Analiza bezpieczeństwa pożarowego w tunelu drogowym z wentylacją mechaniczną

Transkrypt

1 KRÓL Małgorzata 1 Analiza bezpieczeństwa pożarowego w tunelu drogowym z wentylacją mechaniczną WSTĘP Rozwój gospodarczy jest nierozerwalnie związany z rozbudową sieci komunikacyjnych i stałym wzrostem natężenia ruchu drogowego w aglomeracjach miejskich. Powoduje to coraz większe zainteresowanie budową tuneli drogowych. Bezpośredni wpływ na rozwój komunikacji w tunelach mają nie tylko potrzeby skrócenia długości dróg transportu, ograniczenia ruchu samochodowego w miastach, bezpiecznego i łatwego przekraczania pasm górskich, ale także potrzeby ochrony krajobrazu i środowiska. Zapewnienie bezpieczeństwa w użytkowaniu tuneli komunikacyjnych wiąże się ze spełnieniem szeregu wymagań technicznych określonych w Rozporządzeniu Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie [8]. Jednym z podstawowych warunków bezpiecznego użytkowania tuneli jest skuteczna wentylacja. Podczas normalnego funkcjonowania obiektu pełni ona dwie podstawowe funkcje. Organizuje wymianę i przepływ powietrza tak, aby zachowane były normy odnośnie dopuszczalnego stężenia tlenków węgla i azotu. Utrzymuje również dopuszczalne stężenie gazów spalinowych, co zapewnia odpowiednią widoczność w tunelu. Wymienione powyżej zadania związane są bezpośrednio z doprowadzeniem dostatecznych ilości świeżego powietrza tak dla kierowców, jak i dla personelu wykonującego jakiekolwiek prace w tunelu. System wentylacji tuneli drogowych ma do spełnienia jeszcze jedną, niezwykle ważną funkcję jaką jest zapewnienie bezpiecznej ewakuacji ludzi z tunelu w momencie wybuchu pożaru. Wentylacja pożarowa w tunelu powinna również stanowić wsparcie dla działania ekip ratowniczych i powodować usunięcie dymu z tunelu po zakończeniu fazy ratowniczej. W artykule zaprezentowano podstawowe zasady projektowania wentylacji w tunelach oraz zwrócono uwagę na parametry projektowe, które mogą decydować o bezpieczeństwie w tunelu drogowym. Przedstawiono również metody numeryczne pozwalające na badanie parametrów mających wpływ na funkcjonowanie wentylacji oraz oddymiania w tunelach drogowych. 1. PROBLEMATYKA ZAPEWNIENIA WENTYLACJI W TUNELACH DROGOWYCH Zagadnienia związane z zapewnieniem bezpieczeństwa w tunelach drogowych w Europie zostały podjęte w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady Europy z dnia 29 kwietnia 2004 [1]. W dokumencie, poza tematyką dotyczącą systemu monitoringu, oświetlenia czy oznakowania, poświęcono sporo miejsca zagadnieniom wentylacji. W polskim prawodawstwie zagadnienia związane z wentylacją tuneli drogowych znalazły się w Rozporządzeniu Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie [8]. Rozporządzenie podaje, że instalacje wentylacyjne tuneli drogowych powinny zapewnić wymianę powietrza taką, aby nie zostały przekroczone stężenia zanieczyszczeń oraz aby zapewnione było bezpieczeństwo i komfort jazdy, poprzez usuwanie dymów ograniczających widoczność. W Rozporządzeniu podane są również stężenia tlenku węgla i azotu, które powinny być podstawą określenia wielkości strumieni wentylacyjnych. 1 Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki; Gliwice; ul. Konarskiego 20; Tel: , fax: ; gosia.krol@polsl.pl 2495

2 Tunele drogowe są tak specyficznymi obiektami, że nie można właściwie osobno rozpatrywać systemu wentylacji tunelu i systemu wentylacji pożarowej. Przy projektowaniu systemu wentylacji dla tunelu drogowego trzeba mieć świadomość, że będzie on musiał również pracować w warunkach pojawienia się zagrożenia pożarowego. Projektując takie systemy można oprzeć się na normie niemieckiej [11]. Norma ta zakłada doprowadzenie do tunelu świeżego powietrza w takiej ilości, aby w każdej możliwej sytuacji w ruchu drogowym od płynnej jazdy po korek przy największym nasileniu ruchu nigdy nie powstało dla uczestników ruchu zagrożenie wynikające z braku świeżego powietrza, a ponadto aby zawsze spełnione były warunki dobrej widoczności. Wymaga to od projektantów posługiwania się informacjami dotyczącymi stężeń tlenku węgla oraz widzialności, zawartymi w normie. Wyznaczenie strumienia objętości powierza wentylacyjnego powinno opierać się na średnich wartościach wynikających z założonej intensywności ruchu pojazdów oraz emisji z poszczególnych kategorii pojazdów. Uzależnienie wielkości strumienia wentylacji od wartości emisji z pojazdów powoduje, że strumienie te są coraz mniejsze ze względu na coraz niższe wartości emisji pochodzące ze współczesnych pojazdów. Powoduje to, że nagły wzrost emisji, spowodowany przerwaniem ciągłości ruchu bądź kolizją, może skutkować pogorszeniem jakości powietrza ponieważ wentylacja zaprojektowana na niewielkie zapotrzebowanie powietrza świeżego nie będzie mogła większemu zapotrzebowaniu sprostać. Dotyczy to przede wszystkim tuneli z wentylacją wzdłużną, którą charakteryzują niewielkie prędkości ruchu wzdłużnego strumienia powietrza typowe prędkości to poniżej 1 m/s. Generalnie, aby wentylacja mogła szybko i skutecznie reagować na nagłe zmiany wielkości emisji spalin w tunelu, w przypadku wentylacji wzdłużnej strumień powietrza powinien mieć prędkość minimum 1 m/s, a w przypadku wentylacji poprzecznej niezbędna jest wymiana powietrza co najmniej 4 razy na godzinę. Decyzja o wyborze systemu wentylacji pożarowej dla tunelu drogowego jest uwarunkowana przede wszystkim długością tunelu. Dla tuneli krótkich projektowanie wentylatorów nie jest niezbędne ze względu na prędkość rozprzestrzeniania się dymu. Zakłada się, że w tunelach krótszych niż 400 m wymiana powietrza będzie przebiegać naturalnie, pod wpływem ruchu pojazdów, działania warunków meteorologicznych i różnic w wysokości położenia portali tunelu. W tunelach o długości powyżej 400 m stosuje się wentylację mechaniczną, najczęściej realizowaną jako wentylacja wzdłużna. Decydującą rolę dla skuteczności wentylacji wzdłużnej odgrywa sytuacja w ruchu drogowym, miejsce wybuchu pożaru oraz szybkość rozprzestrzeniania się strumienia powietrza. Projektując wentylację wzdłużną trzeba mieć świadomość, że w tunelach zagrożonych powstaniem korków lub tunelach dwukierunkowych wentylacja ta może nie sprostać naszym oczekiwaniom. W takiej sytuacji konieczne staje się zastosowanie wentylacji poprzecznej. 2. WENTYLACJA POŻAROWA W TUNELACH DROGOWYCH Wybuch pożaru w tunelu w następstwie zderzenia pojazdów lub z innej przyczyny powoduje natychmiastowe pogorszenie warunków. Przed wentylacją pojawiają się zupełnie nowe zadania. Przechodzi ona w pożarowy tryb pracy, w którym można wyodrębnić dwie fazy. Pierwsza, to trwająca od 5 do 15 minut faza samodzielnej ewakuacji ludzi z tunelu. W tym czasie wentylacja musi umożliwić ludziom bezpieczną ucieczkę poprzez ochronę dróg ewakuacji przed dymem i gorącymi, trującymi gazami. Dokładny czas trwania tej fazy można określić na etapie projektowania w oparciu o informacje dotyczące rzeczywistego czasu dojazdu jednostki PSP do danego obiektu. W czasie drugiej fazy wentylacja wspomaga zwalczanie pożaru i działanie ekip ratowniczych poprzez wyciąganie dymu pożarowego na zewnątrz. Najczęściej działanie wentylacji w drugiej fazie jest całkowicie różne od jej działania w pierwszej fazie. Podstawowym założeniem projektowym dla systemu wentylacji pożarowej jest moc pożaru, którą należy założyć, opierając się na mocy wynikającej z pożaru samochodu ciężarowego. W wytycznych projektowych, wartość przyjmowanej mocy jest często powiązana z długością tunelu. Dla dłuższych tuneli należy przyjmować większe moce pożaru. 2496

3 Ważnym zadaniem wentylacji pożarowej w sytuacji wybuchu pożaru jest przetłaczanie dymu lub inaczej wypychanie go poza obręb tunelu. Aby było ono możliwe niezbędne jest istnienie wzdłużnego strumienia powietrza poruszającego się z minimalną prędkością. Przy bardzo małych prędkościach przepływu powietrza, dym będzie rozprzestrzeniał się w obu kierunkach. Przy prędkości powietrza około 1 m/s znaczna część dymu powinna już płynąć zgodnie z kierunkiem ruchu powietrza. Prędkość powietrza powinna być taka, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się dymu w kierunku przeciwnym do pożądanego. Prędkość tę określa się mianem krytycznej. Wartość jej uzależniona jest od mocy pożaru, nachylenia tunelu i jego wymiarów poprzecznych. Rys. 1. Kształtowanie się warstwy dymu przy prędkości mniejszej od prędkości krytycznej oraz przy prędkości równej lub większej od prędkości krytycznej, V prędkość przepływu powietrza, Vc prędkość krytyczna Prędkość krytyczna przepływu powietrza w tunelu powinna zostać określona na podstawie rozwiązania układu równań metodą iteracyjną [3,5,6]: V c K K g H Q 1 2 c p ATF 1 3 gdzie: V c T F Q c p AVc T prędkość krytyczna, m/s, K 1 = 0,608 (K 1 = Fr -1/3 ), K 2 współczynnik nachylenia tunelu (K 2 = 1 + 0,0374 [nachylenie %] 0,80 ), g przyspieszenie ziemskie, m/s 2, H wysokość tunelu, m, Q moc pożaru, kw, ρ gęstość powietrza otaczającego, kg/m 3, c p ciepło właściwe powietrza otaczającego, kj/(kgk), A powierzchnia przekroju poprzecznego tunelu, m 2, T F średnia temperatur gazów pożarowych, K, T temperatura powietrza otaczającego, K. (1) Rozwój pożaru w tunelu w związku z przenoszeniem wraz z dymem trujących substancji, może powodować znaczne zagrożenie dla ludzi znajdujących się w nim. Dlatego tak istotną rzeczą jest określenie prędkości krytycznej pozwalającej na przetłaczanie dymu w jednym kierunku, co daje możliwość ucieczki z tunelu przebywającym tam ludziom oraz przeprowadzenia działań przez jednostki ratownicze. 2497

4 Norma niemiecka [11] podaje wartości krytycznych prędkości wzdłużnych w zależności od mocy pożaru, przekroju poprzecznego tunelu i nachylenia terenu wzdłuż tunelu. Prędkość ta waha się w granicach od 2,5 do 3,5 m/s. Pozwala to ustalić wydatek wentylatorów wentylacji wzdłużnej. Ważnym aspektem bezpieczeństwa w tunelu drogowym jest konfrontacja wykonanego projektu instalacji wentylacyjnej z rzeczywistymi warunkami panującymi w tunelu w czasie pożaru. Duże możliwości w tym zakresie dają analizy numeryczne z wykorzystaniem odpowiedniego oprogramowania. Pozwalają one na sprawdzenie czy zaprojektowany system wentylacyjny dla tunelu drogowego sprosta wymaganiom jakie się przed nim stawia. 3. ANALIZY NUMERYCZNE ROZPRZESTRZENIANIA SIĘ DYMU W TUNELU DROGOWYM Zbudowano numeryczny model tunelu o długości 150 metrów. Wymiary przekroju tunelu to 4m 4m. W tunelu zaprojektowano wentylacje mechaniczną wzdłużną, realizowaną przez dwa wentylatory osiowe usytuowane pod sklepieniem tunelu w odległości 50 m od jednego z portali (rysunek 2). Zgodnie z normą [11] założono rozwój pożaru o mocy 30 MW w odległości 40 m od jednego z portali. Wybuch pożaru powoduje, że wentylatory przechodzą w tryb pracy pożarowej. W 60. sekundzie trwania pożaru zaczynają pracować z wydajnością 12 m 3 /s każdy. Rys. 2. Model tunelu, długość tunelu nie w skali Ze względu na rozległość zadania zróżnicowano w modelu wielkość oczek siatki obliczeniowej. W obszarze pożaru i działania wentylatorów osiowych komórki siatki mają wielkość boku 20 cm. Natomiast w pozostałym obszarze badanego tunelu komórki mają wymiar boku 40 cm. Daje to sumaryczną liczbę komórek w obrębie analizowanego zadania Model rozwiązano wykorzystując program FDS (Fire Dynamics Simulator) realizujący numeryczną mechanikę płynów [4]. Program już wcześniej stosowany do badania wentylacji w tunelach [2,9]. Zastosowanie takiego narzędzia pozwala na obserwację wybranych parametrów takich jak temperatura, prędkość przepływu powietrza i dymu czy stężenie sadzy w wybranych punktach badanego tunelu. Dokładność odwzorowania rzeczywistości za pomocą programu FDS była wielokrotnie rozpatrywana. Przeprowadzano badania eksperymentalne oraz obliczenia numeryczne odwzorowując badany obiekt i sprawdzając te same parametry. Wyniki tych badań porównawczych są bardzo zadowalające [7,10]. Pozwala to wyniki obliczeń numerycznych traktować jako rzetelne. W badaniach przeanalizowano 600 sekund trwania pożaru. Analizę uzyskanych wyników przedstawiono poniżej. 4. WYNIKI BADAŃ NUMERYCZNYCH Pożar rozwijający się w tunelu powoduje powstanie dymu, który na skutek działania siły wyporu hydrostatycznego przemieszcza się do góry i szybko rozprzestrzenia się pod sklepieniem tunelu. Jeśli 2498

5 tunel nie jest wyposażony w wentylację oddymiającą, co ma miejsce w przypadku tuneli krótkich, dym usuwany jest na zewnątrz przez portale. Metody numerycznej mechaniki płynów, zastosowane do rozwiązania zagadnień rozprzestrzeniania się dymu pozwalają na kontrolowanie wybranych parametrów w dowolnym punkcie obiektu przez cały okres trwania symulacji. Do analizowanego modelu numerycznego krótkiego tunelu, wprowadzono płaszczyzny wynikowe pozwalające na wizualizację temperatury, gęstości zadymienia oraz prędkości przepływu powietrza i dymu w czasie trwania symulacji. Płaszczyzny te umieszczono w osi tunelu. Wprowadzono do modelu również punkty pomiarowe, w których kontrolowano temperaturę i gęstość zadymienia. Punkty pomiarowe, oznaczone kolejnymi literami A, B, C i D, rozmieszczono zgodnie z rysunkiem 3, umieszczając jeden punkt na wysokości 1,5 m, a następny na wysokości 3 m. Rys. 3. Rozmieszczenie punktów pomiarowych, pożaru oraz wentylatorów w modelu tunelu, długość tunelu nie w skali Specyfika pożarów rozwijających się w tunelach związana jest z wysokimi temperaturami, które pojawiają się w tunelu natychmiast po wybuchu pożaru. Wynika to przede wszystkim z ograniczonej przestrzeni, w której powstające ciepło nie może się swobodnie rozprzestrzeniać. Na rysunku 4 przedstawiono płaszczyzny rozkładu temperatury w osi tunelu w kolejnych sekundach trwania pożaru. Rys. 4. Płaszczyzny rozkładu temperatury w osi tunelu, nie pokazano całego tunelu. 2499

6 Na rysunku 4 widać jak już 5 sekund po wybuchu pożaru pod sklepieniem tunelu, nad źródłem pożaru, gromadzą się gorące dymy, których temperatura dochodzi do 1000 C. Od tego momentu bardzo gorąca warstwa dymu rozprzestrzenia się w tunelu z czasem obniżając swoją wysokość, co widać na kolejnych płaszczyznach. W 60. sekundzie trwania pożaru włączają się wentylatory strumieniowe, które zaczynają przetłaczać powietrze w kierunku pożaru oczyszczając dojście do źródła pożaru od strony jednego z portali. Na rysunku widać, że w około 100. sekundzie trwania pożaru temperatura na drodze od źródła pożaru do jednego z portali zostaje obniżona i taka stabilizacja parametrów utrzymuje się do końca trwania symulacji. Kolejnym zagrożeniem, z którym spotykamy się w czasie rozwoju pożaru w tunelu, to dymy niosące wiele trujących substancji i związków chemicznych. W tym przypadku również specyfika tunelu odgrywa dużą rolą. ponieważ ograniczony dostęp tlenu powoduje, że spalanie bardzo często jest niecałkowite i niezupełne co oznacza, że w dymie pożarowym jest wiele niedopalonych substancji. Na rysunku 5 przedstawiono płaszczyzny rozkładu widzialności w osi tunelu w kolejnych sekundach trwania pożaru. Rys. 5. Płaszczyzny rozkładu widzialności w osi tunelu, nie pokazano całego tunelu Na rysunku 5 widać jak już kilkanaście sekund po wybuchu pożaru potężna chmura dymów pożarowych rozprzestrzenia się szybko pod sklepieniem tunelu. Przed włączeniem się wentylatorów osiowych cała przestrzeń tunelu wypełniona jest dymem pożarowym, a widzialność spada do zera. Na rysunku widać moment włączania się wentylatorów osiowych ale w początkowym okresie ich pracy sytuacja w tunelu nie ulega zmianie. Dopiero w 180. sekundzie trwania pożaru warstwa dymu podnosi się i oczyszczone zostaje dojście do jednego z portali. W 230. sekundzie trwania pożaru oczyszczone całkowicie zostaje dojście do źródła pożaru od strony jednego z portali, sytuacja taka stabilizuje się i utrzymuje do końca trwania symulacji. Na rysunku 6 zaprezentowano płaszczyzny prędkości przepływu powietrza i dymu. Ponieważ rozkłady tego parametru nie ulegają tak dynamicznym zmianom jak poprzednie parametry, to pokazano tylko 5 płaszczyzn rozkładu prędkości. W początkowym czasie rozwoju pożaru, kiedy wentylatory nie pracują w trybie pożarowym, jedyną siłą napędową przepływu powietrza i dymu jest rozwijający się pożar. Wypór hydrostatyczny i rozszerzalność termiczna powodują, że gorące dymy szybko przemieszczają się pod sklepieniem tunelu w kierunku portali. Włączenie wentylatorów 2500

7 osiowych w 60. sekundzie trwania pożaru powoduje, że dominującą siłą napędową przemieszczania się powietrza i dymu staje się energia wentylatorów. Zaczynają one przetłaczać powietrze w kierunku jednego z portali wywołując tym samym ukierunkowany przepływ powietrza i dymu w całej przestrzeni tunelu. Dzięki temu oczyszczone zostaje dojście do źródła pożaru od strony jednego z portali. Rys. 6. Płaszczyzny rozkładu prędkości w osi tunelu, nie pokazano całego tunelu Do badanego modelu wprowadzono również urządzenia pomiarowe za pomocą których kontrolowano temperaturę i gęstość zadymienia w tunelu w czasie trwania symulacji. Na rysunku 7 przedstawiono wykresy rozkładu temperatury w ośmiu wybranych punktach w tunelu (położenie punktów pokazano na rysunku 3). Rys. 7. Temperatura mierzona w ośmiu punktach tunelu, w czasie trwania symulacji Wartości temperatur osiąganych w czasie rozwoju pożaru uzależnione są ściśle od miejsca wykonywania pomiaru. Obie temperatury rejestrowane w punkcie A są wysokie przez cały czas 2501

8 trwania symulacji ponieważ obszar ten nawet po włączeniu się wentylatorów strumieniowych będzie zadymiony. Wyższe temperatury odczytywane są przez czujnik umieszczony na wysokości 3 m co jest zgodne z przewidywaniami ponieważ dym o wyższej temperaturze będzie się zawsze utrzymywał pod sklepieniem tunelu. Czujniki umieszczone w punkcie B znajdują się między źródłem pożaru a wentylatorami. W miejscu tym, na wysokości 3 m, w początkowym okresie rozwoju pożaru, przed włączeniem się wentylatorów osiowych, odczytywane są najwyższe temperatury sięgające 850 C. Włączenie się wentylatorów powoduje spadek temperatury ale położenie między źródłem pożaru a wentylatorami powoduje, że temperatura nie stabilizuje się w tym miejscu całkowicie. Jednak osiągane wartości nie są już wysokie. Czujniki położone w punktach C i D leżą między wentylatorami a portalem, którym powinna następować ewakuacja i wejście służb ratowniczych. Temperatury osiągane w tych punktach są niższe i po około 3 minutach trwania pożaru stabilizują się. Najniższe temperatury odczytywane są w czujnikach umieszczonych w połowie drogi między portalem a wentylatorami osiowymi i osiągają w pierwszej fazie pożaru wartość 300 C. Zbliżony przebieg wartości można obserwować analizując wyniki pomiarów zawartości sadzy w tunelu w ośmiu punktach pomiarowych (rysunek 8). Rys. 8. Zawartość sadzy mierzona w ośmiu punktach tunelu, w czasie trwania symulacji Zawartość sadzy w powietrzu w tunelu w czasie trwania pożaru ulega dużym wahaniom. Spowodowane to jest przede wszystkim turbulentnym przepływom powietrza i dymu przy rozwijającym się pożarze dużej mocy i działającym wentylatorze. W punkcie pomiarowym A widać ogromne zmiany zawartości sadzy co sugeruje, że w tej części tunelu występuje intensywny przepływ powietrza i dymu, który jednak nie poprawia warunków panujących w tej części tunelu ponieważ zawartość sadzy jest w całym czasie trwania symulacji wysoka, sięga 0,015 kg/kg. W punkcie B od początku pożaru do momentu włączenia się wentylatorów obserwować można dużą zawartość sadzy na wysokości 3 m. Włączenie wentylatorów powoduje szybki spadek zawartości sadzy, następnie widać wahania jej zawartości, jednakże są one wówczas większe na wysokości 1,5 m. Wyniki 2502

9 pomiarów w dwóch pozostałych punktach pomiarowych pokazują, że do momentu włączenia wentylatorów osiowych zawartość sadzy utrzymuje się na stosunkowo wysokim poziomie, a następnie zaczyna spadać. Spadek zawartości sadzy nie przebiega szybko ponieważ związany jest z oczyszczeniem całego fragmentu tunelu, od wentylatorów do portalu. Po usunięciu sadzy z fragmentu tunelu taka stabilna sytuacja utrzymuje się do końca symulacji. WNIOSKI W artykule przedstawiono wykorzystanie metod numerycznych do prognozowania sytuacji panującej w tunelu drogowym w czasie rozwoju pożaru. Projektowanie systemu wentylacji pożarowej opiera się na wytycznych, których spełnienie powinno zapewnić odpowiednie parametry do ewakuacji ludzi z tunelu i rozpoczęcia działań przez ekipy ratownicze. Jednakże pożar to zjawisko bardzo dynamiczne i trudne w opisie, powodujące ogromne zagrożenie dla użytkowników tuneli drogowych. Wykorzystanie programów realizujących metody numeryczne pozwala na badanie warunków panujących w tunelach drogowych w czasie rozwoju pożaru. Umożliwia testowanie różnych systemów i analizę proponowanych rozwiązań jeszcze na etapie budowy tunelu. Przedstawione badania mogą być wstępem do dalszych analiz. Badania pokazują, że duże znaczenie dla zapewnienia bezpiecznej ewakuacji mają wydajność zainstalowanych wentylatorów ale również czas ich włączenia. Zależności między tymi parametrami projektowymi mogą stanowić cel dalszych badań, których ostatecznym efektem powinna być poprawa bezpieczeństwa użytkowników tuneli drogowych. Streszczenie Wobec wzrastającej liczby tuneli drogowych należy zwrócić uwagę na zapewnienie bezpieczeństwa ludziom przebywającym w nich. Największym zagrożeniem dla ludzi znajdujących się w tunelu jest pożar. W zależności od długości tunelu projektuje się dla niego wentylację wzdłużna lub poprzeczną, która w normalnych warunkach dba o właściwe parametry powietrza w tunelu. W momencie wybuchu pożaru wentylacja ta przełącza się w tryb pożarowy, doprowadzając zwiększone ilości powietrza i odprowadzając dym. Bardzo ważnym założeniem projektowym jest zapewnienie przepływu powietrza z określoną prędkością krytyczną. Zaproponowano wykorzystanie programu realizującego numeryczną mechanikę płynów do analizy przepływu powietrza i dymu w tunelu, w którym rozwija się pożar. Pokazano jak, wykorzystując popularne narzędzie, można badać zaprojektowany system, sprawdzając jego działanie i potwierdzając spełnienie założeń projektowych. Słowa kluczowe: tunele drogowe, wentylacja pożarowa, analizy CFD Analysis of fire safety in road tunnel with natural ventilation Abstract In view of the increasing number of road tunnels should be taken to ensure safety of the people staying in them. The biggest threat to people in the tunnel is a fire. Depending on the length of the tunnel is designed for the longitudinal or transverse ventilation, which normally takes care of the appropriate level of pollutants in the tunnel. At the outbreak of the fire ventilation changes to fire ventilation, resulting in an increased amount of air and discharging smoke. An important assumption of the design is to provide air flow at a predetermined speed critical. It is implementing the proposed use of fluid mechanics for the numerical analysis of the flow of air and smoke in the tunnel in which the fire develops. It is shown how using the popular tool designed system can be tested by checking its performance and design intent confirming fulfillment. Keywords: road tunnel, fire ventilation, CFD BIBLIOGRAFIA 1. Directive 2004/54/ec of the European Parliament and of the Council of 29 April 2004 on minimum safety requirements for tunnels in the trans-european road network. ( ) 2503

10 2. Jain S., Kumar S., Kumar S., Sharma T.P., Numerical simulation of fire in a tunnel: Comparative study of CFAST and CFX predictions, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.23, pp , Klote J.H., Milke J.A., Turnbull P.G., Kashef A., Ferreira M.J., Handbook of Smoke Control Engineering, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, 2012, ISBN McGrattan, K Fire Dynamics Simulator (version 4) Users Guide, NIST Publ.1019, National Institute of Standards and Technology 5. Mizieliński B., Kubicki G., Wentylacja pożarowa, oddymianie, Wydawnictwo WNT, Warszawa, NFPA 502 Standard for Road Tunnels, Bridges, and Other Limited Access Highways, 2008 Edition 7. Ray S.D., Gong N-W., Glicksman L.R., Paradiso J.A., Experimental characterization of full-scale naturally ventilated atrium and validation of CFD simulations, Energy and Buildings 69 (2014) Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie (ze zmianami z dnia 29 maja 2012). (Dz.U ) 9. Se M.K., Lee E.W.M., Lai A.C.K., Impact of location of jet fan on airflow structure in tunnel fire, Tunnelling and Underground Space Technology, Tilley N., Rauwoens P., Merci B., Verification of the accuracy of CFD simulation in small-scale tunnel and atrium fire configurations, Fire Safety Journal 46 (2011) VDI Ausgabe: Lufttechnische Anlagen für Straßentunnel 2504