Kanałowa instalacja wentylacji oddymiającej w garażach podziemnych Ocena klasy odporności temperaturowej wentylatorów oddymiających |
Data dodania: 03.09.2015 |
Projektanci często zadają pytanie jak oszacować „przewidywaną temperaturę dymu”, będącą kluczowym parametrem w doborze klasy odporności temperaturowej wentylatorów oddymiających? Niniejszy artykuł przedstawia proponowany algorytm jakim można się posłużyć przy próbie oszacowania temperatury dymu oddziaływującego na wentylatory oddymiające w kanałowej instalacji oddymiającej garaży podziemnych.
Polskie przepisy dotyczące warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie w § 270, ust. 4, pkt 1 i pkt 2. (Dz. U. Nr 56 poz. 461: 2009) przedstawiają warunki jakie powinny spełniać wentylatory oddymiające. W brzmieniu dosłownym: § 270 4. Wentylatory oddymiające powinny mieć klasę:
Instalacja oddymiająca wentylacji kanałowej w garażach podziemnych składa się najczęściej z kilku szachtów wyciągowych, do których podłączona jest sieć kanałów wyposażonych w szereg kratek wyciągowych, bezpośrednio usuwających dym podczas pożaru z przestrzeni podstropowej garażu podziemnego. Wentylatory oddymiające zlokalizowane są najczęściej powyżej kondygnacji garażu podziemnego dlatego w takim przypadku wystarczające jest wyznaczenie temperatury dymu wpływającego do szachtu wyciągowego współpracującego z analizowanym wentylatorem.
Wykorzystanie analizy CFD
Przykładowym sposobem oceny temperatury dymu oddziaływującej na wentylatory oddymiające jest wykorzystanie metod obliczeniowych mechaniki płynów CFD do analizy wymiany ciepła podczas pożaru.
Przekazywanie ciepła od powstałego pożaru do dymu wyciąganego przez instalację oddymiającą stanowi złożony mechanizm wymiany ciepła, w skład którego wchodzą wszystkie proste mechanizmy wymiany ciepła: konwekcja, przewodzenie i promieniowanie. W celu stworzenia prawidłowego modelu zjawiska, konieczne jest uwzględnienie wszystkich powyższych mechanizmów wymiany ciepła. Podczas pracy kanałowej instalacji wentylacji oddymiającej w trakcie pożaru, dochodzi do mieszania wielu strumieni dymu o różnej temperaturze i wydatku zasysanego przez liczne kratki wyciągowe. Równocześnie zachodzi przenikanie ciepła przez ścianki kanału od dymu omywającego kanał do dymu przepływającego kanałem lub w przeciwnym kierunku zależnym od gradientu temperatury obu płynów.
Z uwagi na złożony charakter zjawisk fizycznych biorących udział w wymianie ciepła analizowanego procesu, należy zwrócić szczególną uwagę poczynionym założeniom w symulacji (warunkom brzegowym oraz początkowym).
Analizę należy wykonać dla odpowiedniego scenariusza pożarowego, który powinien zakładać najbardziej niekorzystną, prawdopodobną lokalizację pożaru, dla której zostają określone maksymalne wartości temperatury wyciąganego dymu dla wszystkich kratek wyciągowych danej sieci kanałów. Przykłady zmian temperatury dymu wyciąganego przez kratkę wyciągową zlokalizowaną w pobliżu źródła pożaru oraz w pewnej odległości od niego zostały przedstawione odpowiednio na rysunku 1 oraz rysunku 2.
Rys. 1 Temperatura dymu wciąganego przez kratkę zlokalizowaną w pobliżu pożaru
Rys. 2 Temperatura dymu wciąganego przez kratkę zlokalizowaną w pewnej odległości od źródła pożaru
W wyniku mieszania się strumieni dymu wpływających poszczególnymi kratkami i odgałęzieniami do kanału głównego, zostaje określona temperatura dymu płynącego w głównym kanale wyciągowym. Na podstawie przeprowadzonej analizy dla danego scenariusza pożarowego otrzymywana jest temperatura na powierzchni zewnętrznej ścianki kanału uwzględniająca konwekcyjną i radiacyjną wymianę ciepła. Przykładowe rozkłady temperatury na zewnętrznych ściankach kanału zostały przedstawione na rysunkach 3-5.
Rys. 3. Rozkład temperatury zewnętrznych powierzchni kanału bezpośrednio nad źródłem pożaru
Rys. 4. Rozkład temperatury zewnętrznych powierzchni kanału w sąsiedztwie źródła pożaru
Rys. 5 Rozkład temperatury zewnętrznych powierzchni kanału oddalonych od źródła pożaru
Znana temperatura powierzchni zewnętrznej ścianki umożliwia, zgodnie z zależnością (1), wyznaczenie strumienia ciepła przepływającego przez ścianki kanału:
gdzie: k – współczynnik przenikania ciepła, [W/m2K] A – powierzchnia wymiany ciepła, [m2] ΔT – różnica temperatury między ścianką a płynem, [K]
W ten sposób zostaje określony strumień ciepła przekazywany przez ściankę do przepływającego dymu kanałem wyciągowym. Dzięki temu z bilansu cieplnego strumienia otrzymujemy wartość temperatury, o którą wzrośnie lub spadnie temperatura strumienia:
gdzie: Q – wartość strumienia ciepła przekazana/odebrana przepływającemu dymowi, [W] m – strumień masowy przepływającego dymu, [kg/s] cw – ciepło właściwe dymu, [J/kgK]
Przy tak przeprowadzonej analizie otrzymuje się „przewidywaną temperaturę” strumieni dymu spływających do szachtu wyciągowego, na podstawie której można określić klasę odporności temperaturowej wentylatorów oddymiających.
Adam DORSZ |
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019