Földalatti parkolóban a keletkezett füst térfogathozamának és a füstréteg minimális vastagságának kiszámítása Európai Uniós szabványok alapján.

Átírás

1 Födaatti parkoóban a keetkezett üst térogathozamának és a üstréteg minimáis vastagságának kiszámítása Európai Uniós szabványok aapján. drd. Coste arian Pietreanu tü. mérnök aezredes Beügyminisztérium, Vészheyzetek Országos Főeügyeősége A műszaki segédetek eőírják a hő- és üsteszívó berendezések (SHEVS) hasznáatát, parkoók üstmentesítésére, meyek eszívják a üstöt, egy üstmentes réteget (szabad terüet) képezve a padó öött. Ezáta megnő a szeméyek és a javak kimenekítésének ehetősége, vaamint csökkenhet a beavatkozási idő, tűz esetén. A üsteszívó rendszerek eszívják a hőt és a keetkezett orró gázokat is. Ezeket a rendszereket gyakran hasznáják arra, hogy egy üstmentes réteget képezzenek a eee áramó üstréteg aatt. Viágossá vát, hogy hasznáatuk eősegíti a szeméyek zárt térbő vaó kimenekítését és a hatékony tűzotást, csökkenti a üstképződést és a hőmérséketet, vaamint a tűz terjedésének ehetőségét, csökkentve ezáta a tűzkárokat, vaamint az anyagi károkat. A enti eőnyök eérése érdekében szükséges, hogy a rendszer tejes kapacitássa és biztonságosan működjön az eőírásokban szerepő ideig. A SHEVS akotóeemei egy hő- és üsteszívó rendszer részeit akotják, meyeket úgy ke megváasztani és méretezni, hogy a rendszer optimáisan működjön. A SHEVS rendszer a, tűz hatására keetkezett, gázokra jeemző termikus ehajtóerő aapján működik. A rendszer tejesítménye a következőktő ügg: - a üst hőmérsékete - a tűzészek mérete - a ventiátorok aerodinamikai szabadeüete, vagy a mechanikus ventiátorok áta eszívott üstmennyiség - széhatás - a égbeúvó nyíások mérete, geometriája és heye - a üsttartáyok mérete, geometriája és heye - indítási idő a tér tervezése, eheyezkedése és méretei Egy ideáis tűzmode aapján kiszámítható a tűz mérete, vaamint a hőhozam amey, az időben itt is reáis módon vátozik, meyek segítségéve megáapítható a szeméyekre, javakra és a tűzotókra háruó veszéy nagysága és időbeni növekedése. A veszéy időbeni vátozásának számításábó kapott eredményeket össze ehet hasonítani az ajánott kiürítési vagy otási időve. Ezekben a számításokban a tűzterjedési görbét úgy ke kiváasztani, hogy tökéetesen jeemezzék a parkoók heyzetét, a gyúékony anyagok heyét, vaamint a sprinker rendszer hatékonyságát. Aho ezek az adatok meghatározhatók, ott a számításokná követni ke az esetenként megeeő tűzbiztonsági műszaki ejárásokat. Aho ehhez hasonó számításokat nem ehet evégezni, ott ehetséges, a jeen körümények között eérhető egnagyobb tűzeset aapján meghatározott, egyszerűbb ejárás hasznáata. Ezt az áandó jeegű vagy időüggeten modet nem szabad összekeverni a gyors eoyású tűzesetekke, aho pianatok aatt tetőzik a tűz és aztán bekövetkezik egy áandó égés. Az ejárás azt etéteezi, hogy ha a SHEVS képes megeeni a egnagyobb tűzesetné is, akkor képes eenáni a tűz kezdeti (átaában korai) ázisaiban is. A gyakoratban, könnyebb meghatározni a ehetséges egnagyobb tűzeset méretét, mint megbecsüni a tűzterjedési sebességet. A üsteszívás eemei a következők: a meneküési útvonaak védeme (az éet biztonsága), a hőmérséket eenőrzése, a tűzotás eősegítése, javak (gépek) védeme és nyomásmentesítés. 1. A meneküési útvonaak védeme (az emberi éet biztonsága) Egy átaános megodás a kiürítési útvonaak védemére, egy üstmentes réteg kiaakítása a mennyezet eé áramó orró üstréteg aatt. A SHEVS ezt az evet hasznája, a tűz áta érintett szakaszban evő, meneküési útvonaak áandó hasznáhatósága érdekében. A üstmentesítési időt 1

2 (mechanikus üstmentesítő ventiátorok esetén) úgy ke meghatározni, hogy a üstréteg megeeő magasságban maradjon, vaamint a üst áta kibocsátott hő eég aacsony étékű egyen ahhoz, hogy a meneküési útvonaat, a még égő tűz esetén is ehessen hasznáni.. Hőmérséket eenőrzése Ha a üstmentes réteg magassága nem meghatározó, akkor a meneküési útvonaakka kapcsoatban végzett számításokat másképpen ke evégezni. A üstmentesítési időt úgy ke meghatározni, hogy egyedi értéket kapjunk a esőbb rétegekben evő orró gázok hőmérséketére. Ez eősegíti oyan anyagok hasznáatát is ameyek amúgy megsemmisünének a orró gázok hatása aatt.. A tűzotás eősegítése Ahhoz, hogy az otás hatékony egyen, szükséges hogy a eszereéseiket miné közeebb hozzák a parkoó bejáratához. Aztán, innen e ke száítani a eszereést a tűz közeébe. A nagyméretű és többszintes parkoókban ez egy eég hosszadamas oyamat. Az egyszintes, nagyméretű parkoókban is, a tűzotóknak megeeő nyomású vízorrásra van szükségük a hatékony beavatkozáshoz. A keetkező orró gázok nagymértékben késetethetik és megakadáyozhatják a menekítést és az otást. A SHEVS beépítése a meneküési útvonaak és eszereések védemére segítheti a hatékony otást. Lehetséges egy, a meneküési útvonaakat védő rendszerhez hasonó, SHEVS berendezés kiépítése, egy üstmentes réteg kiaakítására a tűzotók számára, mey segíthet hamarabb ederíteni és eotani a keetkezett tüzet. 4. Javak (gépek) védeme A beépített szeőző berendezések nem képesek meggátoni a tűz terjedését, de ugyanakkor eegendő oxigént juttatnak a térbe, hogy eősegítsék a tűz ejődését. Következésképpen, a üstmentesítő rendszer csak a javakat tudja megvédeni és eősegíti a tűzotók gyorsabb és hatékonyabb beavatkozását. Ezért a javak védemére küönös igyemet ke ordítani a hatékonyabb tűzotás érdekében. Figyeembe véve a bentevő anyagokat, a rendszer tervezéséné szükséges a orró üstréteget a kényes anyagok eett tartani (a meneküési útvonaak védeméhez hasonóan) vagy a üstréteg hőmérséketét egy kritikus érték aatt tartása (a hőmérséket eenőrzéséhez hasonóan). 5. Nyomásmentesítés Aho a üstréteg aacsonyan van és átáramohat a eső szintekre kisebb réseken keresztü, mint pédáu nem égmentesen záró ajtók, vagy szeőző nyíások, ott a üst terjedését a üstben évő gázok nyomásának csökkentéséve ehet megodani. Ezt a megodást nyomásmentesítésnek nevezzük. Ahhoz, hogy megeejen a tervezett céoknak, a SHEVS működtetéséné a következőket ke igyeembe venni: a) a meneküési útvonaak védemére kiaakított SHEVS, a BS589-1-nek megeeő, üstjező rendszerek áta adott jeek aapján ke működésbe épjen. eg ke emíteni, hogy a SHEVS egyes részeinek manuáis kikapcsoása nem ehetséges, csak abban az esetben, ha kézi indítás szükséges. b) a javak védemére beépített SHEVS vezérése manuáisan vagy, az EN vaamint a BS 506- szabványoknak megeeő, vízszáító rendszer segítségéve történik, meynek áramási nyomása megee egy sprinker vízhozamának, vagy mindkét módon. c) A tűzotás megkönnyítésére beépített SHEVS vezérése, a BS szabványnak megeeő, tűzjező rendszer vagy, a BS 506- szabványnak megeeő, vízszáító rendszer, meynek áramási nyomása megee egy sprinker vízhozamának, segítségéve történik. A rendszer vezérése történhet manuáisan vagy a ent emített módszerek kombinációjáva is.

3 A SHEVS rendszert két áramorráshoz ke csatakoztatni, mey biztosítja a rendszer, a védemi eemek, vaamint a nyugami áapotban evő részek eátását. A hozzá kapcsoódó eemeket is, mint pédáu a üstérzékeők, két táppa ke eátni. Az árameátást meg ehet odani automata generátorokka, vagy akkumuátorra. A égnyomásos rendszer két égsűrítő és egy evegőtartáybó á, meynek tejesítménye eegendő ke egyen ahhoz, hogy a égsűrítők áram nékü maradása esetén, egaább három tejes cikuson keresztü képes egyen működésbe tartani a rendszert. A SHEVS, automatikus indítás esetén, 90 másodperc aatt e ke érje a tervezett tejesítményszintet. A segédeemek, mint a szeőző nyíások és csappantyúk, egaább 60 másodpercig működőképesek ke egyenek. inden zónát küön SHEVS rendszerre ke eátni, vagy ha üstzónák e vannak küönítve, egy-egy tűzszakaszt képezve megodható a szeőztetés egy vagy több eszívó ventiátorra, csőrendszer segítségéve. Az eszívott térogathozamot egy standard tűz eghátrányosabb esetére ke kiszámítani, ami kiaakuhat a ényeges összekapcsot szakaszokban. A tűzérzékeést egy, a BS szabványnak megeeő, üstjező rendszer átja e, amey a kiodó rendszerén át vezéri, a ventiátorhoz (ventiátorokhoz) csatakozott, égvezetékekben eheyezkedő üstzáró csappantyúkat. A üstezáró csappantyúkat úgy ke eheyezni, hogy ne veszéyeztesse a tűzáó épüet integritását. inden üstzóna saját égbeúvássa ke rendekezzen. Tervezési evek Kezdetnek ki ke számítani a meneküési útvonaak üstmentes rétegének magasságát (Y). Az (Y) minimáis értékeit az 1. sz. tábázat mutatja be (CEN/TR :005) 1. sz. tábázat a meneküési útvonaak égmentes rétegének magassága Épüet típusa inimáis magasság (vastagság) Középüetek, p. egyszintes bevásáróközpontok, kiáítótermek,0 m Civi épüetek, p. irodák, akások, nyitott terem típusú ogházak,5 m Parkoók,5 m vagy 0,8 H, ameyik kisebb EGJEGYZÉS: Lásd 6.. ) és Y növekedése, hideg üstrétegekné egjegyzem, H a heyiség szabadterüetének magassága, azaz a padó és a mennyezet közötti távoság, méterben. ieőtt meghatároznánk a tűz öé emekedő, üstékben áramó evegő, kiogramm per szekundumban (kg.s -1 ) kiejezett, sebességet, azaz a tömeghozamot, a következő etétet ke eenőrizni: Y 10 ( A ) aho A a tűz terüete, [m ] ben kiejezve. Az eőírt értékek a következő tábázatban áthatók (CEN/TR :005 szabvány).

4 . sz. tábázat tűzmodeek eőírt értékei Tűz terüete Tűz kerüete (A ) m (P) m 4 Hőáramás egy terüeti egységen (q ) Kiskereskedemi egységek Standard váaszú sprinkerek Gyorskiodó sprinkerek Sprinkerek nékü Tejes heyiség Nyíás széessége 100 Irodák Standard váaszú sprinkerek Sprinkerek nékü: eenőrzött éghető aap Sprinkerek nékü: tejes körű beavatkozás eőreátható az éghető aapon keetkezett standard tűzné (ásd 6.) Tejes heyiség Nyíás széessége Száodaszobák Standard váaszú sprinkerek 6 50 Sprinkerek nékü Nyíás Tejes heyiség széessége 100 Parkoó Egy égő autó EGJEGYZÉS: a céok eérése érdekében, a SHEVS tűzterüetét nem szabad összekeverni a beépített sprinker beogóterüetéve, meyet a BS 506- szabvány ír eő. ikor a heyiség tejesen ángba borut, a keetkezett hő egy része kiáramohat a ángok segítségéve, a heyiség nyíásain át, a küső térbe. Ritkán a nyíásokon kiáramó gázok hőmérsékete meghaadja 1000 C. Az [1] egyenetet kíséretieg is igazoták, nagy térogatú heységekben kiaakut tűzesetekné, aho a hőkibocsátás KW/m vot. A orró evegő áramás (az a evegőmennyiség amey tűz esetén eszabaduó gázokban megtaáható) magas. Az összes gyakorati céná az éghető anyagok tömege ehanyagoható és a üstgázokat úgy ehet kezeni a számításokná, mint ertőzött orró evegő. A tűz öötti üstrétegben edzett evegő sebességét ( ), kiogramm per szekundumban kiejezve (kg.s -1 ), kiszámíthatjuk a B. egyenette: C P Y [] e aho, C e egyenő 0,19-e tágas terek esetében, mint színházak, stadionok, nyitott irodaheységek, emeetes átriumok, stb., aho a mennyezet jóva a tűz öött van, k g m -5/ s -1 -ben mérve. C e egyenő 0,7-e kis heyiségek esetében, mint üzetek, irodaszobák, hoteszobák, stb., aho a szeőzés őképpen csak a tűz egy odaáró várható, mint pédáu egy irodában, aho csak egy abak van, k g m -5/ s -1 -ben mérve. P a tűz kerüete [m]-ben kiejezve Nincs semmiyen inormáció mey bizonyítaná, hogy a B. egyenet (vagy bármey aktuáis vátozata ennek) módosítható úgy, hogy az igyeembe vegye a sprinker-vízsugarak hatásait. A határvonaat a tágas és a kis heyiségek között a beáramó evegő határozza meg, amey minden odaró emekedik. iné keskenyebb esz a heyiség, anná nehezebben emekedhet a evegő. Azokat tekintjük kis ceaheyiségeknek, ameyeknek a heyiség maximáis mérete kisebb vagy egyenő az átagos tűz átmérőjének ötszöröséve és a evegő csak egy iránybó áramohat be. Ezt a határmértéket meghatározták és csak eméeti aapja van. Figyeembe véve, hogy A, a tűz 55

5 terüete 10 m, az A πr képetet akamazva megkapjuk, hogy R1,78 m. Tehát egy parkoóná egy átagos tűz átmérője Φ,56 m. Ezt a nézőpontot veszik igyeembe a parkoókná a C e együttható meghatározásáná. Ismerve az tömeghozamot, θ üstrétegben a gázok átaghőmérséketét, Kevinben kiejezve (köze a üsték beáramási ponthoz) ki ehet számoni a következőképpen: θ [] c aho, c - a sajátságos evegőhőmérséket áandó nyomáson, J kg -1 K -1, normáis körümények között (nyomás 1 atmoszéra és hőmérséket T88 K) c1000 J kg -1 K -1. az a hőáramás a üstgázokban, meyek a ángokat a tűz öé vezetik [W] kiejezve q A [4] aho, q a négyzetméterre kibocsátott hőmennyiség [W/m ] kiejezve. A q értékeit az A. meéket tartamazza A hőmennyiségek megengedett kibocsátási értéke a CEN/TR :005 szabványbó. Habár küönböző határozott számú anyag hőkibocsátási sebességét megigyeő kutatások beejeződtek, ezek nem jeemzőek minden tűz esetében. egeshet, hogy az éghető anyagok szées váasztéka eőordu bármey tűzesetben. Ezért nem akamazható egy anyag sajátos értéke, de szükséges úgy a magas mint az aacsony hőkibocsátási sebesség emérése, hogy meghatározhassák mi történik a egkedvezőtenebb esetben. A következő értékek és egyenetek hasznáhatók a magas és aacsony hőkibocsátási sebesség meghatározásához, a sprinkerre eszeret vagy nem eszeret esetekben. Tűz sprinkerre: q, (aacsony) W/m² q, (magas) W/m² Tűz sprinker nékü, max. m tűzészekke: q, (aacsony) W/m² q, (magas) W/m² Tűz sprinker nékü, -4 m tűzészekke: q, (aacsony) 50 (h -1) kw/m² q, (magas) 1.50 (h -1) kw/m² aho h a tűzészek magassága [m]-ben, a egaacsonyabb pontjátó a egmagasabbig. Ennek a meghatározásnak megeeően, a statisztika szerint egy autó átagos magassága m aatt van, átaában ezért a a megeeő q esz kiváasztva. A mechanikus üstevezető rendszer ventiátorokbó és hozzárendet csőrendszerbő á, meyeket úgy terveztek, hogy etávoítsák a tartáybó a üst-tömeghozamot. Ugyanakkor ezek eenáóak ke egyenek a üstöt megeőző hőmérséketre. indemeett szükséges a ventiátorok árameátását és vezérését biztosító háózatok tűz eeni védeme. A megeeő ventiátorok kiváasztásához, az eőző számításbó adódó üsttömeghozamot térogathozammá (V t ) ke aakítani [m /s] kiejezve, a következő egyenette: T V [5] ρ T aho, T θ + T0 [ K] kiejezve T 0 a környezet hőmérsékete, meyet 15 C ítének. Vagyis T θ + 88 K ρ a evegő sűrűsége környezeti hőmérséketen [kg/m ] kiejezve. Átaában a T 0 környezeti hőmérséketet 15 C (88 K) tekintjük, ebbő következik ρ 1,5 kg/m. 5

6 Ismerve ezeket az értékeket, kiszámítható a üst-térogathozam. A tér üstrétegének egaacsonyabb szintjének meghatározása az eszívóberendezés irányába vaó tereéshez. A térbe behatoó üst áramo az eszívóberendezés nyíásai eé. Ezt az áramást a üst emekedő-ereje irányítja. Ha eeé egy nagy térogatú szeőző eüet is van, pédáu ha a tetőszerkezetet etávoították, ez az áramó rétegnek ehet egy oyan magassága, mey arányos a tér széességéve, üst hőmérséketéve és tömegtérogatáva. Ez a magasság d [m] kiejezve, kiszámítható egy sík mennyezet aatti egyirányú áramásná: T d [6] γ θ W aho, γ ernyőtényező és egyenő 6-a, ha az ernyő magassága merőeges az áramásra, ietve 78 ha nem W 1 egy üsttartáy széessége, a üsthozam irányáva megegyező szögben [m]-ben kiejezve. Ha a tűz pont a üsttartáy aatt van, bármey tartáy egnagyobb terüete.000 m ke egyen, ha van természetes szeőzőrendszer, vagy.600 m ha van mechanikus üstevezető ventiátorrendszer. A hossza bármey üsttartáynak, akármeyik tengey mentén maximum 60 m ehet. A üsttartáyban a növekedési réteget nem ehet kisebbre tervezni, mint a padó-mennyezet távoság 1/10-e, amikor a tűz a üsttartáy aatt van pont vagy a szóródás és mennyezet közötti távoság 1/10-e a szóródó üst-ékekné. A üsttartáyban a növekvő rétegvastagságot számítássa igazoják és eég nagy ke egyen, hogy a üstgázok a beáramási pontjuktó a szeőztetőréteg eé haadjanak. Füstkapuk vagy más eszereések, meyek a üsttartáy határát képezik, egaább 0,1 m-re ke méyebben egyenek, mint a növekvő üstréteg kiszámított aapja, igyeembe véve a kapuk bármey szórását. Akamazás: Feadat egy oyan ödaatti parkoó tervezése, meynek magassága m, sprinkerotórendszerre van eszereve és kérik kiszámoni a kiáramó üsttérogat hozamát ietve a heységben a üstréteg egkisebb magasságát ahhoz, hogy a szeőztető eé áramojanak. Y a üstmentes evegő szabad magassága a meneküési útvonaakon,.4 m A a tűz terüete 10 m P a tűz kerüete 1 m -1 C e egyenő 0,19 k g m -5/ s Eenőrizzük az egyenetet: Y 10 ( A ),4 10 (10),4 1,6, tehát ez a követemény is tejesüt. a üstékben evő evegő sebessége, mey a tűz eé emekedik, tömeghozam: C P Y 0,19 1,4 8,477 kg/s. e q négyzetméterre eső kibocsátott hőmennyiség, 50 W/m hőáramás a üstgázokban, mey a ángokat a tűz öé viszi: W q A c áandó nyomáson a evegő hő-együtthatója, J kg -1 K -1. Természetes körümények között 1 1 (égnyomás 1 atmoszéra, T 0 15 C 88 K), c 1000 J kg C ; 6

7 θ - a üstben a gázok átaghőmérsékete, Kevinben kiejezve (majdnem a üsték behatoási pontjáná) θ θ θ 94, 91 C; c ,477 T θ + T0 T 94, T 58,91 K; ρ - a evegő sűrűsége környezeti hőmérséketen [kg/m ] kiejezve. Átaában T 0 T a környezet hőmérsékete 15 C (88 K), ebbő következik ρ 1,5 kg/m V evegő sebessége a üstékben, mey a tűz öé emekedik, térogathozam: T 8,477 58,91 V V V 14 m³/s; ρ T 1,5 88 Tehát a kiürített üst-térogathozam V 14 m³/s; A tartáyban a üstréteg minimáis magasságának meghatározása, hogy az a szeőzőberendezés eé áramojon: T d γ θ W γ ernyőtényező és egyenő 6-a, mert az ernyő magassága merőeges az áramásra W 1 üsttartáy széessége, a üsthozam irányáva megegyező szögben, egyenő 60 m-re, mert ez a egnagyobb méret amit eérhet. A entieket igyeembe véve eérjük: 8,477 58,91 8,477 58,91 d d d 6 94, , 64 m; 6 94,91 60 Tehát, a tartáyban a üstréteg egkisebb magassága, hogy a szeőző-berendezés eé áramojon d 0,64 m. Következtetések 1. Ez a számítási módszer, mey a parkoókbó kiürített üsthozam meghatározásának aapja, kisebb eredmények eéréséhez vezet, tehát kisebb tejesítményű szeőzőberendezés kiváasztásához vezet.. A beektetés kisebb mértékű.. int több más európai országban akamazott módszer, csak egy tűzeset eőorduását veszi igyeembe parkoóházanként, nem több egyidejű tűzesetet. 4. A módszer igyeembe veszi, hogy a parkoóház e van-e szereve vagy sem sprinkerotórendszerre a P Építkezések tűzvédemi normatívájáva szemben. 7