Analiza numeryczna wpływu uwarunkowań architektonicznych na temperaturę gazów pożarowych

• Autorzy: Dorsz Adam , Rusowicz Artur

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling of the influence of thermal effects on the exhaust fans in fire ventilation systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono porównanie temperatur oddziałujących na wentylatory wyciągowe dla różnych koncepcji systemów oddymiania i odprowadzania ciepła z przestrzeni objętej pożarem. Zaprojektowane systemy mają za zadanie: zapewnić odpowiednie warunki ewakuacji ludzi z zagrożonej przestrzeni, umożliwić bezpieczne prowadzenie akcji ratowniczo- gaśniczej, zmniejszyć straty materialne oraz zapobiec rozprzestrzenianiu się pożaru. Zastosowanie metod numerycznych obliczeniowej dynamiki płynów do analizy temperatury w wentylacji pożarowej daje możliwość odwzorowania wpływu warunków środowiskowych na działanie systemu oraz porównania różnych koncepcji realizacji systemów na etapie projektowania. W związku z tym w niniejszej pracy porównano 9 przykładowych rozwiązań rozmieszczenia wentylatorów wyciągowych pod kątem oceny klasy odporności temperaturowej wentylatorów wyciągowych. Dla wszystkich scenariuszy średnia temperatura oddziałująca na wentylatory wyciągowe nie przekraczała 300 ⁰C, przy czym w najbardziej skrajnych przypadkach różnica temperatur przekraczała 100 ⁰C. Zaobserwowano duże różnice średniej temperatury w poszczególnych punktach pomiarowych, spowodowane różną geometrią otworów odprowadzających dym i gorące gazy pożarowe z przestrzeni pożarowej. Spowodowane są one również zastosowaniem modelu turbulencji LES, w którym z większą starannością odwzorowane są fluktuacje parametrów wynikające z przebiegu pożaru. Wykorzystanie numerycznych metod obliczeniowej dynamiki płynów do analizy temperatury daje również możliwość oceny klasy odporności temperaturowej innych elementów wentylacji pożarowej, takich jak przewody dymowe, klapy przeciwpożarowe czy kurtyny dymowe. Oszacowanie temperatury metodami obliczeniowej dynamiki płynów jest przybliżeniem rzeczywistości umożliwiającym analizę wpływu wielu czynników, dlatego może stanowić istotną pomoc dla projektantów systemów wentylacji pożarowej w doborze odpowiedniej klasy odporności temperaturowej wentylatorów wyciągowych.

EN

The article presents a comparison of temperatures affecting the exhaust fans for different concepts of smoke and heat extraction systems from the space covered by the fire. Designed systems are intended to: provide adequate conditions for evacuation of people from the endangered space, enable safe rescue and firefighting, reduce material losses and prevent the spread of fire. The use of numerical methods of computational fluid dynamics for temperature analysis in fire ventilation gives the possibility to map the impact of environmental conditions on the system operation and to compare different concepts of systems implementation at the design stage. As a result, this paper compares 9 sample exhaust fan placement solutions with respect to evaluating the temperature resistance class of the exhaust fans. For all scenarios, the average temperature affecting the exhaust fans did not exceed 300 ⁰ C, with a difference in temperatures exceeding 100 ⁰ C in the most extreme cases. Large differences in average temperature in individual measuring points were observed, caused by different geometry of openings leading away smoke and hot fire gases from the fire space. Caused also by application of LES turbulence model, in which fluctuations of parameters resulting from the course of fire are represented with more care. The use of numerical methods of computational fluid dynamics for temperature analysis gives also the possibility to evaluate the temperature resistance class of other fire ventilation elements such as smoke ducts, fire dampers or smoke curtains. Temperature estimation with the use of computational fluid dynamics methods is an approximation of reality enabling to analyze the influence of many factors, so it can be a significant help for designers of fire ventilation systems in the selection of appropriate temperature resistance class of exhaust fans.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja pożarowa; klasa odporności temperaturowej wentylatorów wyciągowych; FDS

EN

CFD; fire ventilation; temperature resistance class of exhaust ventilators; FDS

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 3
• Strony: 85--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dorsz Adam

• Politechnika Warszawska

autor

Rusowicz Artur

• Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Obwieszczenia Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 8 kwietnia 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. 2019 poz. 1065)
• [2] Taler J., W. Zima, Solution of inverse heat conduction problems using control volume approach, Int. J. Heat Mass Transf. 42 (1999) 1123–1140. https://doi.org/10.1016/S0017-9310(98)00280-4.
• [3] McGrattan K.B., Hostikka S., McDermot R., Floyd J., Vanella M., Fire Dy namics Simulator User’s Guide, NIST Special Publication 1019, Sixth Edi tion, February 2019.
• [4] McGrattan K.B., McDermot R., Hostikka S., Floyd J., Vanella M., Weinschenk C., Overholt K., Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical Model, NIST Special Publication 1018-1, NIST, February 2019.
• [ 5] Yuen A.C.Y., Yeoh G.H., Yuen R.K.K., Lo S.M., Numerical Study on Small-Scale Fire Whirl using Large Eddy Simulation, Proceedings of the 3rd International Conference on Fluid Flow, Heat and Mass Transfer (FFHMT’16) Ottawa, Canada – May 2-3, 2016, Paper No. 165
• [6] Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków, https://dane.gov.pl/dataset/797,typowe-lata-meteorologiczne-i-statystyczne-dane-klimatyczne-dla-obszaru-polski-do-obliczen-energetycznych-budynkow
• [7] Dorsz Adam, Rusowicz Artur, Prawdzik Adam: Numerical investigation of fire resistance class of ventilation fans, w: Contemporary Issues of Heat and Mass Transfer / Kruzel Marcin, Kuczyński Waldemar ( red. ), vol. 1, 2019, ISBN 978-83-7365-513-3, ss. 111-124
• [8] Ingason H., An Overview of Vehicle Fires in Tunnels. SP Swedish National Testing and Research Institute, Boras, Sweden, 2001
• [9] Shipp M., Vehicle Fires and Fire Safety in Tunnels. Tunnel Management International, 5(3), 2002
• [10] Li Y, Spearpoint M J. Analysis of vehicle fire statistics in New Zealand parking buildings. Fire Technology, Vol. 43, No. 2, 2007, pp. 93-106
• [11] Fire Spread in Car Parks BD 2052, BRE Department for Communities and Local Government, December 2010
• [12] Van Oerle N., Lemaire A., Van de Leur P. Effectiveness of Forced Ventilation in Closed Car Parks, TNO Report No. 1999-CVB-RR1442. Delft : TNO, 1999NEN 6098:2010 Rookbeheersingssystemen voor mechanisch geventileerde parkeergarages, 2010
• [13] U.S. Nuclear Regulatory Commission, Electric Power Research Institute, Veryfication and Validation of Selected Fire Models for Nuclear Power Plant Applications, NUREG-1824, Final Report, May 2007

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).