Brandskydd 2016, Upplands Väsby, 23-24 november 2016 Aktivering av boendesprinkler: Försök med olika glasbulber Magnus Arvidson Safety - Fire Research SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut magnus.arvidson@sp.se 010-516 56 90 www.sp.se
Normalt används 3 mm 68 C glasbulber i boendesprinkler Målsättning Målsättning med försöken Bestämma aktiveringstiden (=> brandeffekten) för olika typer av sprinklerbulber vid en bostadsbrand. Bestämma detektionstiden (=> brandeffekten) för en kommersiell branddetektor. Långsiktig målsättning Effektivare boendesprinkler => aktivering i ett tidigare skede av ett brandförlopp. Se på möjligheten att reducera vattenflödet för boendesprinkler.
Försöksrum 3.66 m x 3.66 m (13.4 m 2 ). Takhöjd: 2.5 m. Byggt av 12 mm obrännbara skivor. Antingen helt slutet eller endast två väggar. Sandbäddbrännare placerad vid ett av hörnen.
Tre olika standardiserade brandförlopp 300 250 Heat Release Rate (kw) 200 150 100 50 Slow, Qstart = 6 kw Medium, Qstart = 10 kw Fast, Qstart = 25 kw 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Brandsimulator Time (s)
Nio olika kombinationer av Response Time Index (RTI) och nominell aktiveringstemperatur No. Type of bulb RTI* [(ms) 1/2 ] Bulb diameter [mm] Nominal operating temperature [ C] Color code 1 F3 32 3 68 Red 2 F3 32 3 57 Orange 3 F3 32 3 47 Transparent 4 F3-F 24 3** 68 Red 5 F3-F 24 3** 57 Orange 6 F3-F 24 3** 47 Transparent 7 F1.5 14 1.5 68 Red 8 F1.5 14 1.5 57 Orange 9 F1.5 14 1.5 47 Transparent *) Provided by the manufacturer and calculated using a C-factor of 0.5. **) By using a specific fluid, the RTI of the glass bulb was similar to a 2.5 mm glass bulb.
Montering av glasbulber 112 72 Electrical micro switch 20 32 2 T/C 20 23 23
Branddetektorer Två likadana, kommersiella multi-kriteria detektorer installerades. Varje detektor har två termosensorer, placerade mitt emot varandra på den cylindriska kroppen. Branddetektorerna orienterades 90 relativt varandra. Larmkriterium 40 C - inget kriterium för rök.
Mätutrustning Aktiveringstid glasbulber (mikrobrytare). Temperatur detektor. Gastemperatur nära bulberna. Massflödet gasol (brandeffekt). Varje scenarie repeterades tre gånger.
100 Slow fire growth rate scenario 90 90 Heat release rate [kw] 80 70 60 50 40 30 20 Nominal operating temp. [ C] RTI [(ms)1/2] Compartment condition 50 52 46 43 38 34 30 32 24 47 57 68 47 57 68 47 57 68 14 24 32 Closed 79 71 60 61 57 41 42 34 47 57 68 47 57 68 47 57 68 14 24 32 Open
140 Medium fire growth rate scenario Heat release rate [kw] 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 Nominal operating temp. [ C] RTI [(ms)1/2] Compartment condition 88 84 75 77 66 60 58 50 46 47 57 68 47 57 68 47 57 68 14 24 32 Closed 128 117 103 96 90 83 67 69 50 47 57 68 47 57 68 47 57 68 14 24 32 Open
230 220 Fast fire growth rate scenario 215 Heat release rate [kw] 200 180 160 140 120 120 143 118 141 175 134 161 186 149 174 123 162 193 138 178 100 90 Nominal operating temp. [ C] RTI [(ms)1/2] Compartment condition 107 47 57 68 14 47 57 68 24 Closed 47 57 68 32 102 47 57 68 14 47 57 68 24 Open 47 57 32 68
Observationer: Glasbulber Rummet (slutet eller öppet) hade stor inverkan på aktiveringstiden - särskilt för glasbulberna med högre RTI. Större variation i resultat för det öppna rummet - särskilt för det mellan-snabba och snabba brandförloppen. Den nominella aktiveringstemperaturen ger en större effekt än RTI-värdet.
Observationer: Branddetektorer Detektionskriterium = 40 C. Tiden till detektion påverkades inte av rummet. Liten skillnad i detektionstid mellan detektorerna = orienteringen spelar mindre roll. Detektion innan aktivering av glasbulberna i det långsamma brandförloppet. Vissa glasbulber aktivererar tidigare i de mellan-snabba och snabba brandförloppen.
Praktiska aspekter: Glasbulber Praktiska aspekter Sämre mekanisk styrka med tunnare bulber. Nominella aktiveringstemperatur vs. värmepåverkan vid transport, installation och drift. Kommentarer Finns 3 mm bulber med samma RTI-värde som 2.5 mm bulber = direkt utbytbarhet. 1.5 mm bulber används i många vattendimmunstycken. 57 C fungerar troligen i de allra flesta bostäder. 47 C kan troligen användas i många fall.
Förbättringspotential: Glasbulber 3 mm glasbulb med 57 C eller 47 C aktiveringstemperatur istället för 3 mm 68 C. 57 C: 15% till 30% mindre brand. 47 C: 30% till 50% mindre brand. 2.5 mm glasbulb med 57 C eller 47 C aktiveringstemperatur istället för 3 mm 68 C. 57 C: 25% till 30% mindre brand. 47 C: 40% till 50% mindre brand. 1.5 mm glasbulb med 57 C eller 47 C aktiveringstemperatur istället för 3 mm 68 C. 57 C: 30% till 35% mindre brand. 47 C: minst 50% mindre brand.
Praktiska aspekter: Aktivering av branddetektorer Fellarm => oavsiktlig aktivering => multi-kriteria detektorer krävs. Ökad komplexitet => lägre tillförlitlighet. Viktigt att täckningsytan för branddetektorn inte överskrider sprinklernas täckningsyta. Viktig att reducera transporttiden för vattnet i sprinklerrören.
Förbättringspotential: Branddetektorer Jämfört med 3 mm 68 C glasbulb 20% till 60% mindre brand i det slutna rummet. 30% till 80% mindre brand i det öppna rummet. Jämfört med 2.5 mm 57 C glasbulb Ingen till 45% mindre brand i det slutna rummet. 10% till 65% mindre brand i det öppna rummet. Den relativa skillnaden var som störst för det långsamma brandförloppet och som minst för det snabba brandförloppet.
Slutsats: Mest realistiska alternativen för automatiska sprinkler 15% till 30% mindre brand med 3 mm 57 C istället för 3 mm 68 C bulb. 25% till 30% mindre brand med 2.5 mm 57 C istället för 3 mm 68 C bulb. 30% till 35% mindre brand med 1.5 mm 57 C istället för 3 mm 68 C bulb. Används redan idag för vattendimma. Ytterligare förbättringspotential med 47 C nominell aktiveringstemperatur.
Slutsats: Aktivering med hjälp av branddetektorer Störst effekt vid långsamma eller mellan-snabba förlopp i stora rum. Upp till 80% mindre brand vid detektering. För snabba brandförlopp i små rum är fördelen jämfört med glasbulb betydligt mindre. Viktigt att täckningsytan för branddetektorn inte överskrider sprinklernas täckningsyta. Transporttiden för vattnet i sprinklerrören behöver minimeras.
Tack! Material och direktaarbetsinsatser Jürgen Teschner, Job GmbH (glasbulber) Bernhard Abels, Tyco Fire Protection Products (sprinklerkomponenter) Jan Blomqvist, Siemens AB (branddetektionsutrustning och dataloggning). Personal vid SP Morgan Lehtinen, mätutrustning. Mikael Björnram, tillverkade hållarna för glasbulberna. Tekniker vid SP Fire Research. Försöken finansierades av Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, MSB, i projektet Analys av brandsäkerhetens fysiska bestämningsfaktorer och tekniska åtgärder som stöd till nollvisionen.
Brandposten Aktuellt från SP Fire Research www.sp.se, brandposten@sp.se