01814/12/Z00NP Warszawa 31.08.2012 Ekspert Doradztwo i Szkolenia Urszula Kopczyńska ul. Szlifierska 21 lok. 25 01-461 Warszawa Centrum Handlowe Bielany w gm. Kobierzyce /k Wrocławia Raport z obliczeń numerycznych rozprzestrzeniania się dymu i ciepła w celu oceny działania systemu wentylacji pożarowej części handlowo-usługowej oraz garażu podziemnego.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 2 Spis treści 1 Podstawy formalne... 4 2 Podstawy merytoryczne... 4 3 Przedmiot opracowania... 4 4 Krótka charakterystyka obiektu.... 5 5 Obliczenia procesu ewakuacji... 12 6 Scenariusze rozwoju pożaru... 16 6.1 Pożar trzech samochodów w przestrzeni garażu... 17 6.2 Pożar w butikach przyległych do pasażu... 18 6.3 Pożar w wielkopowierzchniowym sklepie wyposażonym w system mechanicznej wentylacji oddymiającej indywidualniebłąd! Nie zdefiniowano zakładki. 6.4 Pożar w wielkopowierzchniowym sklepie wyposażonym w system grawitacyjnej wentylacji oddymiającej indywidualniebłąd! Nie zdefiniowano zakładki. 7 Kryteria oceny... 20 8 Symulacje rozprzestrzeniania się ciepła i dymu... 21 8.1 Model numeryczny... 21 8.2 Modele matematyczne... 27 8.3 Warunki brzegowe i początkowe... 27 9 Garaż podziemny... 29 9.1 Opis systemu wentylacji garażu podziemnego... 29 9.2 Symulacje komputerowe z zastosowaniem metody CFD... 32 9.3 Analiza wyników symulacji... Błąd! Nie zdefiniowano zakładki. 10 Pasaż handlowo-usługowy i sklepy o powierzchni mniejszej niż 800 m 2... 44 10.1 Opis systemu wentylacji... 44 10.2 Symulacje komputerowe z zastosowaniem metody CFD... 45
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 3 10.3 Analiza wyników symulacji... 45 11 Sklepy o powierzchni ponad 800 m² na parterze oraz pod częścią kinową centrum handlowego... 51 11.1 Opis systemu wentylacji... 51 11.2 Symulacje komputerowe z zastosowaniem metody CFD... 52 11.3 Analiza wyników symulacji... 53 12 Sklepy o powierzchni ponad 800 m² na pierwszym piętrze centrum handlowego...... 56 12.1 Opis systemu wentylacji... 56 12.2 Symulacje komputerowe z zastosowaniem metody CFD... 57 12.3 Analiza wyników symulacji... 57 13 Ocena zaproponowanych rozwiązań... Błąd! Nie zdefiniowano zakładki. 14 Uwagi dodatkowe... Błąd! Nie zdefiniowano zakładki.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 4 1 Podstawy formalne Podstawy formalne niniejszego zlecenia stanowią: zlecenie firmy Ekspert Doradztwo i Szkolenia Urszula Kopczyńska otwarte dnia 26.07.2012 r., umowa nr 1814/12/Z00NP, dokumentacja architektoniczna z dnia 22.05.2012r. przekazana w formie elektronicznej w dniu 6.07.2012 r., uzupełnienie dokumentacji architektonicznej z dnia 13.07.2012r. przekazane w formie elektronicznej w dniu 17.07.2012 r., rozmieszczenie wentylatorów strumieniowych w garażu podziemnym otrzymane w dniu 26.07.2012 r. oraz scenariusz uruchamiania wentylatorów w trybie wentylacji bytowej otrzymany w formie elektronicznej od firmy Flakt-Woods w dniu 4.09.2012 r. 2 Podstawy merytoryczne Podstawy merytoryczne niniejszego opracowania stanowią zasady projektowania systemów wentylacji pożarowej zawarte w normie NFPA 92 Standard for Smoke Control Systems 2012 Edition, norma NFPA 204 Standard for Smoke and Heat Venting 2012 Edition, norma PN-EN 12101-6:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła - Część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień Zestawy urządzeń, jak również uznane zasady wiedzy technicznej. Obliczenia numeryczne rozprzestrzeniania się dymu i ciepła zostały przeprowadzone w oprogramowaniu ANSYS Fluent. Obliczenia przewidywanego czasu ewakuacji ludzi z obiektu budowlanego zostały przeprowadzone z wykorzystaniem oprogramowania buildingexodus. 3 Przedmiot opracowania Przedmiotem niniejszego opracowania są systemy wentylacji pożarowej oraz system wentylacji bytowej garażu podziemnego nowej części rozbudowywanego Centrum Handlowego Bielany w gm. Kobierzyce /k Wrocławia.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 5 Zakres opracowania obejmuje system wentylacji oddymiającej przestrzeni handlowo-usługowej oraz system wentylacji pożarowej z wykorzystaniem wentylatorów strumieniowych w garażach, pełniącego także funkcję wentylacji bytowej. Celem zastosowanych systemów wentylacji pożarowej jest ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu, ciepła i toksycznych produktów spalania powstałych wskutek wybuchu pożaru, a przez to zapewnienie wymaganych warunków ewakuacji, oraz poprawienie warunków prowadzenia akcji ratowniczo-gaśniczej. 4 Krótka charakterystyka obiektu. Projektowane Centrum Handlowo-Usługowe zlokalizowane jest w bezpośrednim sąsiedztwie istniejącego Centrum Handlowego Bielany w gm. Kobierzyce /k Wrocławia. Istniejąca część zostanie oddzielona od części nowobudowanej ścianą oddzielenia przeciwpożarowego o klasie odporności ogniowej REI 120 oraz bramą oddzielenia przeciwpożarowego o klasie odporności ogniowej EI 60, w związku z czym obydwie części będą traktowane jako odrębne obiekty budowlane. Ze względu na swoją wysokość (tj. 22,12 m) budynek został zakwalifikowany przez Rzeczoznawcę ds. zabezpieczeń ppoż. do grupy budynków średniowysokich (SW). Liczba kondygnacji nadziemnych części handlowo-usługowej wraz z salami kinowymi wynosi trzy. Na kondygnacjach 0 i +1 znajduje się galeria handlowo-usługowa, zaś na poziomie +2 kina. Pod budynkiem w części podziemnej znajduje się jednokondygnacyjny garaż. Część handlowo-usługowa oraz sale kinowe zostały zakwalifikowane przez Rzeczoznawcę m.in. zabezpieczeń ppoż. do kategorii zagrożenia ludzi ZL I, natomiast garaże oraz pomieszczenia gospodarcze i techniczne zakwalifikowano, jako pomieszczenia kategorii PM o gęstości obciążenia ogniowego nieprzekraczającej 500 MJ/m 2. Dla budynku przyjęto klasę C odporności pożarowej. Zasadniczy podział obiektu na strefy pożarowe jest następujący: - strefa pożarowa 1 dwukondygnacyjna część handlowo-usługowa obejmująca powierzchnie handlowo-usługowe o powierzchni około 47 250 m 2, - strefa pożarowa 2 jednokondygnacyjny garaż podziemny o powierzchni około 30 600 m 2,-
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 6 - strefa pożarowa 3 strefa pożarowa kin i projektorni o powierzchni około 3 250 m 2. Dodatkowe strefy pożarowe w budynku tworzą, m.in.: - klatki schodowe, - korytarze komunikacyjne traktowane jak przedsionki przeciwpożarowe, - pompownia pożarowa, wentylatornie, rozdzielnie elektryczne, szyby instalacyjne wydzielone pożarowo i zamykane drzwiami przeciwpożarowymi w klasie odporności ogniowej EI 60 na każdej kondygnacji, - wybrane pomieszczenia techniczne, wybrane pomieszczenia magazynowe. Rzuty poszczególnych kondygnacji budynku przedstawiono na rys. 1 4. Obiekt wyposażono w następujące instalacje i urządzenia ochrony przeciwpożarowej: - system sygnalizacji pożaru (ochrona pełna budynku) z monitoringiem Państwowej Straży Pożarnej, - stałe urządzenia gaśnicze wodne w części nadziemnej obiektu instalacja tryskaczowa z zastosowaniem tryskaczy szybkiego reagowania RTI<50, - wentylację zapobiegającą zadymieniu klatek schodowych poprzez wytworzenie nadciśnienia, - system mechanicznej wentylacji oddymiającej w części handlowo-usługowej, - system wentylacji pożarowej garażu podziemnego z wentylatorami strumieniowymi, - dźwiękowy system ostrzegawczy, - interkomy pożarowe w wybranych holach i korytarzach komunikacyjnych połączone z centrum monitoringu, - awaryjne oświetlenie ewakuacyjne, - instalacja wodociągowa przeciwpożarowa, - przeciwpożarowy wyłącznik prądu, - drzwi i bramy przeciwpożarowe sterowane z systemu sygnalizacji pożaru, - instalacja odgromowa. Przestrzeń garażu została podzielona na osiem stref detekcji pożaru, przedstawionych na rys. 1. Opis systemu wentylacji pożarowej garażu znajduje się w
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 7 rozdziale 9. Przestrzeń centrum handlowo-usługowego została podzielona na 5 stref dymowych przedstawionych na rys. 2 i 3. Opis systemu wentylacji oddymiającej centrum handlowo-usługowego znajduje się w rozdziałach 10 12.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 8 Rysunek 1. Rzut garażu na kondygnacji -1 wraz z podziałem na strefy detekcji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 9 Strefa dymowa 1 Strefa dymowa 2 Strefa dymowa 4 Strefa dymowa 3 Strefa dymowa 5 Kurtyna dymowa Rysunek 2. Rzut parteru budynku wraz z podziałem na strefy dymowe.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 10 Food court Strefa dymowa 1 Strefa dymowa 2 Strefa dymowa 4 Strefa dymowa 3 Strefa dymowa 5 Kurtyna dymowa Rysunek 3. Rzut pierwszego piętra budynku wraz z podziałem na strefy dymowe.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 11 Rysunek 4. Rzut drugiego piętra (poziom kin) budynku.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 12 5 Obliczenia procesu ewakuacji Celem przeprowadzonych obliczeń komputerowych procesu ewakuacji była analiza wymaganego czasu ewakuacji ludzi z przestrzeni garażu podziemnego oraz przestrzeni handlowej nowobudowanej części Centrum Handlowego Bielany w gm. Kobierzyce /k Wrocławia. Otrzymane wyniki wykorzystano do analiz systemów wentylacji pożarowej. Sumaryczny wymagany czas ewakuacji składa się z następujących składowych: czas detekcji i alarmowania; czas rozpoznania i reakcji (ang. pre-movement time); czas przejścia; margines bezpieczeństwa. Czas detekcji i alarmowania to czas potrzebny na wykrycie pożaru oraz ogłoszenie w budynku alarmu pożarowego. Na potrzeby analiz przyjęto, że czas ten będzie wynosił 60 sekund w garażu podziemnym oraz 120 sekund w części handlowo-usługowej. Czas rozpoznania i reakcji jest to czas potrzebny na podjęcie decyzji o ewakuacji oraz zakończenie bieżących czynności. Czas ten określany jest w zależności od klasy systemu alarmowania, złożoności budynku, systemu zarządzania budynkiem oraz klasy użytkowników budynku. Czas przejścia stanowi sumę czasów potrzebnych na pokonanie drogi do wyjścia ewakuacyjnego oraz oczekiwanie w kolejce do wyjścia ewakuacyjnego. Dla każdej ze stref pożarowych określano czas ewakuacji dla dwóch prawdopodobnych scenariuszy rozmieszczenia i reakcji osób znajdujących się w obiekcie: 1) W strefie pożarowej znajduje się około 33% maksymalnej ilości osób rozmieszczonych w sposób losowy. Całkowity czas ewakuacji zależy głównie od czasu opóźnienia ewakuacji wszystkich osób w budynku i jest określany, jako suma czasu rozpoznania i reakcji 99% osób w budynku oraz czasu przejścia. 2) W strefie pożarowej znajduje się maksymalna liczba osób rozmieszczona w sposób losowy. Całkowity czas ewakuacji zależy przede wszystkim od momentu rozpoczęcia ewakuacji przez pierwsze osoby, oraz czasu oczekiwania osób ewakuujących się przy wyjściach z zagrożonej strefy pożarowej. Czas ten określany
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 13 jest, jako suma czasu rozpoznania i reakcji pierwszych osób w budynku oraz czasu przejścia. Powyższe scenariusze są zgodne z założeniami dokumentu PD 7974-6 The application of firesafety engineering principles to firesafety design of buildings. Part 6: Human factors: life safety strategies Occupants evacuation, behaviour and condition (Sub-System 6). Rysunek 5. Model przestrzeni garażu do obliczeń wymaganego czasu ewakuacji Obliczenia prowadzono z wykorzystaniem oprogramowania buildingexodus w wersji 5.0.0. Program ten umożliwia prowadzenie obliczeń czasów ewakuacji osób z uwzględnieniem rzeczywistego układu architektonicznego budynku oraz wykorzystaniem zaawansowanych algorytmów opisujących zachowanie osób się ewakuujących. Obliczenia prowadzono dla strefy pożarowej garażu podziemnego oraz dla strefy pożarowej części usługowo-handlowej. Maksymalna liczba osób
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 14 w garażu podziemnym przyjęta do analiz wynosiła 1 948 osób, natomiast w częściu usługowo-handlowej 10 000 osób. Parametry fizycznej każdej z osób były dobierane losowo przez program, według zadanego algorytmu podziału populacji. Populacja składała się z: Mężczyzn w wieku od 17 do 29 lat 16%; Mężczyzn w wieku od 30 do 50 lat 30%; Mężczyzn w wieku od 51 do 80 lat 14%; Kobiet w wieku od 17 do 29 lat 13%; Kobiet w wieku od 30 do 50 lat 20%; Kobiet w wieku od 51 do 80 lat 7%. Rysunek 6. ewakuacji Model przestrzeni pasaży handlowych na kondygnacji 0 do obliczeń wymaganego czasu
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 15 Rysunek 7. ewakuacji Model przestrzeni pasaży handlowych na kondygnacji +1 do obliczeń wymaganego czasu
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 16 Rysunek 8. Rozkład osób w symulacji ewakuacji z przestrzeni garażu na kondygnacji -1. W obliczeniach przyjęto, że osoba jest bezpieczna, jeżeli spełniony został jeden z poniższych warunków: wyszła na zewnątrz budynku, wyszła do innej strefy pożarowej, weszła do obudowanej klatki schodowej. Całkowity maksymalny czas ewakuacji osób z garażu zamkniętego wynosił 220 s. Całkowity maksymalny czas ewakuacji osób z przestrzeni centrum handlowego wynosił 710 s. Po uwzględnieniu bezwymiarowego współczynnika bezpieczeństwa Y=1,2 całkowity wymagany czas ewakuacji osób z garażu wyniósł 264 sekundy, a całkowity wymagany czas ewakuacji osób z przestrzeni centrum handlowego wyniósł 852 sekundy od momentu ogłoszenia alarmu pożarowego. Wyniki obliczeń ewakuacji dla wybranych chwil czasowych przedstawiono w załączniku nr 1. UWAGA: W przypadku wydłużenia czasu detekcji i alarmowania, na przykład w wyniku nieprawidłowych działań podjętych przez obsługę budynku, całkowity czas ewakuacji osób z budynku również ulegnie wydłużeniu. 6 Scenariusze rozwoju pożaru W celu oceny skuteczności funkcjonowania przyjętych rozwiązań wentylacji pożarowej i oddymiającej w nowobudowanej części budynku Centrum Handlowego Bielany w gm. Kobierzyce /k Wrocławia, przyjęto następujące lokalizacje pożaru: A. Pożar samochodu osobowego w strefie detekcji H garażu podziemnego, B. Pożar samochodu osobowego w strefie detekcji B garażu podziemnego, C. Pożar samochodu osobowego w strefie detekcji C garażu podziemnego, D. Pożar w przyległym do pasażu handlowego na parterze budynku, w strefie dymowej nr 1, E. Pożar w obszarze food court na pierwszym piętrze budynku, w strefie dymowej nr 1, F. Pożar w sklepie wyposażonym w system indywidualnej mechanicznej wentylacji pożarowej na parterze budynku,
Strumieo wyzwalanego ciepła [MW] Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 17 G. Pożar w sklepie wyposażonym w system indywidualnej grawitacyjnej wentylacji pożarowej na pierwszym piętrze budynku, 6.1 Pożar samochodu w przestrzeni garażu Ze względu na wyposażenie garażu w instalację tryskaczową, do obliczeń numerycznych przyjęto krzywą rozwoju pożaru 1 samochodu osobowego, opracowaną w ośrodku TNO w Holandii. Całkowity czas analizy wynosił 20 minut. Maksymalna moc całkowita pożaru osiągana w czasie analizy wynosi 6 MW. Krzywą pożaru wykorzystaną w analizach przedstawiono na rys. 9. Lokalizacje źródeł pożaru przedstawiono na rys. 22 w rozdziale 9. 7 6 5 4 3 2 1 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Czas [s] Rysunek 9. Krzywa rozwoju pożaru przyjęta do analiz. Przyjęto, że dym powstaje w wyniku niezupełnego spalania mieszaniny materiałów palnych o uśrednionym efektywnym cieple spalania wynoszącym 24,00 MJ/kg i uśrednionym współczynniku dymotwórczości wynoszącym Ys=0,11 kg/kg. Założono, że detekcja pożaru nastąpi w czasie 60 sekund od wybuchu pożaru i bez żadnych opóźnień centrala systemu sygnalizacji pożaru przekaże sygnał sterowania automatycznego do centrali sterującej systemem usuwania dymu i ciepła. Natychmiast po otrzymaniu sygnału zatrzymana zostanie wentylacja bytowa. Uruchomione zostaną wentylatory wyciągowe w strefie pożarowej, w której nastąpiła
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 18 detekcja oraz otworzą się klapy pożarowe na szachtach wentylacyjnych. Koincydencja dwóch czujek w strefie pożarowej powoduje przekazanie informacji o wystąpieniu pożaru do stacji monitoringu pożarowego Państwowej Straży Pożarnej. W analizach założono, że czas ten nie przekroczy 90 sekund. 6.2 Pożar w przestrzeniach usługowo-handlowych W celu oceny skuteczności funkcjonowania wentylacji oddymiającej jako reprezentatywny przyjęto pożar w sklepie na parterze budynku (Scenariusz D, rys. 10). W celu oceny maksymalnej temperatury dymu usuwanego przez system mechanicznej wentylacji oddymiającej przyjęto pożar w przestrzeni food court na pierwszym piętrze budynku (Scenariusz E, rys. 11). Jako reprezentatywny dla wszystkich sklepów wyposażonych w system mechanicznej wentylacji oddymiającej, przyjęto pożar w przestrzeni sklepu o powierzchni 1969 m² (Scenariusz F, rys. 12). Jako reprezentatywny dla wszystkich sklepów wyposażonych w system grawitacyjnej wentylacji oddymiającej, przyjęto pożar w przestrzeni sklepu o powierzchni 1893 m² (Scenariusz G, rys. 13). Pomieszczenia handlowe, w których zlokalizowano pożary są chronione przez instalację tryskaczową z tryskaczami szybkiego reagowania o RTI<50. Dla tych lokalizacji pożaru przyjęto, że całkowity maksymalny strumień wyzwalanego ciepła (HRR) wynosi 3 500 kw. Maksymalna moc pożaru osiągana jest w 275 sekundzie od wybuchu pożaru i od tego momentu do końca trwania obliczeń nie zmienia się. Do 275 sekundy moc pożaru zmienia się zgodnie z krzywą αt 2, przy współczynniku wzrostu pożaru (α) wynoszącym 0,0468 kw/s 2. Przyjęto, że dym powstaje w wyniku niezupełnego spalania mieszaniny materiałów palnych o uśrednionym efektywnym cieple spalania wynoszącym 20,00 MJ/kg i uśrednionym współczynniku dymotwórczości wynoszącym 0,10 kg/kg.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 19 Żródło ognia dla scenariusza D Rysunek 10. Lokalizacja pożarów w sklepie na parterze budynku. Żródło ognia dla scenariusza E Rysunek 11. Lokalizacja pożaru w pasażu handlowym na pierwszym piętrze.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 20 Żródło ognia dla scenariusza F Rysunek 12. Lokalizacja pożaru w sklepie na parterze. Żródło ognia dla scenariusza G Rysunek 13. Lokalizacja pożaru w sklepie na pierwszym piętrze budynku. 7 Kryteria oceny W celu oceny skuteczności funkcjonowania systemu wentylacji pożarowej przyjęto następujące kryteria oceny:
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 21 - przewidywana temperatura na przejściach i drogach ewakuacyjnych na poziomie 2,0 m nie powinna przekraczać 60 C, - przewidywana temperatura dymu w warstwie podstropowej nie powinna przekraczać 200 C, strumień ciepła na drodze promieniowania od warstwy dymu mniejszy niż 2,50 kw/m², - przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem na poziomie 2,0 m od posadzki poziomu poddanego analizie nie powinien być mniejszy niż 10 m. 8 Obliczenia numeryczne rozprzestrzeniania się ciepła i dymu W celu oceny skuteczności odprowadzenia dymu i ciepła powstałego na skutek pożaru przeprowadzono obliczenia numeryczne rozprzestrzeniania się dymu i ciepła z użyciem programu komercyjnego ANSYS Fluent w wersji 13.0.0. Program ten pozwala na prowadzenie analiz rozprzestrzeniania się dymu i ciepła w różnego typu obiektach budowlanych. Został on pozytywnie zweryfikowany w Zakładzie Badań Ogniowych. Analiza rozprzestrzeniania się dymu i ciepła obejmuje następujące etapy: opracowanie modelu numerycznego analizowanej przestrzeni, przeprowadzenie dyskretyzacji obszaru przy pomocy siatki numerycznej, zdefiniowanie problemu i wybór odpowiednich modeli matematycznych opisujących zachodzące zjawiska, zdefiniowanie warunków początkowych i brzegowych, przeprowadzenie obliczeń, które polegają na numerycznym rozwiązaniu układów równań różniczkowych, 8.1 Model numeryczny W celu przeprowadzenia obliczeń numerycznych przygotowano trójwymiarowe modele (3D): - pasażu Galerii Handlowo-Usługowej wraz przyległym sklepem, w którym zlokalizowano pożar oraz przestrzenią food court (rys. 14 16); - sklepu wielkopowierzchniowego wyposażonego w indywidualny system mechanicznej wentylacji oddymiającej (rys. 17);
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 22 - sklepu wielkopowierzchniowego wyposażonego w indywidualny system grawitacyjnej wentylacji oddymiającej (rys. 18); - strefy pożarowej garażu podziemnego (rys. 19). W związku z rozmiarami strefy pożarowej obejmującej pasaż rozpatrywanej Galerii Handlowo-Usługowej przygotowano model obejmujący przestrzeń pasażu handlowego wraz ze sklepami, w których zlokalizowano pożar. W modelu pominięto pozostałe sklepy, zakładając, że nie będą one w znaczący sposób wpływać na przepływ powietrza w przestrzeni pasażu. W modelu uwzględniono drzwi do klatek schodowych wyposażone w system różnicowania ciśnień, zgodnie z założeniami projektowymi dla tych systemów. Każdy z opracowanych modeli poddano dyskretyzacji za pomocą niestrukturalnej tetrahedralnej siatki numerycznej, dzieląc analizowaną przestrzeń na skończoną liczbę objętości kontrolnych zwaną liczbą elementów. Całkowita liczba elementów wynosiła odpowiednio: - dla modelu pasażu handlowego, około 9 360 000 elementów, - dla modeli sklepów wielkopowierzchniowych, około 2 400 000 elementów, - dla modelu garażu podziemnego, około 9 270 000 elementów. Rozmiar siatki zmieniał się w przedziale od 10 cm w rejonie pożaru oraz pobliżu elementów systemu wentylacji pożarowej do 40 cm na granicach rozpatrywanej strefy pożarowej. Przeprowadzona została analiza wpływu siatki na wynik rozwiązania. Przyjęty do obliczeń rozmiar siatki nie wpływa na wynik rozwiązania. W rejonach, w których spodziewano się występowania dużych gradientów (m.in.: obszar sąsiadujący ze źródłem pożaru oraz wlotów i wylotów powietrza) dokonano zagęszczenia siatki numerycznej (rys. 20 21).
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 23 Kurtyna dymowa na wys. 4,50 m powyżej posadzki kond. +1 Punkty wyciągowe o sumarycznej wydajności 400 000 m³/h Kurtyna dymowa na wys. 4,50 m powyżej posadzki kond. +1 Pomieszczenie ze źródłem pożaru Drzwi stanowiące źródło powietrza kompensacyjnego Rysunek 14. Opracowany trójwymiarowy model numeryczny przestrzeni pasażu centrum, wraz z zaznaczonymi poszczególnymi elementami systemu wentylacji oddymiającej.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 24 Rysunek 15. Model numeryczny pasażu handlowego. Rysunek 16. Zbliżenie fragmentu modelu numerycznego pasażu handlowego obejmującego strefę dymową 1 i część food court.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 25 Witryna stanowiąca źródło powietrza kompensacyjnego Kratki wyciągowe Rysunek 17. Opracowany trójwymiarowy model numeryczny przestrzeni sklepu wielkopowierzchniowego oddymianego w sposób mechaniczny. Witryna stanowiąca źródło powietrza kompensacyjnego Klapy dymowe Rysunek 18. Opracowany trójwymiarowy model numeryczny przestrzeni sklepu wielkopowierzchniowego oddymianego w sposób grawitacyjny.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 26 Rysunek 19. Opracowany trójwymiarowy model numeryczny przestrzeni garażu podziemnego.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 27 Rysunek 20. Zagęszczenie siatki numerycznej na modelu wentylatora strumieniowego wykorzystanego w analizach. Rysunek 21. Zagęszczenie siatki numerycznej na modelu klapy dymowej wykorzystanej w analizach. 8.2 Modele matematyczne Dla potrzeb niniejszej analizy rozprzestrzeniania się dymu i ciepła przyjęto następujące modele matematyczne opisujące zachodzące zjawiska: - model turbulencji realizable k-, - model pożaru objętościowe źródło ciepła i dymu uwzględniające zmienność produkcji w czasie, - model promieniowania P1, - model wymiany ciepła. 8.3 Warunki brzegowe i początkowe Dla przeprowadzonych obliczeń przyjęto, że temperatura powietrza wewnątrz analizowanych przestrzeni wynosi 20 C, zaś temperatura powietrza kompensacyjnego i otoczenia wynosi 18 C.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 28 W celu rozwiązania zjawisk związanych z wymianą ciepła przyjęto współczynnik przejmowania ciepła przegród budowlanych wewnątrz budynku równy 8,00 W/m 2 K, oraz na zewnątrz budynku równy 25,00 W/m 2 K. Założono także, że obudowę analizowanych przestrzeni stanowią ściany o grubości 0,30 m i stropy o grubości 0,30 m wykonane z betonu o podanych poniżej właściwościach: gęstość 2 200 kg/m 3, przewodność cieplna 1,70 W/mK, ciepło właściwe 0,75 kj/kgk. Fasady sklepów wykonano ze ścian przeszklonych, o grubości około 2cm oraz właściwościach: gęstość 2 500 kg/m 3, przewodność cieplna 0,80 W/mK, ciepło właściwe 0,8 kj/kgk. Obliczenia przeprowadzono z krokiem czasowym 0,1 s. Całkowity czas analizy ograniczono do 1200 s (20 minut).
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 29 9 Garaż podziemny 9.1 Opis systemu wentylacji garażu podziemnego W celu usuwania dymu i ciepła powstałego w skutek pożaru zaprojektowany będzie system wentylacji pożarowej z wykorzystaniem wentylatorów strumieniowych. System będzie składał się z szachtów nawiewnych i wyciągowych oraz wentylatorów strumieniowych rozmieszczonych pod stropem kondygnacji. Ze względu na znaczną powierzchnię garażu zaproponowano jego podział na 8 stref detekcji, będących jednocześnie strefami dymowymi. Granice stref detekcji przedstawiono na rys. 22. W każdej strefie dymowej znajduje się szyb wyciągowy o wydajności 400 000 m³/h. Szyb wyciągowy NW-3 jest wspólny dla stref dymowych G i H, zaś Szacht wyciągowy NW 4 jest wspólny dla stref dymowych A i B. Wydajność wyciągu oraz nawiewu pożarowego w zależności od strefy detekcji w której wykryto pożar przedstawiono w Tablicy 1. W przestrzeni podstropowej garaży na wysokości około 3,10 m powyżej posadzki rozmieszczono wentylatory strumieniowe typu 40JT-4SP-UBD-TB i 40JT-4SP-RDD-TB (odpowiednio jedno- i dwukierunkowe). Rozmieszczenie wentylatorów strumieniowych pokazano na rys. 22. Parametry techniczne wentylatorów strumieniowych z karty katalogowej producenta urządzeń: 40JT-4SP-UBD-TB (jednokierunkowy) Przepływ 2,47 m³/s; Siła ciągu 55 N; Średnica wylotu 400 mm. 40JT-4SP-RDD-TB (dwukierunkowy) Przepływ 2,34 m³/s; Siła ciągu 52 N; Średnica wylotu 400 mm.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 30 Lokalizacja pożaru: Scenariusz 1 Scenariusz 2 Scenariusz 3 Rysunek 22. Podział garażu na strefy dymowe, lokalizacja szachtów wyciągowych i nawiewnych, rozmieszczenie wentylatorów strumieniowych oraz lokalizacja pożaru testowego dla poszczególnych scenariuszy.
Tabela 1. Wydajności i tryb pracy szachtów w zależności od miejsca wykrycia pożaru. Strefa detekcji NP 1 NW 2 NW 3 NW 4 NW 5 NW 6 NW 7 Zamknięcia bram pożarowych A Nawiew 75 000 m³/h --- --- Wyciąg 400 000 m³/h Nawiew 150 000 m³/h Nawiew 75 000 m³/h --- Zamknięta brama 1 Otwarta brama 2, 3, 4 B Nawiew 100 000 m³/h Nawiew 100 000 m³/h --- Wyciąg 400 000 m³/h --- Nawiew 100 000 m³/h --- Otwarta brama 1, 2, 3, 4 C --- Nawiew 75 000 m³/h --- Nawiew 100 000 m³/h Wyciąg 400 000 m³/h Nawiew 100 000 m³/h --- Otwarta brama 1, 2, 3, 4 D --- --- --- Nawiew 100 000 m³/h Nawiew 100 000 m³/h Wyciąg 400 000 m³/h Nawiew 100 000 m³/h Otwarta brama 1, 2, 3, 4 E --- Nawiew 100 000 m³/h --- Nawiew 100 000 m³/h --- Nawiew 100 000 m³/h Wyciąg 400 000 m³/h Zamknięta brama 4 Otwarta brama 1, 2, 3 F Nawiew 100 000 m³/h Wyciąg 400 000 m³/h --- Nawiew 100 000 m³/h --- --- Nawiew 100 000 m³/h Zamknięta brama 2 Otwarta brama 1, 3, 4 G Nawiew 100 000 m³/h Nawiew 100 000 m³/h Wyciąg 400 000 m³/h --- --- Nawiew 100 000 m³/h --- Otwarta brama 1, 2, 3, 4 H Nawiew 150 000 m³/h Nawiew 100 000 m³/h Wyciąg 400 000 m³/h --- --- Nawiew 100 000 m³/h --- Otwarta brama 1, 2, 3, 4
Powietrze kompensacyjne będzie dostarczane mechanicznie w ilości 300 000 m³/h oraz grawitacyjnie przez otwarte bramy wjazdowe do garażu, zgodnie z zaleceniami przedstawionymi w tabeli 1. Po wykryciu pożaru w danej strefie detekcji, uruchamiany zostaje wentylator obsługujący daną strefę, z wydajnością równą 50% maksymalnej (200 000 m 3 /h). Pozostałe szachty pracują w trybie nawiewu, z wydajnością równą 50% przedstawionej w tabeli 1. Bramy pożarowe prowadzące na zewnątrz budynku i służące dostarczaniu powietrza kompensacyjnego do danej strefy dymowej powinny pozostać otwarte (poza bramami wyszczególnionymi w tabeli 1). Po upływie czasu potrzebnego na ewakuację ludzi oraz dodatkowych 60 sekundach opóźnienia, tj. około 330 sekund (5 minut i 30 sekund) od wykrycia pożaru oraz ogłoszenia alarmu pożarowego w strefie pożarowej, uruchamiane zostają wentylatory strumieniowe, zgodnie ze scenariuszem działania systemu dla strefy detekcji, w której wykryto pożar. Szacht wyciągowy powinien uruchomić się z maksymalną wydajnością około 400 000 m 3 /h, podczas gdy szachty nawiewne powinny pracować z wydajnościami przedstawionymi w tabeli 1. 9.2 Symulacje komputerowe z zastosowaniem metody CFD Rozpatrzono następujące trzy scenariusze pożaru, opisane w rozdziale 6 niniejszego opracowania. Lokalizacje pożaru schematycznie przedstawiono na rys. 22. Przeprowadzono także analizę pracy systemu w trybie wentylacji bytowej, według scenariusza pracy dostarczonego przez producenta systemu. Wyniki symulacji komputerowych z wykorzystaniem metody CFD przedstawiono w formie graficznej w załączniku nr 2 do niniejszego opracowania. PRACA W TRYBIE WENTYLACJI BYTOWEJ W trybie pracy wentylacji bytowej system zapewnia przepływ powietrza w całej objętości garażu o prędkości nie mniejszej niż 0,15 m/s, poza miejscem na granicy stref detekcji A i C. Analizując otrzymane wyniki, poza wszystkimi urządzeniami wymienionymi w scenariuszu uruchomienia urządzeń dostarczonym przez dostawcę urządzeń, zaleca się dodatkowo uruchomienie wentylatorów znajdujących się w osi N- 19 do N-24.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 33 Rysunek 23. Prędkość przepływu powietrza (od 0,10 m/s do 2,00 m/s) na wysokości 1,00 m powyżej posadzki, praca w trybie wentylacji bytowej. Rysunek 24. Prędkość przepływu powietrza (od 0,10 m/s do 2,00 m/s) na wysokości 1,60 m powyżej posadzki, praca w trybie wentylacji bytowej.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 34 Rysunek 25. Prędkość przepływu powietrza (od 0,10 m/s do 2,00 m/s) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki, praca w trybie wentylacji bytowej. SCENARIUSZ A Analizując wyniki w odniesieniu do scenariusza A przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem wynosił poniżej 10 m na wysokości 2,00 m powyżej posadzki garażu w czasie przeznaczonym na ewakuację tylko w pobliżu źródła pożaru. Pomiędzy 480 a 720 sekundą zaobserwowano stopniowe opadanie warstwy dymu do strefy przebywania ludzi w przestrzeni strefy dymowej, w której zlokalizowano pożar. Do końca symulacji w pozostałej przestrzeni garażu zaobserwowano jedynie niewielkie zadymienie. Źródło pożaru w całym czasie trwania było dostępne z odległości około 12 15 metrów. Temperatura dymu poza kolumną konwekcyjną dymu nie przekroczyła 300 C w całym czasie trwania symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 35 Rysunek 26. Scenariusz A. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0 20 m i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 5 minuta symulacji. Rysunek 27. Scenariusz A. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0 20 m i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 20 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 36 Rysunek 28. Scenariusz A. Przewidywana temperatura (20-200 C i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 5 minuta symulacji. Rysunek 29. Scenariusz A. Przewidywana temperatura (20-200 C i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 20 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 37 Rysunek 30. Scenariusz A. Przewidywany rozkład prędkości przepływu (0 5 m/s i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 15 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 38 SCENARIUSZ B Analizując wyniki w odniesieniu do scenariusza B przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem wynosił poniżej 10 m na wysokości 2,00 m powyżej posadzki garażu w czasie przeznaczonym na ewakuację tylko w pobliżu źródła pożaru. Pomiędzy 480 a 800 sekundą zaobserwowano stopniowe opadanie warstwy dymu do strefy przebywania ludzi w przestrzeni strefy dymowej, w której zlokalizowano pożar. Od 1100 sekundy symulacji zaobserwowano niewielkie opadanie dymu w strefach dymowych sąsiadujących ze strefą, w której zlokalizowany był pożar. Źródło pożaru w całym czasie trwania symulacji było odsłonięte. Temperatura dymu poza kolumną konwekcyjną dymu nie przekroczyła 300 C w całym czasie trwania symulacji. Rysunek 31. Scenariusz B. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0 20 m i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 5 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 39 Rysunek 32. Scenariusz B. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0 20 m i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 20 minuta symulacji. Rysunek 33. Scenariusz B. Przewidywana temperatura (20-200 C i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 5 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 40 Rysunek 34. Scenariusz B. Przewidywana temperatura (20-200 C i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 20 minuta symulacji. Rysunek 35. Scenariusz B. Przewidywany rozkład prędkości przepływu (0 5 m/s i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 15 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 41 SCENARIUSZ C Analizując wyniki w odniesieniu do scenariusza C przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem wynosił poniżej 10 m na wysokości 2,00 m powyżej posadzki garażu w czasie przeznaczonym na ewakuację tylko w pobliżu źródła pożaru. Pomiędzy 480 a 720 sekundą zaobserwowano stopniowe opadanie warstwy dymu do strefy przebywania ludzi w przestrzeni strefy dymowej, w której zlokalizowano pożar. Od 720 sekundy symulacji zaobserwowano przepływ dymu do strefy dymowej D, od około 1080 sekundy zaobserwowano przepływ dymu do strefy dymowej A. Źródło pożaru w całym czasie trwania symulacji było odsłonięte. Temperatura dymu poza kolumną konwekcyjną dymu nie przekroczyła 300 C w całym czasie trwania symulacji. Rysunek 36. Scenariusz C. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0 20 m i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 5 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 42 Rysunek 37. Scenariusz C. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0 20 m i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 20 minuta symulacji. Rysunek 38. Scenariusz C. Przewidywana temperatura (20-200 C i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 5 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 43 Rysunek 39. Scenariusz C. Przewidywana temperatura (20-200 C i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 20 minuta symulacji. Rysunek 40. Scenariusz C. Przewidywany rozkład prędkości przepływu (0 5 m/s i więcej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki. 15 minuta symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 44 10 Pomieszczenia handlowo-usługowe o powierzchni poniżej niż 800 m 2 10.1 Opis systemu wentylacji Pomieszczenia handlowo usługowe o powierzchni nieprzekraczającej 800 m 2 oraz pasaże handlowo usługowe posiadać będą wspólny system mechanicznej wentylacji oddymiającej. W celu ograniczenia rozprzestrzenia się dymu i ciepła przestrzeń centrum handlowego będzie podzielona na pięć stref dymowych, których granice przebiegają w osiach: 9, C-E; I, 12-13; H, 5-7; Q, 11-13; O-P; 5-7. Podział przestrzeni handlowo usługowej na strefy dymowe przedstawia Rys. 2 i 3. Zakłada się, że warstwa dymu znajdować się będzie na wysokości 4,60 m powyżej posadzki kondygnacji +1. Wydajność systemu wentylacji oddymiającej pasaży handlowych została określona na podstawie metody przedstawionej w normie NFPA 92:2012 Standard for smoke control systems. Jako dane wejściowe do obliczeń wydajności sytemu mechanicznej wentylacji oddymiającej przestrzeni centrum handlowego przyjęto następujące dane: projektowana konwekcyjna moc pożaru wynosić będzie 2 500 kw (ze względu na ochronę przestrzeni handlowo usługowych instalacją tryskaczową z tryskaczami szybkiego reagowania o RTI < 50), projektowany obwód pożaru - 9 m, maksymalna wysokość otworu łączącego pomieszczenie handlowo usługowe z pasażem - 4,00 m maksymalna szerokość otworu łączącego pomieszczenie handlowo usługowe z pasażem - 8,00 m. Wydajność systemu wentylacji oddymiającej w każdej ze stref dymowych otrzymana na drodze obliczeń analitycznych wynosi 447 000 m³/h. Na drodze obliczeń numerycznych rozprzestrzeniania się dymu i ciepła określono, iż projektowana wydajność systemu może zostać obniżona do ok. 400 000 m³/h. Ze względu na temperaturę dymu określoną na drodze obliczeń numerycznych wentylatory oddymiające przestrzeń pasaży handlowych powinny być wykonane w klasie co najmniej F300 60. Punkty wyciągowe rozmieszczone będą równomiernie w obrębie przestrzeni pasaży handlowych. Wydajność pojedynczego punktu wyciągowego nie będzie przekraczać 35 600 m³/h, a minimalna odległość pomiędzy punktami wyciągowymi wynosi 3,34 m.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 45 Powietrze kompensacyjnego do strefy dymowej, z której usuwany jest dym i ciepło. Powietrze kompensacyjne napływać będzie z prędkością nieprzekraczającą 2,00 m/s a otwory nawiewne znajdować się będą poniżej projektowanej warstwy dymu. Ilość powietrza kompensacyjnego powinna być mniejsza od ilości powietrza usuwanego. W praktyce przyjmuje się, że stanowi ona około 90% ilości powietrza usuwanego. 10.2 Obliczenia numeryczne z zastosowaniem metody CFD W celu oceny skuteczności projektowanej instalacji mechanicznej wentylacji oddymiającej pasażu oraz powierzchni handlowo-usługowych o powierzchni poniżej 800 m 2, przeprowadzono obliczenia numeryczne z wykorzystaniem metody CFD. Pożar odwzorowano jako objętościowe źródło dymu i ciepła. Strumień wyzwalanego ciepła oraz strumień masowy dymu opisano krzywymi zmiennymi w czasie. Przyjęto dwie lokalizacje: a) Pożar w pomieszczeniu handlowo-usługowym znajdującym się w strefie dymowej nr 1 na parterze budynku Scenariusz D, b) Pożar w obszarze food court w strefie dymowej nr 1 na pierwszym piętrze budynku - Scenariusz E. Wyniki symulacji komputerowych z wykorzystaniem metody CFD przedstawiono w formie graficznej w Załączniku nr 3 do niniejszego opracowania. 10.3 Analiza wyników symulacji SCENARIUSZ D Analizując wyniki obliczeń przeprowadzonych dla scenariusza D w czasie trwania symulacji (20 minut) na drogach ewakuacji ludzi nie wystąpiło przekroczenie wartości krytycznych temperatury ani lokalnego zasięgu widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem. Począwszy od 12 minuty obliczeń niewielkie ilości dymu przedostawały się do sąsiedniej strefy dymowej. Przewidywaną temperaturę oraz lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem w rzutach i przekrojach przedstawiono na rysunkach poniżej.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 46 Rysunek 41. Scenariusz D. Przewidywany rozkład temperatury (20 100 C i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki parteru budynku w 20 minucie symulacji. Rysunek 42. Scenariusz D. Przewidywany rozkład temperatury (20 100 C i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pierwszego piętra budynku w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 47 Rysunek 43. Scenariusz D. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20m i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki parteru budynku w 20 minucie symulacji. Rysunek 44. Scenariusz D. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20 m i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pierwszego piętra budynku w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 48 Rysunek 45. Scenariusz D. Przewidywany rozkład temperatury (20 100 C i powyżej) przez pasaż handlowy w 20 minucie symulacji. Rysunek 46. Scenariusz D. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20 m i powyżej) w przekroju przez pasaż handlowy w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 49 SCENARIUSZ E W całym czasie trwania symulacji (20 minut) na drogach ewakuacji ludzi nie odnotowano przekroczenia wartości krytycznych temperatury bądź lokalnego zasięgu widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem. Maksymalna przewidywana temperatura dymu wpływającego do zbiornika dymu wynosi 216 C. Przewidywaną temperaturę oraz lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem w rzutach i przekrojach przedstawiono na rysunkach poniżej. Rysunek 47. Scenariusz E. Przewidywany rozkład temperatury (20 200 C i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pierwszego piętra budynku w 20 minucie symulacji. Rysunek 48. Scenariusz E. Przewidywany rozkład temperatury (20 300 C i powyżej) w przekroju przez pasaż handlowo-usługowy w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 50 Rysunek 49. Scenariusz E. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20m i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pierwszego piętra budynku w 20 minucie symulacji. Rysunek 50. Scenariusz D. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20 m i powyżej) w przekroju przez pasaż handlowo-usługowy w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 51 11 Sklepy o powierzchni ponad 800 m² na parterze oraz pod częścią kinową centrum handlowego 11.1 Opis systemu wentylacji Pomieszczenia handlowo-usługowe o powierzchni przekraczającej 800 m² na parterze oraz pod częścią kinową centrum handlowo-usługowego będą wyposażone w system indywidualnej mechanicznej wentylacji oddymiającej. Maksymalna powierzchnia pomieszczenia, przy której całe pomieszczenie stanowi pojedynczą strefę dymową wynosi 2600 m². Projektowana podstawa warstwy dymu w pomieszczeniach oddymianych indywidualnie znajdować się będzie na wysokości 3,10 m ponad poziomem posadzki. Niezbędna wydajność systemu wentylacji oddymiającej została obliczona za pomocą metody przedstawionej w normie NFPA 92:2012 Standard for smoke control systems. Niezbędna wydajność systemu wentylacji oddymiającej pomieszczeń handlowousługowych oddymianych indywidualnie wyznaczona na drodze obliczeń analitycznych wynosi 63 400 m³/h. Na drodze obliczeń numerycznych rozprzestrzeniania się dymu i ciepła określono, iż projektowana wydajność systemu powinna zostać podwyższona do ok. 82 000 m³/h. Wentylatory oddymiające przestrzeń pomieszczeń handlowo-usługowych powinny być wykonane w klasie co najmniej F300 60. Punkty wyciągowe usuwające dym i ciepło powstałe w skutek pożaru należy rozmieścić równomiernie w obrębie pomieszczeń handlowo-usługowych. Wydajność pojedynczego punktu wyciągowego nie powinna przekraczać 4 400 m³/h, prędkość usuwanego powietrza nie powinna przekraczać 5 m/s a minimalna odległość pomiędzy punktami wyciągowymi wynosi 1,68 m. Prędkość przepływu powietrza w przewodach wentylacyjnych nie powinna przekraczać 10,00 m/s. W związku z zastosowaniem instalacji tryskaczowej przewody wentylacyjne odprowadzające dym i gorące gazy pożarowe obsługujące jedną strefę pożarową mogą być wykonane w klasie odporności ogniowej E300S, ponieważ określona na drodze symulacji, że temperatura usuwanych gazów pożarowych nie przekracza 300 C. Jeżeli otwór łączący sklep z pasażem handlowym ma wysokość przekraczającą 2,50 m, w celu zapobieżenia wypływowi dymu z przestrzeni sklepu do pasażu handlowego należy wyposażyć go w kurtynę dymową której dolna krawędź będzie znajdować się na wysokości 2,50 m powyżej posadzki.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 52 Podobnie, jeżeli w obrębie sklepu będą znajdować się otwory międzykondygnacyjne, powinny one zostać wydzielone kurtynami dymowymi, których dolna krawędź znajdować się będzie na wysokości 2,00 m powyżej posadzki sklepu. Należy zapewnić napływ powietrza kompensacyjnego do strefy dymowej, z której usuwany jest dym i ciepło. Powietrze kompensacyjne powinno być dostarczane z prędkością przepływu nieprzekraczającą 2,00 m/s a otwory nawiewne powinny znajdować się poniżej projektowanej warstwy dymu, jak najbliżej posadzki. Ilość powietrza kompensacyjnego powinna być mniejsza od ilości powietrza usuwanego. W praktyce przyjmuje się, że stanowi ona około 90% ilości powietrza usuwanego. Powietrze do sklepu może być dostarczane poprzez otwartą witrynę, bądź poprzez inne rozwiązanie techniczne umożliwiające swobodny przepływ powietrza do oddymianej kubatury, niepowodujące nadmiernego mieszania się gazów pożarowych z napływającym powietrzem kompensacyjnym. Jeżeli w przestrzeni oddymianego sklepu nie będą znajdować się osoby ewakuujące się (np. w godzinach zamknięcia sklepu), dopuszcza się doprowadzenie powietrza powyżej projektowanej wysokości warstwy dymu. Jeżeli w pomieszczeniu znajduje się sufit podwieszony pełny, kratki oddymiające powinny znajdować się na jego powierzchni. Minimalna wysokość sufitu pełnego wynosi 3,80 m powyżej posadzki. W przypadku, gdy w pomieszczeniu znajduje się sufit ażurowy, otwory w nim występujące powinny być rozmieszczone równomiernie na jego powierzchni i powinny stanowić nie mniej niż 35% powierzchni sufitu. 11.2 Symulacje komputerowe z zastosowaniem metody CFD W celu potwierdzenia skuteczności projektowanej instalacji mechanicznej wentylacji oddymiającej sklepów o powierzchni powyżej 800 m 2, przeprowadzono symulacje komputerowe z wykorzystaniem metody CFD (Scenariusz F). Źródłem dymu i ciepła była objętość wydzielająca ciepło według założonej krzywej HRR, maksymalny strumień wyzwalanego ciepła wynosił 3 500 kw. Lokalizację źródła ciepła i dymu przedstawiono na Rys. 12. Model numeryczny sklepu przedstawiono na Rys. 17. Wyniki przeprowadzonych obliczeń przedstawiono w Załączniku 4 do niniejszego opracowania.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 53 11.3 Analiza wyników symulacji W czasie pierwszych 5 minut obliczeń numerycznych nie zaobserwowano przekroczenia wartości krytycznych temperatury bądź przewidywanego lokalnego zasięgu widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego. Pomiędzy 7 a 8 minutą symulacji zaobserwowano opadanie warstwy dymu w obszarze całego pomieszczenia. Przewidywaną temperaturę oraz lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem w rzutach i przekrojach przedstawiono na rysunkach poniżej. Rysunek 51. Scenariusz F. Przewidywany rozkład temperatury (20 200 C i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego w 5 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 54 Rysunek 52. Scenariusz F. Przewidywany rozkład temperatury (20 200 C i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego w 20 minucie symulacji. Rysunek 53. Scenariusz F. Przewidywany rozkład temperatury (20 400 C i powyżej) w przekroju przez pomieszczenie handlowe w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 55 Rysunek 54. Scenariusz F. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20m i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego w 5 minucie symulacji. Rysunek 55. Scenariusz F. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20m i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 56 Rysunek 56. Scenariusz D. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20 m i powyżej) w przekroju przez pomieszczenie handlowe w 20 minucie symulacji. 12 Sklepy o powierzchni ponad 800 m² na pierwszym piętrze centrum handlowego 12.1 Opis systemu wentylacji Pomieszczenia handlowo-usługowe o powierzchni przekraczającej 800 m² na pierwszym piętrze centrum handlowego będą wyposażone w indywidulane systemy grawitacyjnej wentylacji oddymiającej. Maksymalna powierzchnia pomieszczenia, przy której całe pomieszczenie stanowi pojedynczą strefę dymową wynosi 2000 m². Projektowana podstawa warstwy dymu w pomieszczeniach oddymianych indywidualnie znajdować się będzie na wysokości 3,10 m ponad poziomem posadzki. Niezbędna wymagana powierzchnia czynna klap dymowych została obliczona za pomocą metody przedstawionej w normie NFPA 204:2012 Standard for smoke and heat venting i wynosi 16 m². Klapy dymowe należy rozmieścić równomiernie w stropach pomieszczeń handlowousługowych. Rozmieszczenie większej ilości klap dymowych o mniejszej jednostkowej powierzchni czynnej zapewni skuteczniejsze funkcjonowanie systemu niż rozmieszczenie małej ilości klap o dużej powierzchni.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 57 Należy zapewnić napływ powietrza kompensacyjnego do pomieszczenia oddymianego w sposób grawitacyjny, poprzez witrynę wejściową do pomieszczenia. Powietrze powinno być dostarczane w sposób grawitacyjny. Minimalna powierzchnia geometryczna witryny, przez którą dostarczane będzie powietrze kompensacyjne powinna wynosić 9,00 m². Powietrze do sklepu może być dostarczane poprzez otwartą witrynę, bądź poprzez inne rozwiązanie techniczne umożliwiające swobodny przepływ powietrza do oddymianej kubatury, niepowodujące nadmiernego mieszania się gazów pożarowych z napływającym powietrzem kompensacyjnym. Jeżeli w przestrzeni oddymianego sklepu nie będą znajdować się osoby ewakuujące się (np. w godzinach zamknięcia sklepu), dopuszcza się doprowadzenie powietrza powyżej projektowanej wysokości warstwy dymu. 12.2 Symulacje komputerowe z zastosowaniem metody CFD W celu potwierdzenia skuteczności projektowanej instalacji grawitacyjnej wentylacji oddymiającej sklepów o powierzchni powyżej 800 m 2, przeprowadzono symulacje komputerowe z wykorzystaniem metody CFD (Scenariusz G). Źródłem dymu i ciepła była objętość wydzielająca ciepło według założonej krzywej HRR, maksymalny strumień wyzwalanego ciepła wynosił 3 500 kw. Lokalizację źródła ciepła i dymu przedstawiono na Rys. 13. Model numeryczny sklepu przedstawiono na Rys. 18. Wyniki przeprowadzonych obliczeń przedstawiono w Załączniku 5 do niniejszego opracowania. 12.3 Analiza wyników symulacji W czasie pierwszych 5 minut obliczeń numerycznych nie zaobserwowano przekroczenia wartości krytycznych temperatury bądź przewidywanego lokalnego zasięgu widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego. W około 7 minucie symulacji zaobserwowano opadanie warstwy dymu w centralnej części pomieszczenia handlowego, co nie powinno mieć wpływu na możliwość ewakuacji osób z przestrzeni sklepu. Przewidywaną temperaturę oraz lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem w rzutach i przekrojach przedstawiono na rysunkach poniżej.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 58 Rysunek 57. Scenariusz G. Przewidywany rozkład temperatury (20 200 C i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pierwszego piętra budynku w 5 minucie symulacji. Rysunek 58. Scenariusz G. Przewidywany rozkład temperatury (20 200 C i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pierwszego piętra budynku w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 59 Rysunek 59. Scenariusz G. Przewidywany rozkład temperatury (20 200 C i powyżej) w przekroju przez pomieszczenie handlowe w 20 minucie symulacji. Rysunek 60. Scenariusz G. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20m i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego w 5 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 60 Rysunek 61. Scenariusz G. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20m i powyżej) na wysokości 2,00 m powyżej posadzki pomieszczenia handlowego w 20 minucie symulacji. Rysunek 62. Scenariusz G. Przewidywany lokalny zasięg widzialności znaków ewakuacyjnych świecących własnym światłem (0-20 m i powyżej) w przekroju przez pomieszczenie handlowe w 20 minucie symulacji.
Opracowanie nr 1814/12/Z00NP 61
ZAŁĄCZNIK NR 1 DO OPRACOWANIA NR 1814/12/Z00NP Wyniki symulacji komputerowej ewakuacji osób z garażu podziemnego i pasaży handlowych.
Załącznik nr 1 1814/12/Z00NP 2 Rysunek 1. Rozkład osób w garażu, w 0 sekundzie symulacji. Rysunek 2. Rozkład osób w garażu, w 120 sekundzie symulacji.
Załącznik nr 1 1814/12/Z00NP 3 Rysunek 3. Rozkład osób w garażu, w 180 sekundzie symulacji. Rysunek 4. Rozkład osób na parterze budynku w 0 sekundzie symulacji.
Załącznik nr 1 1814/12/Z00NP 4 Rysunek 5. Rozkład osób na parterze budynku w 120 sekundzie symulacji. Rysunek 6. Rozkład osób na parterze budynku w 240 sekundzie symulacji.
Załącznik nr 1 1814/12/Z00NP 5 Rysunek 7. Rozkład osób na parterze budynku w 360 sekundzie symulacji. Rysunek 8. Rozkład osób na parterze budynku w480 sekundzie symulacji.
Załącznik nr 1 1814/12/Z00NP 6 Rysunek 9. Rozkład osób na parterze budynku w 600 sekundzie symulacji. Rysunek 10. Rozkład osób na pierwszym piętrze budynku w 0 sekundzie symulacji.