Brandgasspridning via ventilationssystemet 09.30-09.40 Inledning 09.40-10.10 Räddningstjänstens erfarenheter 10.10-10.40 Forskningen i dag och framtiden 10.40-11.00 Kaffepaus 11.00-11.30 Branschens bild av framtiden 11.30-11.40 Brandkonsultens visioner 11.40-12.00 Diskussion
Deltagare Fredrik Wikström Lars Jensen Sten Nerell Sven Pettersson Mattias Skjöldebrand Brandkåren Attunda Lunds tekniska högskola Trox Auranor Bevent Rasch AB Brandkonsulten AB
1:5 metoden och röklås Bakgrund BBR 1995 - förhindra, avsevärt försvåra Skärpning av kraven Spjällösningar eller fläkt i drift Inget ifrågasättande från branschens sida Inga motiv utifrån inträffade skador
Varför andra lösningar än spjäll Investering Driftkostnad Olägenhet Tillräcklig skyddsnivå
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?
Forskningen Branden Byggnaden Ventilationssystemet Brandgasspridning gränsfall tumregler åtgärder framtida BBR 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 1
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 2
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 3
Branden Slutsats: Det går nog inte att stänga in en brand. Slutsats: Det måste läcka ut någonstans. 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 4
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 5
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 6
Exempel V b och V n T n K T b K V b /V V n /V 300 300 0 0 300 600 1 1/2 300 900 2 2/3 300 1200 3 3/4 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 7
Hur stort medelbrandflödet q bm? q bm = V b /t (m 3 /s) V b spridd varm brandvolym, m 3 t brandtid, s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 8
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 9
Brandeffekttillväxt P = t 2 typ W/s 2 P=1 MW P=675 kw slow 2.93 584 s 8 min medium 11.72 292 s 4 min fast 46.88 146 s 2 min ultra fast 187.52 73 s 1 min 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 10
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 11
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 12
1 /? p V = m R T / M = m / V = p M / R T 1 / = V / m = R T / p M = ( R / p M ) T 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 13
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) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 14
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 15
Momentant brandflöde q brand = ( R / p c p M ) P (m 3 /s) ( R / p c p M ) = 0.000 0029 m 3 /sw 1 MW ger 2.9 m 3 /s 1 MW ger 1.0 m 3 /s (allt konvektivt) (tumregel) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 16
Maximalt brandflöde Hur stor kan brandeffekten bli? Hur stor kan brandflödet bli? Har ventilationen betydelse? Lokalens luftvolym och brandeffektens tillväxthastighet har betydelse 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 17
Brandflöde 1=1 teori m 3 /s volym m 3 slow medium fast ultra fast 10 0.087 0.138 0.219 0.348 100 0.404 0.641 1.018 1.616 1000 1.875 2.976 4.275 7.500 10000 8.703 13.816 21.931 34.813 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 18
Brandflöde 1=1 simulerad m 3 /s volym m 3 slow medium fast ultra fast 10 0.077 0.140 0.254 0.404 100 0.262 0.475 0.892 1.565 1000 0.887 1.610 2.992 5.304 10000 3.005 5.455 9.901 17.971 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 19
Ventilationsflöde m 3 /s volym m 3 1 /h 2 /h 5 /h 10 /h 10 0.003 0.005 0.014 0.028 100 0.028 0.056 0.139 0.278 1000 0.278 0.556 1.389 2.778 10000 2.778 5.556 13.889 27.778 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 20
Flödesjämförelse Små lokaler/brandvolymer brandflödet >> ventilationsflödet Stora lokaler/brandvolymer brandflödet ventilationsflödet Slutsats små lokaler/brandvolymer farligast 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 21
Ventilationens volymtillskott Relativt volymtillskott för given omsättning /h och tid 0.2 h (12 min) bostad 0.5 /h 0.1 (0.5 0.2) kontor 2 /h 0.4 (2 0.2) lektionssal 5 /h 1.0 (5 0.2) storkök 20 /h 4.0 (20 0.2) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 22
Byggnaden täthet ASHRAE Relativ läckarea enligt ASHRAE tak 2 cm 2 /m 2 yttervägg 0.2-1 cm 2 /m 2 golv mot krypgrund 2 cm 2 /m 2 fönster 1 cm 2 /m 2 dörr 2-5 cm 2 /m 2 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 23
Byggnaden täthetskrav BBR Dagens täthetskrav vid 50 Pa byggnad bostäder lokaler enhet BBR krav 0.8 1.6 l/sm 2 omräknat 0.9 1.8 cm 2 /m 2 äldre krav 3 6 m 3 /hm 2 äldre krav 0.83 1.67 l/sm 2 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 24
Tryckhållfasthet fönster Brottryck för en glasruta 1 1 m tjocklek 1 av 2 8 av 1000 mm kpa kpa 3 5.4 1.6 4 8.1 2.4 5 10.6 3.5 6 12.4 3.8 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 25
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 26
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 27
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 28
Mekanisk längdutvidgning = l / E (m) töjning, m l längd, m spänning, Pa E elasticitetsmodul, Pa 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 29
Termisk längdutvidgning = l T (m) töjning, m l längd, m längdutvidgningskoefficient, K -1 T temperaturändring, K 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 30
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 31
Hur fort värms en fönsterruta? Följande data egenskaper påverkar Densitet Specifikt värme Tjocklek Värmeövergångstal Temperaturskillnad till omgivning 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 32
Tidskonstanten Beskriver enkla dynamiska förlopp Är lagringsförmåga / överföringsförmåga Är den tid som en stegändring ser ut att ta 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 33
1 1 - exp(-t/t) 0.9 0.8 0.7 1 - exp(-t/t ) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 relativ tid t/t 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 34
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 = 2700 750 0.004 / ( 20 + 5 ) = 324 s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 35
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 36
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 37
q -dp s 2q q q -dp f -dp f F-system Normal drift dp s =dp f +dp g q q 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 38
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 39
2q 0 2q 2q 0 4dp f 0 F-system Gränsfall fq q 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 40
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 41
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 42
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 43
q -dp f 2q q q 0 0 FT-system Normal drift q q q dp t 2q 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 44
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 45
fq -dp f fq+q fq q dp t 0 FT-system Gränsfall f=(dp t /dp f +1) 0.5 0 q 0 dp t q 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 46
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 47
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 48
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 49
Separata ventilationsaggregat + Säkert + Enkelt - Mycket hög kostnad - Stort utrymmesbehov 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 50
Tryckavlastning av brandrum + Säkert + Enkelt - Hög kostnad en för varje brandrum - Viss känslighet för vind - Liten risk för felfunktion 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 51
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 52
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 53
F-system i drift + Låg kostnad + Säkert - Viss beräkningsinsats - Risk för avbränning av feta brandgaser - Krav på kontinuerlig drift 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 54
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 55
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? 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 56
Backspjäll Självverkande backventil Textilluftstrut som tätar i backriktningen mot ett galler Ger ett mindre tryckfall Basic - Företag Hagab 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 57
Backspjäll Självreglerande tilluftsdon med backventilfunktion läckarea 5 cm 2 area för kanalstorlek 10 78 cm 2 area för kanalstorlek 12 122 cm 2 tilluftdon Flipper företag Acticon 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 58
Backspjäll Textildon lurig funktion vid baklängesströmning naturlig areareduktion = diametern/4 längden fullständig areareduktion med tät textilduk första diametern hur brandsäker är dontextilduk? 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 59
Fläktar i drift i framtida BBR? Brandgasspridning tillåts med hänsyn till helheten personsäkerhet säker utrymning ingen brandspridning annan skada 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 60
Brandgasspridning Från ett brandrum till: yttre omgivningen genom fasad inre omgivningen genom innerväggar frånluftskanalsystemet tilluftskanalsystemet 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 61
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 ) (-) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 62
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 / 2 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 63
Spridningsandel - dontryckfall Variabelt frånluftsdon? Donarea ökar dontryckfallet A f ~ p f Brandtrycket ökar dontryckfallet 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 64
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 2 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 65
Spridningsandel s t och s i Fall s t s i Brandgasspjäll båda öppna 0.19 0.46 Brandgasspjäll T-system stängt 0.00 0.57 Brandgasspjäll F-system stängt 0.24 0.57 Brandgasspjäll båda stängda 0.00 0.75 Tilluftdon från 15 till 5 cm 2 0.07 0.53 Tryckavlastning 100 cm 2 0.08 0.20 Frånluftsdon från 15 till 60 cm 2 0.13 0.29 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 66
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 12 36 15 15 0.192 0.462 12 36 0 15 0.000 0.571 12 36 15 0 0.238 0.571 12 36 0 0 0.000 0.750 12 36 5 15 0.074 0.529 112 36 15 15 0.084 0.202 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 67
Korrektionsfaktor spridningsandel Spridningsandelen s t överskattas utan hänsyn till olika omgivande tryck Övertryck i tilluftssystemet +p Undertryck i frånluftssystemet - p 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 68
Korrektionsfaktor spridningsandel Totalläckarea 1 Tilluftsläckarea Frånluftsläckarea Spridningsandelen a a s t = a 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 69
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 0.5 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 70
Korrektionsfaktor spridningsandel Brandflödet och totalflödet ges av q b ~ a(p-1) 0.5 + a(p+1) 0.5 + (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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 71
korrektionsfaktor k t 1 0.9 0.8 korrektionsfaktor k t 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 relativt brandtryck p b / p 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 72
1 0.9 5 korrektionsfaktor k t 10 20 korrektionsfaktor k t 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 2 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 relativ läckarea ventilation a 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 73
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?) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 74
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?) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 75
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 ) (?) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 76
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 ) (-) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 77
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) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 78
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 79
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) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 80
korrektionsfaktor s e = 1 - exp(-t e / T s ) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 korrektionsfaktor s e = 1 - exp(-t e / T s ) 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 relativ exponeringstid T e / T s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 81
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 2 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 82
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 83
1 korrektionsfaktor s V = 1 -T n / T b korrektionsfaktor s V = 1 -T n / T b 0.8 0.6 0.4 0.2 0 400 600 800 1000 1200 1400 brandtemperatur T b K 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 84
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 ) 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 85
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 86
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 87
C CO = 30 000 ppm min = 1000 ppm CO i 30 min = 30 000 ppm CO i 1 min = 1 800 000 ppm CO i 1 s = 1.8 CO i 1 s = 1 CO i 1.8 s C CO = 1.8 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 88
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 = 0.5 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 89
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 90
Exempel hotellrum 1 CO dos C s = s e s t s V V c b / q s (CO s) C s = 1 0.2 0.5 72 0.03 / 0.18 CO s C s = 1.2 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 91
Exempel hotellrum 2 Som hotellrum 1 Ändlig exponeringstid 1800 s s e = 0.39 C s = 0.39 0.2 0.5 72 0.03 / 0.18 C s = 0.47 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 92
Exempel hotellrum 3 Som hotellrum 1 Tilluftsdon med viss backspjällfunktion s t = 0.08 C s = 1 0.08 0.5 72 0.03 / 0.18 C s = 0.48 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 93
Exempel hotellrum 4 Som hotellrum 1 Forcerad ventilation från 0.18 till 0.24 m 3 /s C s = 1 0.20 0.5 72 0.03 / 0.24 C s = 0.9 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 94
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 = 1 0.08 0.5 72 0.03 / 0.18 C s = 0.48 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 95
Exempel hotellrum 6 Som hotellrum 1 Sprinklat Medelbrandtemperatur T b = 400 K s V = 0.25 C s = 1 0.20 0.25 72 0.03 / 0.18 C s = 0.6 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 96
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 = 1 0.2 0.5 72 0.03 / 0.36 C s = 0.6 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 97
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 = 1 0.01 0.5 72 0.03 / 0.02 C s = 0.54 CO s 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 98
Sammanställning hotellrum Fall CO s Basfall s t = 0.20 1.20 Kort uppehållstid s e = 0.39 0.47 Aktivt tilluftsdon s t = 0.08 0.48 Forcerad ventilation q s = 0.24 m 2 /s 0.90 Dontryckfall 360/40 Pa s t = 0.08 0.48 Sprinklat s V = 0.25 0.60 Överflöde q s = 0.36 m 2 /s 0.60 Tryckavlastning s t = 0.02 0.54 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 99
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 100
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 101
q nq 2nq q (n-1)q nq Rum Rum Rum F-system A:a A:b-n B:a-n Normal drift 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 102
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) 2 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 103
2nq 2nq 2nq 2nq 0 0 Rum Rum Rum F-system A:a A:b-n B:a-n Gränsfall 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 104
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 = 10000 Pa = 10 kpa 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 105
Rum Rum Rum FT-system A:a A:b-n B:a-n Normal drift q (n-1)q nq q nq 2nq 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 106
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) 2 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 107
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 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 108
Exempel gränsfall av FT-system Antal rum n = 8 Tilluftsgrentryckfall p = 100 Pa Brandtryck p b = p + p (n-1) 2 p b = 100 + 100 (8-1) 2 = 5000 Pa = 5 kpa 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 109
Synpunkt Brandcell med flera rum och brandgasspjäll avskiljer brandceller Vid brand stängs ventilationen av med brandgasspjäll Vad händer sedan? 2006-01-27 Lars Jensen - Installationsteknik 110
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
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)
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 60 000 cykler Källa: TYPGODKÄNNANDE RIKTLINJER BRANDSKYDD
Dimensionering genom klassificering, brandgasspjäll Provning enligt provningsmetod NT FIRE 010 gäller idag Ackrediterade provningsinstitut Ersätts av: Provningsstandard EN 1366-2 Klassificeringsstandard EN 13501-3 Bedömningsstandard är ej påbörjad Produktstandard är ej påbörjad ännu CE- märkning av spjäll går ej idag Mer info: Se energi&miljö Nr1 2006 sid 32 Artikel av Rolf Hilling SP Borås
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
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 )
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 Nr1 2006 sid. 100
Spridning av brandgas A B Sten Nerell 1
Trycket byggs upp under tillväxtfasen Sten Nerell 2
Tryckavlastning när fönster kollapsar Temperatur i C respektive Tryck i Pa 800 600 400 200 Tryck Temperatur 0 0 30 60 90 120 Tid i minuter Sten Nerell 3
Brandgasspridning i systemet A B C D = Brandceller A B C D Sten Nerell 4
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
Mekanisk brandgasventilation - Siktbarheten ökar - Övertändning fördröjs eller hindras - Risken för kollaps av byggnadsstommen minskar - Spridning av brandgas begränsas Sten Nerell 1
Brand-, brandgasspjäll Sten Nerell 2
5:1-metoden Sten Nerell 3
Fläkt i drift / F-system Sten Nerell 4
Fläkt i drift / FT-system Konverterat Sten Nerell 5
Standard för brandgasfläktar Krav för brandgasfläktar enligt SS-EN 12101-3 Sten Nerell 1
Standard för brand-, brandgasspjäll SS-EN 1366-2 för provning SS-EN 13501-3 för klassificering Produktstandard saknas Sten Nerell 2
Upphängningsanordningar Typgodkända infästningsdon är ej provade för höga brandgastemperaturer i kanal! Sten Nerell 3
Tabell för blandningstemperatur - Tryckavlastat brandrum förutsätts! - Verklig blandningstemperatur kan påverkas av ofullständig omblandning och ändring av dontryckfall! Sten Nerell 4
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
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
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
Samhällskrav Tydligare funktionskrav. Kriterier för både förhindra och avsevärt försvåra begreppet
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.