EXAMENSARBETE. Lekland. Utrymningsmöjligheter och möjlig brand. Tobias Ullmark Brandingenjörsexamen Brandingenjör

Transkript

1 EXAMENSARBETE Lekland Utrymningsmöjligheter och möjlig brand Tobias Ullmark 2013 Brandingenjörsexamen Brandingenjör Luleå tekniska universitet Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

2

3 Titel: Lekland utrymningsmöjligheter och möjlig brand Title: Funland evacuation possibilities and possible fire Författare: Tobias Ullmark Handledare: Björn Sundström Brandingenjörsprogrammet 2013 Nyckelord: FDS, Simulex, lekland, utrymning, brand, BBRAD, barn, plast Keywords: FDS, Simulex, funland, evacuation, fire, BBRAD, children, plastic

4

5 Förord Jag vill i och med detta förord tacka personer som hjälpt mig i samband med detta examensarbete. - Leif Fällman, Tyréns AB Sundsvall, för möjligheten att använda resurser och arbetsplats vid Tyréns AB Sundsvall i mitt examensarbete. - Björn Sundström, adjungerad professor Luleå Tekniska Universitet, enhetschef SP Brandteknik Borås och min handledare i detta arbete. - Madelene Nordkvist, Johannes Olofsson och David Tonegran, Tyréns AB, för hjälp med simuleringsprogram och bollande av idéer. - Björn Evers, Briab Brand- och riskingenjörerna AB, för nyttiga åsikter och synpunkter om rapporten vid färdigställande. Jag hoppas att det arbete jag har gjort i denna rapport kommer föra forskningen kring utrymning och bränder i lekland framåt. Det är ett väldigt komplext problem som kommer kräva mycket forskning. Tobias Ullmark Luleå, den 26 november 2013 i

6 ii

7 Sammanfattning Under 2010 brann ett så kallat lekland ner i Borlänge. Brandförloppet var snabbt och kritiska förhållanden för utrymning infann sig inom kort tid. Det var ett fåtal besökare på leklandet och alla klarade sig oskadda. Lekland är ofta byggda i gamla industri- eller affärslokaler och innehåller ofta stora lekställningar av stålkonstruktion med stora mängder plast i rutschbanor, fallskydd och andra detaljer.. Syftet med rapporten är att belysa problem som kan uppstå vid utrymning av lekland. Delar i detta består i att undersöka barns beteende vid utrymning, möjlig brand i lekland och möjligheter till dimensioneringen av lekland. I denna rapport studeras två olika lekland. Det ena leklandet byggdes i en gammal klädbutik under 2013 och det andra leklandet byggdes i en gammal industrilokal under För att undersöka möjligheten till utrymning har i första skedet litteraturstudier gjorts. Dessa litteraturstudier har involverat barns beteende vid utrymning samt studier i scenarioanalyser, kriterier för säker utrymning och utrymningsanalyser enligt författningen Boverkets allmänna råd om analytisk dimensionering av byggnaders brandskydd (BBRAD). Scenarioanalyserna och utrymningsberäkningar har gjorts på de befintliga leklanden. För att göra dessa analyser har datorprogrammen Fire Dynamics Simulator (FDS) använts för brandsimuleringar och Simulex samt handberäkningsmetoder från BBRAD har använts för utrymningsberäkningar. En identifiering av plasterna i lekställningarna utfördes för att avgöra möjlig brand i ett lekland. Känslighetsanalyser med avseende på de identifierade parametrarna gjordes och jämfördes med en referenssimulering enligt givna värden från BBRAD. En brand med ultrasnabb brandtillväxthastighet är möjlig med de involverade plasterna. Resultatet av utrymningsanalyserna gav att en fullständig utrymning av lekland kommer ta väldigt lång tid. En viktig del som skapar de långa utrymningstiderna är barnens beteende vid utrymning där det inte går att förutsätta att de kan sköta utrymningen själva utan assistans. Den andra delen är lekställningarna som finns i leklanden. De är imponerande byggen med många skrymslen och vrår som försvårar utrymning. Sammanfattningsvis kommer kriterierna för säker utrymning enligt BBRAD inte att uppfyllas för något av leklanden. Detta leder till att större krav måste sättas på brandskyddet i lekland med tanke på den möjliga brand som kan uppstå och det beteende som barn har vid utrymning. Kopplat till dessa bör brandskyddet i lekland verifieras med analytiska metoder och det bör undersökas vilken verksamhetsklass enligt Boverkets byggregler som lekland ska klassas som. Beroende på verksamhetsklass kan olika krav på brandsäkerheten ställas. iii

8 Abstract During the year of 2010, a funland in Borlänge was burned to the ground. The development of the fire was fast and critical condition for evacuation happened fast. There were few visitors in the funland at this time and they all managed to evacuate without any harm. Funlands often contains large play structures with plastic coated steel pipes and a large amount of the plastics in a funland are contained within large slides, protections in case of falling and other details. Funlands are often built in old industry locals or warehouses. The report aims to highlight the problems that can occur during evacuation of funland. Portions of this are to examine the behavior of children during evacuation, possible fire in the funland and opportunities for the design of the funland. Two different funlands are studied in this report. One of them was built in an old clothes shop during 2013 and the other one was built in an old industry local during To investigate the possibility of evacuation a literature study was to be made. These literature studies have involved studies of children's behavior during evacuation and studies in scenario analysis, criteria for safe egress and evacuation analysis according to the Constitution Board's guidelines on analytical design of fire protection of buildings (Boverkets allmänna råd om analytisk dimensionering av byggnaders brandskydd (BBRAD)). The scenario analysis and evacuation calculations have been made on the existing funlands. To do these analysis, computer programs such as Fire Dynamics Simulator (FDS) has been used for the fire simulations and Simulex and hand calculation methods from BBRAD has been used for evacuation calculations. An identification of plastics in the play structures was done to determine a possible fire in a funland. Sensitivity analysis for the identified parameters was performed and was compared to a reference simulation according to given values from BBRAD. A fire with ultra-fast fire growth rate is possible with respect the involved plastics. The result of the evacuation analysis gave that a complete evacuation of a funland will take a very long time. An important part that creates the long evacuation time is the children s behavior during evacuation where it isn t possible to assume that they can manage the evacuation by themselves without assistance. The other part is the play structures available in the funlands. They are impressive structures with many nooks and crannies that impede evacuation. In summary, the criteria for safe evacuation in BBRAD are not met by any of the funlands. This leads to that greater demands must be set on fire protection in funlands with respect to the possible fire that may occur and the behavior of children during evacuation. Linked to this, the fire protection in a funland should be verified by using analytical methods and it should be investigated which activity class funlands should be classified as according to the building regulations. Depending on the business class, different requirements for fire safety are required. iv

9 Innehållsförteckning Förord... i Sammanfattning... iii Abstract... iv Innehållsförteckning... v 1. Inledning Bakgrund Syfte Avgränsningar Beskrivning av objekt Lekland Lekland Material Lekställningarna Barn och utrymning Beteende och rörelsemönster Rörelseparametrar Behov av assistans Förberedelsetid Barn som gömmer sig Föräldrars beteende Boverkets allmänna råd för analytisk dimensionering Utrymningskriterier Brandscenarier Dimensionerande brandförlopp Handberäkningsmodell för utrymningstid Simuleringsprogram Fire Dynamics Simulator Geometri och mesh Devices och slicefiler Branden v

10 Modellerna i FDS Simulex Modellerna i Simulex Utrymningsscenarion Plasterna i leklanden Utrymningsmodell för lekland t varseblivning t förberedelse t förflyttning, lekställning Lekland Lekland t förflyttning, golv Resultat Brandscenarion Lekland Lekland Känslighetsanalyser Gridoberoende Med avseende på plastparametrar Utrymningsscenarion t varseblivning t förberedelse t förflyttning, lekställning t förflyttning, golv Sammanfattning utrymning Sammanfattning av resultat Analys Brandscenarion Känslighetsanalyser Utrymningsscenarion Slutsatser Diskussion Felkällor vi

11 11.2. Förslag till fortsatta studier Referenser Bilagor Bilaga A: Ritningar av leklanden Bilaga B: Inputfiler till Fire Dynamics Simulator Bilaga C: Excelgrafer från simuleringar i Fire Dynamics Simulator vii

12

13 1. Inledning 1.1. Bakgrund Under 2010 brann ett så kallat lekland ner i Borlänge. Brandförloppet var snabbt i leklandet som tidigare varit en stor affärslokal i markplan. I leklandet befann sig vid tillfället endast ett fåtal personer och alla klarade sig oskadda. Lekland kan ta emot stora mängder personer och huvuddelen av besökarna är barn. Leklanden tillhandahåller olika aktiviteter som exempelvis barnkalas. Inträffar en brand i ett lekland vid full beläggning skulle konsekvenserna kunna vara katastrofala på grund av det snabba brandförloppet och mängden involverade personer vid utrymning [1]. I lekland finns många olika sorters plaster. Plasterna finns i exempelvis bollhav, som skydd i klätterställningar och i rutschkanor. Plasterna finns i stora mängder och bidrar därför till en hög brandbelastning. Plastartiklar är också placerade så att de möjliggör vidarespridning av branden [1]. Det största problemet med lekland är att merparten av aktörerna vid en utrymning i händelse av brand är barn. I nuläget görs utrymningsanalyser med rörelseparametrar och utrymningsbeteende med avseende på hur vuxna personer beter sig. Det finns lite information om hur barn beter sig vid utrymning och barnen kan bete sig väldigt olika mot vuxna. I nuläget kan lekland dimensioneras med förenklad dimensionering då det inte finns någon författning som säger att dimensioneringen och verifiering av brandskyddet i en byggnad ska, eller bör, ske med analytiska medel Syfte Syftet med denna rapport är att med hjälp av scenarioanalyser, utrymningsanalyser och en studie i barns utrymningsbeteende åskådliggöra problem med utrymning av lekland. Simuleringsprogram och handberäkningsmodeller kommer att användas för att analysera möjligheten till utrymning av lekland. Som en del i detta kommer plasterna i leklanden att studeras för att undersöka möjlig brand i lekland. Delar i analysen kommer innefatta möjlig brand i lekland, tid för utrymning av lekland och möjligheten till att klara utrymning av lekland inom den tillgängliga tiden som ges genom scenarioanalyser enligt författningar från Boverket. Denna rapport kommer att fungera som en förstudie och belysa problematiken som kan uppstå vid brand och utrymning av lekland. En diskussion kommer att tas kring klassningen av lekland och förslag på fortsatta studier inom området kommer att presenteras Avgränsningar I utrymningsanalyserna av leklanden är barnens beteende vid utrymning den huvudsakliga faktorn som beaktas. Barnens beteende vid utrymning kommer från resultat presenterade i rapporter av Aldis Run Larusdottir och Anne S. Dederichs [2] samt av V.V. Kholshevnikov, 1

14 D. A. Samoshin och A. P. Parfenko [3]. I dessa rapporter behandlas barns beteende vid utrymning i händelse av brand på förskolor. Forskningen kring barns beteende vid utrymning är knapphändig. Därför används dessa två rapporter som referenser och de beteenden presenteras i rapporterna antas även gälla i lekland. I denna rapport tas viss hänsyn till föräldrars och vuxnas beteende vid utrymning av lekland. Den huvudsakliga vikten kommer att ligga på barnens beteende vid utrymning och deras möjlighet till utrymning diskuteras vid analys av utrymningstider och möjligheter till utrymning av lekland. Beräkningar av möjlig plastbrand har begränsats. På grund av den komplexa uppbyggnaden av lekställningarna och svårigheten att finna exakta materialparametrar för plasterna i leklanden görs känslighetsanalyser med avseende på funna parametrar för identifierade plaster. Vilken dimensionerande brand som kan tänkas användas vid analys av lekland kommer att diskuteras efter resultaten som utförda känslighetsanalyser ger. Det har heller inte tagits hänsyn till möjliga restprodukter av plasterna vid brand. De ämnen som mätts vid brandsimuleringarna är de ämnen som mäts generellt vid scenarioanalyser enligt råd i Boverkets allmänna råd för analytisk dimensionering. Det finns möjlighet att det skapas andra restprodukter vid plastbrand men dessa har inte beaktats. 2

15 2. Beskrivning av objekt Informationen i beskrivningarna nedan har hämtats från brandtekniska utlåtanden och brandskyddsdokumentationer gjorda för leklanden. Platsbesök på leklanden har genomförts och ritningar av leklanden har studerats. I samband med platsbesök har personal på leklanden intervjuats. Leklandens namn, deras placeringar och namn på ansvariga och personal kommer ej att nämnas i rapporten Lekland 1 Det första exempelobjektet är ett befintligt lekland. Lokalerna innehöll tidigare försäljningsytor och under 2013 byggdes lokalerna om för att inrymma ett lekland. I samband med detta gjordes ett brandtekniskt utlåtande. Byggnaden har två våningsplan och båda våningsplanen ligger ovan mark. Leklandet som finns på våningsplan två har en area om 800 m 2. Brandbelastningen i lokalen har ansatts till mindre än 800 MJ/m 2 och hela våningsplan två ses som en sammanhängande brandcell. Takhöjden i lokalen varierar. Vid lekställningen som finns i leklandet är takhöjden som högst 7,5 meter för att sedan slutta ner till en takhöjd på 3,6 meter. I högdelen av lokalen vid lekställningen finns fyra ventilationsluckor för att ventilera brandgaser. Dessa ventilationsluckor öppnas manuellt av räddningstjänsten i entréhallen och räddningstjänstens insatstid till leklandet är 5-10 minuter. I lokalen finns automatisk brandlarm med informativt, talat meddelande. I högdelen finns förstärkt belysning för att skapa bättre belysning i området där huvuddelen av lekställningen är placerad. När lokalen byggdes om från att innehålla försäljningslokaler för att innefatta ett lekland projekterades lokalen enligt verksamhetsklass 2B (Vk2B) enligt Boverkets byggregler (BBR). Byggnaden är uppförd i byggnadsklass Br1. I lokalen får max 400 personer vistas och förhållandet barn/vuxna är ungefär 2:1 enligt ansvariga på leklandet. Persontätheten när leklandet är fulbelagt är 0,5 pers/m 2. Ritningar på lokalen finns i bilaga A och nedan finns en översiktsbild av leklandet: Figur 1. Översiktsbild av lekland 1 3

16 I anslutning till huvudentrén finns ett område med bord och stolar. I övre vänster hörn av figur 1 finns kapprum och i nedre högra hörnet finns rum för amning och barnkalas. Övriga ytor täcks till största del av lekställningen och har en åldersgräns på fyra år. Vid kapprummet i övre vänstra hörn i figur 1 finns en mindre lekställning för de yngre barnen under fyra år Lekland 2 Det andra exempelobjektet i rapporten är även det ett befintligt lekland. Denna lokal var tidigare en industrilokal som under 2008 byggdes om till ett lekland. I samband med bygglovet för ombyggnationen gjordes en brandskyddsdokumentation. Byggnaden har två våningsplan där personer vistas och ett tredje våningsplan med fläktrum. Alla våningsplan är placerade ovan mark. Våningsplan två består av ett avgränsat entresolplan som inrymmer kontor och diverse aktivitetsrum för exempelvis kalas. Våningsplan ett inrymmer leklandet och i anslutning till detta finns kök, kontor och omklädningsrum. Leklandet har en total golvyta om cirka 1600 m 2 och takhöjden i denna del av lokalen varierar från 4,6 meter i entrédelen till 8,4 meters höjd i den högsta delen av lokalen. Dimensionerat personantal på våningsplan ett har bestämts till 450 personer. Detta ger en persontäthet om 0,25 pers/m 2. Byggnaden har projekterats enligt byggnadsklass Br2. I leklandet finns en lekställning likt den lekställning som visas i figur 1. Räddningstjänstens insatstid till lokalen är 10 minuter. I lokalen finns tre brandgasluckor om totalt 6,9 m 2 som öppnas automatiskt via brandlarmet. Brandlarmet är ett automatiskt larm med informativt, talat meddelande. Ritning av lokalen kan ses i bilaga A Material Material i väggar, golv och tak är detsamma i båda leklanden. Golven i lokalerna består av betong och väggarna är konstruerade enligt sandwichmodell av gips, isolering, isoleringsboard och plåt. Taket är konstruerat även det efter sandwichmodell. I taket finns takboards av icke brännbart material i enlighet BBR och därefter består taket av isolering, isoleringsboard och plåttak. Egenskaper för materialen i väggar, golv och tak har identifierats och presenteras nedan: Tabell 1. Materialegenskaper material i väggar, golv och tak [4] Material Specifik värmekapacitet (kj/kgk) Densitet (kg/m 3 ) Konduktivitet Emissivitet [ε] (W/mK) Betong 0, ,85 1,40 Glas 0, ,93 0,8 Stål 0, ,80 45,00 Gips 0, ,85 0,48 Isoleringsboard 2, ,85 0,041 Isolering 0, ,85 0,041 För väggarnas uppbyggnad, se inputfilerna till Fire Dynamics Simulator i bilaga B. 4

17 2.4. Lekställningarna I lekland finns ofta stora lekställningar likt den som visas i figurerna nedan. Lekställningarna är ofta imponerande konstruktioner med många våningsplan, stora rutschkanor, bollhav och ytterligare ett flertal detaljer som varierar mellan leklanden. Dessa lekställningar är ofta specialbyggda för det specifika leklandet. Lekställningarna som finns i de lekland som denna rapport behandlar har tillverkats i Kina och Kanada. Bilderna nedan visar lekställningen i lekland 1 och denna lekställning är specialtillverkad i Kina för just detta lekland. Bilderna är hämtade från hemsidan för lekland 1. Figur 2. Bild av lekställning, sned vy Figur 3. Bild av lekställning, sned vy 5

18 Figur 4. Bild av lekställning, sned vy 6

19 3. Barn och utrymning Vid utrymningsdimensionering används utrymningsparametrar som gånghastigheter och flöde genom dörrar för vuxna. Problemet som uppkommer vid dimensionering av lekland är att den största delen av de involverade personerna i lokalen är barn. Det är därför viktigt att förstå hur barn beter sig vid utrymning Beteende och rörelsemönster Vuxna styrs främst av olika motiv dvs. de förstår varför de ska bete sig på ett visst sätt. Vuxnas beteende utgör ett visst system beroende på vad som är mer eller mindre viktiga för dem. Till skillnad mot de vuxnas beteende är inte barns beteendemotiv lika målmedvetet. Typiska kännetecken för förskolebarn är att agera utan att tänka och känslor och önskningar styr deras beteenden. Dessa känslor och önskningar beror på den direkta omgivningen som därför styr barns beteende vid utrymning. Problem detta ger är att barnen tenderar att ignorera varningssystem om vuxna inte agerar [3]. Barnens kroppar utvecklas under deras första levnadsår och det gör att deras gångfysiologi ändras mycket mellan 2-7 år. Mellan 2-5 år utvecklar barn sina motoriska kunskaper. Barn mellan 3-4 år har inte utvecklat sin motorik till den grad att de kan gå ostört. Barn mellan 5-6 år har förbättrat sin motorik med 70 % och deras gånghastighet blir mer regelbunden. Barn från 7 år och uppåt har utvecklat motoriken så pass att de kan gå längre och snabbare och de liknar vuxna i gånghastigheter men de kan inte gå lika långa sträckor som en vuxen [3]. Vid utrymning beter sig äldre och yngre barn på olika sätt. De äldre barnen kan bli uppspelta och börjar springa för att tävla till utgången medan de yngre barnen kan tveka vid utrymning och verka förvirrade och förvånade [2]. Barn uppvisar klassiska utrymningsbeteenden. En del av barn tenderar att ta sig till huvuddörren in till ett rum, likt vuxna gör vid utrymning. De söker den dörr där de vet att de kommer in/ut. De gör detta fast det finns andra dörrar till det fria men på grund av igenkänning väljs den dörr via de kom in i rummet. [2] Rörelseparametrar Larusdottir och Dederichs [2] visade följande hastigheter för barnen i åldrarna 0-2 år och 3-6 år. Persondensiteten vid rörelse på plan yta i denna studie var 0,5 pers/m 2 vilket är en låg persondensitet och barnen kunde då röra sig fritt och oberoende av andra [2]. Tabell 2. Gång- och löphastigheter för barn 0-2 år och 3-6 år. [2] Parameter 0-2 år 3-6 år Medel Min. Max. Medel Min. Max. Gånghastighet (m/s) Plan yta 0,6 0,3 0,98 0,84 0,42 1,36 Löphastighet (m/s) Plan yta 1,14 0,9 1,8 2,23 0,83 3,24 7

20 3.3. Behov av assistans Från studien av Larusdottir och Dederichs utvärderades vilken nivå av assistans barnen behövde vid utrymning. Assistansen delades upp i tre delar. Barnen som behövde bli burna krävde mycket assistans. En del barn behövde medelmycket hjälp och det innebar att hålla handen på en vuxen, bli lätt puttad mot utgångar eller hjälp att hålla balansen. Den tredje delen var endast att barnen fick hjälp via muntliga kommandon vilket gjorde att de inte behövde någon fysisk assistans. [2] Barn i åldrarna 0-2 år klarar sig till största del med lite fysisk hjälp. Detta kunde då vara hjälp att hålla balansen eller att hålla handen på en vuxen. En del av barnen i denna ålder kommer att behöva bli burna och kräver mycket assistans och en del barn behöver endast muntliga kommandon för att utrymma. För barnen i åldrarna 3-6 år behövde merparten endast muntliga kommandon för att utrymma. Det fanns även en del barn i denna ålder som att kommer behöva viss fysisk assistans och även bli burna [2]. Barnen som deltog i studien av Larusdottir och Dederichs hade tidigare inte övat utrymning. Möjligheten finns att deras behov av hjälp minskar ju mer de övar [2] Förberedelsetid I ett initialt skede av utrymningsförloppet måste branden upptäckas, beslut om utrymning ska tas och förberedelse för utrymning måste ske. Först måste de involverade individerna i utrymningen bli varse om branden och tiden från branden uppkomst till dess att individerna har upptäckt branden kallas varseblivningstid. När individerna upptäckt branden infaller förberedelsetiden då beslut om utrymning ska tas, påklädnad ska ske och så vidare. Barn förstår ofta inte innebörden av ett brandlarm utan det krävs ofta att en vuxen agerar för att en utrymning ska ske (se avsnitt 3.1.) och därför behövs en god organisation kring utrymning för att denna ska fungera tillfredsställande. En studie av Kholshevnikov m.fl. [5] gjordes i Ryssland på förskolor och där testades bland annat förberedelsetiden. Studien visade att när brandlarmet ljöd gick läraren ut i korridoren för att undersöka vad som hänt. När läraren sedan gick in för att varna barnen var lärare tvungen att fysisk vidröra barnen för att en utrymning skulle starta. Detta gör att lärarens reaktionstid på larmet kommer spela in på barnens förberedelsetid. Förberedelsetiden var ungefär en minut vid dessa försök [5]. Förberedelsetiden varierar även med avseende på årstiden. Under sommaren är förberedelsetiden runt en minut, under vår och höst ligger den runt 5 min medan under vintern ligger den på 7,5 min. Anledningen till denna stora variation är påklädnad som behövs under dessa årstider [5]. Studier har visat att själva organisationen kring utrymning som påklädnad kan stå för uppemot 90 % av själva utrymningstiden [5]. 8

21 3.5. Barn som gömmer sig Barn som utsätts för fara kan ha en tendens att gömma sig. Det man inte ser det är inte farligt. Detta gäller även vid brand. Enligt Myndigheten för samhällsskydd och beredskap (MSB) har rökdykare som gått in i hus efter bränder funnit barn som har gömt sig i garderober eller under sängar [6], [7]. Det skapar stora problem om barn behöver hjälp av vuxna för att kunna utrymma om man ser till avsnitt 3.4. som visar att barn kan behöva assistans för att påbörja utrymning Föräldrars beteende Genomgående vid utrymning som innefattar familjer är att dessa vill utrymma tillsammans. Familjen försöker att samla ihop sig innan en utrymning kan påbörjas vilket kan innebära en längre förberedelsetiden. Detta försök att samla ihop familjen görs oftast av föräldrarna som därefter söker sina barn [8]. 9

22 4. Boverkets allmänna råd för analytisk dimensionering År 2011 släppte Boverket en ny författningssamling, Boverkets byggregler 2012 (BBR 2012). I och med denna nyutgåva av BBR släpptes en författningssamling som skulle underlätta en analytisk dimensionering av brandskyddet i byggnader. Den nya författningen kallad Boverkets allmänna råd om analytisk dimensionering av byggnaders brandskydd (BBRAD) innehåller allmänna råd med metoder och kriterier för analytisk dimensionering av brandskyddet i byggnader [9]. I BBRAD finns modeller för att beräkna utrymningstider med handberäkningar, olika brandscenarier finns listade samt hur resultaten från scenarioanalyser ska verifieras. För säker utrymning ska kunna ske finns det i BBRAD kriterier listade som måste uppfyllas för säker utrymning. Resultaten från scenarioanalyser som görs med BBRAD som bakgrund verifieras med hjälp av dessa kriterier. [10] 4.1. Utrymningskriterier Den tillgängliga tiden för utrymning bestäms enligt kriterier som finns listade i BBRAD. Förhållanden för utrymning ses som icke-kritiska om kriterium 1 eller kriterium 2 samt kriterierna 3-6 uppfylls och utrymning kan då antas ske säkert [10]. När något av dessa kriterier inte längre uppfylls har kritiska förhållanden för utrymning infunnit sig och säker utrymning kan inte förutsättas. Tidpunkten för när detta inträffar är den tillgängliga tiden för utrymning. Tabell 3. Kriterier som listas i BBRAD för en godkänd verifiering av utrymningsanalys [10] Kriterium Nivå 1. Brandgaslagrets nivå ovan golv Lägst 1,6+0,1*rumshöjden 2. Siktbarhet, 2 m ovan golv 10 m i okänd miljö (rum > 100 m 2 ) 5 m i utrymmen < 100 m 2. Kriteriet kan även tillämpas för situationer där köbildning inträffar i ett tidigt skede vid den plats kön uppstår 3. Värmedos max 60 kj/m 2 utöver energin från en strålningsnivå på 1 kw/m 2 4. Temperatur max 80 C 5. Värmestrålning max 2,5 kw/m 2 6. Toxicitet, 2,0 m ovan golv kolmonoxidkoncentration (CO) < 2000 ppm koldioxidkoncentration (CO 2 ) < 5 % syrgaskoncentration > 15 % 10

23 4.2. Brandscenarier BBRAD anger tre brandscenarion som ska följas vid utrymningsanalys. Scenarierna kan behöva upprepas på olika ställen i byggnaden om det inte går att förutsäga var i byggnaden den mest ogynnsamma placeringen är [10]: Erfordrat brandscenario 1: Ett allvarligt brandförlopp med snabb utveckling och hög brandeffekt. Installerade tekniska skyddssystem antas fungera som avsett. Erfordrat brandscenario 2: Används om byggnaden i fråga inte är försedd med heltäckande brand- och utrymningslarm. Branden i detta scenario finns i ett utrymme där det inte vistas några personer men som ligger i anslutning till utrymme där det finns ett stort antal personer. Erfordrat brandscenario 3: Brandförloppet i detta brandscenario har mindre påfrestning på byggnadens brandskydd men enskilda system fungerar inte som avsett. De tekniska systemen ska göras otillgängliga var för sig Dimensionerande brandförlopp BBRAD anger värden för ett dimensionerande brandförlopp. Beroende på verksamheten som byggnaden ska dimensioneras för används olika dimensionerande brandförlopp. De dimensionerande brandförloppen följer en kvadratisk tillväxtmodell för att karakterisera brandens tillväxt kallad αt 2 -kurvan [10]. αt (2) är brandens effektutveckling i kw, α är brandens tillväxthastighet i kw/s 2 och t är tiden i sekunder. Tabell 4. Exempel på olika tillväxthastigheter för en brand [10] Tid till 1000 kw Tillväxthastighet, kw/s 2 Långsam 600 s 0,003 Medelsnabb 300 s 0,012 Snabb 150 s 0,047 Ultrasnabb 75 s 0,19 Rapporten behandlar lekland vilket i nuläget kan ses som samlingslokal för >150 personer. Verksamheten valdes därför till samlingslokal från BBRAD. BBRAD anger följande värden på brandens tillväxthastighet, maximal effektutveckling, förbränningsvärme, sotproduktion och CO-produktion för de olika brandscenarierna definierade i avsnitt 5.2. Tabell 5. Angivna värden för brand i samlingslokal [10] Erfordrat Brandscenario Tillväxthastighet Effektutveckling Förbränningsvärme Sotproduktion CO-produktion 1 & 2 0,047 kw/s 2 10,0 MW 20 MJ/kg 0,10 g/g 0,10 g/g 3 0,047 kw/s 2 2,0 MW 20 MJ/kg 0,06 g/g 0,06 g/g 11

24 4.4. Handberäkningsmodell för utrymningstid Handberäkningsmodellen för utrymningstiden utgår från att utrymningsförloppet är uppdelat i tre faser där varje fas kommer ta olika lång tid beroende på gångavstånd, varseblivningstid, dörrbredder osv. Den totala utrymningstiden skrivs enligt följande ekvation [11]: t utr mning t varseblivning t f rberedelse t f rfl ttning (3) Varseblivningstiden är tiden från brandens start till dess att personen upptäcker att branden har startat. Denna tid varierar beroende på utrymningslarm, brandlarm och annan branddetektion. Faktorer som spelar in på denna tid är lokalen överblickbarhet, vilka som vistas i lokalen och om personerna är mottagliga för signalen att brand har utbrutit [11]. Förberedelsetiden består av tiden från det att personen ska förstå att det brinner, lyssna på utrymningslarmet, hjälpa andra att utrymma, förbereda sig att utrymma och försöka bekämpa branden. Denna tid är den tid det tar för en person att besluta och reagera på den information som personen får i händelse av brand [11]. Tabell 6. Förberedelsetider för diverse verksamheter [10] Verksamhet Personen ser branden Förberedelsetid Offentlig miljö, skola, kontor, varuhus, butik Ja 1 minut Varuhus, inget larm Nej 4 minuter Varuhus, ringklocka Nej 3,5 minuter Varuhus, enkelt talat meddelande Nej 2 minuter Varuhus, informativt talat meddelande Nej 1 minut Mindre lokal med larm don i aktuell lokal, mindre biograf, butik, kyrka Nej 1 minut Sjukhus (god överblickbarhet), personal, ringklocka Nej 2 minuter Sjukhus (god överblickbarhet), personal, ljudsignal och textmeddelande Nej 1 minut Nattklubb, personal Nej 1-1,5 minuter Nattklubb, gäster Nej 3-5 minuter Förberedelsetiden bestämms efter de listade tiderna i tabell 6. Utrymningslarm minskar förberedelsetiden, framförallt gäller det utrymningslarm med ett informativt intalat meddelande. Tydliga och synliga utgångar minskar förberedelsetiden ytterligare. Förberedelsetiden beror även på om personerna är vid medvetande och vakna [11]. Förflyttningstiden är tiden som det tar för en person att ta sig från farlig punkt A till en säker plats punkt B. Denna tid beror på avstånd till den säkra platsen, personernas hjälpbehov, om det finns utrymningsskyltar, köbildning i dörrar osv. För att beräkna förflyttningstiden finns två uttryck [11]. 12

25 t g ng l v t d rr n b f (4) (5) l är avståndet i meter till utgången, v är personens gånghastighet, n är antalet personer som ska passera genom dörren, b är dörrens bredd i meter och f är det dimensionerade personflödet genom dörren i personer per sekund och meter. Vid beräkningar på individnivå används Gäller beräkningarna en grupp människor kan följande beräkningar göras för t förflyttning [12] Och Kötiden bör inte överstiga 8 minuter. [11] Följande värden finns listade i BBRAD vad gäller gånghastigheter och flöden genom dörrar för låg och hög persontäthet. Tabell 7. Gånghastigheter för personer vid låg persontäthet [10] Förbindelse Gånghastighet längs lutande planet Minsta bredd Personflöde Horisontell 1,5 m/s 0,9 m Uppför trappa 0,6 m/s 0,9 m Nedför trappa 0,75 m/s 0,9 m Dörr - 0,8 m 0,75 p/sm för okänd dörr 1,1 p/sm för känd dörr Tabell 8. Gånghastigheter för personer vid hög persontäthet (högst 2 pers/m 2 ) [10] Förbindelse Gånghastighet längs lutande planet Minsta bredd Personflöde Horisontell 0,6 m/s 0,9 m 1,2 p/sm Uppför trappa 0,5 m/s 0,9 m Nedför trappa 0,5 m/s 0,9 m 1,1 p/sm Dörr - 0,8 m 0,75 p/sm för okänd dörr 1,1 p/sm för känd dörr Tiden som är tillgänglig för att utrymning ska ske kan tecknas som t tillgänglig och denna kan beräknas med scenarioanalys med hjälp av simuleringsprogram. Tiden för utrymning bör inte överstiga 10 minuter. När tiden för utrymningen t utrymning har beräknats kan dessa jämföras och för att utrymning ska kunna ske på ett tillfredsställande sätt måste uppfyllas t tillgänglig t utr mning. 13

26 5. Simuleringsprogram I detta avsnitt kommer de använda simuleringsprogrammen i denna rapport att presenteras. Först kommer bakgrunden till programmen att gås igenom för att sedan visa hur modeller av leklanden har skapats i programmen Fire Dynamics Simulator Brandsimuleringsprogrammet som använts är ett program av typen Computational Fluid Dynamics (CFD). CFD-program används inom strömningsmekanik för att med hjälp av numeriska metoder och algortimer lösa problem med strömningar. Brand är ett problem som involverar strömningsproblem då det sker transporter av gaser och värme. Inom brand finns egna modeller av CFD-program. Ett av dessa program är Fire Dynamics Simulator (FDS). FDS är en simuleringskod för flöden med låga hastigheter och tyngdpunkten i denna kod ligger på gas- och värmetransport från bränder [13]. FDS arbetar likt andra CFD-program med att beräkna temperaturer och flöden i små volymer med hjälp av Navier-Stokes ekvationer och invecklade algoritmer [13]. FDS är framtaget av National institute of standards and technology (NIST) i USA. FDS har en öppen källkod och har funnits gratis på NIST:s hemsida sedan februari I nuläget finns version av FDS att ladda ner från NIST:s hemsida. Nu pågår arbetet med den nya versionen av FDS, nämligen version 6 [14]. Innan denna version kan släppas måste den betatestas och det har pågått sedan hösten 2012 och därför användes version för brandsimuleringarna i denna rapport. FDS fungerar bra för beräkning av brandgasfyllnad [15]. Denna rapport behandlar tid till kritiska förhållanden för utrymning och brandgasfyllnaden av lokalen är då av stor vikt. FDS används vid de flesta konsultföretag för att simulera exempelvis brandgasspridning. Till FDS behövs en input-fil med information om material, geometrier och brandeffekt. Inputfilen till FDS skrivs som textdokument i program som Notepad. För att underlätta uppbyggnaden av dessa inputfiler kan program som exempelvis Pyrosim användas. I Pyrosim laddas CAD-ritningar in och med hjälp av verktyg i Pyrosim kan en inputfil skapas för användande i FDS [16]. Smokeview är ett tilläggsprogram till FDS som används för att åskådliggöra de beräkningar som utförts av FDS. Smokeview visar i grundinställning brandgaserna och flammorna. Det finns möjlighet att med hjälp av utdata från FDS kunna åskådliggöra variabler som siktbarhet och temperatur [13] [17] Geometri och mesh Simuleringsrummet i FDS delas upp i små volymer där FDS löser ekvationerna för varje volym. Volymerna delas upp efter gridnät i x-, y- och z-led. Storleken på volymerna beror på storleken av det dimensionslösa uttrycket x, där D* är den karakteristiska brand diametern och är storleken på gridcellen i meter [13]. 14

27 D* beräknas enligt följande: c g (6) är brandens effekt i kw, är luftens densitet vid 20 C i kg/m 3, är luftens specifika värmekapacitet i kj/(kg*k), tyngdaccelerationen i m/s 2. [13]. är omgivande luftens temperatur i kelvin och g är Uttrycket bör ligga mellan 5-20 för att resultatet ska kunna ses som tillförlitligt vad det gäller storleken på gridcellerna [15]. I FDS finns möjligheten att använda olika storlekar på gridcellerna. Denna funktion används när en viss del av beräkningsrummet är extra intressant och för att beräkningen ska ha störst chans att ge ett trovärdigt resultat behövs en liten mesh storlek. Vid användning av olika gridcellsstorlekar bör följande faktorer tas i beaktning [13] [15]: Volymerna ska vara kubiska (1:1:1) Gridcellsgränserna ska placeras kant i kant, dvs. de får inte överlappa varandra Gränserna får inte placeras i områden med höga strömningshastigheter Figur 5. Korrekt användning av olika gridcellsstorlekar (vänster) och felaktig användning (höger) [15] För simulering av exempelvis Erfordrat brandscenario 1 och verksamheten Samlingslokal från BBRAD används följande gridcellsstorlek för att ligga inom det angivna intervallet för D*/dx. Detta beräknas med (6) Tabell 9. Gridcellsstorlekarna för att uppfylla 5<D*/dx<20 vid 10 MW brand. D*/dx Gridcellsstorlek 5 0,48 m 20 0,12 m Enligt tabell 9 ska gridcellsstorleken vara mellan 0,12-0,48 meter. Gridcellsstorlek på 0,2 meter att valdes runt branden och i övriga delar av lokalerna valdes en gridcellsstorlek på 0,4 meter för 10 MW brand. Denna fördelning av gridcellsstorlekar kan ses i figur 6 och kommer att uppfylla kriterierna i tabell 9. 15

28 Figur 6 Exempel på gridcellsfördelning vid brand mitt i lokalen, lekland Devices och slicefiler Devices (&DEVC) är mätpunkter som skrivs in i inputfilen för att mäta exempelvis siktbarhet, värmestrålning och gastemperatur. Mätpunkterna kan placeras vart som helst i rummet beroende på vilken variabel de ska mäta [13]. Resultaten presenteras i ett Exceldokument som visar de beräknade värdena för utdatavariablerna över tid. Slicefiler (&SLCF) används för att åskådliggöra vissa utdatavariabler i Smokeview. Exempelvis kan siktbarheten vid 2,0 meter ovan golvet skrivas in som en slicefil. Detta gör det sedan lättare att visualisera resultatet i Smokeview vid olika tidpunkter [13]. Med dessa två funktioner i FDS kan de angivna utrymningskriterierna i tabell 3 mätas. Nedan följer exempel på hur dessa olika kriterier har skrivits i inputfilerna. Inputfilerna kan ses i bilaga B Siktbarhet Siktbarheten ska inte understiga tio meter för utrymmen >100 m 2 enligt tabell 3. För att visualisera siktbarheten på höjden 2,0 meter ovan golvet (z=2,0) användes följande kommando i FDS [18]: &SLCF PBZ=2.0, QUANTITY='VISIBILITY' / Siktbarheten runt utrymningsdörrarna mättes med hjälp av volymmätningar. Detta gav möjligheten att visa förloppet över tid och ska omfattade ett område om 4 x 4 x 2 m 3 runt var utrymningsdörr. Detta skrevs i FDS-inputfilen: &DEVC XB = 5.8, 9.8, 18.80, 22.80, 0.0, 2.0, QUANTITY = 'visibility', STATISTICS = 'MIN', ID = 'UTRVÄG 1 sikt' / I lekställningarna används punktmätningar för att mäta siktbarheten. Dessa placerades på olika höjder i lekställningen. Kommando för detta är följande: &DEVC XYZ=2.6, 2.0, 5.0, QUANTITY= VISIBILITY, ID= VIS

29 Temperatur Temperaturen får inte överstiga 80 C enligt tabell 3. Mätning av detta kan gjordes på samma sätt som mätningar av siktbarheten. QUANTITY ändras i de båda fallen och skrivs på detta sätt [18]: &SLCF PBZ=2.0, QUANTITY='TEMPERATURE' / &DEVC XB = 5.8, 8.0, 19.80, 22.80, 0.0, 2.0, QUANTITY = 'TEMPERATURE', STATISTICS = 'MAX', ID = 'UTRVÄG 1 TEMP' / Samt &DEVC XYZ = 2.6, 2.0, 5.0, QUANTITY = TEMPERATURE, ID = 'TEMP Värmedos och strålning Värmedosen får inte överstiga 60 kj/m 2 utöver strålningsnivån på 1 kw/m 2 och strålningsnivån får inte överstiga 2,5 kw/m 2 enligt tabell 3. Detta ska mätas likt siktbarheten med volymmätning vid utrymningsdörrarna. I script-filen skrivs detta [18]: &DEVC XB = 5.8, 8.0, 19.80, 22.80, 0.0, 2.0, QUANTITY = 'INCIDENT HEAT FLUX', STATISTICS = 'MAX', ID = 'UTRVÄG 1 VÄRME' / Toxicitet De kritiska värden som anges för toxicitet är att kolmonoxidkoncentrationen ska understiga 2000 ppm, koldioxidkoncentrationen ska understiga 5 % och syrgaskoncentrationen ska vara större än 15 % enligt tabell 3. Det mest intressanta av dessa kriterier är kolmonoxidkoncentrationen och den mättes med volymmätning runt utrymningsdörrarna och med punktmätningar i lekställningen [18]: &DEVC XB= 5.8, 8.0, 19.80, 22.80, 0.0, 2.0, QUANTITY= VOLUME FRACTION, SPEC_ID= carbon monoxide, ID= CO UTRVÄG 1 / &DEVC XYZ = 2.6, 2.0, 5.0, QUANTITY= VOLUME FRACTION, SPEC_ID= carbon monoxide, ID= CO 5 17

30 Branden De bränder som användes i analyserna har effektutveckling enligt -kurvan. För att följa den kvadratiska tillväxten hos en sådan brand anges det i inputfilen med hjälp av kommandot &RAMP [13]. Exempel på detta är: &RAMP ID='burner', T=105.0, F= / Efter 105 sekunder kommer branden att ha uppnått 5 % av dess maxeffekt och det följer en -kurva med snabb brandtillväxt. Brandkällans storlek har betydelse. Brandkällans storlek beräknas med hjälp av ekvation 7 där en dimensionslös effektutveckling beräknas c g (7) är brandens effekt i kw, är luften densitet vid 20 C, är luftens specifika värmekapacitet, är omgivande luftens temperatur i K, g är tyngdaccelerationen i m/s 2 och D är brandkällans diameter. Brandkällans diameter beräknades genom att ansätta att branden till en pölbrand. I detta läge kan den kvadratiska brandkällan på exempelvis tio m 2 antas vara en cirkulär brandkälla på tio m 2 [4]. Den dimensionslösa effekten ska ha ett värde mellan 0,3-2,5 för att effekten på branden ska vara proportionerlig mot ytan på branden [15]. En brand på 10 MW behöver en brandutsatt yta på 4-10 m 2 för att uppfylla kriteriet för den dimensionslösa effekten. I FDS anges bränslets sammansättning med kommandot &REAC. I detta kommando anges bränslets sammansättning, förbränningsvärmet, sotproduktion och kolmonoxidproduktion. Det bränslet som ska användes för brandscenario 1 och samlingslokal är en blandning av 60 % mol trä och 40 % mol plast. Enligt BBRAD ska sotproduktion (soot_yield) för denna brand vara 0,1 g/g samt 0,1 g/g för kolmonoxidproduktionen (CO_yield). [18]. Detta skrevs på följande sätt i inputfilen [18]: &REAC ID='BBRAD', FYI='Erfordrat Brandscenario 1', C=4.56, H=6.56, O=2.34, N=0.4, HEAT_OF_COMBUSTION=20000, SOOT_YIELD=0.1 CO_YIELD=0.1 / 18

31 Modellerna i FDS I modellerna i FDS kommer en brand att placeras på två ställen i leklanden för att visa vid vilken placering som en brand orsakar kritiska förhållanden snabbast. Detta görs för att bland annat visa hur skillnader i utformning av lokalerna påverkar tiden till kritiska förhållanden då lokalerna för dessa lekland skiljer sig i utformning med takhöjder och volymer. Den största vikten kommer att läggas på den brand som placeras i huvuddelen av vardera lekställningen. Denna placering är mest intressant då känslighetanalyser kommer göras med avseende på plastparametrar för plasterna i lekställningarna Lekland 1 Mätpunkterna och utrymningsdörrarna (UTR) sattes ut och numrerades. I senare delar av rapporten kommer mätpunkterna att numreras enligt figuren nedan. Figur 7 Placering och numrering av utrymningsdörrar, detektorer, mätpunkter (siffror) och rumsförklaring, lekland 1 Vid de numrerade punkterna i figur 7 placerades mätpunkter för temperatur, siktbarhet och kolmonoxidkoncentration på olika höjder. Placeringen av mätpunkterna beror på att det är i dessa punkter som lekställningen i detta lekland är som högst. Runt utrymningsdörrarna gjordes volymmätningar. Variabler som mättes vid utrymningsdörrarna var siktbarhet, temperatur, värmedos och kolmonoxidkoncentrationen. Slicefiler placerades på höjderna 2,0 meter, 3,6 meter och 4,6 meter. Variabler som dessa slicefiler visar är siktbarhet, temperatur, kolmonoxidkoncentration, syrekoncentration och koldioxidkoncentration. 19

32 Dessa brandscenarion simulerades: Brandscenario 1: placering: i lekställningsytan. Erfordrat brandscenario från BBRAD: 1. Brandscenario 2: placering: vid UTR 4. Erfordrat brandscenario från BBRAD: 1. Brandscenario 1 och 2 simulerades med blandade gridcellsstorlekar. Tid till kritiska förhållanden för utrymning bedöms enligt utrymningskriterierna i tabell 3. För att finna varseblivningstiden för brandscenario 1 och 2 placerades rökdetektorer ut i lokalen enligt befintliga placeringar, se figur 7. Modellen i FDS såg ut som följande: Figur 8 Vy från ovan, modell av lekland 1 i FDS Figur 9 Vy från ingångssidan, modell av lekland 1 i FDS 20

33 Lekland 2 Figur 10 Placering och numrering av utrymningsdörrar, detektorer, mätpunkter (siffror) och rumsförklaring, lekland 2 Vid punkterna som numrerats med siffror ovan placerades mätpunker för siktbarhet, temperatur och CO-koncentration. Lekställningen har delar som sträcker sig till mätpunkt 3 och 4. Dessa punkter placerades på olika höjder ovan golvet. Vid varje utrymningsdörr placerades volymmätningar som mätte variablerna siktbarhet, temperatur, värmedos och kolmonoxidkoncentration. På höjderna 2,0 m, 3,2 m, 4,6 m, 6,0 m och 8,0 meter över golvet placerades slicefiler som visade kolmonoxidkoncentration, koldioxidkoncentration, syrekoncentration, temperatur och siktbarhet. Likt scenarioanalysen för lekland 1 simulerades två brandscenarion. Dessa brandscenarion var Brandscenario 3: placering: i lekställningsytan. Erfordrat brandscenario från BBRAD: 1. Brandscenario 4: placering: mitt i lokalen. Erfordrat brandscenario från BBRAD: 1 21

34 Modellen i FDS såg ut som följande: Figur 11. Vy från ovan, modell av lekland 2 i FDS Figur 12. Vy från sidan, modell av lekland 2 i FDS 22

35 5.2. Simulex Simulex är ett datorprogram framtaget för PC för att simulera utrymning av stora byggnader som kan vara mer eller mindre komplexa. I Simulex kan tredimensionella byggnader skapas genom att användaren skapar CAD-ritade golvplan och kopplar ihop dessa med trappor. Användaren definierar utgångarna från byggnaden och Simulex kommer automatiskt beräkna avstånden till utgångarna. Simulex beräknar möjliga gångvägar genom lokalen för att välja den närmaste vägen [19]. I Simulex skapas distanskartor för att beräkna avstånd till närmaste utrymningsdörr. Distanskartan består av en mesh med 0,2 x 0,2 m stora block. Varje block får sedan ett numeriskt värde beroende på det totala avståndet till en utgång från blocket. Exempel på en sådan distanskarta kan ses nedan [19]: Figur 13. Exempel på distanskarta från Simulex För att kunna efterlikna naturlig utrymning finns möjligheten att skapa upp till tio olika distanskartor i Simulex. Detta görs genom att skapa en defaultkarta som använder alla utgångar. Därefter skapas distanskartor där individerna bara kan används någon eller några av utrymningsdörrarna. Användaren kan sedan välja vilken distanskarta individerna ska se [19]. Användaren placerar ut de olika individerna i lokalen och detta kan göras genom att placera ut individ för individ eller att placera ut individerna som en grupp. Användaren kan definiera reaktionstider, antal individer och placering. När individerna har placerats ut i lokalen och distanskartorna har beräknats kan simuleringen köras [19]. Algoritmerna som definierar rörelserna hos individerna i Simulex kommer från verkliga försök där datorbaserade tekniker för att analysera mänsklig rörelse vid utrymning har använts [19]. 23

36 Modellerna i Simulex I Simulex läggs CAD-ritning in för de våningsplan i byggnaden som ska vara med i utrymningssimuleringen. I detta fall finns även en lekställning som kommer ha inverkan på utrymningstiden. I Simulex beräknas förflyttningstiden från olika placeringar i lokalen. Förflyttningstiden beräknas som tid från punkt A till punkt B när individerna i fråga har tagit sig ner från lekställningen dvs. t förflyttning, golv (se avsnitt 7). Efter att individen tagit sig ner från lekställningen kommer de inte att ta sig in i lekställningen igen utan de antas söka sig mot utgångarna och därför ritas lekställningen som boxar där personer inte vistas eller går vid utrymning. Nedan visas CAD-ritningar av leklanden. Utseendet är detsamma i Simulex. Figur 14 CAD-ritning av lekland 1 inklusive lekställning som boxar. Figur 15 CAD-ritning av lekland 2 inklusive lekställning som boxar 24

37 Utrymningsscenarion I samband med utrymningssimulering måste olika scenarier användas för att få en bild av hur utrymningen kan gå till i en lokal. På de två berörda leklanden är barn/vuxen-förhållandet ungefär 2:1. I Simulex finns en fördefinierad grupp kallad School population. Fördelningen i den gruppen är 70 % barn, 10 % kvinnor, 10 % män och 10 % äldre [19]. Barn/vuxenförhållandet blir 2,3/1 och representerar fördelningen i de två leklanden. Maxantalet personer i leklanden är 400 personer för lekland 1 och 450 personer för lekland 2. Nedan följer en beskrivning av scenarierna: Utrymningsscenario 1: Alla utgångar antas fungera som avsett. Barn och vuxna placeras slumpmässigt på alla öppna ytor. Det skapas endast en distanskarta i Simulex vilket gör att individer i modellen går till närmaste utgången. Utrymningsscenario 2: Placeringen av individerna i lokalen liknar placeringen i utrymningsscenario 1. Huvudentrén (UTR 2, figur 7 och UTR 4, figur 10) ses som blockerad vilket gör att individerna i lokalen kommer söka sig till de andra utrymningsdörrarna. Utrymningsscenario 3: Placeringen av individerna liknar utrymningsscenario 1 och 2. I detta scenario kommer 75 % av individerna i lokalen att söka sig till huvudentrén (UTR 2, figur 7 och UTR 4, figur 10) och resterande 25 % kommer att söka sig till närmaste utrymningsväg. Utrymningsscenario 1 valdes för att visa ett bästa-möjliga scenario där alla utrymningsdörrar fungerar och inte är blockerade. Utrymningsscenario 2 valdes för att visa effekten av när en av utgångarna är blockerad. I utrymningssituationer har det visat sig att personer söker sig till ingången som de kom in i lokalen och därför valdes utrymningsscenario 3 för att efterlikna detta beteende. 25

38 6. Plasterna i leklanden I leklanden består största delen av det brännbara materialet av plaster. Plasterna finns i lekställningarna som har stora rutschkanor, skyddsnät, skydd på ställningen och ett antal ytterligare föremål som varierar från lekland till lekland. Identifiering av plasterna som ingår i ett lekland gjordes genom platsbesök och sökning på tillverkares hemsidor. De plaster som det rör sig om är polyvinylklorid (PVC), polyeten (PE), polyuretan (PU) och nylon. Rutschkanor, diverse rör och detaljer är tillverkade av PE. Skyddsnäten runt och i lekställningarna var gjorda av nylon. I grund och botten är lekställningarna uppbyggda av stålramar och dessa har klätts in med PU-skum som har ett utanpåliggande skikt av PVC. Tabell 10. Materialparametrar de identifierade plasterna. Tillväxthastighet Sotproduktion Kolmonoxidproduktion Förbränningsvärme Densitet Material [4] [20] [20] (X*) [kg/dm 3 ] (X*) Polyeten Ultrasnabb 0,060 g/g 0,024 g/g MJ/kg 0,9 1,2 Polyuretan Snabb 0,23 g/g 0,031 g/g MJ/kg 0,1-1 PVC Snabb 0,14 g/g 0,063 g/g MJ/kg 1-1,4 Nylon Medelsnabb/snabb 0,075 g/g 0,038 g/g MJ/kg 0,8 1,4 *(X) i tabell 10 anger att det fanns olika källor som angav olika värden för parametrarna. Högsta och lägsta är listade. Specifika materialparametrar för de involverade plasterna kunde inte erhållas från tillverkarna av lekställningarna. På grund av detta kommer känslighetsanalyser med avseende på materialparametrarna ovan att simuleras. Dessa känslighetsanalyser kommer sedan att ligga som grund till ett resonemang kring potentiell brand i lekland att föras. Mätningar och beräkningar gav följande mått på mängden brännbara plaster som ingår i lekställningen. Tabell 11. Uppmätta och beräknade volymer av plasterna Material Volym Polyeten 6 m 3 Polyuretanskum 7 m 3 PVC 1 m 3 Nylon - Följande känslighetsanalyser simulerades där variabel ändrades var för sig: Tabell 12. Känslighetsanalyser som utförs med avseende på plasternas egenskaper Parameter som ändras BBRAD (referens) Känslighetsanalys Tillväxthastighet Snabb Ultrasnabb Sotproduktion 0,1 g/g 0,2 g/g Bränsle Trä & plast Polyuretan Förbränningsvärmet 20 MJ/kg 35 MJ/kg Lekland 2 och brandscenario 3 valdes som objekt och scenario för känslighetsanalyserna. Valet av känslighetsanalyserna har gjorts efter plastparametrarna som hittats för de identifierade plasterna. För analys av parametrarna, se avsnitt 9. 26