Wykorzystanie narzędzi inżynierii bezpieczeństwa pożarowego w projektowaniu i odbiorze systemów wentylacji pożarowej garaży zamkniętych

• Autorzy: Krajewski G. , Węgrzyński W.

Warianty tytułu

EN

The use of Fire Safety Engineering in the Design and Commissioning of Car Park Fire Ventilation Systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cel: Przedstawienie wiedzy związanej z zastosowaniem narzędzi inżynierii bezpieczeństwa pożarowego na etapie projektu i odbioru systemów wentylacji pożarowej, ze szczególnym uwzględnieniem elementów układu równań będącego podstawą metody CFD, modeli fizycznych wykorzystywanych w obliczeniach oraz warunków brzegowych związanych z pożarem. Wprowadzenie: Projektowanie systemów wentylacji pożarowej garaży zamkniętych jest procesem skomplikowanym i wieloetapowym. Z uwagi na brak jednoznacznych krajowych wytycznych i jednoczesne postawienie w przepisach techniczno-budowlanych wymagań funkcjonalnych związanych z oceną skuteczności działania systemu proces ten jest trudny. Weryfikacja i ocena projektu wymaga szczegółowej wiedzy nie tylko z zakresu podstaw prawnych, ale również z zakresu wykorzystania nowoczesnych narzędzi inżynierskich takich jak metoda obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) czy metod oceny skuteczności działania instalacji z wykorzystaniem gorącego dymu. Aby osoby mające styczność ze wspomnianymi analizami były w stanie samodzielnie ocenić podstawowe zagadnienia im przedstawiane, niezbędne jest zamknięcie podstawowej wiedzy z analizowanego zakresu w zwięzłe ramy, z jednoczesnym przedstawieniem bazy literaturowej, w której należy szukać odpowiedzi na trudniejsze pytania. Metodologia: W pracy przedstawione zostały wyniki analizy literatury tematu, badań własnych autorów publikacji przeprowadzonych w ramach projektu rozwojowego NR 04 0003 06 „Kontrola dymu i ciepła w garażach” oraz prac realizowanych w ramach tematów statutowych Instytutu Techniki Budowlanej oraz działalności bieżącej Zakładu Badań Ogniowych ITB. Wnioski: Wykorzystanie nowoczesnych narzędzi inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, jakimi są analizy z wykorzystaniem metody obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) oraz metoda gorącego dymu jest dzisiaj powszechną procedurą towarzyszącą niemalże każdemu projektowi systemu wentylacji pożarowej garażu zamkniętego. Przedstawiane wyniki analiz są często trudne w interpretacji i niejednoznaczne. Osoby prowadzące weryfikację tych projektów, funkcjonariusze PSP odpowiadający za odbiór i inne podmioty biorące udział w procesie projektowania muszą mieć świadomość źródła pochodzenia przyjętych założeń i uproszczeń i być w stanie zweryfikować podstawy ich zastosowania. Dopiero takie, w pełni świadome, wykorzystanie narzędzi, którymi dysponujemy, daje pewność, że wyniki analiz są bliskie rzeczywistości, a wnioski z nich płynące poprawne.

EN

Aim: Presentation of technical know-how associated with the application of Fire Safety Engineering (FSE) tools during the design and commissioning stage of ventilation systems in enclosed car parks. Specific focus is placed on the presentation of differential equations which form the basis of the Computational Fluid Dynamics (CFD) technique, physical models used in computation and boundary conditions associated with fire incidents. Introduction: The design of fire ventilation systems in enclosed car parks is a long, complicated and multi-staged process. The absence of clear national guidelines and simultaneous functional requirements, stipulated in technical construction regulations about effectiveness of the operating system, make the task more difficult. Evaluation of the design requires explicit knowledge, not only about standards and legal requirements, but also about the application of most up to date engineering tools, such as the computation method of fluid dynamics CFD or performance evaluation of installations with the application of heated smoke. Individuals tasked with previously mentioned responsibilities should be suitably equipped to address basic issues. It is essential to encapsulate fundamental knowledge of relevant elements within a succinct framework. Simultaneously, appropriate literature should be identified and made accessible to assist with a search for answers to more difficult questions. Methodology: The article includes an analysis of relevant literature, studies conducted by authors under the auspices of a development grant nr. 04 0003 06 “Smoke and heat control in car parks” as well as statutory tasks performed by the Building Research Institute (BRI) and finally ongoing activities of the Fire Research Department of BRI. Conclusions: The use of modern FSE tools, such as CFD analysis or hot smoke performance evaluation are common procedures in current times. They are performed for almost every design of smoke and heat exhaust system in enclosed car parks. Interpretation of analysis results is often difficult and ambiguous. Individuals responsible for verification of the design, State Fire Service staff responsible for commissioning or others who participate in the project design have to understand the source of assumptions and simplifications which are made and be in a position to verify the basis for their application. Only such cognisant use of FSE tools will give confidence that evaluation results are close to reality and subsequent conclusions are correct.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja pożarowa; garaże zamknięte; wentylacja kanałowa; wentylacja strumieniowa

EN

fire ventilation; enclosed car parks; smoke and heat exhaust systems; jet-fan ventilation

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4
• Strony: 141--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 77 poz., il.

Twórcy

autor

Krajewski G.

• Instytut Techniki Budowlanej, ul. Filtrowa 1, 00-611 Warszawa

autor

Węgrzyński W.

• Instytut Techniki Budowlanej, ul. Filtrowa 1, 00-611 Warszawa

Bibliografia

• 1. Sztarbała G. (kier. projektu), projekt rozwojowy pt. „Kontrola rozprzestrzeniania się dymu i ciepła w garażach” NR 04 0003 06, Warszawa 2009-2012.
• 2. Sztarbała G., Węgrzyński W., Krajewski G., Wykorzystanie metody gorącego dymu do oceny skuteczności funkcjonowania systemów bezpieczeństwa pożarowego w obiektach budowlanych, Konferencja Bezpieczeństwo Pożarowe Obiektów Budowlanych, Warszawa, 2012.
• 3. Węgrzyński W., Krajewski G., Wykorzystanie badań w skali modelowej do weryfikacji obliczeń CFD wentylacji pożarowej w tunelach komunikacyjnych, Konferencja BiBT, Kraków 2014.
• 4. Węgrzyński W., Przepływ dymu i ciepła w wielkokubaturowym obiekcie budowlanym w warunkach pożaru, „Budownictwo i Architektura”, Vol. 12 Issue 2, 2013, pp. 165-172.
• 5. Węgrzyński W., Krajewski G., Wentylacja strumieniowa, „Przegląd Pożarniczy”, Issue 4, 2014.
• 6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz. U. nr 75, poz. 690) z późniejszymi zmianami.
• 7. Węgrzyński W., Krajewski G., Doświadczenia z wykorzystania narzędzi inżynierskich do oceny skuteczności funkcjonowania systemów wentylacji oddymiającej, „Materiały budowlane”, Issue 7, 2014, pp. 26-29.
• 8. Węgrzyński W., Krajewski G., Sulik P., Systemy wentylacji pożarowej w budynkach, „Inżynier Budownictwa”, Issue 9, 2014, pp. 54-59.
• 9. Krajewski G., Węgrzyński W., Głąbski P., Projektowanie systemów wentylacji pożarowej w obiektach budowlanych. Kurs organizowany przez Zakład Badań Ogniowych. Warszawa, Instytut Techniki Budowlanej, 2014.
• 10. Węgrzyński W., Sztarbała G., Krajewski G., Praktyczne aspekty zastosowania wentylacji strumieniowej w garażach zamkniętych, „Budownictwo Górnicze i Tunelowe”, Issue 3, 2012, pp. 6-10.
• 11. Sztarbała G., Węgrzyński W., Krajewski G., Kontrola rozprzestrzeniania się dymu i ciepła w garażach, „Materiały Budowlane”, Issue 7, 2012, pp. 50-52.
• 12. Sulik P., Węgrzyński W., Podział przestrzeni w budynku a rozprzestrzenianie się pożaru, „Inżynier Budownictwa”, Issue 5, 2014.
• 13. BS 7346-7:2006 Components for smoke and heat control systems – Part 7: Code of practice on functional recommendations and calculation methods for smoke and heat control systems for covered car parks, BSI, 2006
• 14. NFPA 92:2012 – Standard for Smoke Control Systems, National Fire Protection Association, 2012.
• 15. NFPA 204:2012 – Standard for Smoke and Heat Venting, National Fire Protection Association, 2012.
• 16. NEN 6098:2010 Rookbeheersingssystemen voor mechanisch geventileerde parkeergarages.
• 17. NBN S 21-208-2 Brandbeveiligin g in gebouwen - Ontwerp van rook- en warmteafvoersystemen (RWA) van gesloten parkeergebouwen .
• 18. VDI 6019 Blatt 1 Ingenieurverfahren zur Bemessung der Rauchableitung aus Gebäuden Brandverläufe, Überprüfung der Wirksamkeit, 2006.
• 19. VDI 6019 Blatt 2 Ingenieurverfahren zur Bemessungder Rauchableitung aus Gebäuden Ingenieurmethoden, 2009.
• 20. AS 4391 – 1999 Smoke management systems – Hot smoke test.
• 21. FSE3:2008 Fire safety requirements for ductless jet fan system in car parks, 2008.
• 22. Węgrzyński W., Krajewski G., Wytyczne projektowania, weryfikacji i odbioru systemów wentylacji pożarowej, Instytut Techniki Budowlanej, 2014.
• 23. Krajewski G., Węgrzyński W., Wentylacja pożarowa garaży – błędy projektowe i wykonawcze, „Materiały Budowlane”, Issue 10, 2014, pp. 141-143.
• 24. Węgrzyński W., Krajewski G., Dobór modeli oraz warunków brzegowych a wynik analizy numerycznej rozprzestrzeniania się dymu i ciepła, „Materiały Budowlane”, Issue 10, 2014, pp. 144-146.
• 25. McGrattan K., Miles S., Modelling Enclosure Fires Using Computational Fluid Dynam-ics (CFD), [w:] SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd Edition, Massachusetts, NFPA, 2008, s. 3-229 - 3-246.
• 26. Rudniak L., Sztarbała G., Krajewski G., Zastosowanie obliczeniowej mechaniki płynów [CFD] do prognozowania rozprzestrzeniania dymu i transportu ciepła w obiektach budowlanych, Inż. Ap. Chem. 2010, 49, 4, 66-67.
• 27. Sztarbała G., An estimation of conditions inside construction works during a fire with the use of Computational Fluid Dynamics, “Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences”, Vol. 61 Issue 1, 2013.
• 28. Karlsson B., Quintiere J., Enclosure Fire Dynamics, CRC Press, 2000.
• 29. Hadijsophocleous G., McCartney C., Guidelines for the Use of CFD Simulations for Fire and Smoke Modeling, “ASHRAE Transactions”, Vol. 111 Issue 2, 2005.
• 30. Flaga A., Błazik-Borowa E. i Podgórski J., Aerodynamika smukłych budowli i konstrukcji prętowo-cięgnowych, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin, 2004.
• 31. Patankar S.V., Numerical heat transfer and fluid flow, Mc-Graw-Hill Book Company, 1980.
• 32. Gryboś R., Podstawy mechaniki płynów, PWN, Warszawa 1998.
• 33. Ferziger J. H., Perić M., Computational methods for fluid dynamics, Springer, 2002
• 34. Chung T. J., Computational fluid dynamics, Cambridge University Press, 2002.
• 35. Kazimierski Z., Podstawy mechaniki płynów i metod komputerowej symulacji przepływów, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2004.
• 36. Błazik-Borowa E., Problemy związane ze stosowanie modelu tubulencji k-e do wyznaczania parametrów opływu budynków, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2008.
• 37. Launder B.E., Sharma B.I., Mathematical Models of Turbulence, Academic Press, 1972.
• 38. Launder B.E., Sharma B.I., The Numerical Computation of Turbulence Flow, “Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering”, Issue 3, 1974, pp. 269-289.
• 39. Wilcox D.C., Turbulence Modeling for CFD, 3 rd. edition, DCW Industries Inc., 2006.
• 40. Pope S.B., Ten questions concerning the large-eddy simulation of turbulent flows, “New Journal of Physics”, Issue 6, 2004.
• 41. McGrattan K. i inni, Fire Dynamics Simulator User’s Guide, NIST Special Publication 1019, Sixth Edition, 2014.
• 42. Jannsens M., Development of a database of full-scale calorimeter tests of motor vehicle burns, Southwest Research Institute, San Antonio, Texas 2008.
• 43. Mangs J., Keski-Rahkonen O., Characterization of the Fire Behavior of a Burning Passanger Car. Part I: Car Fire Experiments, „Fire Safety Journal”, Vol. 23, 1994.
• 44. Shipp M., Spearpoint M., Measurments of the severity of fires involving private motor vechivles, “Fire and Materials”, Vol. 19, 1995.
• 45. Joyeux D, Natural Fires in Closed Car Parks – Car Fire Tests, CTICM Report No. INC 96/294d DJ/NB, CTICM, Metz, 1997.
• 46. Steinert C., Experimental Investigation of Burning and Fire Jumping Behavior of Automobiles, VFDB, Vol. 49, 2000.
• 47. Stroup D. i inni, Passenger Minivan Fire Tests FR 4011, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg 2001.
• 48. Van Oerle N., Lemaire A., van de Leur P., Effectiveness of Forced Ventilation in Closed Car Parks, TNO Report No. 1999-CVB-RR1442, TNO, Delft 1999.
• 49. Santrock J., Evaluation of Motor Vehicle Fire Initiation and Propagation, Part 3: Propagation in an Engine Compartment Fire in a 1996 Passenger Van, NHTSA 1998 3588-119, General Motors Corporation, 2001.
• 50. CTICM Fire Tests on Cars, CTICM, Metz 2004.
• 51. Shintani Y. i inni, Experimental Investigation of Burning Behavior of Automobiles, 6th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology, Daegu, 2004, s. 618-629.
• 52. Fire Spread in Car Parks, BRE, Londyn 2010.
• 53. Persson B., Simonson M., Fire emissions into the atmosphere, “Fire Technology”, Vol. 34 Issue 3, 1998, pp. 266-279.
• 54. Jekel L., Tam E. K. L., Environmental Sustainability: Plastic’s Evolving Role in the Automotive Life Cycle, CSCE/EWRI of ASCE Environmental Engineering Conference, Niagara 2002.
• 55. Lonnermark A., Blomqvist P., Emissions from an automobile fire, Chemosphere, Vol. 62, 2006, pp. 1043-1056.
• 56. Harper C.A., Handbook of Building Materials For Fire Protection, McGraw-Hill Book Company, Lutherville 2004.
• 57. ANSYS Fluent 13.0.0. Technical documentation.
• 58. Weng Poh., Tenability criteria for design of smoke hazard management systems, “Ecolibrium”, Issue 8, 2011, pp. 32-37.
• 59. Weng Poh., Tenability in Building Fires: Limits and Design, “Fire Australia”, Tom Spring 2010.
• 60. Purser David A., Toxicity assessment of combustion products, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd Edition, NFPA & SFPE, 2002, s. 2/83-2/171.
• 61. Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Poradnik metod ocen ryzyka związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi [dok. elektr.] http://manhaz.cyf.gov.pl/manhaz/przewodnik/default.htm [dostęp 15 kwiecień 2014].
• 62. PD 7974-6:2004 The application of fire safety engineering principles to fire safety design of buildings - Part 6: Human factors: Life safety strategies - Occupant evacuation, behaviors and condition (Sub-system 6), BSI, 2004
• 63. CFPA-E No 19:2009 Fire safety engineering concerning evacuation from buildings, CFPA Europe, 2009.
• 64. Nelson Harold E., Mowrer Frederick W., Emergency movement, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Third Edition, ,NFPA & SFPE, 2002, s. 3-367 - 3-380.
• 65. Proulx G., Movement of People: The Evacuation Timing, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Third Edition, NFPA & SFPE, 2002. s. 3/342-3/366.
• 66. Węgrzyński W., Komputerowa symulacja ewakuacji ludzi z budynków wysokich, Konferencja Ochrony Mienia i Informacji, Warszawa 2013.
• 67. Kuligowski Erica D., Peacock Richard D., A Review of Building Evacuation Models, NIST TN – 1471, Washington 2005.
• 68. Kuligowski Erica D., Peacock Richard D., Hoskins Bryan L., A Review of Building Evacuation Models, 2nd Edition, NIST TN – 1680, Washington 2010.
• 69. NFPA 3: Recomended Practice on Commissioning and Integrated Testing of Fire Protection and Life, Safety Systems. 2012
• 70. NFPA 130: Standard for Fixed Guideway Transit and Passenger Rail Systems, 2010
• 71. CAN/ULC-S1001 First Draft, Proposed First Edition July 2011, Integrated Systems Testing of Fire Protection and Life Safety Systems, 2011.
• 72. AS 2665-2001: Smoke/heat venting systems –Design, installation and commissioning
• 73. prEN/TS 12101:11, Smoke and Heat Control System – Part 11: Design, Installation & Commissioning Requirements for Enclosed Car Parks, Draft Version, 2011.
• 74. Sztarbała G., Węgrzyński W., Krajewski G., Zastosowanie gorącego dymu do oceny skuteczności działania systemów bezpieczeństwa pożarowego podziemnych obiektów, Materiały konferencyjne Budownictwo Podziemne i Bezpieczeństwo w Komunikacji Drogowej i Infrastrukturze Miejskiej, Kraków 2012.
• 75. N.J. van Oerle A.D. LEmaire, P.H.E. v.d. Leur. The effectivness of thrust ventiulation in closed car parks - Fire tests and simulation, Report 1999-CVB-R1442/OEN/LRP, TNO, Delft 1999.
• 76. B.J.M. v.d. Giesen S.H.A. Penders, M.G.L.C. Loomans, P.G.S. rutten, J.L.M. Hensen, Modelling and simulation of a jet fan for controlled air flowe in large enclosures.. 2011, “Environmental Modelling & Software”, Vol. 26 Issue 2, 2011, pp. 191-200.
• 77. Fliszkiewicz M., Krauze A., Maciak T., Możliwości stosowania programów komputerowych w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego, BiTP, Vol. 29 Issue 1, 2013, pp. 47-60.