vid brand stängs ventilationen av med brandgasspjäll Vad händer sedan? Lars Jensen - Installationsteknik 110

116 DIMENSIONERING ANALYTISK DIMENSION. Beräkning Provning Objektsspecifika försök Kombination av ovan DIMENSIONERING GENOM KLASSIFICERING Standard brandförlopp Temp. kurva ISO 834 Byggnadsklasser Br1-3 Utrymningsmöjligheter Personskada vid kollaps

117 5:13 Analytisk dimensionering (BFS 2002:19) Analytisk dimensionering och vid behov tillhörande riskanalys skall verifiera brand- och utrymningssäkerheten i byggnader där brand kan medföra mycket stor risk för personskada. Analytisk dimensionering kan vara beräkning, provning eller objektsspecifika försök, samt kombinationer av dessa. Om dimensionering av brandskyddet sker genom beräkning, skall beräkningen utgå från omsorgsfullt vald dimensionerande värden och utföres enligt beräkningsmodell som på ett tillfredsställande sätt beskriver aktuellt fall. Valda beräkningsmodeller skall redovisas. (BFS 2002:19) Råd Byggnader där brand kan medföra mycket stor risk för personskada är större komplexa byggnader eller byggnader där det kan vistas ett mycket stort antal personer. Exempel på sådana byggnader kan vara byggnader med fler än 16 våningsplan, byggnader med vissa typer av samlingslokaler, eller vårdanläggningar, samt komplexa byggnader under mark. (BFS 2002:19) Osäkerheten hos valda indata bör redovisas genom gjorda känslighetsanalyser. (BFS 1995:17)

118 Dimensionering genom klassificering, brandgasspjäll a) Täthet mot luftläckage 40 l/s*m 2 vid 100 Pa ( klass 2 VVS AMA 98 ) b) Stängningsförmåga vid lufthastighet 15 m/s c) Spjället helt stängt senast 20 s efter utlösning d) Brandteknisk klass EI med temp.krav enl. grupp 1 på den från elden vända sidan eller E e) Spjället styrs av rökdetektorer f) Spjället är motordrivet och funktionsprovas minst en gång per 48 timmar via ett övervaknings-och kontrollsystem där felfunktion omedelbart indikeras. Ställdon livslängd cykler Källa: TYPGODKÄNNANDE RIKTLINJER BRANDSKYDD

119 Dimensionering genom klassificering, brandgasspjäll Provning enligt provningsmetod NT FIRE 010 gäller idag Ackrediterade provningsinstitut Ersätts av: Provningsstandard EN Klassificeringsstandard EN Bedömningsstandard är ej påbörjad Produktstandard är ej påbörjad ännu CE- märkning av spjäll går ej idag Mer info: Se energi&miljö Nr sid 32 Artikel av Rolf Hilling SP Borås

120 Dimensionering genom klassificering, brandgasspjäll EI-klassade spjäll E-klassade spjäll Klarar: värme brandgas brandgas Ev åtgärder: inga tilläggsisolering Skyddsavstånd: personskada 3 kw/m 2 material 10 kw/m 2

121 Typgodkända brandgasspjäll *Verifierade tekniska prestanda *Inga beräkningar enkel projektering *Ständig kontroll av tillvekningen garanterad kvalitet *Ständig övervakning av funktionen garanterad funktion *Klarat normala brandbelastning med god marginal inga begränsningar i branddokumentationen för byggherren *Inga problem med brandbelastningen vid ny verksamhet, ombyggnader *Klara utförandekrav på montage enkel besiktning *Angivna egenskaper och användning kan inte ifrågasättas enl. Lagen om tekniska egenskaper på byggverk mm. (BVL 19 )

122 Branschen Projektering: Systemlösn.: VVS konstruktion - Brand kontroll Små celler: FF i drift, kontroll av utspädning Normalceller: BGS-spjäll BBGS-pjäll, FF- av Ekonomin styr: BGS-spjäll ombyggnad BBGS - nybyggnad, arbetsmiljö Analytisk dim. vid svårare fall Samspel VVS Brand ger optimala anläggning Konverterat FT- Nej Projekteringsunderlag: Praktiska lösningar Brandskydd Särtryck Utbildning: Utbildning i systemlösningar brand ventilation okunskap gör brandkonsulter oantastbara Brandkonsulter idag mera insatta i vent.problem Artikel i energi&miljö: Boverket får hård kritik Nr sid. 100

123 Spridning av brandgas A B Sten Nerell 1

124 Trycket byggs upp under tillväxtfasen Sten Nerell 2

125 Tryckavlastning när fönster kollapsar Temperatur i C respektive Tryck i Pa Tryck Temperatur Tid i minuter Sten Nerell 3

126 Brandgasspridning i systemet A B C D = Brandceller A B C D Sten Nerell 4

127 Ventilationssystem BBR 5:653 Skydd mot spridning av brandgas Luftbehandlingsinstallationer skall utformas så att ett tillfredsställande skydd mot spridning av brandgas mellan brandceller erhålls. Sten Nerell 5

128 Mekanisk brandgasventilation - Siktbarheten ökar - Övertändning fördröjs eller hindras - Risken för kollaps av byggnadsstommen minskar - Spridning av brandgas begränsas Sten Nerell 1

129 Brand-, brandgasspjäll Sten Nerell 2

130 5:1-metoden Sten Nerell 3

131 Fläkt i drift / F-system Sten Nerell 4

132 Fläkt i drift / FT-system Konverterat Sten Nerell 5

133 Standard för brandgasfläktar Krav för brandgasfläktar enligt SS-EN Sten Nerell 1

134 Standard för brand-, brandgasspjäll SS-EN för provning SS-EN för klassificering Produktstandard saknas Sten Nerell 2

135 Upphängningsanordningar Typgodkända infästningsdon är ej provade för höga brandgastemperaturer i kanal! Sten Nerell 3

136 Tabell för blandningstemperatur - Tryckavlastat brandrum förutsätts! - Verklig blandningstemperatur kan påverkas av ofullständig omblandning och ändring av dontryckfall! Sten Nerell 4

137 Till- och frånluftsdon BBR 5:651 Allmänt Till- och frånluftsdon skall kunna upprätthålla sin funktion med avseende på tryckfall, vid brandpåverkan texten har försvunnit f r o m december 2005! Allmänna råd: Luftdon (utom spiskåpor i storkök) får utföras av svårantändligt material eller material i klass E* Inget krav på deformation, dvs donets tryckfall vid brandpåverkan! *) Klass E (brännbart material) finns endast med tillägg d2 = inget krav på begränsning av brinnande droppar eller partiklar. Sten Nerell 5

138 Brandkonsultens syn Helheten ingen kedja starkare än svagaste länken Det totala brandskyddet är väsentligast Byggnader med många små brandceller - bostäder och hotell Aktiva åtgärder kan ge högre skyddsnivå

139 Kunskap Ny kunskap kan ge driftsäkra, säkra och kostnadseffektiva lösningar. Hur stor sannolikhet är det för övertryck och vad blir konsekvenserna? Mer produktinriktad forskning. Återkoppling genom erfarenheter från olyckutredningar

140 Samhällskrav Tydligare funktionskrav. Kriterier för både förhindra och avsevärt försvåra begreppet

141 Produkter Systemtänkande. Totalinstallatörer. Nya produkter behöver utvecklas och bli tillgängliga. Backspjäll och reglerande brandgasspjäll är bra exempel. Enhetsaggregat förberedda för fläkt i drift. Förbigång över filter, temperaturtålighet m m. Styr DUC.