CC BY
23
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6
st. kpt. mgr inz. Damian SALETA1 mgr inz. Izabela TEKIELAK-SKALKA2 prof. dr hab. inz. Robert SEKRET3
Przyjçty/Accepted: 17.06.2013; Zrecenzowany/Reviewed: 12.08.2013; Opublikowany/Published: 30.09.2013
SPRAWDZENIE PRZYDATNOSCI PROGRAMU FDS PRZY OCENIE ROZWOJU POZARU MIESZKANIA DOSZCZELNIONEGO
Checking the Suitability of FDS Program in Fire Spread Assessment of Insulated Flat
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki oraz ocen^ zgodnosci symulacji komputerowej pozaru modelowanego przy uzyciu programu FDS w porownaniu z wynikami badan pozaru mieszkania doszczelnionego otrzymanych w warunkach eksperymentalnych. Badania przeprowadzono w budynku mieszkalnym w Bytomiu - ich celem byla ocena wplywu szczelnosci pomieszczenia na rozwoj pozaru. Przeprowadzone badania umozliwily przyj^cie wiarygodnych i poprawnych zalozen do scenariusza pozarowego oraz stanowily baz^ do wprowadzenia danych wejsciowych do modelu. Po przeprowadzeniu analizy wykonanej symulacji pozaru oraz wynikow pomiarow uzyskanych w skali rzeczywistej odnotowano roznic? w zakresie uzyskanych wartosci cisnienia i temperatury w punkcie T1 i T3, natomiast wartosc temperatury w punkcie T2 oraz st^zenie tlenu s^ zblizone ze stanem faktycznym.
Summary
This paper presents the results and the compliance assessment of computer simulation of the modeled fire with the usage ofFDS program. The obtained results were compared with test results obtained under experimental conditions of fire in well-insulated apartment. The purpose of the tests, which was carried out in a residential building in Bytom, was to evaluate the influence of air tightness of a room on the development of fire. The tests allowed to make reliable and correct assumptions for fire scenario and they constituted the base for entering the input data for the model. The analysis of the simulations and the results of measurements in real scale showed the difference in the obtained values of pressure, temperature at points T1 and T3, however, consistent with the temperature at point T2 and oxygen concentration.
Slowa kluczowe: pozary wewn^trzne, badania pozarow mieszkalnych w skali rzeczywistej, komputerowe modelowanie pozarow;
Keywords: compartment fires, full scale fire tests, CFD modeling; Typ artykulu: oryginalny artykul naukowy; Type of article: original scientific article;
1. Wstçp
W ostatnich latach w Polsce nast^pilo pew-ne przewartosciowanie o charakterze jakosciowym
1 Komenda Miejska Panstwowej Strazy Pozarnej w Bytomiu, Jednostka Ratowniczo-Gasnicza, ul. Strazacka 3 41-902 Bytom, Polska; saleta@wp.pl; wklad merytorycz-ny - 45% / The Municipal Headquarters of the State Fire Service in Bytom, Rescue and Firefighting Unit [editor's own translation] Poland; percentage contribution - 45%;
2 Stowarzyszenie Inzynierow i Technikow Pozarnictwa,
Oddzial Katowice; 40-042 Katowice, ul. Wita Stwosza 36; Polska; wklad merytoryczny - 45% / The Association of Firefighting Engineers and Technicians. Division in Katowice [editor's own translation]; Poland; percentage contribution - 45%;
w procesie termomodernizacji budynkow. Szczegol-nie widocznymi przedsiçwziçciami w tym zakresie s^. [5]:
• obnizanie strat ciepla przez przegrody peine, gdzie najczçsciej wykonywan^ metod^jest izo-lacja cieplna powierzchni zewnçtrznych z plyt ze styropianu lub z welny mineralnej/drzewnej,
3 Politechnika Czçstochowska, Wydzial Inzynierii Sro-dowiska i Biotechnologii, Samodzielny Zaklad Ogrzew-nictwa, Wentylacji i Klimatyzacji, ul. Brzeznicka 60A, 42-200 Czçstochowa; Polska; wklad merytoryczny -10% / Czçstochowa University of Technology, Faculty of Environmental Engineering and Biotechnology [editor's own translation], Poland; percentage contribution - 10%;
• obnizanie strat ciepla przez przenikanie przez okna. Najcz?sciej stosuje si? wymian? okien na okna o wyzszej izolacyjnosci cieplnej szyb i oscieznic, zwykle wykonywane z PCW,
• dostosowywanie strumienia powietrza wentyla-cyjnego do rzeczywistych potrzeb poprzez sto-sowanie wentylacji mechanicznej wedlug odpo-wiednich rozwi^zan projektowych.
W przypadku starych budynków szczelnosc po-wietrzna byla niewskazana, bowiem zapewnienie znacznej infiltracji powietrza pozwalalo na prawi-dlowe dzialanie powszechnie stosowanej wentylacji grawitacyjnej. Obecnie w Polsce fankcjonuji pew-ne nieobligatoryjne wymogi [3] okreslaj^ce prze-puszczalnosc powietrzni budynków przy pomocy róznych metod, np. cisnieniowy pomiar z uzyciem wentylatora lub uzycie kamery termowizyjnej. Tym-czasem nieprawidlowo wykonany proces termomo-dernizacji w policzeniu z nieprawidlowo dzialaji-ci wentylacji stanowi podczas pozaru smiertelne za-grozenie dla uzytkowników mieszkan.
Wsród róznych czynników wplywajicych na rozwój pozaru niew^tpliwie duze znaczenie ma ci-snienie oraz st?zenie tlenu wewn^trz pomieszczenia. Na te dwa czynniki wplywa m.in. róznica wartosci temperatury pomi?dzy powietrzem zewn?trznym a wewn?trznym, przeplyw gor^cych gazów, bidz za-hamowanie ich rozszerzalnosci cieplnej w strefie obj?tej pozarem, wiatr dostaj^cy si? przez istnieji-ce w budynku otwory i nieszczelnosci, czy tez ro-dzaj zastosowanej wentylacji. Duza liczba zmien-nych, a takze nieznanych i trudnych do ustalenia wielkosci wynikaj^cych z róznorodnosci przebiegu pozaru wplywa na koniecznosc przyj?cia pewnych ustalen co do celu przyj?tych badan i analizy wy-branych parametrów. Jednym z narz?dzi do okre-slania przebiegu pozaru wedlug przyj?tych zalozen s^ komputerowe symulacje pozarów tworzone przy uzyciu specjalistycznego oprogramowania oparte-go na metodach obliczeniowych numerycznej me-chaniki plynów (Computational Fluids Dynamic -CFD). Kazdy pozar charakteryzuji takie wielkosci jak: czas jego trwania, temperatura i intensywnosc wymiany gazowej, powierzchnia pozaru, liniowa pr?dkosc rozprzestrzeniania, moc pozaru, g?stosc zadymienia, masowa szybkosc spalania. Jakakol-wiek zmiana któregos z tych parametrów powoduje zmian? pozostalych, te z kolei wplywajina parametr b?dicy przyczyni tej zmiany [2]. Innym istotnym czynnikiem wplywajicym na rozwój pozaru jest szczelnosc przestrzeni obj?tej pozarem. Jezeli roz-wazana przestrzenjest szczelna, moze to prowadzic do gwaltownego wzrostu cisnienia spowodowane-go pozarem w tej przestrzeni, a tym samym ograni-czenia mozliwosci naplywu tlenu. Moze to z kolei prowadzic do ograniczenia rozwoju pozaru, a nawet
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6
jego samoczynnego wygasni?cia. Ograniczenie ilo-sci tlenu wiize si? równiez ze wzrostem toksyczno-sci pozaru. Brak wystarczajicej ilosci tlenu powoduje, ze materialy palne spalajisi? niezupelnie, co pro-wadzi do zwi?kszenia ilosci tlenku w?gla oraz pal-nych zwiizków lotnych w dymie pozarowym.
Temp
Tempaaura
O /
/ \ /°\
-«^^p ft Tln,t
_ ___r izas
Ryc. 1. Krzywa wzrostu pozaru przedstawiaj^ca typowe rodzaje zachowan pozaru kontrolowanego przez wentylacj? [1]: 1 - mozliwosc wyst^pienia zjawiska backdraft tj. bardzo szybkiego zaplonu gazow pozarowych i wybuchu plomieni za zewn^trz pomieszczenia, 2 - nagle zgasni?cie z powodu braku tlenu,
3 - zapalenie gazow pozarowych na skutek doplywu
powietrza po otwarciu drzwi przez strazakow,
4 - przy swobodnym dost?pie powietrza wyst?puje zbyt male obci^zenie ogniowe, by wyst^pilo zjawisko
flashover.
Fig. 1. Curve offire development presenting typical types offire behavior controlled by ventilation [1].
1 - the possibility of backdraught,
2 - the fire spontaneously goes out due to a lack of
oxygen,
3 - the smoke gases ignition as a consequence ofair flow coming into the room after opening the door by
firefighters,
4-by the normal air flow the total fire load is small, which means that the fire does not release sufficient heat to cause a flashover.
2. Cel badan oraz przyjfte zalozenia
W dniu 20 wrzesnia 2012 roku przeprowadzo-no w Bytomiu dwuetapowy eksperyment (test poza-rowy), ktorego celem bylo zbadanie przebiegu pozaru w dwoch lokalach mieszkalnych o takim samym ukladzie przestrzennym. Pierwszy test odbyl si? w lokalu o podwyzszonym stopniu szczelnosci, natomiast drugi w lokalu rozszczelnionym. Jednym z zalozen przyj?tych do badan byla ocena zgodno-sci modelowania pozaru przy zastosowaniu roznych programow numerycznej mechaniki plynow CFD [6], w tym FDS (Fire Dynamics Simulator) z wyni-kami rzeczywistego pozaru o ograniczonym dost?-pie tlenu.
W celu sprawdzenia przydatnosci programu FDS w niniejszym artykule porownano wyniki otrzyma-ne w skali rzeczywistej dla pozaru doszczelnionego z wynikami uzyskanymi przy zastosowaniu programu PyroSim, b^d^cego graficznym interfejsem uzyt-kownika dla srodowiska FDS. Ocena wiarygodnosci modeli pozarow jest niezwykle trudna, wymagaj^-ca specjalistycznej wiedzy i zrozumienia m.in. wielu uproszczen obliczeniowych uzywanych przez pro-gramy CFD. Jednym z uproszczen modelu matema-tycznego programu FDS jest model spalania z nie-ograniczonym dost^pem tlenu. Maj^c to na uwadze, zweryfikowano dokladnosc prowadzonej symulacji w odniesieniu do wartosci cisnienia, temperatury, a takze st^zenia tlenu.
2.1. Charakterystyka miejsca badan
Miejscem badan byl nieistniej^cy obecnie budy-nek mieszkalny polozony w Bytomiu przy ul. Pocz-towej, w dzielnicy Karb. Charakterystyka budynku:
• 5-kondygnacyjny, w zabudowie segmentowej (4 klatki schodowe), wzniesiony w 1976 roku, wykonany w technologii plyty zelbetowej prefa-brykowanej oraz betonu komorkowego szarego;
• z uwagi na powstale szkody tj. sp^kania, zaryso-wania scian, zniszczenie dylatacji, spowodowa-ne wplywem eksploatacji gorniczej budynek zo-stal wyl^czony z uzytkowania i przeznaczony do wyburzenia.
Badania przeprowadzone zostaly w naroznym segmencie budynku o numerze 15, zamykaj^cym ciag zabudowy przy ul. Pocztowej 5-15.
Ryc. 2. Widok budynku mieszkalnego przy ul. Pocztowej 15w Bytomiu przewidzianego do testow pozarowych (przed etapem usuni^cia plyt elewacyjnych
zawieraj^cych azbest, lipiec 2012 r.) Fig. 2. Residential building used for the fire tests (picture taken before the removal of cladding panels containing asbestos, July 2012)
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6
Test pozarowy dla mieszkania doszczelnionego przeprowadzono na IV pi?trze w lokalu nr 19 o pow. 36,56 m2. Kubatura pomieszczenia wynosila 91,4 m3. Zrodlo pozaru zlokalizowane bylo w poko-ju wypoczynkowym o pow. 15,41 m2. Test pozarowy zostal przeprowadzony w godz. od 12.17 do 12.47. Mieszkanie skladalo si? z dwoch pokoi, kuchni, la-zienki oraz przedpokoju.
W trakcie trwania pierwszego testu pozarowego (dla mieszkania doszczelnionego) drzwi do mieszkania oraz do wejscia na klatk? schodow^ znajdo-waly si? w pozycji zamkni?tej, natomiast drzwi we-wn?trzne w mieszkaniu byly w pozycji uchylonej. Stanowisko pomiarowe do biez^cej rejestracji wy-nikow badanego pozaru umieszczono w mieszkaniu znajduj^cym si? ponizej, bezposrednio pod po-kojem.
2.2. Metodyka prowadzonych badan
Podczas przeprowadzonych testow pozarowych badano m.in.:
• st?zenia gazow pozarowych przy uzyciu jedno-i wielokanalowych analizatorow gazow, chroma-tografow gazowych oraz aparatury pomocniczej. W tym celu w pokoju, gdzie zlokalizowane bylo miejsce pozaru, umieszczono cztery sondy pro-bobiorcze:
- jedna przy podlodze na wysokosci 90 cm - sonda nr 2,
- dwie na wysokosci 160 cm- sonda nr1i3,
- jedna pod stropem (sufitem) na wysokosci 230 cm - sonda nr 4.
• temperatur?, ktora rejestrowana byla w pomiesz-czeniu obj?tym pozarem, przy uzyciu dwoch kamer termowizyjnych oraz ogolem przez 9 ter-mopar i drzew termopar, w tym: 7 termopar we-wn^trz pomieszczenia i 2 termopary na zewn^trz budynku.
- Termopary t1 oraz t2 zamocowane zostaly na wysokosci 200 cm od podlogi.
- Termopara t3 zamieszczona zostala na wysokosci 150 cm od podlogi.
- Termopara t4 i drzewo termopar t5 z 3 punktami pomiarowymi - mierzyly parametry otocze-nia zewn?trznego przy oknie.
- Drzewa termopar t6, t7, t8, t9 z 8 punktami pomiarowymi na wysokosci 100 cm, 130 cm, 160 cm, 180 cm, 200 cm, 220 cm, 230 cm, 240 cm od podlogi.
• warunki meteorologiczne, przy uzyciu przenosnej stacji meteorologicznej, umieszczonej na dachu budynku,
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6
Ryc. 3. Rzut poziomy 5-tej kondygnacji budynku z zaznaczeniem lokalu mieszkalnego nr19 (doszczelnionego) Fig. 3. Floor plan of 5th storey with location of experimental compartment no.19 (sealed)
Ryc. 4. Przyklad rozmieszczenia drzew termopar, metalowych sond do pomiaru gazow pozarowych oraz kamer
w mieszkaniu doszczelnionym Fig. 4. The example ofthe distribution ofthermocouples, metal probes for measuring fire gases as well as cameras
in a sealed residential unit
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6
doszczelniono mieszkanie nr IV piçtrze, poprzez:
- zamontowanie nowego okna PVC,
- uszczelnienie przepustöw instalacyjnych ognio-chronn^ pçczniej\c^ mas^ uszczelniaj\c^ oraz innych wystçpuj^cych otworöw tasmami usz-czelniaj^cymi.
pomiary szczelnosci obu pomieszczen wykonano w przeddzien badan metod^ „Blower Door Test", Test Standard Modell 4 EN 13829. - np. wspolczynnik godzinowej krotnosci wy-mian powietrza n50 dla pomieszczenia doszczel-nionego wyniosl 5,8 [h-1], a przepuszczalnosc powietrzna q50 = 5,7 [m3/m2 h] przy 50 Pa.
Ryc. 5. Przyklad umieszczenia drzewa termopar. Wzdluz okna PVC na zewn^trz oraz przy spalonym fotelu po
wykonanym tescie pozarowym Fig. 5. The example ofthermocouples distribution - along PVC window and near burnt down armchair after fire test
Ryc. 6. Widok ustawionej stacji meteorologicznej na dachu budynku (A); Sondy do pomiaru cisnieniawjednym z pomieszczen (B); Przenosny rejestrator parametrow powietrza oraz do pomiaru cisnienia (C) Fig. 6. Weather station positioned on the roofofthe building (A); Probes for pressure measurements in one ofthe rooms (B); Portable recorder ofair parameters and pressure measurement (C)
Ryc. 7. Miejsce i zrödlo zaplonu Fig. 7. Place and source of ignition
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6 Tabela 1.
Zestawienie materialöw palnych znajduj^cych siç w badanych mieszkaniach [4]
Table. 1.
List offlammable materials in tested flats [4]
Zestawienie materialöw List of materials
Wyposazenie/ Equipment Element/ Parts Material/ Material Gçstosc kg/m3 Density Cieplo wlasciwe kJ/(kg*K)/ Specific heat
Spöd Bottom Drewno Wood 640 2,85
Tapczan Pianka Foam 28 1,7
Couch Materac Mattress Poliester Polyester 1200 1,256
Akryl Acryilc 1040 1,507
Pianka Foam 28 1,7
Oparcie The back Poliester Polyester 1200 1,256
Fotel Armchair Akryl Acrylic 1040 1,507
Por^cz Railing Drewno Wood 640 2,85
Stelaz Frame Stal Steel 7850 0,46
Mebloscianka Cabinet Drewno Wood 640 2,85
Blat i Obrus Drewno Wood 640 2,85
Stolik Table Top and Tablecloth Poliester Polyester 1200 1,256
Nogi Legs Drewno Wood 640 2,85
Koc blanket Poliester Polyester 1200 1,256
Posciel, poduszka bedding, pilow Bawelna Cotton 74 1,3
Spodnie Trousers Bawelna Cotton 330 1,3
Sweter Pullover Welna Wool 225 1,88
Makulatura Waste paper Czasopisma, gazety Journals, papers, magazines Papier Paper 900 1,42
Do zainicjowania zaplonu posluzyl:
• stosik z drewna swierkowego z gazikiem nas%-czonym 96% alkoholem etylowym, wykonany wg brytyjskiej normy BS 5852 „wood crib 7".
• palnik do lutowania z jednorazowym pojemni-kiem z mieszanin^ gazow propan/butan (35% propan, 65% butan).
3. Komputerowe modelowanie rozwoju pozaru przy uzyciu programu FDS
Znaj^c przebieg rozwoju pozaru w mieszkaniu rzeczywistym, przyst^piono do proby odwzorowa-nia jego przebiegu za pomoc^ symulacji kompute-rowych. Analiz? rozwoju pozaru przeprowadzono w programie FDS, w ktorym zbudowano model nu-meryczny calego analizowanego mieszkania testo-wego skladaj^cego si? z dwoch pokoi, kuchni, la-zienki oraz przedpokoju. Nieszczelnosci mieszkania zamodelowanojako otwory zlokalizowane w dolnej i gornej cz?sci drzwi oraz okien. W modelu odwzo-rowano rowniez wyposazenie pokoju, w ktorym za-inicjowano pozar, skladaj^ce si? z dwoch foteli, tap-czanu wraz z posciel^ i kocem, stolika oraz meblo-scianki. Wszystkie elementy wyposazenia charakte-ryzowaly si? wlasciwosciami odpowiadaj^cymi wla-sciwosciom materialow uzytych w rzeczywistosci.
W celu odwzorowania pozaru testowego na po-wierzchni jednego z foteli utworzono powierzchni? „Burner" (powierzchnia plon^ca). W analizie zalozo-no, ze ilosc ciepla oddawana przez t? powierzchni? b?dzie odpowiadala ilosci ciepla wydzielanej pod-czas spalania stosika z drewna uzytego do zainicjowania pozaru rzeczywistego i b?dzie rowna 2210 kJ. Zalozono rowniez, ze cieplo b?dzie oddawane przez t? powierzchni? w okresie 390 s ze stal^intensywno-sci^. Analiza numeryczna przeprowadzona dla tych zalozen wykazala, ze warunek brzegowy „Burner" nie jest w stanie spowodowac zaplonu otaczaj^cych go materialow palnych. Po przeanalizowaniu wyni-kow otrzymanej symulacji stwierdzono, ze cieplo wydzielane przez powierzchni? plon^c^ oddawane jest do pomieszczenia glownie poprzez konwekcj?, z minimalnym udzialem promieniowania [4].
W celu weryfikacji otrzymanych wynikow stwo-rzono drugi model obliczeniowy, do ktorego cieplo oddawane bylo z wykorzystaniem warunku „Heater" - powierzchni grzejnych znajduj^cych si? na bokach malego prostopadloscianu imituj^cego rze-czywiste zrodlo zaplonu. Zastosowane powierzch-nie grzejne mialy za zadanie oddac do pomieszczenia testowego taki sam strumien ciepla i w takim sa-mym czasie, jak zakladana wczesniej powierzchnia „Burner". Zmiana ustawien znacz^co wplyn?la na przebieg modelowanego pozaru, pozwalaj^c na za-plon materialow znajduj^cych si? w pomieszczeniu. Podczas przeprowadzonej analizy spaleniu ulegl fo-
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6
tel i cz?sc lozka, co dalo wyniki zblizone do rezul-tatu otrzymanego w warunkach rzeczywistych [4].
Ryc. 8. Geometriamodelu obliczeniowego. Widok pierwszego modelu obliczeniowego po czasie 900 s Fig. 8. Geometry ofthe CFD model. First CFD model after 900 seconds
Ryc. 9. Widok drugiego modelu obliczeniowego po czasie 900 s. Spaleniu ulegl fragment lozka oraz fotel Fig. 9. Second CFD model after 900 seconds. Part ofthe bed and the armchair was charred
Podczas analizy komputerowej monitorowano temperatur? w trzech punktach pomiarowych Tl, T2 i T3, cisnienie oraz st?zenie tlenu i tlenku w?gla. Po-miary prowadzono w punktach odpowiadaj^cym ich rzeczywistej lokalizacji.
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.6
Pciniir it npc rjr jrv - patnisncienli dooatHont fojnppjjfetine n'PAihrpiripnr ■ | qpj:p4l rial
]ffl iMi jW JDO ¡66 lio -Ml Yili № [»till
Rye. 10. Wykres przedstawiajicy pomiar temperatury w punkcie Tl, T2, T3, T4 dla mieszkania doszczelnionego. Fig. 10. Chart presenting temperature measurement at point Tl, T2, T3, T4 for a sealed flat
UD
120
100
-Tl
—n SD
--T5 SO
Tuiiftjvm 40
io
0
LJ-Jfc III ■iu
Ponriijr ciimemj - pozai iztielny PRFSS.LJRF MFA^LJUFMi NT TltiH FIRi
Rye. 12. Wykres przedstawiajicy obliczeniowy i rzeczywisty rozklad st?zenia tlenu w pomieszczeniu
przedpokoju w okresie 5 min Fig. 12. Chart presenting computational and real layout of oxygen concentration in a hall within 5 minutes
O 6Q 120 1SD zoo ■ -H XT^ttO № ¿3D 540 SD
<i4nl±nle m w.i«r
Mil. til e FD£ muimi i i:L,
tjfl tan Mfi ififl if,n «A tto uq ¡¡rw
-TJFIK
Rye. 11. Wykres przedstawiajicy wyniki obliczeniowe T2 FDS i rzeczywiste T2 temperatury (termopara T2 umieszczona pomi?dzy tapczanem a fotelem) Fig. 11. Chart presenting computational results T2 FDS and real results for temperature (thermocouple T2 positioned between the bed and the armchair)
Rye. 13. Wykres przedstawiajicy obliczeniowy i rzeczywisty rozklad cisnienia w mieszkaniu doszczelnionym w okresie 10 min Fig. 13. Chart presenting computational and real layout ofpressure in sealed flat within 10 minutes
Po przeprowadzeniu obliczen stwierdzono, ze otrzymane w trakcie analizy numerycznej temperatury utrzymuji si? na poziomie zblizonym do temperatur zmierzonych w trakcie eksperymentu w ska-li rzeczywistej. Dla przykladu termopara T2 w obu przypadkach wskazywala wartosc maksymaln^row-ni ok. 450oC, osiigni?ti w zblizonym czasie. Temperatury mierzone w pozostalych punktach pomia-rowych byly juz mniej zbiezne, tj. dla termopary w punkcie Tl program wyliczyl wartosc temperatury na 400oC a dla punktu T3 na poziomie 440oC, podczas gdy w pozarze rzeczywistym maksy-malna temperatura w punkcie Tl osiign?la wartosc 362,6oC, a dla punktu T3 wartosc ta wynio-sla 322,8oC. St?zenie tlenu monitorowane w trakcie obliczen zmienialo si? proporcjonalnie do zmian w trakcie pomiarow rzeczywistych. Program FDS przyjil domyslnie wartosc obliczeniowi st?ze-nia tlenu na poziomie 23%, co przedstawia ryc. 16. W przeprowadzonej symulacji osiigni?to takze zbli-zonido warunkow rzeczywistych szybkosc rozprze-strzeniania si? warstwy dymu. Najwi?ksze roznice pomi?dzy obliczeniami numerycznymi oraz pomia-rami w skali rzeczywistej wyst^pily w trakcie po-miaru cisnienia. W trakcie pomiarow odnotowano wzrost cisnienia przekraczajicy 100 Pa, natomiast obliczenia w programie FDS/PyroSim daly wzrost dook. 60 Pa [10].
Na otrzymane wyniki z pewnoscii wplyw mia-ly wszystkie poczynione zalozenia, zarowno doty-czice wlasciwosci materialow, wielkosci nieszczel-nosci w modelu, jak i ustawienia samego zrodla za-plonu. Jednak otrzymane wyniki pozwalaji stwier-dzic, ze wartosci otrzymane w trakcie symulacji w programie FDS pozwalaji na przyblizoni ocen? rozwoju pozaru w szczelnym pomieszczeniu.
ífl
! В I [ yp Щ
■■ % V " -m \ . {
[ 4 i I^H Bk i m
я
■ /
Ryc. 14. Widok miejsca pozaru w mieszkaniu doszczelnionym - przed wykonaniem testu pozarowego. Fig. 14. Experimental set-up in a sealed flat - before fire test
Ryc. 15. Widok miejsca pozaru w mieszkaniu doszczelnionym - po wykonaniu testu pozarowego Fig. 15. A sealed flat after fire test
4. Wnioski
Po analizie wykonanej symulacji pozaru, a takze wynikow pomiarow uzyskanych w skali rzeczywi-stej wysuniçto nastçpuj^ce wnioski:
• zarowno podczas badania pozaru w pelnej skali, jak i w przeprowadzonej symulacji doszlo do sa-moczynnego wygasniçcia pozaru,
• odnotowane stçzenie tlenu w pozarze rzeczywi-stym w pomieszczeniu przedpokoju w 3. minucie 12. sekundzie wynioslo 10,6%, co jest zblizone z wynikami symulacji,
DOI:10.12845/bitp.31.3.2013.6
• wartosc temperatury otrzymana w punkcie T2, tj. napoziomie 200 cm odpodlogi, w l35. sekundzie pozaru rzeczywistego osi^gnçla poziom 452,60C, czyli prawie ten sam poziom, co obliczona war-tosc 4500C,
• w porównaniu z pozarem rzeczywistym nie uzy-skano zbieznosci obliczonej wartosci temperatury ze stwierdzonymi wartosciami w punktach Tl i T3. Najwiçksza róznica wyst^pila dla termopary w punkcie T3 tj. na poziomie l50 cm od podlogi,
• podczas testu pozarowego w mieszkaniu doszczelnionym w 3. minucie 20. sekundzie zaob-serwowano skokowy wzrost cisnienia do wartosci l34 Pa, nieskutkuj^cy wybiciem szyb. Wzrostu na tym poziomie nie odnotowano w obliczeniach programu FDS,
• przeprowadzone badanie w skali rzeczywistej po-zwolilo na przyjçcie wiarygodnego zalozenia do scenariusza pozarowego, a tym samym poprawne wprowadzenie danych wejsciowych do modelu pozaru i uzyskanie zgodnosci obliczeniowej dla wartosci temperatury oraz stçzenia tlenu.
Bior^c po uwagç przedstawione wnioski, nalezy stwierdzic, ze niew^tpliwie warunkiem potwierdza-j^cym poprawnosc przyjmowanych zalozen do symulacji oraz jej wyników jest ich walidacja w warunkach rzeczywistych. Z uwagi na obszernosc i zlo-zonosc poruszanych zagadnien z cal^ pewnosci^ nie wyczerpano calosci problemów badawczych. Material ten stanowi jedynie wklad w potrzebç dokony-wania wiçkszej liczby analiz modelu rozwoju pozaru w pelnej skali.
Literatura
1. Bengtsson L-G., Enclosure fires, Swedish Rescue Services Agency, NSR Tryckeri Huskvarna 200l, Sweden, s. ll-83.
2. Kosiorek M., Bezpieczenstwo pozarowe budyn-ków, [w:] Budownictwo ogólne, Tom 2. Fizyka Budowli. Praca zb. pod red. Klemm P, Wyd. Arkady, Warszawa 2009, s. 669-68l.
3. PN-EN l3829:2002, Wlasciwosci cieplne bu-dynków. Okreslanie przepuszczalnosci po-wietrznej budynków. Metoda pomiaru cisnienio-wego z uzyciem wentylatora.
4. Saleta D., Tekielak-Skalka I., Analiza rozwoju pozaru mieszkalnego w skali rzeczywistej, Miç-dzynarodowe Seminarium Naukowe, Ochrona przeciwpozarowa - Wiosna 20l3, l8-2l marca 2013 r., Zakopane.
5. Sekret R., Saleta D., Bezpieczenstwo pozarowe budynków mieszkalnych poddanych termo-modernizacji, [w:] Gil A., Nowacka U., Chmiel M., (red.) Inzynieria bezpieczenstwa a zagroze-nia cywilizacyjne, Wyd. CS PSP, Czçstochowa, s. 9-46.
6. Sekret R., Saleta D., Sztarbala G., Smardz P., Comparison of CFD Modelling with Fire Tests, Application of Structural Fire Engineering, 19-20 April 2013, Prague, Czech Republic, pp. 55-60.
st. kpt. mgr inz. Damian Saleta - jest dowod-ci zmiany w Jednostce Ratowniczo-Gasniczej PSP w Bytomiu, a takze doktorantem na Wydziale Inzy-nierii Srodowiska i Biotechnologii Politechniki Cz?-stochowskiej. Jego zainteresowania naukowe sku-piaji si? na zagadnieniach dotyczicych bezpieczen-stwa pozarowego budynkow mieszkalnych, w tym rozwoju pozarow wewn?trznych.
mgr inz. Izabela Tekielak-Skalka - jest czlonkiem Stowarzyszenia Inzynierow i Technikow Pozarnic-twa, Oddzial w Katowicach. Swoje zainteresowania
D0I:10.12845/bitp.31.3.2013.6
skupia na zagadnieniach dotyczicych komputero-wego modelowania pozarow, wentylacji pozarowej, w tym systemow roznicowania cisnien w budynkach wysokich.
prof. dr hab. inz. Robert Sekret - jest kierowni-kiem Samodzielnego Zakladu Ogrzewnictwa, Wentylacji i Klimatyzacji Wydzialu Inzynierii Srodowiska i Biotechnologii Politechniki Cz?stochowskiej. Zainteresowania skupia glownie na aspektach ener-gii w inzynierii srodowiska w szczegolnosci na efek-tywnych energetycznie i zrownowazonych srodowi-skowo systemach zaopatrzenia budynkow w energi?.
