Rook- en wamte afvoer in de praktijk L Evacuation des fumées et de la chaleur en pratique

Transcriptie

1 Rook- en wamte afvoer in de praktijk L Evacuation des fumées et de la chaleur en pratique Avec le soutien du / Met de steun van het 2 1

2 hier komt het programma dat de VZ overloopt 3 RWA INSTALLATIES Rook en warmte afvoer ATRIA Ir. Ar. Benoît Bastin Project engineer - SECO 4 2

3 OVERZICHT Een RWA installatie kan een een rookvrije zone creëren en onderhouden onder de rooklaag, voor : 1. RWA installatie : wanneer? voor het rookvrij houden van evacuatiewegen en toegangen ; het makkelijker maken van het blussen ; beperken van het risico tot flash-over en dus ook de volledig ontwikkelde brand; beschermen van het materieel en de goederen ; Beperken van de thermische effecten op de structurele elementen tijdens de brand ; Beperken van de schade door de thermische decompositie elementen en de hete rookgassen. 2. Basisprincipes 3. Welke normen toepassen? 4. Atria 5 Représentation Voorstelling 6 3

4 1. RWA installatie : Wanneer? 7 RWA Installatie: Wanneer? Brandregelgeving: overzicht Verschillende types installaties Basisnormen «Atrium» «Grote ruimten» 8 4

5 Voorschriften toepasselijk op gebouwen in BELGIË De brandregelgeving hangt af van verschillende niveaus Federaal niveau: RWA FOD BZ: «Basisnormen» (KB en 09) FOD Werkgelegenheid, Arbeid en sociaal overleg: ARAB Ventilatie openingen 10 % van de scène (art. 663) FOD Gezondheid: KB «ziekenhuizen» Regionaal en gewestelijk niveau: Hotels Kinderopvang MAAR OOK!!!!: Lokaal niveau Gemeentelijke regelgeving RWA Advies van de bevoegde brandweer 9 Basisnormen - Bijlagen 2 (LG), 3 (MG) en 4 (HG) LG/MG/HG: Compartimenten van meer dan m² (*) of zich uitstrekkend over meerdere niveaus (atrium): «RWA installatie» (*) m² voor LG bestaande uit één niveau 10 5

6 Grote compartimenten en atria Criterium «groot compartiment» Vloeroppervlakte > 2500 m² (resp m²) Criterium «atrium»?!?! Definitie iti volgens KB: «.. de hoogte van een compartiment mag zich uitstrekken over verschillende bouwlagen (atria)» 11 Atrium? 12 6

7 Atria? 13 Atrium? 14 7

8 Atrium of geen atrium? A C B D A, B, C = atrium D : atrium indien Rf wanden (al dan niet beglaasd) = lokaal met grote hoogte 15 Grote compartimenten en atria: Wat vertellen ons de basisnormen KB 19/12/1997, Bijlagen 2, 3 en 4, art 2.1: [ ] De hoogte van een compartiment mag zich uitstrekken over verscheidene bouwlagen (atrium) of de oppervlakte mag groter zijn dan m² op voorwaarde dat het compartiment voorzien is van een automatische blusinstallatie en een rook- en warmteafvoerinstallatie, die voldoen aan de normenof aan de regels van goed vakmanschap terzake, die erkend zijn door de Minister van Binnenlandse Zaken, volgens de procedure en de voorwaarden die hij bepaalt. [ ] 16 8

9 Grote compartimenten en atria: Vandaag situatieschets De Minister van Binnenlandse Zaken heeft nog geen «normen en regels van goed vakmanschap» erkend, voor: Automatische blusinstallaties Rook- en warmteafvoer Consequentie: Goedkeuring is noodzakelijk voor alle berekeningsnota s mbt sprinkler-ontwerp en RWA installatie voor iedere werf apart!!!!!!!!!! (dergelijke gebouwen maken voorlopig nog het voorwerp uit van een aanvraag tot afwijking) 17 Grote compartimenten en atria: Samenvattend Wanneer? LG/MG/HG: compartiment > 2500 m² (*) compartimenten van meer dan 2 niveaus Wat? Sprinkler installatie + RWA Hoe? 1. Dimensioneren van de installaties volgens de normen (NBN of EN) 2. Goedkeuring vragen bij FOD Binnenlandse Zaken voor de berekeningsnota van de RWA (*) vanaf 3.500m² voor lage gebouwen van 1 verdieping 18 9

10 2. Basisprincipes 19 Verschillende types van RWA installaties RWA installaties Horizontale ontroking = «doorspoeling luchtstroom» Door overdruk ΔP = Pa Verticale ontroking = «stratificatie» Zonder uitstroming= «1 enkel volume» Met uitstroming = «Atrium» 20 10

11 RWA installatie verticale ontroking zonder uitstroming Brandhaard 2. Rookpluim 3. Rooklaag 4. Rookextractie 5. Aanvoer lucht Rookpluim Op vloerniveau: = 1 punt Temperatuur Verdunning = 0 2. Op gelijk welk punt in de rookpluim boven de brandhaard : Vermenging rookgassen/zuurstof Verdunning Temperatuur Massa debiet Volume debiet 3. In de rooklaag: Einde van de vermenging rookgassen/zuurstof Eigenschappen van de rooklaag (t, ρ) : constant tot wanneer buiten het gebouw Massa debiet uit = massa debiet in (wet van behoud van massa) 22 11

12 Principe de conservation de la masse Point d équilibre: Foyer = cte Couche de fumée: stabilisée à une certaine hauteur 1 kg d air frais qui entre = 1 kg de fumée qui sort (le débit massique de particules et de gaz provenant directement de la combustion est négligé) 23 Principe van behoud van massa Evenwicht: Brandhaard = cte Rooklaag: stabiliseert op een bepaalde hoogte 1 kg verse lucht IN = 1 kg rookgassen UIT (het massa debiet van deeltjes en gassen direct uit de verbranding wordt niet in rekening gebracht) 24 12

13 Volume debieten Principe van behoud van massa: Massa debiet IN = Massa debiet UIT Uitgedrukt in [kg/s] Temperatuur van de verse lucht: 15 C Temperatuur van de rook: 35 C 300 C Gevolg/Consekwentie: Dichtheid aan de inlaat > dichtheid aan de uitlaat Volume debiet aan de uitlaat > volume debiet aan inlaat Welke normen toepassen? 26 13

14 Brandhaard onder de rooklaag «Grote onverdeelde ruimten met één bouwlaag" NBN S Relatief makkelijk toepasbare norm Genormaliseerde brandhaarden: veel gebruik bij grote ruimten (industriële hallen, exporuimten, grootwarenhuizen, ) 27 Brandhaard met uitstroom naar naastliggende ruimte pren : ingetrokken CEN/TR : Technical Report ( norm) BS 7346 Part 4: idem maar niet volledig BS BRE Reports BR368 BR258 (

15 4. Atria 29 Berekeningsprocedure Twee belangrijkste gevallen: 1. Grote onverdeelde ruimte met één bouwlaag 2. Lokalen op verschillende niveaus, aanpalend aan een grote gemeenschappelijke ruimte 30 15

16 Berekeningsprocedure 1. Grote onverdeelde ruimte op één bouwlaag zonder verdere opdeling 1. Wind, sneeuw, enz 2. Rookextractie en rookreservoir 3. Verlaagd plafond 4. Luchttoevoer en deuren 5. Rookpluim 6. brandhaard d 31 Berekeningsprocedure 2. Lokalen op verschillende niveaus, aanpalend aan een grote gemeenschappelijke ruimte 1. Wind, sneeuw, enz 2. Rookextractie en rookreservoir 3. Lijn pluim ( Spill plume of Line plume ) vertikaal bewegende rookstroming 4. Luchttoevoer en deuren 5. Rotatiezone horizontale stroming draait rond de spill edge naar een vertikale beweging (canopy) 6. Aankomende stroming horizontaal stromende thermische rooklaag die naar spill edge stroomt - Rooklaag onder downstand 7. Brandhaard 32 16

17 Factoren die het debiet IN beïnvloeden Voor een gegeven brandhaard, is het intredend massadebiet afhankelijk: van de ontwikkeling van de rooklaag in het lokaal en van de uitstroom in het atrium h = hoogte in het lokaal Aanwezigheid van een downstand, uitsprong (bv balk) W= breedte van de uitstroomopening Rotatie langs balkon (indien aanwezig, verdubbeling van massadebiet) Condities voor het stijgen van de rookpluim in het atrium Aangehechte lijnpluim: ja/neen (eenzijdige of tweezijdige aanzuiging van lucht) X = Effectieve opstijghoogte van rookpluim 33 Doel van een RWA installatie in een atrium Het terugbrengen op het veiligheidsniveau van de ruimten buiten de beschouwde: Op vlak van temperatuur Beperking van de temperatuur (veilig bij 100 C om glasschade te vermijden) Op vlak van verspreiding van rookgassen Stabiliseren van de rooklaag tot 50 cm boven de inlaatopeningen 34 17

18 Middelen om de doelstelling te behalen Temperatuur beperken Mechanisch: verhogen van het extractiedebiet Natuurlijk: vergroten van de oppervlakten A v en/of A i De rooklaag zo hoog mogelijk houden Geometrie wijzigen van de stijgende rookpluim (breedte van de uitstroomopening) Verhogen van het debiet: Mechanisch: verhogen van het extractiedebiet Natuurlijk: vergroten van de oppervlakten A v en/of A i 35 Keuze van de brandhaard Oppervlakte en omtrek van de brandhaard : Op basis van tabel1 van de norm CEN/TR Op basis van de brandhaarden gedefinieerd in NBN S en 2 Op basis van waarden vanuit officiële documanten (laboproeven, publicaties, internationale normen, ) Op basis van de afmetingen van de betrokken ruimte Enz. Calorische waarde van de branhaard: Op basis van tabel3 van de norm CEN/TR Op basis van de weergegevn waarden uit NBN S (250 of 500 kw/m²) Op basis van waarden weergeven in Bijlage A van de norm CEN/TR Enz

19 «Type» brandhaard NBN S te gebruiken voor alle industriële brandhaarden (stockage en productie) Totaal vermogen per oppervlakte eenheid Natuurlijke ontroking: q v = 250 kw/m² Veel lagere waarde om te dimensioneren AANGEZIEN het effect van natuurlijke trek afneemt wanneer de temperatuur van de rook vermindert Mechanische ontroking: q v = 500 kw/m² Meer belangrijke waarde te dimensioneren AANGEZIEN voor eenzelfde massadebiet, het volume debiet zal toenemen met stijgende temperatuur 37 «Type» brandhaarden NBN S Categorie A f Q conv Q conv [m²] (natuurlijke RWA) (mech RWA) kw kw kw kw kw kw kw kw 38 19

20 Type brandhaarden cfr het technical report CEN/TR : «Where available, the largest reasonably likely size of fire ( ) can be taken» «It is recommended that all decisions concerning the choice and quatification of a design fire be agreed with the appropriate p Regulatory Autorithy at an early stage in the design process» 39 Keuze van de brandhaard CEN TR (1/2) ) De verschillende plaatsen van de brandhaard dienen geidentificeerd te worden Gebruik van default waarden per brandhaard (winkel, bureau, hotelkamer, parking, ) Andere brandhaarden dienen te worden gevalideerd door de bevoegde overheid (Brandweer / FOD IBZ) Als sprinklers als optie genomen worden, kunnen deze niet in rekening worden genomen Brandhaarden gerelateerd aan de gestockeerde goederen worden weergegeven in de norm NBN S

21 Keuze van de brandhaard - CEN/TR (2/2) Bezetting Oppervlakte brandhaard A f [m²] Omtrek brandhaard P [m] Vermogen q f [kw/m²] Commerciële oppervlakte Standaard Sprinklers Sprinklers die snel reageren (FR) Geen sprinklers Volledige Breedte van de ruimte opening 1200 Kantoren Standaard Sprinklers Geen sprinklers : Brand gecontroleerd Geen sprinklers: brandoverslag wordt verwacht bij Volledige Breedte van de brandhaard gecontroleerde branden zoals hierboven ruimte opening vermeld(zie6.3.) 255 Hotelkamer Standaard sprinklers Geen sprinklers Volledige ruimte Breedte van de opening Brandhaard onder het rookreservoir We beschouwen: 0,1H < Y < 0,9H NOTA: Y = rookvrije hoogte en H = hoogte onder het plafond We beschouwen enkel het convectieve deel van de brandhaard (80% van de totale warmteflux) We moeten een voldoende rookvrije hoogte in beschouwing bregen als garantie van de veilige evacuatie van de personen. Deze dient gevalideerd te worden door de bevoegde overheid. Gebouw type Publieke gebouwen (commerciële centra uit één niveau, expositie hallen) Minimale rookvrije hoogte Y 3,0 m Niet-publieke gebouwen (kantoren, appartementen, gevangenissen) 2,5 m Bescherming van goederen: Y = hoogste stapel hoogte + 0,5m 42 21

22 Stroming van de rookgassen uit een aanpalende ruimte We dienen volgende convectieve warmtefluxen te beschouwen: Tbl3 Tabel Convectieve warmteflux aan opening tussen aangrenzende ruimte en grote ruimte (atrium) Convectief warmtevermogen Qc Kamertype [MW] Winkel met sprinklers 5 Winkel met snelle sprinklers (FR) 2.5 Kantoor met sprinklers 1 Kantoor zonder sprinklers 6 Hotelkamer zonder sprinklers 1 Voor de andere brandhaarden: Indien geen sprinklers: Q c = 0,5.q f.a f Indien wel sprinklers: Q c = 0,25.q f.a f Indien de resulterende temperatuur > 550 C (flash-over situatie): dient met de aangenomen hypotheses te herzien. 43 Rookstroming boven balkons Aanbevolgen te werken met rookschermen om lengte van de lijnpluim te berperken. (indien breedte van balkon < 1,5m, zijn deze overbodig) Deze dienen tot 0,1m onder het berekende rooklaag niveau te komen. Kunnen vast of mobiel zijn (geactiveerd door rookdetectie) Indien het balkon wordt gebruikt als evacuatieweg : rookvrije hoogte in relatie met Y. Het is toegelaten het balkon als rookreservoir te beschouwen 44 22

23 De Lijnpluim (1/2) Er bestaan 2 types lijnpluimen: De aangehechte lijnpluim of enkelzijdige De vrije of dubbelzijdige lijnpluim De graad van entrainment wordt bepaald door 4 parameters: Het massadebiet/ temperatuur van de gassen aan de spill edge; De warmteflux van de gassen De lengte van de lijnpluim (op de plaats van de spill edge) De hoogte waarover de pluum moet opstijgen in het atrium De breedte van het balkon dient > 2m dit om draaien van de rook rond de rand van het balkon te vermijden bij het bovenliggend niveau. 45 De lijnpluim (2/2) De afstand van de spill edge tot de basis van de rooklaag dient < 90% van de afstand van de spill edge tot het plafond van de grote ruimte (extractie) Indien het atrium dient tot de evacuatie, dient de garantie geboden te worden van een rookvrije hoogte tot het bovenste evacuatieniveau (indien niet mogelijk, overleg met bevoegde overheid) Bij open balkons, die als evacuatieweg worden gebruikt, dient de breedte minimum 4,5m te zijn (tov de raamopeningen) 46 23

24 Ontwerp dossier Deze omvat het geheel aan informatie nodig voor het goed verstaan van de installatie: Een beschrijving van de installatie en zijn objectieven De plannen en de lijst van de onderdelen (met de bijhorende certificaten en beproevingsrapporten) De berekeningsnota s, enz. Bij het veranderen van een gebouw, dient hetzelfde te worden gedaan als voor een nieuwe RWA installatie. Hierbij dient dus het ontwerpdossier te worden herzien en aangepast. Er dient een volledige beschrijvingvan de werking van de installaties en de scenario s te worden voorzien. CFD??? (cfr. Bijlage B NBN S parkings) CFD toegelaten indien de berekening volgens de norm werd uitgevoerd Volgende gegevens dienen te worden gestaafd: het model, de veronderstellingen, de beginwaarden, de resultaten, enz. Vermelden van referenties en literatuur verwijzigen 47 Ontwerp dossier Bijkomende informatie: De reden voor de keuze van de brandhaard Rekening houdend met de externe factoren: Analyse van de over- en onderdrukzones van het gebouw Het inplantingsplpan van de verluchters : ventilatoren en de luchtinlaten Aanwezigheid van andere gebouwen, inplanting in reliëf Buitenklimaatgegevens in rekening brengen Eventueel windtunnel test Weerstand verluchters (wind, sneeuw, temperatuur) Plaats van de uitlaatopening versus voetgangers en wegen Informatie mbt inlaatopeningen (aantal, plaats, ) Informatie mbt het concept indien rekening wordt gehouden met een plenum Interactie tussen de verschillende onderdelen van de RWA enz

25 Goede raad volgt uit ervaring. Ervaring wordt gehaald uit slecht advies.. 49 Bedankt voor uw aandacht 50 25

26 Rook- en Warmte Afvoer in de praktijk Evacuation des Fumées et de la Chaleur dans la pratique