Budownictwo i Architektura 13(4) (2014) 57-65

wentyla

-mail: w.wegrzynski@itb.pl

Streszczenie: W referacie przedstawiono metody projektowania systemów grawita-

funkcjonowania systemów ofe

wiatru). Analizy prowadzono z wykorzystaniem oprogramowania ANSYS Fluent w wersji 14.5 i modelu turbulencji RNG k- Otrzymane wyniki poddano analizie porównawczej, na podstawie której przedstawiono wnioski do praktycznego wykorzystania.

dymowe

1. Wprowadzenie-budowlanych

ego

najprostszym, najta

a

· a-

· o-nego strumienia promieniowania cieplnego;

· -

emów

wszystpowietrze. d-

o ierzchni

y

Wojciech Węgrzyński58

2. Badanie aerodynamiczne klapy dymowej wg PN-EN 12101-2a-

]. Na podstawie rozporzdzenia 305/2011 [6] ich produkcja oraz sposób wprowadzenia do obrotu w krajach Unii Europejskiej jest regulowana zapisami normy zharmonizowanej EN 12101-2 [7].

cznie y

amicznych

charakteczyli tzw. po

Cv) przez powierzch

badania w tunelu aerodynamicznym dla dwóch stanów [7]:·· t-

dachowe klapy dymowe).

Rys. 1. Schemat zestawu do wyznaczania powierzchni czynnej klap dymowych

owietrza

tórej

tabel

klapy dymowej.y-

wu okien

P1

P2

Fizyka Budowli – Ocena skuteczności funkcjonowania grawitacyjnej ... 59

2. Badanie aerodynamiczne klapy dymowej wg PN-EN 12101-2a-

]. Na podstawie rozporzdzenia 305/2011 [6] ich produkcja oraz sposób wprowadzenia do obrotu w krajach Unii Europejskiej jest regulowana zapisami normy zharmonizowanej EN 12101-2 [7].

cznie y

amicznych

charakteczyli tzw. po

Cv) przez powierzch

badania w tunelu aerodynamicznym dla dwóch stanów [7]:·· t-

dachowe klapy dymowe).

Rys. 1. Schemat zestawu do wyznaczania powierzchni czynnej klap dymowych

owietrza

tórej

tabel

klapy dymowej.y-

wu okien

P1

P2

oferowanycWymiar Typ Producent 1 Producent 2 Producent 3

1,4 m x 2,0 m bez owiewek 0,63 0,61 0,62z owiewkami 0,68 0,72 0,68

0,60 0,61 0,601,9 m x 2,0 m bez owiewek 0,59 0,58 0,60

z owiewkami 0,67 0,71 0,680,65 0,62 0,60

3.

-B-02877-niemi

e

odczytanie dla danego owych liczonej jako procent powierzchni rzutu poziomego powierzchni pojedynczej strefy dymowej.

a-

wytycznych

122 2

2[2 ]( )

l lvtot v

l l ambamb l l amb

i i

M TA C

M T Tgd TA C

r q

=

-

(1)

gdzie: Avtot – powierzchnia geometryczna klap dymowych [m²], CV – nnik ywu klap dymowych, Ml –

[kg/s], Tl – przewidywana temperatura dymu [K], – temperaturze otoczenia [kg/m³], g – – przyrost temperatury dymu [K], Tamb – temperatura otoczenia [K], Ai – powierzchnia otworów napowietrzaj cych [m²], Ci –

a-

n-normie

PN-EN 12101-2 [7].

Wojciech Węgrzyński60

Rys. 2. Przygotowany model

4.metod numerycznych

ynów

[13]. y-

:·· na dachu rozmieszczono klapy dymowe o sumarycznej powierzchni geometrycznej

°;·

geometrycznej 16,2 m² °;·Wymiary klap dymowych, okien oraz ich rozmieszczenie dobrano na podstawie wy-

na polskim rynwytyczoddymiajkompensacyjne dostarczanoo powierzchni 21,12 m².

Analizowano scenariusze dla:··

cych

o-y MW

Fizyka Budowli – Ocena skuteczności funkcjonowania grawitacyjnej ... 61

Rys. 2. Przygotowany model

4.metod numerycznych

ynów

[13]. y-

:·· na dachu rozmieszczono klapy dymowe o sumarycznej powierzchni geometrycznej

°;·

geometrycznej 16,2 m² °;·Wymiary klap dymowych, okien oraz ich rozmieszczenie dobrano na podstawie wy-

na polskim rynwytyczoddymiajkompensacyjne dostarczanoo powierzchni 21,12 m².

Analizowano scenariusze dla:··

cych

o-y MW

sekundzie analizy, co w odniesieniu do wytycznych BS [11] oraz NFPA m w pomieszcze-

niu zabezpieczonym tryskaczami szybkiego reagowania. Obliczenia prowadzono, jako zmienne w

a o-nym efektyw

e kJ/kg. W obliczeniach wykorzystano

· model turbulencji RNG k-e,·

· model promieniowania P1,·

4,00

5. Wyniki analiz numerycznych

ania wiatru

°

°

–w 6 ymowe z owiewkami

Wojciech Węgrzyński62

klapy dymowe bez owiewek przeciwwiatrowych

klapy dymowe z owiewkami przeciwwiatrowymi

Rys. 4 –w 6 mi °

tów awiono

nie

Tabela 2. Masoanalizy

Klapy dymowe Klapy dymowe z owiewkami

Okna na zawietrznej fasadzie budynku

Okna na nawietrznej fasadzie budynku

0 30,4 31,8 22,9 8,7545° 27,6 29,1 23,5 11,860° 25,4 27,1 22,2 13,790° 29,7 29,7 19,0 18,5

bez wiatru 33,25 34,6 23,8 -

6. Praktyczne zastosowanie metod numerycznych w projektowaniu

miaj cej

zna etapie projektowania, w szczególno na jest

Fizyka Budowli – Ocena skuteczności funkcjonowania grawitacyjnej ... 63

klapy dymowe bez owiewek przeciwwiatrowych

klapy dymowe z owiewkami przeciwwiatrowymi

Rys. 4 –w 6 mi °

tów awiono

nie

Tabela 2. Masoanalizy

Klapy dymowe Klapy dymowe z owiewkami

Okna na zawietrznej fasadzie budynku

Okna na nawietrznej fasadzie budynku

0 30,4 31,8 22,9 8,7545° 27,6 29,1 23,5 11,860° 25,4 27,1 22,2 13,790° 29,7 29,7 19,0 18,5

bez wiatru 33,25 34,6 23,8 -

6. Praktyczne zastosowanie metod numerycznych w projektowaniu

miaj cej

zna etapie projektowania, w szczególno na jest

ochrona dróg ewakuacyjnych, np. w obiektach kategorii ZL I. Takie analizy powinny b

owania

skutecznozabytkowymzastosowanie wentylacji mechanicznej (Rys. 5) [14].

Rys. 5

dymu (0,00 –

dostarczenia do obiektu powietrza kompensacyjnego. Szerokie wykorzystanie analiz numerycznych w projekto

zeciwwiatrowych oraz pomóc w doborze sposobu napowie-

7. Wnioskiu-

klapy dymowe, klapy dymowe z owiewkami przeciwwiatrowymi lub okna oddymiaj ce.Nie

arcia wiatru.

Wojciech Węgrzyński64

Dla najbardziej niekorzystnego przypadku dla systemu opartego na klapach dymo-°

eniem dymu usuwanym przez klapy w scenariuszu bez odW

a w przypadku okien oddymi y-

a-

w a-

o-

dymowych.Zapewnienie powierzchni klap dymowych obliczonej z wykorzystaniem metod przed-

anie

w l-nie istotne

ystaniem metod numerycznych. Taka weryfikacja

rozprze

Literatura1 e Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny

z2 erwca 2010 r.

w

3 J. H. Klote, Smoke Control, in SFPE Handbook ofFire Protection Eng., pp. 4-274-4-291, National Fire Protection Association, Massachusetts, 2002

4

Warszawa : Instytut Techniki Budowlanej, 20115 Ma

6 dy (UE) NR 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. do obrotu wyrobów budowlanych

i

Fizyka Budowli – Ocena skuteczności funkcjonowania grawitacyjnej ... 65

Dla najbardziej niekorzystnego przypadku dla systemu opartego na klapach dymo-°

eniem dymu usuwanym przez klapy w scenariuszu bez odW

a w przypadku okien oddymi y-

a-

w a-

o-

dymowych.Zapewnienie powierzchni klap dymowych obliczonej z wykorzystaniem metod przed-

anie

w l-nie istotne

ystaniem metod numerycznych. Taka weryfikacja

rozprze

Literatura1 e Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny

z2 erwca 2010 r.

w

3 J. H. Klote, Smoke Control, in SFPE Handbook ofFire Protection Eng., pp. 4-274-4-291, National Fire Protection Association, Massachusetts, 2002

4

Warszawa : Instytut Techniki Budowlanej, 20115 Ma

6 dy (UE) NR 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. do obrotu wyrobów budowlanych

i

7 PN-EN 12101-techn

8 PN-B-02877-9 DIN 18232 Teil 2. Baulicher Brandschutz im Industriebau. Rauch- und Warmeabzugsaniagen.

Rauchabzuge. Bemessung, Anforderungen und Einbau10 VDI 6019 Blatt 1 Ingenieurverfahren zur Bemessung der Rauchableitung aus Gebäuden

Brandverläufe, Überprüfung der Wirksamkeit. 2006TR11 BS 7974 Part 4: Components for smoke and heat control systems. Functional recommendations

and calculation methods for smoke and heat exhaust ventilation systems, employing steady-state design fires. Code of practice, Londyn 2003

12 NFPA 204: Standard for Smoke and Heat Venting, 2012 Edition. 201213 with the use of

Computational Fluid Dynamics, Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, Vol. 61, nr 1, 2013

14Techniki Budowlanej, Warszawa 2013

Smoke and heat flow in a large volume building in case of fire

Fire Research Department, Building Research Insititute, e-mail: w.wegrzynski@itb.pl

Abstract: In the paper the author presents some chosen methodologies used in the design process of natural smoke and heat ventilation systems and the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) tools. Comparison of the performance of various systems was conducted on the basis of performed CFD analyses. The analysis was prepared with the use of ANSYS Fluent 14.5 package, with the use of RNG k-of analysis are presented, together with the additional design recommendations.

Keywords: fire, smoke, smoke and heat ventilation, smoke dampers