Sposób doprowadzenia powietrza kompensacyjnego a wzdłużna wentylacja pożarowa stacji metra

• Autorzy: Krajewski G. , Węgrzyński W.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.43.3.2016.21

Warianty tytułu

EN

The Influence of Air Supply Methods on Longitudinal Fire Ventilation of Underground Stations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cel: Przedstawienie wyników badań własnych autorów w obszarze systemów wentylacji podziemnych obiektów kolejowych na przykładzie sieci metra. Badania obejmowały przede wszystkim powiązanie wpływu sposobu doprowadzenia powietrza kompensacyjnego do obszaru stacji metra ze skutecznością działania systemu wzdłużnej wentylacji tej stacji. Artykuł ma na celu zapoznanie projektantów z możliwym zastosowaniem wentylacji wzdłużnej, także w obszarze stacji podziemnych, poprzez podkreślenie wad i zalet tego rozwiązania. Artykuł zredagowano na podstawie wyników badań prezentowanych na konferencji „Budownictwo podziemne i bezpieczeństwo w komunikacji drogowej i infrastrukturze miejskiej” (Kraków 2016). Wprowadzenie: Jednym z dopuszczonych do stosowania rozwiązań wentylacji pożarowej podziemnych stacji kolei (metra) jest system wentylacji wzdłużnej, bazujący na rozwiązaniach podobnych do tych wykorzystywanych w wentylacji tuneli. Systemy wentylacji wzdłużnej mogą zapewnić podobne warunki środowiska do systemów poprzecznych (oddymiania). Chronią one cały obszar stacji i zapewniają drogę wejścia dla ekip ratowniczo-gaśniczych. Aby spełniały te funkcje, należy poprawnie dobrać metodę doprowadzenia powietrza kompensacyjnego do obszaru stacji, zarówno w sposób mechaniczny, jak i naturalny. Duże znaczenie ma również stosunek ilości powietrza doprowadzanego w sposób mechaniczny oraz grawitacyjny. W artykule autorzy prezentują wyniki przeprowadzonego krótkiego programu badań numerycznych, w ramach którego analizowano wpływ bilansu powietrza doprowadzanego na efekty działania systemu wentylacji pożarowej peronów. Metodologia: W pracy przedstawiono w głównej mierze wyniki badań własnych autorów, wykonanych z wykorzystaniem metody obliczeniowej mechaniki płynów (CFD), które osadzono w kontekście literaturowym tematu. Dodatkowo zaprezentowano własne doświadczenia zdobyte w trakcie kilkuset testów z gorącym dymem w trakcie odbiorów II linii Metra Warszawskiego. Wnioski: Systemy wentylacji pożarowej wzdłużnej są w stanie zapewnić porównywalne warunki środowiska w obrębie tuneli i stacji metra do systemów poprzecznych. Działanie systemu wzdłużnego można uznać za bezpieczniejsze z punktu widzenia ratowników prowadzących działania ratowniczo-gaśnicze. Kluczową rolę w określeniu skuteczności systemu mają sposób dostarczania powietrza oraz ilość powietrza, które dostarczane jest mechanicznie.

EN

Aim: The purpose of this paper is to reveal the outcome from studies performed by the authors about smoke and heat ventilation systems for underground railway buildings using an underground railway network as an example. Research activity examined, in particular, the link between air supply methods to an underground station area with the effective performance of a longitudinal ventilation system at such a station. The intention for this publication is to increase the design credibility for longitudinal ventilation solutions, including solutions for underground stations, by highlighting associated advantages and disadvantages. This article is based on experimental study results, which were presented at an international conference “Underground Buildings and Road Safety, and the Urban Infrastructure” (Budownictwo podziemne i bezpieczeństwo w komunikacji drogowej i infrastrukturze miejskiej), Kraków 2016. Introduction: Longitudinal ventilation systems provide one of the approved solutions for underground railway stations and are based on similar solutions applied in the ventilation of road tunnels. Such system may provide similar environmental conditions as with transverse systems, at the same time preserve areas throughout the station from smoke and ensure safe access for firefighting and rescue teams. In order to achieve this, a key issue, which must be addressed, concerns the choice of supply strategy for the delivery of air to the underground location. This may be by mechanical as well as natural means. Likewise, the volume relationship between air supplied by mechanical and gravitational means has a crucial impact on the performance of the ventilation system. The authors reveal results from a short programme of numerical studies, which analysed the air flow relationship to achieve an optimum balance, and the consequential performance of fire ventilation systems on station platforms. Methodology: The study reveals results from original research performed by the authors, which is based on the literature review in this area, using the Computational Fluid Dynamics method (CFD), Additionally, numerical study results are supported by the authors personal experience acquired through numerous hot smoke tests performed during the commissioning phase of the Warsaw Metro, Line 2. Conclusions: Longitudinal systems can provide similar environmental conditions as traditional transverse systems. During firefighting and rescue operations, longitudinal systems provide more safety for firefighters than transverse solutions. The key role in the system performance can be attributed to the supply method and volume of air provided by mechanical means.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja pożarowa; wentylacja tuneli; wentylacja wzdłużna; metro; kompensacja

EN

fire ventilation; tunnel ventilation; longitudinal ventilation; underground railway; air supply

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 43, nr 3
• Strony: 231--241
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Krajewski G.

• Instytut Techniki Budowlanej

autor

Węgrzyński W.

• Instytut Techniki Budowlanej

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 17 czerwca 2011 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane metra i ich usytuowanie (Dz. U. 2011 Nr 144, poz. 859).
• [2] Węgrzyński W., Krajewski G., Strategia kompensacji systemów wentylacji wzdłużnej stacji metra, [w:] Budownictwo podziemne i bezpieczeństwo w komunikacji drogowej i infrastrukturze miejskiej, Kraków 2016.
• [3] Mizieliński B., Kubicki G., Wentylacja pożarowa Oddymianie, Wydawnictwo WNT, Warszawa 2012.
• [4] Brzezińska D., Wentylacja pożarowa obiektów budowlanych, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2015.
• [5] Milke J.A., Smoke Control by Mechanical Exhaust or Natural Venting, [in:] SFPE Handb. Fire Prot. Eng., Springer New York, New York 2016, 1824–1862.
• [6] Klote J.H., Smoke Control, [in:] SFPE Handb. Fire Prot. Eng., Springer New York, New York 2016, 1785–1823.
• [7] Klote J.H., Milke J.A., Principles of Smoke Management, American Society of Heating, Refrigerating and Airconditioning Engineers Inc., Atlanta 2002.
• [8] Sztarbała G., Projektowanie systemów wentylacji pożarowej sieci metra, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2014.
• [9] Ingason H., Li Y.Z., Lönnermark A., Tunnel Fire Dynamics, Springer, New York 2015.
• [10] Beard A., Carvel R., The handbook of tunnel fire safety, Thomas Telford Publishing, London 2005.
• [11] NFPA, NFPA 502 Standard for Road Tunnels, Bridges, and Other Limited Access Highways, 2017.
• [12] Węgrzyński W., Krajewski G., Wentylacja pożarowa tuneli drogowych, „Materiały Budowlane” 2015, 2, 14-16.
• [13] Meng N., Hu L., Wu L., Yang L., Zhu S., Chen L., Tang W., Numerical study on the optimization of smoke ventilation mode at the conjunction area between tunnel track and platform in emergency of a train fire at subway station, “Tunn. Undergr. Sp. Technol” 2014, 40, 151-159.
• [14] Harish R., Venkatasubbaiah K., Effects of buoyancy induced roof ventilation systems for smoke removal in tunnel fires, “Tunn. Undergr. Sp. Technol.” 2014, 42, 195-205.
• [15] Colella F., Rein G., Carvel R., Reszka P., Torero J.L., Analysis of the ventilation systems in the Dartford tunnels using a multi-scale modelling approach, “Tunn. Undergr. Sp. Technol.” 2010, 25, 423-432.
• [16] Krajewski G., Węgrzyński W., Porównanie wybranych metod doboru systemów wentylacji pożarowej tuneli drogowych, „Materiały Budowlane” 2014, 10, 155-157.
• [17] Węgrzyński W., Krajewski G., Systemy wentylacji pożarowej garaży. Projektowanie, ocena, odbiór, 493/2015 ed., Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2015.
• [18] Krajewski G., Węgrzyński W., Projektowanie wentylacji pożarowej garaży, „Materiały Budowlane” 2015, 7, 56-58.
• [19] Węgrzyński W., Krajewski G., Dobór modeli oraz warunków brzegowych a wynik analizy numerycznej rozprzestrzeniania się dymu i ciepła, „Materiały Budowlane” 2014, 10, 144-146.
• [20] Ingason H., Kumm M., Nilsson D., Lönnermark A., Li Y.Z., Fridolf K., Åkerstedt K., Nyman H, Dittmer T., Forsen R., Janzon B., Meyer G., Bryntse A., Carlberg T., Newlove-Eriksson L., Palm A., The METRO project - Final report, [in:] SiST 20128, Västerås: School of Sustainable Development of Society and Technology, Mälardalen University, 2012.
• [21] Li Y.Z., Fan C.G., Ingason H., Lönnermark A., Ji J., Effect of cross section and ventilation on heat release rates in tunnel fires, “Tunnelling and Underground Space Technology” 2016, 51, 414-423.
• [22] Carvel R., Ingason H., Fires in Vehicle Tunnels, in: SFPE Handb. Fire Prot. Eng., Springer New York, New York 2016, 3303-3325.
• [23] Chojnacki K., Fabryczewska A., Bezpieczeństwo pożarowe w tunelach, „Górnictwo i Geoinżynieria” 2005, 29, 145-156.
• [24] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2002 Nr 75, poz. 690, z późn zm.).
• [25] Węgrzyński W., Krajewski G., Doświadczenia z wykorzystania narzędzi inżynierskich do oceny skuteczności funkcjonowania systemów wentylacji oddymiającej, „Materiały Budowlane” 2014, 7, 26-29.
• [26] Krajewski G., Sulik P., Węgrzyński W., Metody numeryczne w projektowaniu systemów wentylacji pożarowej tuneli drogowych, „Logistyka” 2014, 6.
• [27] Krajewski G., Węgrzyński W., Air curtain as a barrier for smoke in case of fire: Numerical modelling, “Bull. Polish Acad. Sci. Tech. Sci.” 2015, 63, 145-153.
• [28] Węgrzyński W., Krajewski G., Combined Wind Engineering, Smoke Flow and Evacuation Analysis for a Design of a Natural Smoke and Heat Ventilation System, “Procedia Eng” 2016.
• [29] ANSYS, ANSYS Fluent 14.5.0 - Technical Documentation, 2014.
• [30] Krajewski G., Węgrzyński W., The use of Fire safety Engineering in the design and commissioning of car Park Fire ventilation systems, BiTP Vol. 36 Issue 4, 2014, pp. 141-156.
• [31] Sztarbała G., Computational fluid dynamics as a tool of fire engineers – good practice, [in:] Proc. EuroFire 2011 5th Eur. Conf. Fire Saf. Eng. Trends Pract. Appl. 1, 2011.
• [32] McGrattan K., McDermott R., Floyd J., Hostikka S., Forney G., Baum H., Computational fluid dynamics modelling of fire, “Int. J. Comut. Fluid Dyn.” 2012, 26349–361.
• [33] Węgrzyński W., Krajewski G., Wykorzystanie badań w skali modelowej do weryfikacji obliczeń CFD wentylacji pożarowej w tunelach komunikacyjnych, „Bud. Górnicze i Tunelowe” 2014, 1–7.
• [34] Li Y.Z., Ingason H., Model scale tunnel fire tests with automatic sprinkler, “Fire Saf. J.” 2013, 61, 298–313.
• [35] Giesen B.J.M. v.d., Penders S.H.A., Loomans M.G.L.C., Rutten P.G.S., Hensen J.L.M., Modelling and simulation of a jet fan for controlled air flow in large enclosures, “Environ. Model. Softw.” 2011, 26, 191–200.
• [36] Levy C., Assessing Variability in Engineer Selection of Tenability Criteria, [in:] SFPE Eur. Conf. Fire Saf. Eng., SFPE, 2015.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.