Υπολογιστική Μοντελοποίηση Διάδοσης Φωτιάς σε Κτίρια

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Υπολογιστική Μοντελοποίηση Διάδοσης Φωτιάς σε Κτίρια"

Γώργος Βλαχόπουλος
10 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Εργαστήριο Ετερογενών Μιγμάτων και Συστημάτων Καύσης Υπολογιστική Μοντελοποίηση Διάδοσης Φωτιάς σε Κτίρια Δ. Κοντογεώργος, Δ. Κολαΐτης, Μ. Φούντη, Μαΐου 2008 Αθήνα Ξενοδοχείο Divani Caravel

2 Περιεχόμενα Εισαγωγή Μαθηματική Μοντελοποίηση Εφαρμογές & Αποτελέσματα Συμπεράσματα 2

3 Περιεχόμενα Εισαγωγή Μαθηματική Μοντελοποίηση Εφαρμογές & Αποτελέσματα Συμπεράσματα 3

4 Εισαγωγή Φωτιά: αποτέλεσμα φυσικό χημικών διεργασιών Περιλαμβάνει φαινόμενα καύσης, μεταφοράς θερμότητας και αεριοποίηση του συνήθως στερεού καυσίμου Εξαιρετικά πολύπλοκο φαινόμενο Η μοντελοποίησή της αναπτύχθηκε έντονα τα τελευταία 20 χρόνια με τη χρήση των Η/Υ 4

5 Εισαγωγή Πρόληψη και έλεγχος της εξάπλωσης της φωτιάς Κατανόηση της αλληλεπίδρασης πηγής θερμότητας, κίνησης καπνού και μεταφοράς θερμότητας προς το κέλυφος Ανάγκη ανάπτυξης υπολογιστικών εργαλείων πρόβλεψης αυτών των φαινομένων 5

6 Εισαγωγή Στόχος η σχεδίαση κτιρίων μεγαλύτερης ασφάλειας Ανάπτυξη νέων συστημάτων εντοπισμού και κατάσβεσης της φωτιάς Δημιουργία νέων υλικών χαμηλών εκπομπών με αυξημένη αντοχή στις πυρκαγιές 6

7 Περιεχόμενα Εισαγωγή Μαθηματική Μοντελοποίηση Εφαρμογές & Αποτελέσματα Συμπεράσματα 7

Μαθηματική Μοντελοποίηση Επίλυση εξισώσεων διατήρησης μάζας, ορμής, ενέργειας Μοντέλο ακτινοβολίας Μοντέλο Διακριτής Μεταφοράς (Discrete Transfer Model DTM) και Μοντέλο 6 ανηγμένων ροών (6-Flux)

8 Μαθηματική Μοντελοποίηση Επίλυση εξισώσεων διατήρησης μάζας, ορμής, ενέργειας Μοντέλο ακτινοβολίας Μοντέλο Διακριτής Μεταφοράς (Discrete Transfer Model DTM) και Μοντέλο 6 ανηγμένων ροών (6-Flux) Μοντέλο καύσης Συνδυασμός μοντέλου θραύσης των δινών (Eddy Break-Up, EBU) και μοντέλου χημικής κινητικής πεπερασμένων ρυθμών (Finite Rate Chemistry, FRC) Μεταφορά θερμότητας σε στερεή επιφάνεια Συνδιασμός αγωγής, συναγωγής και θερμικής ακτινοβολίας 8

9 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Εισαγωγή Μαθηματική Μοντελοποίηση Εφαρμογές & Αποτελέσματα Συμπεράσματα 9

10 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Πείραμα Steckler Φωτιά ισχύος 62.9kW Σημείο φωτιάς Κέντρο του δωματίου 1.04 πόρτα 0.72 φωτιά m 2.80 m m 10

11 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Πείραμα Steckler Μεταφορά θερμότητας με αγωγή και συναγωγή οδηγεί σε περίπου 25% υπερεκτίμηση της θερμοκρασίας Αρκετά καλή συμφωνία υπολογισμών πειραμάτων όταν λαμβάνεται υπόψη η ακτινοβολία 11

12 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Πείραμα Steckler Επίδραση Ακτινοβολίας στα τοιχώματα: Οι ρυθμοί ροής θερμότητας αυξάνονται σημαντικά λόγω ακτινοβολίας σε σύγκριση με τη περίπτωση συναγωγής Ο συνολικός ρυθμός απώλειας θερμότητας από τους τοίχους σχεδόν διπλασιάζεται 12

13 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Κατάσβεση Φωτιάς Ακροφύσια Χώρος αποσκευών αεροσκάφους 57m 3 Ταυτόχρονη εκτόξευση των δύο μιγμάτων (NEA Halon) μέσω ακροφυσίων Παραμετρική μελέτη: συγκέντρωσης Ο 2 στον αέρα παροχή αέρα μέσα στο χώρο 13

14 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Κατάσβεση Φωτιάς Τερματισμός CF 3 Br μετά 30s Διαχωρισμός Ν 2 -Ο 2 14

15 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Κατάσβεση Φωτιάς Τερματισμός του CF 3 Br μετά 30s Κατανομές συστατικών Για τυπικό όριο Ο 2 κ.ο. ίσο με 16% προσδιορίζεται χαρακτηριστικός χρόνος 30% Ο 2 στο ΝΕΑ 31% του χρόνου 50% παροχής ΝΕΑ 49% του χρόνου 16% κ.ο. Ο 2 Και τα 2, 65% του χρόνου 15

16 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Διάδοση Φωτιάς σε Τυπικό Δωμάτιο Τοίχοι από γυψοσανίδα Τραπέζια από ξύλο (έλατο) Γυψοσανίδα Σ.Π.Θ. Πηγή θερμότητας 1000kW/m 2 σε 0.06m 2 Σημεία Παρακολούθησης της Θερμοκρασίας Ξύλο (έλατο) Φωτιά 16

17 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Διάδοση Φωτιάς σε Τυπικό Δωμάτιο Ρυθμός έκλυσης Θερμότητας Αιθάλη 17

18 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Διάδοση Φωτιάς σε Τυπικό Δωμάτιο Θερμοκρασία τοίχου Ροή θερμότητας στον τοίχο 18

19 Εφαρμογές & Αποτελέσματα Διάδοση Φωτιάς σε Τυπικό Δωμάτιο Ρυθμός Έκλυσης Θερμότητας Θερμοκρασία Τοιχώματος Θερμοκρασία στο επίπεδο x=2.6m Αιθάλη Ροή Θερμότητας στα Τοιχώματα Θερμοκρασία στο επίπεδο x=4.5m 19

20 Συμπεράσματα Εισαγωγή Μαθηματική Μοντελοποίηση Εφαρμογές & Αποτελέσματα Συμπεράσματα 20

Συμπεράσματα Λόγω των υψηλών θερμοκρασιών σε συνδυασμό με τη πληθώρα και ποικιλία επιφανειών, η επίδραση της ακτινοβολίας είναι εξαιρετικά σημαντική σε συνθήκες φωτιάς Εφαρμογή νέας μεθόδου παθητικής

21 Συμπεράσματα Λόγω των υψηλών θερμοκρασιών σε συνδυασμό με τη πληθώρα και ποικιλία επιφανειών, η επίδραση της ακτινοβολίας είναι εξαιρετικά σημαντική σε συνθήκες φωτιάς Εφαρμογή νέας μεθόδου παθητικής πυρασφάλειας με χρήση νέου πυροσβεστικού υλικού όπου παροχής ΝΕΑ και % κ.ο. Ο 2 χρόνου προσέγγισης συγκεκριμένης τιμής Ο 2 μέσα στο χώρο Έντονη η αλληλεπίδραση της φωτιάς με τα στερεά υλικά (ρυθμός έκλυσης πτητικών) Εξαιρετικά σημαντικός ο υπολογισμός του θερμοκρασιακού πεδίου στο εσωτερικό των τοιχωμάτων. Χρήσιμες πληροφορίες για τις θερμικές τάσεις και τα δομικά στοιχεία της κατασκευής 21

22 Υπολογιστική Μοντελοποίηση Διάδοσης Φωτιάς σε Κτίρια Ευχαριστώ για την προσοχή σας! 22

Σχετικά έγγραφα

Ανάλυση Φαινομένων Μετάδοσης Θερμότητας Στο Εσωτερικό Γυψοσανίδας Εκτεθειμένης Σε Φωτιά

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Εργαστήριο Ετερογενών Μιγμάτων και Συστημάτων Καύσης Ανάλυση Φαινομένων Μετάδοσης Θερμότητας Στο Εσωτερικό Γυψοσανίδας Εκτεθειμένης Σε Φωτιά Δ. Κοντογεώργος,