Osäker utrymning vid brand

Osäker utrymning vid brand Lars Jensen Avdelningen för installationsteknik Institutionen för bygg- och miljöteknologi Lunds tekniska högskola Lunds universitet, 216 Rapport TVIT-16/713

Lunds Universitet Lunds Universitet, med åtta fakulteter samt ett antal forskningscentra och specialhögskolor, är Skandinaviens största enhet för forskning och högre utbildning. Huvuddelen av universitetet ligger i Lund, som har 112 invånare. En del forsknings- och utbildningsinstitutioner är dock belägna i Malmö, Helsingborg och Ljungbyhed. Lunds Universitet grundades 1666 och har idag totalt 6 8 anställda och 47 studerande som deltar i ett 28 utbildningsprogram och ca 2 2 fristående kurser. Avdelningen för installationsteknik Avdelningen för Installationsteknik tillhör institutionen för Bygg- och miljöteknologi på Lunds Tekniska Högskola, som utgör den tekniska fakulteten vid Lunds Universitet. Installationsteknik omfattar installationernas funktion vid påverkan av människor, verksamhet, byggnad och klimat. Forskningen har en systemanalytisk och metodutvecklande inriktning med syfte att utforma energieffektiva och funktionssäkra installationssystem och byggnader som ger bra inneklimat. Nuvarande forskning innefattar bl a utveckling av metoder för utveckling av beräkningsmetoder för godtyckliga flödessystem, konvertering av direktelvärmda hus till alternativa värmesystem, vädring och ventilation i skolor, system för brandsäkerhet, alternativa sätt att förhindra rökspridning vid brand, installationernas belastning på yttre miljön, att betrakta byggnad och installationer som ett byggnadstekniskt system, analysera och beräkna inneklimatet i olika typer av byggnader, effekter av brukarnas beteende för energianvändning, reglering av golvvärmesystem, bestämning av luftflöden i byggnader med hjälp av spårgasmetod. Vi utvecklar även användbara projekteringsverktyg för energi och inomhusklimat, system för individuell energimätning i flerbostadshus samt olika analysverktyg för optimering av ventilationsanläggningar hos industrin.

Lars Jensen

Lars Jensen ISRN LUTVDG/TVIT--16/713--SE(41) Avdelningen för installationsteknik Institutionen för bygg- och miljöteknologi Lunds tekniska högskola Lunds universitet Box 118 221 LUND

Osäker utrymning vid invändig brand Lars Jensen 1

Lars Jensen, 216 ISRN LUTVDG/TVIT--16/713 SE(41) Installationsteknik Institutionen för bygg- och miljöteknologi Lunds tekniska högskola Lunds universitet Box 118 221 LUND 2

Innehållsförteckning 1 Inledning och frågeställningar 5 2 Enkel dörröppningsanalys 7 Vindpåverkan 7 Termisk påverkan 7 Högsta öppningskraft för dörröppning 9 Högsta mottryck för dörröppning 9 Högsta medtryck för dörröppning 9 Statisk dörröppning 1 Dynamisk dörröppning 13 3 Tryckpålastning vid dörröppning 15 4 Tryckavlastning till givet tryck 23 5 Tryckavlastning med given area 25 6 Tryckbelastning från ventilationssystem 31 7 Enkel brandtrycksanalys 35 8 Sammanfattning och slutsatser 39 Svar på frågeställningar 39 Fakta, tumregler och synpunkter 41 Slutkläm 41 3

4 Osäker utrymning vid invändig brand

1 Inledning och frågeställningar Syftet med denna arbetsrapport är att undersöka om utrymning kan ske vid samverkan av olika tryckpåverkan av en byggnad såsom invändig brand, temperaturskillnad inne-ute, vind, ventilationssystem med driftsfel samt trycksättningssystem. Öppningskrafter är begränsade i BBR för att även barn och äldre skall kunna utrymma själva utan hjälp av räddningspersonal. En brand skapar ett brandflöde lika med den termiska expansionen och därmed ett brandtryck, en tryckskillnad till omgivningen. En tumregel är 1 MW brandeffekt ger 1 m 3 /s brandflöde. Exempel på brandeffekter är papperskorg.1 MW, fåtölj.5-1 MW, soffa 1-2 MW och bädd.5-1.5 MW. Ju tätare lokalen är desto högre blir brandtrycket. Sambandet mellan brandtryck pb Pa, brandflöde qb m 3 /s och effektiv läckarea A m 2 ges av (1.1) och i Figur 1.1 med isolinjer för effektiv läckarea som funktion av brandflöde som x-axel och brandtryck som y-axel. pb = ρ (qb/a) 2 / 2 (Pa) (1.1) Den effektiva läckarean för lägenheter och småhus ligger huvudsakligen mellan.1 m 2 och.4 m 2. Brandeffekten 1 MW med brandflödet 1 m 3 /s och läckareorna.1 och.4 m 2 ger brandtrycken på 6 respektive 375 Pa. 2 Effektiv läckarea A m 2 ρ = 1.2 kg/m 3 Brandtryck p b Pa 18 16 14 12 1 8 6 4 2.2.4.6.8.1.12.14.16.18.2.25.3.4.5.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 1.1 Effektiv läckarea A m 2 för brandflöde qb m 3 /s och brandtryck pb Pa. 5

Brandtrycket 15 Pa och brandtemperaturen 35 C gäller för kontroll av brandgasspridning mellan brandceller via ventilationssystem enligt BBR. Värdet 15 Pa anges i flera diagram. Utrymning genom en inåtgående dörr till en brandutsatt lokal kan kräva mycket stora öppningskrafter jämfört med en utåtgående dörr. Normalt skall dörrar i en utrymningsväg vara utåtgående i utrymningsriktningen, men inåtgående dörrar tillåtas där någon köbildning inte förväntas uppstå. Köbildning förväntas inte för boenderum, bostadshus och hotellrum samt lokaler för mindre än trettio personer som kontor, klassrum, verkstad och butik. En utrymning kan innebära att både en inåtgående och en utåtgående enkeldörr skall passeras som för en dubbeldörr. Utrymning kan även innebära inbrytning för räddningspersonal för att genomföra en utrymning. Några frågeställningar som skall tas upp är följande: Vilka BBR-krav finns för högsta öppningskrafter gäller för en dörr? Vilken tryckskillnad kan högst tillåtas för att kunna öppna en dörr? Vilken tryckskillnad krävs för att förhindra brandgasspridning förbi en stängd dörr? Kan en mottryckutsatt inåtgående dörr ryckas upp? Kan en mottryckutsatt utåtgående dörr stötas upp? Hur stor dörrgläntning krävs för att tryckavlasta en tryckutsatt dörr? Hur snabbt är tryckavlastningsförloppet? Hur påverkas tryckskillnaden över en dörr av själva öppningsförloppet? Är det lättare att öppna en innerdörr eller en ytterdörr i en dubbeldörr? Vilken vindpåverkan kan förhindra dörröppning? Vilken termik kan förhindra att öppna en utåtgående lägenhetsdörr till ett trapphus? Hur kan FT-system med bortfall av ett delsystem eller en fläkt försvåra dörröppning? En enkel genomgång av vindpåverkan, klimatpåverkan, högsta öppningskrafter för mottryck och medtryck samt statisk och dynamisk dörröppning redovisas i avsnitt 2. Tryckpålastning vid dörröppning under dess startförlopp innan dörrbladet lämnar karmen behandlas i avsnitt 3. Orsaken är att den ena rumsvolymen minskar och den andra rumsvolymen ökar på var sida om dörren, vilket motverkar dörröppningen. Tryckavlastning till 1 och 2 Pa undersöks i avsnitt 4 med hur liten tryckavlastningsyta som krävs eller omskrivet hur mycket som dörrbladet måste lämna själva karmen. Hur tryckavlastning sker efter 1, 2, 5 och 1 s för tryckavlastningsytorna.1,.2,.5 och.1 m 2 lika med dörröppning på 5, 1, 25 och 5 mm undersöks i avsnitt 5. Tryckskillnad mellan ute och inne är liten för både F- och FT-ventilerade byggnader. Ett mindre undertryck eftersträvas för att undvika exfiltration med fuktskador som följd i ett kallt klimat. Frånluftsflödet hålls något högre än tilluftsflödet. Detta kan inte påverka öppnandet och stängandet av dörrar. Bortfall av F-systemdelen med stängande spjäll ger däremot ett påtagligt övertryck inne och omvänt undertryck för bortfall av T-systemdelen med stängande spjäll. Enbart fläktbortfall är också möjligt. Dessa särfall undersöks i avsnitt 6. De två systemdelarna förreglas normalt med varandra. Exempel på brandtryck beräknat med provtryckningsdata för fjorton fall med olika utformning av ventilationssystemet och dess brandskydd redovisas i avsnitt 7. Svar på frågeställningar och slutsatser ges sist i avsnitt 8. 6

2 Enkel dörröppningsanalys Detta avsnitt behandlar vad som kan begränsa att öppna en dörr. Yttre faktorer som vind kan skapa stora tryckskillnader mellan olika fasader på en byggnad och dess inre. Temperaturskillnaden mellan inne och ute ger upphov till stora tryckskillnader i vertikalled i en byggnad. Vilka statiska och dynamiska öppningskrafter en eller flera personer kan åstadkomma behandlas. Själva öppningsförloppet innan tryckavlastning sker behandlas i avsnitt 3. Själva tryckavlastningen undersöks särskilt i avsnitt 4 och 5. Ventilationssystem med olika driftfel behandlas i avsnitt 6. Vindpåverkan Vind kan skapa betydande tryckskillnader runt en byggnad som bestäms av formfaktorer och den fria vindens dynamiska tryck. Formfaktorer är i lovart och i lä är i regel >.5 respektive < -.5. Övertrycket på lovartsidan p+ Pa och undertrycket på läsidan p- Pa kan med motsvarande formfaktorer f+ > respektive f- < beräknas enligt följande två uttryck där den fria vindens hastighet är v m/s och luftens densitet är ρ kg/m 3. p+ = f+ ρ v 2 / 2 (Pa) (2.1) p- = f- ρ v 2 / 2 (Pa) (2.2) Tryckskillnaden över en ytterdörr bestäms det utvändiga och invändiga trycket. Det invändiga trycket är i regel ett undertryck, eftersom det mest råder undertryck utvändigt en byggnad. Öppning av stora portar kan ge samma tryck invändigt som utvändigt. Detta kan leda till stora tryckskillnader över andra fasader. Termisk påverkan Skillnaden mellan inne- och utetemperatur skapar en vertikal termisk tryckskillnad, vilken kan beräknas med densitetsskillnaden ( ρu - ρi ) kg/m 3 mellan uteluft och inneluft och jordaccelerationen g enligt (2.3) och Figur 2.1. Den termiska gradienten dp/dz är 1 Pa/m för en innetemperatur på 2 C och en utetemperatur på -3 C. Den termiska tryckskillnaden p Pa för en given höjdskillnad h m beräknas med (2.4). dp/dz = ( ρu - ρi ) g (Pa/m) (2.3) p = ( ρu - ρi ) g h (Pa/m) (2.4) Hur stora tryckskillnader som kan uppstå i vertikalled i en byggnad med innetemperaturen 2 C redovisas i Figur 2.2 som funktion av utetemperatur och höjdskillnad. Vertikala linjer för den termiska gradienten redovisas också med.5 Pa/m intervall. 7

2 18 16 7 Termisk tryckgradient (ρ u -ρ i )g Pa/m 6 Innetemperatur T i o C 14 12 1 8 6 4 2 5 4-4 -3-2 -1 1 2 3 4 3 Utetemperatur T u o C Figur 2.1 Vertikal termisk tryckgradient som funktion av ute- och innetemperatur. 2 1-1 2 Termisk tryckskillnad Pa 18 5 16 4-1 14 3 Höjdskillnad m 12 1 8 6 4 2 2 1 5 2 1-2 -1-5 -4-3 -2-1 1 2 3 4 Utetemperatur o C Figur 2.2 Vertikal termisk tryckskillnad som funktion av utetemperatur och höjdskillnad. 8

Högsta öppningskraft för dörröppning Öppningskraften begränsas till högst 7 N för att trycka ner dörrhandtaget och till högst 15 N för att trycka upp normala dörrar. Krav på tillgänglighet för personer med funktionsnedsättning är högst 25 N för att trycka ner dörrhandtaget och 25 N för att trycka upp dörren. Högsta mottryck för dörröppning Högsta mottryck över en dörr med ytan 2 m 2 som skall öppnas med kraften 15 N kan anges till 15 Pa. Tryckkraften 3 N verkar i dörrens mittpunkt och öppningskraften 15 N som angriper i dörrens kant har en hävstångsfaktor om 2. Dörrytor är oftast mindre än 2 m 2, men tumregeln att öppningskraften i N är lika med tryckskillnaden i Pa är enkel och ger en mindre överskattning. Högsta medtryck för dörröppning Medtrycket innebär att endast olika friktionskrafter skall övervinnas och däribland att flytta låskolven under sidobelastning orsakad av själva medtrycket. Hur stora medtryck som kan tillåtas för att kunna öppna en dörr kan analyseras med låskolvsfunktionen i Figur 2.3. s låskolv r R f R/r S f S/s Figur 2.3 Skattning av hävstångsfaktor f för dörrvred som f R/r eller f S/s. 9

Antag att dörrvredets hävstångsförhållande till låskolven är f, att låskolvens friktionsfaktor är μ < 1, dörrytan är A m 2 och tryckskillnaden över dörren är p. Hur hävstångsfaktorn f kan skattas visas i Figur 2.3. Resultat för en låsbar kontorsdörr blev med radier 3.2 och med slaglängder 2.8. Kravet för att kunna föra bort den belastade låskolven ges av (2.5) och högsta medtryckskillnad p fås efter omskrivning som (2.6). F f > μ A p / 2 (N) (2.5) p < 2 F f / μ A (Pa) (2.6) Ett sifferexempel är följande med öppningskraft 7 N utan avdrag för en dörrvredets återställningsfjäder, dörryta 2 m 2, hävstångsfaktor 3, en hög friktionsfaktor 1, vilket ger en högsta tillåten tryckskillnad på 21 Pa. Om friktionsfaktorn är.5,.2 och.1 fås en tryckskillnad på 42, 15 respektive 21 Pa. Slutsatsen är att öppna en dörr med övertryck mot undertryck kan ske vid stora tryckskillnader. Friktionsfaktorn är dock svårbedömd. Statisk dörröppning Denna analys görs för att visa på vad som är möjligt att klara av oberoende av kraven. Med statisk dörröppning menas att tyngdkraften för en person med vikten m kg och placering mot dörren och golvet skall ge en tillräcklig öppningskraft som visas i Figur 2.4-5. Kraften mg balanseras med en dörrkraft med vinkeln α och en golvkraft med vinkeln β. Båda vinklarna är riktade mot tyngdpunkten och skall inte tolkas som vinklar mellan armarna och dörr samt mellan benen och golv. Dörrkraften beräknas med (2.7) för en utåtgående dörr och med (2.8) för en inåtgående dörr. F = mg /(tg(α)+tg(β)) (N) (2.7) F = mg /(tg(β) - tg(α)) (N) (2.8) Ett exempel med vinklarna α = och β =45 ger samma resultat F = mg för både utåtgående och inåtgående dörr. Särfallet med α=-β för utåtgående dörr ger enligt (2.7) i princip en oändlig kraft F, men friktionsfaktorn måste vara större än tg(β). Friktionsfaktorn 1. ger kravet att golvvinkeln β > 45. Särfallet med α=β för inåtgående dörr enligt (2.8) ger i princip en oändlig kraft F. Någon friktion behövs inte. Beräkningsuttrycken (2.7-8) redovisas förenklat som kvoter F/mg som funktion av väggvinkel α och golvvinkel β med isodiagram i Figur 2.6 och 2.7. Isolinjerna visar att de två fallen är spegelsymmetriska och samma kvoter kan uppnås för de två öppningsmetoderna. Kvoten F/mg kan vara större än ett och går mot oändligheten för de två särfallen α=-β för utåtgående dörr i Figur 2.6 och α=β för inåtgående dörr i Figur 2.7. Öppningskravet för både utåtgående och inåtgående dörrar är att kraften F N i dörrkanten med en hävarmsfaktor 2 gentemot dörrens mittpunkt skall vara större än tryckbelastningen p Pa över dörrytan A m 2, vilket begränsar tryckskillnaden p Pa över dörren enligt: p < 2 F / A (Pa) (2.9) 1

Utåtgående dörr F α mg β Figur 2.4 Geometri och momentbalans för utgående dörr med horisontell dörrkraft. Inåtgående dörr F α mg β Figur 2.5 Geometri och momentbalans för inåtgående dörr med horisontell dörrkraft. 11

Kvoten F/mg = 1/(tg(β)+tg(α)) 8 6 4.2.1 Väggvinkel α o 2-2 5 2 1.5-4 -6 α+β> -8 Utåtgående dörr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Golvvinkel β o Figur 2.6 Kvoten F/mg = 1/(tg(β)+tg(α)) som funktion av väggvinkel α och golvvinkel β. Kvoten F/mg = 1/(tg(β)-tg(α)) 8 6 Inåtgående dörr α<β 4 Väggvinkel α o 2-2 5 2 1.5-4 -6.2-8.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Golvvinkel β o Figur 2.7 Kvoten F/mg = 1/(tg(β)-tg(α)) som funktion av väggvinkel α och golvvinkel β. 12

Dynamisk dörröppning Ett sätt att öppna en dörr kan vara att ge den en stöt eller ett ryck i önskad riktning. Det nödvändiga öppningsarbetet innan tryckavlastning sker, blir för en dörr med medeltryckskillnaden pm och volymändringen V: E = pm V (Nm) (2.1) Öppningsarbetet enligt (2.1) redovisas i Figur 2.8 där en linje anger en rimlig volymändring V.1 m 3. Den nödvändiga stötenergin för att öppna en utåtgående dörr kan fås med en massa m kg med hastigheten v m/s på formen: E = m v 2 /2 (Nm) (2.11) Massan m kg är inte hela personens massa utan en viss avräkning får ske för armar och ben. Några överslagsvärden för massan 4 kg och hastigheterna.5, 1. och 1.5 m/s blir 5, 2 respektive 45 Nm. Siffrorna visar att det krävs rejäla satsningar för att kunna stöta upp en utåtgående dörr för fall som redovisas i Figur 2.8. Stötenergin överförs till rörelseenergi för dörren. En hård stöt kan ändras till ett mjukt tryck med samma verkan. En massa m kg med hastigheten v m/s bromsas med konstant retardation a m/s 2 under en sträcka s m, vilket ger samband för att bestämma retardationen a m/s 2, kraften F N och energin E Nm som följer: a = v 2 / 2 s (m/s 2 ) (2.12) F = m a (N) (2.13) E = F s (Nm) (2.14) En omskrivning av (2.14) ger givetvis (2.11). Massan m kg är inte hela personens massa utan en viss avräkning får ske för armar och ben. En inåtgående dörr kan i princip öppnas med ett ryck, vilket enklast kan beskrivas och beräknas som ett mjukt drag. Samma beräkningsuttryck som för att öppna en utåtgående dörr med ett mjukt tryck kan tillämpas. Enda skillnaden är att starthastigheten för att trycka upp en utåtgående dörr är lika med sluthastigheten för att dra upp en inåtgående dörr. Det mjuka draget skall resultera i att dörren öppnas innan massan når dörren. 13

.2 Arbete p m V Nm.18.16.14 Volymändring V m 3.12.1.8.6 2 45 8 4 kg 2 m/s.4.2 5 1.5 m/s 1 m/s.5 m/s 2 4 6 8 1 Medeltryckskillnad p m Pa Figur 2.8 Öppningsarbetet som funktion av medeltryckskillnad pm och volymändring V..2 Ryckacceleration a = v 2 /2s m/s 2.18.16 Rycksträcka s m.14.12.1.8 1 2 5 1.6 2.4.2 5 1.5 1 1.5 2 Ryckhastighet v m/s Figur 2.9 Ryckacceleration a m/s 2 som funktion av ryckhastighet v m/s och rycksträcka s m. 14

3 Tryckpålastning vid dörröppning Under dörröppningsförloppet innan det finns någon fri genomströmningsarea påverkas tryckskillnaden över dörren, eftersom rumsvolymerna på var sida om dörren ändras med dörrbladet. En enkel uppskattning av denna ändringsvolym är den är lika med halva dörrbladets volym, vilket framgår för fall i Figur 3.1-3 med ett karmdjup lika med dörrbladets tjocklek. Denna tryckändring blir störst för fallet med en dubbeldörr som i Figur 3.1. Denna utformning kan försvåra en monentan eller snabb dörröppning betydligt, vilket kommer att exemplifieras siffermässigt. Figur 3.1 Dubbeldörr består av en inåtgående dörr och en utåtgående dörr. Adiabatisk tryckvolymändring utan värmeutbyte från tillstånd 1 till tillstånd 2 kan formuleras som (3.1) där konstanten k är 1.4 för tvåatomiga gaser. p1 V1 k = p2 V2 k (Pam 3k ) (3.1) 15

ute inne ute inne Figur 3.2 Utåtgående dörr. ute inne ute inne Figur 3.3 Inåtgående dörr. 16

Hur trycket p ändras med p när volymen V ändras med volymen V kan enligt (3.1) skrivas som (3.2) och förenklas till (3.3) samt approximeras till (3.4) för små kvoter V/V. p V k = (p+ p) (V+ V) k (Pam 3k ) (3.2) p = p [ [ V / (V+ V) ] k - 1 ] (Pa) (3.3) p = - k p V/V (Pa) (3.4) Skillnaden mellan det exakta och det förenklade beräkningsuttrycket för den momentana tryckändringen enligt (3.3) respektive (3.4) är litet för små kvoter V/V och stort för stora kvoter V/V. Sammanställningen nedan visar att det förenklade beräkningsuttrycket underskattar tryckändringen för negativa kvoter V/V och omvänt överskattar tryckändringen för positiva kvoter V/V. Det förenklade beräkningsuttrycket (3.4) är tillräckligt för mindre absoluta kvoter på V/V. V/V - (3.3) Pa (3.4) Pa (3.4)/(3.3) - -.1-15894 -14.881 -.1-1417 -14.988. 1..1 1383 14 1.12.1 12492 14 1.121 Ett konkret sifferexempel visar att tryckändringen kan bli betydande. En dörr med ytan 2 m 2 och tjockleken 1 mm ger ändringsvolymen V.1 m 3 när den öppnas 1 mm eller i medeltal 5 mm. Fallet med dubbeldörr med dörravståndet 1 mm i Figur 3.1 innebär att volymen V är.2 m 3 och att tryckändringen blir exakt -43314 Pa och förenklat -7 Pa. Tryckändringen för volymerna 1, 2 och 4 m 3 blir förenklat 14, 7 respektive 35 Pa, vilket påtagligt. Detta gäller adiabatisk tryckvolymändring och utan något läckage. Tryckskillnaden över en dörr mellan två rumsvolymer V1 och V2 samt ändringsvolymen V kan sättas samman exakt med (3.3) och förenklat med (3.4), vilket ger motsvarande uttryck exakt (3.5) och förenklat (3.6). Den positiva volymändringen V ökar volym 1 och minskar volym 2. Notera att en viktig förutsättning är att volymändringen V är absolut mindre än de två rumsvolymerna V1 och V2. p = p2 - p1 = p [(1- V/ V2) -k -(1+ V/ V1) -k ] (Pa) (3.5) p = p2 - p1 = k p ( V/V2 + V/V1 ) (Pa) (3.6) Tryckskillnaden p har beräknats enligt (3.5) och (3.6) för fyra rumvolymintervall från m 3 upptill 1, 1, 1 och 1 m 3 och för både en positiv och negativ volymändring V.1 m 3, vilket redovisas i Figur 3.4-7 där exakta isolinjer korsar varandra för lika rumsvolymer. Den förenklade tryckskillnaden enligt (3.6) är lika för positiv och negativ volymändring V. Öppningsarbete redovisas i Figur 3.8-11 för olika rumvolymskalorna och kan jämföras med rörelseenerginerna 25 och 1 Nm för en massa 5 kg med en hastighet om 1 och 2 m/s. Isolinjer i Figur 3.8-11 visar att momentan dörröppning mellan rumsvolymer < 1 m 3 kräver större rörelseenergi än 1 Nm. Gränsen går för volymen 28 m 3 enligt förenklat uttryck. 17

1 p V Pa V =.1 m 3.9.8.7 Rumsvolym V 2 m 3.6.5.4.3 1 5.2.1.2.4.6.8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.4 Absolut och adiabatisk tryckändring p Pa vid dörröppning enligt (3.5) och (3.6). 1 p V Pa V =.1 m 3 9 8 7 Rumsvolym V 2 m 3 6 5 4 5 3 1 2 1 2 2 4 6 8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.5 Absolut och adiabatisk tryckändring p Pa vid dörröppning enligt (3.5) och (3.6). 18

1 p V Pa V =.1 m 3 9 8 Rumsvolym V 2 m 3 7 6 5 4 3 1 5 2 1 2 2 4 6 8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.6 Absolut och adiabatisk tryckändring p Pa vid dörröppning enligt (3.5) och (3.6). 1 p V Pa V =.1 m 3 9 8 Rumsvolym V 2 m 3 7 6 5 4 3 1 5 2 1 2 2 4 6 8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.7 Absolut och adiabatisk tryckändring p Pa vid dörröppning enligt (3.5) och (3.6). 19

1 E Nm V =.1 m 3.9.8.7 2 Rumsvolym V 2 m 3.6.5.4.3 5 4 3.2 1.1.2.4.6.8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.8 Nödvändig arbete E Nm för dörröppning enligt (3.9) för givna V1, V2 och V m 3. 1 E Nm V =.1 m 3 9 8 7 2 Rumsvolym V 2 m 3 6 5 4 3 5 4 3 2 1 1 2 4 6 8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.9 Nödvändig arbete E Nm för dörröppning enligt (3.9) för givna V1, V2 och V m 3. 2

1 E Nm V =.1 m 3 9 8 7 2 Rumsvolym V 2 m 3 6 5 4 3 5 4 3 2 1 1 2 4 6 8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.1 Nödvändig arbete E Nm för dörröppning enligt (3.9) för givna V1, V2 och V m 3. 1 E Nm V =.1 m 3 9 8 7 2 Rumsvolym V 2 m 3 6 5 4 3 5 4 3 2 1 1 2 4 6 8 1 Rumsvolym V 1 m 3 Figur 3.11 Nödvändig arbete E Nm för dörröppning enligt (3.9) för givna V1, V2 och V m 3. 21

22 Osäker utrymning vid invändig brand

4 Tryckavlastning till givet tryck Hur mycket en dörr måste öppnas för att kunna tryckavlasta kan undersökas genom att för ett givet brandtryck och brandflöde beräkna den effektiva läckarean i form av ett isodiagram. Effekten av en dörrgläntning med en viss fri genomströmningsarea kan enkelt undersökas genom att byta mellan olika läckareor. Nödvändigt isodiagram redovisas i Figur 4.1. Sambandet mellan brandtryck pb Pa eller tryckskillnad p Pa, brandflöde qb m 3 /s och effektiv läckarea A m 2 för ett kallt fall är följande: pb = p = ρ (qb/a) 2 /2 (Pa) (4.1) 2 Effektiv läckarea A m 2 ρ = 1.2 kg/m 3 Brandtryck p b Pa 18 16 14 12 1 8 6 4 2.2.4.6.8.1.12.14.16.18.2.25.3.4.5.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 4.1 Effektiv läckarea A m 2 för brandflöde qb m 3 /s och brandtryck pb Pa. Tryckavlastning till 1 och 2 Pa redovisas med effektiv dörröppning mm i Figur 4.2-3. Den effektiva dörröppning i mm kan räknas om till den effektiva avlastningsytan med omräkningsfaktor.2 m 2 /mm. Isolinjerna visar det räcker med en mindre dörrgläntning för att tryckavlasta till ett önskat lägre tryck. Notera att tiden är i princip oändlig innan jämvikttillståndet uppnås. Tidsförloppet för tryckavlastningen undersöks i nästa avsnitt med givna avlastningsytor och olika löptider. 23

2 Effektiv dörröppning mm till 1 Pa 18 16 22.5 25 14 2 Brandtryck p b Pa 12 1 8 6 7.5 1 12.5 15 17.5 4 2 2.5 5.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 4.2 Effektiv dörröppning mm till 1 Pa för brandflöde qb m 3 /s och brandtryck pb Pa. 2 18 Effektiv dörröppning mm till 2 Pa 17.5 16 15 14 12.5 Brandtryck p b Pa 12 1 8 5 7.5 1 6 4 2.5 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 4.3 Effektiv dörröppning mm till 2 Pa för brandflöde qb m 3 /s och brandtryck pb Pa. 24

5 Tryckavlastning med given area Hur snabbt tryckavlastning sker undersöks för samma brandfall som tidigare samt för en given rumsvolym V 1 m 3 och fyra avluftningsareor Aa.1,.2,.5 och.1 m 2. Dessa fyra avluftningsareor motsvarar förenklat en dörrgläntning på 5, 1, 25 och 5 mm mellan dörrkarm och dörrbladets innerkant. Beräkningen har genomförts med följande uttryck och beteckningar. Massbalansen för rumsvolymen V m 3 med densiteten ρ kg/m 3, absoluttrycket p Pa, brandflödet qb m 3 /s, brandläckarea Ab m 2 och tryckavlastningsarea An m 2 kan skrivas som: V dρ/dt = ρbqb ρ(ab+aa) (2(p-pn)/ρ).5 (kg/s) (5.1) Sambandet mellan absoluttryck p Pa och densitet ρ kg/m 3 anges som: p = ρ R T (Pa) (5.2) Beräkningen görs med framåtdifferenser och ett tidsintervall på.1 s. Rumsvolymen V är 1 m 3, men det redovisade resultatet gäller även för andra godtyckliga volymer genom att skala om tidsskalan. Om rumsvolymen ändras en faktor f skall även tidsskalan ändras med samma faktor f. Detta framgår av vänsterledet för (5.1). Detta innebär att tidsförloppet är snabbare för rumsvolymer mindre än 1 m 2 och omvänt långsammare för större. De fyra statiska fallen redovisas i Figur 5.1-4 och visar att tryckavlastning inte blir fullständig utan det kvarstår ett visst brandtryck. Det kvarstående brandtrycket ökar med både utgångsbrandtryck och brandflöde. Hur mycket brandtrycket pb = p - pn avtar efter 1, 2, 5 och 1 s för de fyra tryckavlastningsytorna Aa.1,.2,.5 och.1 m 2 jämfört med det statiska jämviktsfallet har undersökts för alla sexton fall. En bedömning av tryckavlastningens fullständighet med skalan nej, delvis, nästan och ja redovisas enligt nedan varav de fyra nästan-fallen redovisas i Figur 5.5-8. tryckavlastning Aa =.1 m 2 Aa =.2 m 2 Aa =.5 m 2 Aa =.1 m 2 t = 1 s nej nej delvis nästan Figur 5.8 t = 2 s nej delvis nästan Figur 5.7 ja t = 5 s delvis nästan Figur 5.6 ja ja t = 1 s nästan Figur 5.5 ja ja ja En synpunkt är att de fyra nästan-fallen har samma produkt mellan avlastningstid och avlastningsarea. En skattad medelutströmningshastighet på 2 m/s ger en volym på 2 m 3, vilket är rimligt för totalvolymen på 1 m 3. 25

2 18 16 14 Statiskt brandtryck p s Pa V b 1 m 3 Aa.1 m 2 7 6 5 Brandtryck p b Pa 12 1 8 2 3 4 6 4 1 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.1 Statiskt brandtryck ps Pa vid tryckavlastning med arean Aa.1 m 2. 2 18 16 14 Statiskt brandtryck p s Pa V b 1 m 3 Aa.2 m 2 4 35 3 25 Brandtryck p b Pa 12 1 8 1 15 2 6 4 5 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.2 Statiskt brandtryck ps Pa vid tryckavlastning med arean Aa.2 m 2. 26

Brandtryck p b Pa 2 18 16 14 12 1 8 6 4 Statiskt brandtryck p s Pa V b 1 m 3 Aa.5 m 2 12 1 8 6 4 2 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.3 Statiskt brandtryck ps Pa vid tryckavlastning med arean Aa.5 m 2. Brandtryck p b Pa 2 18 16 14 12 1 8 6 4 Statiskt brandtryck p s Pa V b 1 m 3 Aa.1 m 2 4 35 3 25 2 15 1 5 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.4 Statiskt brandtryck ps Pa vid tryckavlastning med arean Aa.1 m 2. 27

2 18 16 14 Brandtryck p t Pa efter 1 s V b 1 m 3 Aa.1 m 2 8 7 6 5 Brandtryck p b Pa 12 1 8 2 3 4 6 4 1 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.5 Brandtryck pt Pa vid tryckavlastning med arean Aa.1 m 2 efter 1 s. 2 18 16 14 Brandtryck p t Pa efter 5 s V b 1 m 3 Aa.2 m 2 4 35 3 25 Brandtryck p b Pa 12 1 8 1 15 2 6 4 5 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.6 Brandtryck pt Pa vid tryckavlastning med arean Aa.2 m 2 efter 5 s. 28

2 Brandtryck p t Pa efter 2 s V b 1 m 3 Aa.5 m 2 18 12 16 14 8 1 Brandtryck p b Pa 12 1 8 6 2 4 6 4 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.7 Brandtryck pt Pa vid tryckavlastning med arean Aa.5 m 2 efter 2 s. Brandtryck p b Pa 2 18 16 14 12 1 8 6 4 Brandtryck p t Pa efter 1 s V b 1 m 3 Aa.1 m 2 4 35 3 25 2 15 1 5 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 5.8 Brandtryck pt Pa vid tryckavlastning med arean Aa.1 m 2 efter 1 s. 29

3 Osäker utrymning vid invändig brand

6 Tryckbelastning från ventilationssystem En otät byggnad med ett FT-system i normal drift kan med felaktigt injusterat tilluftflöde och frånluftflöde resultera i mindre undertryck eller övertryck i för hållande till omgivningen. Detta påverkar öppnandet och stängandet av dörrar till omgivningen marginellt. FT-system med driftfel som bortfall av T-delen med eller utan stängande spjäll eller F-delen med eller utan stängande spjäll kan orsaka höga tryckskillnader till omgivningen, vilket avsevärt försvårar öppning av dörrar till omgivningen. Normalt brukar T-delen och F-delen vara förreglade med varandra, vilket innebär att båda fläktarna stoppar. Luftflöden normaliseras till l/sm 2 golvyta. Ett specifikt luftflöde på 5 l/sm 2 motsvarar 18 m 3 /h eller 6 oms/h för rumshöjden 3 m. Specifikt luftläckage avser m 2 omslutande yta och kan variera allt från.1 till 1. l/sm 2. Om endast fasad tas med blir den omslutande ytan lika med golvytan för en lång lokal med bredden 6 m och rumshöjden 3 m och medtas golv och tak blir omslutande ytan lika med tre golvytor. Läckageflödet är också normaliserat till l/sm 2 golvyta. FT-systemet i Figur 6.1 är symmetriskt med samma flödesoberoende tryckstegring ps och tryckfall för både T-del och F-del. T-system p s q s F-system p s q s p s p s p= p p= B-system p b q b p= Figur 6.1 FT-system i normal drift. 31

Ventilationsflödet q l/sm 2 beräknas med en tryckslingekvation för aktiv systemdel och byggnad samt en bortkopplad systemdel på formen: ps = ps (q/qs) 2 + pb (q/qb) 2 (Pa) (6.1) Lösningen q l/sm 2 kan skrivas som: q = ( ps / ( ps/qs 2 + pb/qb 2 ) ).5 (l/sm 2 ) (6.2) Den sökta tryckskillnaden p Pa blir lika med den andra termen i (6.1) som: p = pb (q/qb) 2 (Pa) (6.3) Insättning av (6.2) i (6.3) ger efter förenkling: p = 1 / (qb 2 / pbqs 2 + 1/ ps) (Pa) (6.4) Om byggnaden är tät blir tryckskillnaden till omgivningen p = ps. Om byggnaden är otät med samma läckflöde som systemflöde l/sm 2 golvyta gäller att 1/ p = 1 / pb + 1/ ps. Tryckskillnaden pb är flera gånger mindre än ps, vilket medför att tryckskillnaden p blir mindre än provtrycket pb. Enbart bortfall av en fläkt kan undersökas genom att koppla samman byggläckage och en systemdel utan fläkt till ett modifierat läckflöde qm som: qm = qs ( pb / ps ).5 + qb (l/sm 2 ) (6.5) Ventilationsflödet q l/sm 2 och tryckskillnaden p Pa beräknas med (6.2) respektive (6.3) där qb ersätts med qm enligt (6.5). Ventilationsflödet minskar något och för en helt tät byggnad med en faktor.5.5, vilket också minskar tryckskillnaden till omgivningen. Genomströmningen av den inaktiva systemdelen går i normal riktning, vilket passar påsfilter och en självroterande fläkt. Ventilationsflödet q l/sm 2 och tryckskillnaden till omgivningen p Pa kan beräknas för ett systemtryckfall ps 5 och 1 Pa för systemflödet qs l/sm 2 för delen i drift och specifika byggnadsläckaget qb l/sm 2 vid provtrycket pb 5 Pa. Resultatet redovisas med ventilationsflöde q l/sm 2 och tryckskillnaden p Pa för en systemdel bortkopplad i Figur 6.2-5. Tryckskillnaden till omgivningen p Pa redovisas som ett positiv värde som för drift utan F- systemdel med övertryck till omgivningen. Fallen utan en T-systemdel innebär undertryck till omgivningen. 32

1 9 Ventilationsflöde q l/sm 2 p s = 5 Pa p b = 5 Pa 5 Systemluftflöde q s l/sm 2 8 7 6 5 4 3 2 3 4 2 1 1 Utan en systemdel.5 1 1.5 2 Läckluftflöde q b l/sm 2 Figur 6.2 Flödet q l/sm 2 funktion av qb l/sm 2 och qs l/sm 2 för pb = 5 Pa och ps = 5 Pa. 1 Tryckskillnad p Pa p s = 5 Pa p b = 5 Pa 9 8 Systemluftflöde q s l/sm 2 7 6 5 4 3 2 45 4 35 3 25 2 15 1 5 1 Utan en systemdel.5 1 1.5 2 Läckluftflöde q b l/sm 2 Figur 6.3 Trycket p Pa funktion av qb l/sm 2 och qs l/sm 2 för pb = 5 Pa och ps = 5 Pa. 33

1 9 Ventilationsflöde q l/sm 2 p s = 1 Pa p b = 5 Pa 6 Systemluftflöde q s l/sm 2 8 7 6 5 4 3 2 3 4 5 2 1 1 Utan en systemdel.5 1 1.5 2 Läckluftflöde q b l/sm 2 Figur 6.4 Flödet q l/sm 2 funktion av qb l/sm 2 och qs l/sm 2 för pb = 5 Pa och ps = 1 Pa. 1 Tryckskillnad p Pa p s = 1 Pa p b = 5 Pa 9 8 Systemluftflöde q s l/sm 2 7 6 5 4 3 9 8 7 6 5 4 3 2 2 1 1 Utan en systemdel.5 1 1.5 2 Läckluftflöde q b l/sm 2 Figur 6.5 Trycket p Pa funktion av qb l/sm 2 och qs l/sm 2 för pb = 5 Pa och ps = 1 Pa. 34

7 Enkel brandtrycksanalays Ett urval av provtryckningsdata från tio lägenheter och fyra småhus med övertryck hämtade från rapporten TVIT 6/33 redovisas i Tabell 7.1 och har använts för att beräkna läckarean Ab m 2 med antagande om kvadratiska tryckförluster vid 5 Pa. Provtryckning bestämmer enbart byggnadens lufttäthet. Ventilationssystemets inverkan har tejpats bort. Det nominella ventilationsflödet.35 l/sm 2 golvyta för bostäder räknas om till läckflöde l/sm 2 omslutande yta vid en tryckskillnad 5 Pa för ett dontryckfall om 5, 5 och 12.5 Pa för tilluft, frånluft och uteluft. Flödessiffrorna divideras med 3 för övergång från golvyta till omslutande yta. Detta ger tilläggen för U-system (uteluftsdon) med.23 l/sm 2, för F-system (frånluftsdon) med.12 l/sm 2 och för T-system (tilluftsdon) med.12 l/sm 2. De tre komponenterna för uteluft, frånluft och tilluft kombineras med byggnaden till fyra fall nämligen ingen ventilation, FT-system, FU-system och F-system. Det sista fallet F-system är ett äkta F-system med stormsäkrade uteluftsdon som förhindrar utströmning eller ett äkta FTsystem med backströmningsskydd. Fallet ingen ventilation motsvarar ett äkta FT-system med brandgasspjäll. Beräknad lufttäthet q5 l/sm 2 redovisas för de fjorton fallen i Figur 7.1 samt tillägg för olika ventilation. Brandtryck pb Pa som funktion av brandflöde qb m 3 /s och lufttäthet för de fjorton fallen redovisas i Figur 7.2-5 för ingen ventilation, FT-system, FU-system och F-system. Tabell 7.1 Omslutande yta Aoms m 2 och lufttäthet q5 l/sm 2. nr rapportfall byggnad Aoms m 2 q5 l/sm 2 1 13 lägenhet 45.64 2 14 lägenhet 45.52 3 26 lägenhet 415.28 4 27 lägenhet 331.34 5 28 lägenhet 331.4 6 29 lägenhet 331.13 7 3 lägenhet 446.13 8 31 lägenhet 44.23 9 32 lägenhet 356.25 1 33 lägenhet 243.2 11 12 småhus 375.49 12 34 småhus 365.67 13 35 småhus 365.4 14 36 småhus 365.33 35

.8.7.6 Lufttäthet q 5 l/sm 2.5.4.3.2.1 F+U F+T,U F,T 5 1 15 Provtryckning nr Figur 7.1 Lufttäthet q5 l/sm 2 som funktion av nr samt ventilationstillägg. Brandtrycket pb Pa i Figur 7.2-5 för brandflödet 1 m 3 /s för de fjorton fallen sammanställs nedan. Siffrorna visar att äkta F-system som i Figur 7.4 ger lägst brandtryck och byggnad utan eller med bortspjällad ventilation ger högst brandtryck som i Figur 7.2. Äkta F-system med stormsäkrade uteluftsdon och även äkta FT-system med backströmningsskydd som i Figur 7.5 ger högre brandtryck än utan dessa skyddsåtgärder. Figur Fall tillägg l/sm 2 pb > 5 Pa pb > 1 Pa 7.2 B. 14 12 7.3 B+F+T.23 12 9 7.4 B+F+U.35 11 5 7.5 B+F.12 14 1 Slutsatsen är att brandtrycket beräknat med provtryckningsdata från tio lägenheter och fyra småhus och olika ventilationssystem oftast överstiger både 5 och 1 Pa. Lufttätheten är grundläggande, medan olika ventilationssystem minskar brandtrycket. Äkta F-system B+F+U med normala uteluftsdon ger lägst brandtryck jämfört med övriga fall, men är över 5 Pa i elva utav fjorton fall. 36

2 Byggnad 18 16 14 Brandtryck p b Pa 12 1 8 6 4 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 7.2 Brandtryck pb Pa som funktion av brandflöde qb m 3 /s och fall B. 2 Byggnad med F-system och T-system 18 16 14 Brandtryck p b Pa 12 1 8 6 4 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 7.3 Brandtryck pb Pa som funktion av brandflöde qb m 3 /s och fall B+F+T. 37

2 Byggnad med F-system och U-system 18 16 14 Brandtryck p b Pa 12 1 8 6 4 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 7.4 Brandtryck pb Pa som funktion av brandflöde qb m 3 /s och fall B+F+U. 2 Byggnad med F-system 18 16 14 Brandtryck p b Pa 12 1 8 6 4 2.2.4.6.8 1 Brandflöde q b m 3 /s Figur 7.5 Brandtryck pb Pa som funktion av brandflöde qb m 3 /s och fall B+F. 38

8 Sammanfattning och slutsatser Arbetsrapporten sammanfattas med att ge svar på de inledande frågeställningarna på sidan 6. En uppsummering av arbetsrapporten görs också med ett antal slutsatser varav några formulerade som tumregler. Svar till frågeställningar De inledande frågorna ges här sina svar med i en del fall hänvisning till olika formler, figurer eller diagram. Dörrar antas ha höjden 2 m, bredden 1 m och ytan 2 m 2 samt skall öppnas av en person. Vilka BBR-krav finns för högsta öppningskrafter gäller för en dörr? o Öppningskraft 15 N för normala dörrar och 22 N för särskilda utrymningsdörrar. Dörrvredskraft 7 N. Öppningskraft och dörrvredskraft endast 25 N för personer med funktionsnedsättning. Vilken tryckskillnad kan högst tillåtas för att kunna öppna en dörr? o 15 Pa för mottryck enligt (2.9) med dörrkraften 15 N. o 21 Pa för medtryck enligt (2.6) med friktionsfaktor 1. och vredkraften 7 N. o 42 Pa för medtryck enligt (2.6) med friktionsfaktor.5 och vredkraven 7 N. Vilken tryckskillnad krävs för att förhindra brandgasspridning förbi en stängd dörr? o Den termiska tryckskillnaden över 2 m är 12, 16 och 18 Pa om brandtemperaturen i K är 2, 3 respektive 4 gånger normaltemperaturen 2 C som 293 K. Trycksättning med 2 Pa ger viss marginal och försvårar inte dörröppning. Kan en mottryckutsatt inåtgående dörr dras eller ryckas upp? o Ja. En person på m kg kan dra mg N enligt (2.8), Figur 2.5 och Figur 2.7 samt rycka upp en dörr enligt Figur 2.8 och Figur 2.9. Kan en mottryckutsatt utåtgående dörr tryckas eller stötas upp? o Ja. En person på m kg kan trycka mg N enligt (2.7), Figur 2.4 och Figur 2.6 samt stöta upp en dörr enligt Figur 2.8 och Figur 2.9. Hur påverkas tryckskillnaden över en dörr av själva öppningsförloppet? o Dörren ökar den ena rumsvolymen och minskar den andra rumsvolymen. Tryckändringen kan beräknas exakt med (3.5) och förenklat med (3.6) samt läsas av i Figur 3.1-4. Detta gäller för en momentan dörröppning, vilket ger en överskattning, eftersom läckage försummas. Är det lättare att öppna en innerdörr eller en ytterdörr i en dubbeldörr? o Momentant kan dörröppningsmottrycket bli mycket stort, eftersom mellanvolymen bara är något större än själva dörröppningsvolymen. 39

Hur stor dörrgläntning krävs för att tryckavlasta en tryckutsatt dörr? o Obetydlig dörrgläntning krävs. Ett brandflöde på.4 m 3 /s och ett brandtryck på 1 Pa balanseras med en läckarea på.1 m 2 enligt (4.1) och Figur 4.1. Om läckarean ökas till.2 eller.5 m 2 minskas trycket till 25 respektive 4 Pa. Ökningen av läckarean med.1 och.4 m 2 motsvarar en dörrgläntning på 5 respektive 2 mm. Hur snabbt är tryckavlastningsförloppet? o Tryckavlastningen sker på några sekunder och den är i stort sett fullständig för en volym på 1 m 3 och läckarean.1 m 2 efter 1 s, för.2 m 2 efter 5 s, för.5 m 2 efter 2 s samt för.1 m 2 efter 1 s. Dessa fyra fall visas i Figur 5.5-8. o Tidsförloppet är proportionellt mot volymen och en faktor f större volym tar en faktor f längre tid. Vilken vindpåverkan kan förhindra dörröppning? o Tryckskillnaden mellan lovartsida och läsida för en byggnad är något större än den fria vindens dynamiska tryck. Trycket inuti en byggnad ligger mellan högsta och lägsta tryck på dess utsidor. Att öppna en utåtgående dörr på lovartsidan med portar öppna på läsidan eller att öppna en inåtgående dörr på läsidan med portar öppna på lovartsidan kräver mer än öppningskraften 15 N, om vindhastighet är större än 16 m/s. Vilken termik kan förhindra att öppna en utåtgående lägenhetsdörr till ett trapphus? o Den termiska tryckskillnaden Pa enligt (2.4) bestäms av utetemperatur och höjdskillnad med Figur 2.2 för utetemperaturen 2 C och kan vara större än 1 Pa/m vintertid. Höga trapphus och kallt klimat kan ge övertryck större än 15 Pa. Trapphustemperaturen kan höjas betydligt av inträngande brandgaser, vilket ökar tryckskillnaden mer. Utrymning i ett sådant fall kan vara olämpligt. Hur kan FT-system med bortfall av ett delsystem eller en fläkt försvåra dörröppning? o Tryckskillnaden mellan inne och ute kan bestämmas med Figur 6.3 och 6.5 med ventilationsflödet l/sm 2 golvyta, byggnadsläckflöde l/sm 2 golvyta (omräknat från omslutande yta) och systemtryckfall 5 respektive 1 Pa. Tryckskillnaden mellan inne och ute kan bli större än 15 Pa, men blir för otäta byggnader mindre än läckageprovtrycket 5 Pa. Hur beror brandtrycket på brandflöde och byggnadens lufttäthet? o Byggnadens lufttäthet eller effektiva läckarea kan skattas med provtryckningsdata. Ett luftflöde på 9 l/s vid 5 Pa motsvaras av en effektiv läckarea om.1 m 2. En brandeffekt på 36 kw ger med tumregeln 1 MW 1 m 3 /s ett brandflöde på 36 l/s (faktor 4) och ett brandtryck på 8 Pa (faktor 16). Läckluftflödet 9 l/s motsvarar för en omslutande yta 18 m 2 ett specifikt luftläckage på.5 l/sm 2, vilket är ett rimligt värde. 4

Fakta, tumregler och synpunkter Det finns ett antal fakta som kan formuleras som: Dörröppningskraften är begränsad till 15 N enligt BBR. Dörröppningskraften för en medriktad tryckskillnad är inte noll. Låskolven belastas. Dörrvredskraften är begränsad till 7 N enligt BBR. Hävarmsfaktorn mellan dörrvred och låskolv är omkring 3. Högsta låskolvsbelastning är 21 N. Brandtrycket 15 Pa gäller för kontroll av brandgasspridning mellan brandceller. En persons tyngdkraft kan vara 75 N fem gånger öppningskraften 15 N enligt BBR. Hård vind kan skapa en tryckskillnad över 15 Pa mellan inne och ute. Ett högt trapphus öppet nederst kan vintertid ha en tryckskillnad över 15 Pa över en lägenhetsdörr överst. Några enkla tumregler för dörröppning för dörrytor med mindre än 2 m 2 är följande: Dörröppningskraften i N är lika med den motriktade tryckskillnaden i Pa. Dörröppningskraften för en utåtgående dörr kan bli lika med och även större än personens tyngdkraft mg N som det visas i Figur 2.4 och 2.6. Dörröppningskraften för en inåtgående dörr kan bli lika med och även större än personens tyngdkraft mg N som det visas i Figur 2.5 och 2.7. Dörröppningskraften för medriktad tryckskillnad begränsar denna till högst 21 och 42 Pa för friktionsfaktorerna 1. respektive.5. Några synpunkter är följande: Flera personer kan samverka på båda sidor av en dörr för att öppna den samma. Öppningskraften för personer med funktionsnedsättning är 25 N, vilket begränsar tillåten tryckskillnad till 25 Pa. Detta är omöjligt att alltid uppfylla. Högt brandtryck i ett rum minskas med öppna inre dörrar. Högt brandtryck i ett rum minskas med gläntning av dess fönster. Högt brandtryck i ett rum minskas med överluftsuttag i innnerdörrkarmar. Högt brandtryck i ett rum minskas med delvis övertäckning och kvävning av branden. Brandtrycket 15 Pa gäller för kontroll av brandgasspridning mellan brandceller via ventilationssystem, vilket är tio gånger gränsen för dörröppning med kraften 15 N. Slutkläm Huvudslutsatser är att utrymning från en invändig brand inte kan genomföras säkert genom inåtgående dörr för ett motriktat brandtryck större än 15 Pa samt genom en utåtgående dörr för ett medriktat brandtryck på 21 eller 42 Pa om friktionsfaktorn antas vara 1. respektive.5. God lufttäthet och ventilationstekniskt brandskydd kan resultera i högre brandtryck. Denna arbetsrapports titel kunde på engelska ha varit: Unsafe egress at any interior fire. 41