Brandskydd med lågt placerade tilluftsdon

Sammanfattning

Idag förekommer flera olika metoder för att begränsa spridningen av brandgaser via ventilationssystem mellan brandceller i byggnader. Några vanliga sådana metoder är olika former av brand- och/eller brandgasspjäll eller att låta fläktarna vara i drift under branden, normalt i kombination med backströmningsskydd på tilluftskanalen. En variant på den senare metoden som diskuterats i handböcker och forskning är att placera tilluftsdonen lågt i rummet istället för att installera ett backsströmningsskydd på tilluftskanalerna.

Grunden till lösningen med lågt sittande tilluftsdon är att branden skapar en tvåzonsskiktning under tryckuppbyggnadsfasen, det vill säga den del av brandförloppet då det är störst risk för brandgasspridning via ventilationssystemet. Denna skiktning kommer leda till att den eventuella spridning som sker via ett lågt sittande don till största del kommer vara luft fri från, eller med begränsad mängd, brandgaser. Vid tidpunkten då brandgaser når ner till de lågt sittande donen så har branden börjat syredämpas vilket leder till att den termiskt drivna tryckuppbyggnaden i brandrummet, då brandgasspridning genom backströmning i tilluften kan ske, är över eller i sin slutfas. Utformningen bygger på att tilluftsfläkten är i drift och att ett positivt mottryck finns i kanalsystemet. Teorin har prövats i både mellanskala (skala 1:2) samt i fullskala i tidigare projekt. De utförda försöken indikerar att teorin till stor del stämmer och att spridningen av brandgaser med lågt sittande don i de flesta fall är begränsad.

De tidigare utförda försöken utfördes i vad som skulle kunna motsvara ett rum eller en liten lägenhet, men det finns fall som inte täcks in, både kopplat till storlek, komplexitet och brandscenario. För att kunna tillämpa lösningen i praktiken krävdes därför vidare utredningar kopplat till huruvida situationen kan representeras på ett realistiskt sätt i brandtekniska beräkningsmodeller. Aktuellt projekt har undersökt om programvaran Fire Dynamics Simulator, FDS, inkluderat HVAC-modellen, enskilt samt i kombination med beräkningsverktyget PFS kan användas för att återskapa resultaten från fullskaleförsöken och därmed vara användbara modeller för att verifiera lösningar med lågt sittande tilluftsdon.

Genomförda beräkningar visar att båda metoderna på ett bra sätt fångar brandens olika över- och undertrycksfaser. De ger generellt konservativa resultat avseende tryck och flöde i kanalsystemen samt volym brandgaser som trycks ut i tilluften. Beräkningarna i FDS visar på utmaningar med att beräkna toxiciteten i de spridda brandgaserna då brandförloppet fram tills spridning via tilluften upphör innehåller både välventilerade och underventilerade förhållanden.

Mängden brandgaser som trycks ut i tilluften understiger i undersökta fall dock 1% av brandcellens volym, vilket indikerar att metoden kan vara tillämpbar för att påvisa kravet på en maximal spridningsvolym mellan brandceller. Genom att enbart beräkna spridd volym kan osäkerheterna i beräkningen av toxiska gaser i FDS undvikas vid verifiering av en systemutformning med lågt sittande tilluftsdon.

Aktuellt projekt har undersökt ett antal olika inställningar i FDS och PFS och hur de påverkar resultaten. En vägledning för projektörer baserat på dessa simuleringar har tagits fram och presenteras i rapporten.

Förord

Den här rapporten utgör slutrapport i forskningsprojektet Brandskydd med lågt placerade tilluftsdon – Validering av beräkningsmodeller. Projektet är finansierat av Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond (SBUF) med projektnummer 14271. Projektet har även finansierats av egna insatser från Bengt Dahlgren, Brandskyddslaget och NCC.

Med projektet är författarnas förhoppning att underlätta projekteringsförfarandet när lågt sittande tilluftsdon är tänkta att ingå i brandskyddsstrategin. Tillämpligheten i tillgängliga brandtekniska beräkningsmodeller för att studera fenomenet har hittills inte varit validerat. Denna rapport ger vägledning för projektörer och granskande myndigheter kring hur aktuella beräkningsmodeller kan användas för att undersöka skyddsmetoden med lågt sittande tilluftsdon på ett giltigt sätt.