Tulipalojen terveyskustannukset - Pelastustieto

a) b)Kuva 5. a) Lasketun syttymisrintaman sijainti avoimen tilan simuloinneissa näytteidenhalkaisijoilla D = 2-10 mm; b) Liekin leviämisnopeuden riippuvuus näytteen halkaisijasta.Exp. on kokeellinen ja FDS laskennallinen tulos.68 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2011tetään kuvassa 5a avoimen tilan tapuksessakoivuriman halkaisijoilla 2–10 mm ympäristönlämpötilassa 20 oC. Jokaisessa käyrässäon kiihtyvä alkuvaihe, jonka jälkeen liekinleviämisnopeus hidastuu hieman ja saavuttaavakio- tai lähes vakionopeuden. Sovittamallasuora jälkimmäiseen osaan saadaan liekinleviämisnopeuden riippuvuus näytteen halkaisijasta.Kuvassa 5b esitetään simuloitujenja kokeellisten tulosten vertailu. Kuvassa onmyös simuloitu ja kokeellinen liekin leviämisnopeus8 mm koivunäytteelle 2 m:n laitteessa.Simuloidut ja mitatut leviämisnopeudetalueella 5.5–10 mm ovat lähellä toisiaan,mutta kiinnostavasta vaiheesta, ts. missä halkaisijanvaikutus nopeuteen on merkittävä,on vain laskettuja arvoja.Mallin kyky ennustaa miten liekin leviämisnopeusriippuu ympäristön lämpötilastatarkistettiin laskemalla tapauksia huoneenlämpötilasta250 oC:een asti. Jokaisessa simuloinnissasysteemin alkulämpötila määriteltiinsamaksi kuin ympäristön lämpötila.Siten simulointi ei pysty käsittelemään mahdollisiatasapainosta poikkeavia alkuolosuhteita.Toinen epävarmuustekijä liittyy korkeimpiinympäristölämpötiloihin. Kutennähdään kuvasta 4a, puun pyrolyysi alkaanoin 250 oC:n lämpötilassa. Kokeissa lämmitysnopeusennen sytyttämistä on hidas,noin 5K/min, ja pyrolyysin alkaminen näytteessäjo esilämmityksen aikana on mahdollista.Simuloinneissa näyte on aina neitseellisessäalkutilassa ympäristön lämpötilasta riippumatta.Tämä saattaa aiheuttaa reaktionopeushuipun250 oC alkulämpötilan simuloinninalussa.Ennustetut liekinleviämisnopeudet eri alkulämpötiloissaesitetään kuvassa 6a. Alunkiihtyvän vaiheen kesto on yleensä pitempikuin kokeissa havaittu ja liekin leviämisnopeustämän vaiheen lopussa on suurempi kuinmitatut nopeudet. Kiihtyvän vaiheen jälkeenhavaitaan epäjatkuvuuskohta jonka jälkeenliekki etenee vakionopeudella kaikissa käyrissä.Vastaavaa epäjatkuvuuskohtaa ei havaittukokeissa. Vakionopeudet määritettiin sovittamallasuora käyrän epäjatkuvuuskohdan jälkeiselleosuudelle. Nämä arvot ovat pienempiäkuin nopeudet kiihtyvyysvaiheen lopussa.Kuvassa 6b esitetään kokeelliset ja lasketuttulokset. Simulointitulosten virhejanatliittyvät suoran sovittamisen epävarmuuteen.Suoran sovitus onnistui hyvin alhaisemmissalämpötiloissa mutta ei niin hyvin lämpötiloissaT∞ ≥ 200 oC. Sovituksen parantamiseksisimuloitavan näytteen tulisi olla merkittävästipidempi korkeimmissa lämpötiloissa.Mitatut ja lasketut liekinlevämisnopeuksienlämpötilariippuvuudet 8ovat yhteensopiviaottaen huomioon kokeelliset ja laskennallisetepävarmuudet.Mallin kyky ennustaa miten liekin leviämisnopeus riippuu ympäristön lämpötilastatarkistettiin laskemalla tapauksia huoneenlämpötilasta 250o C:een asti. Jokaisessasimuloinnissa systeemin alkulämpötila määriteltiin samaksi kuin ympäristön lämpötila. Sitensimulointi ei pysty käsittelemään mahdollisia tasapainosta poikkeavia alkuolosuhteita. Toinenepävarmuustekijä liittyy korkeimpiin ympäristölämpötiloihin. Kuten nähdään kuvasta 4a,puun pyrolyysi alkaa noin 250o C:n lämpötilassa. Kokeissa lämmitysnopeus ennensytyttämistä on hidas, noin 5K/min, ja pyrolyysin a) alkaminen näytteessä jo esilämmityksen b)aikana on mahdollista. Simuloinneissa näyte on aina neitseellisessä alkutilassa ympäristönlämpötilasta riippumatta.KuvaTämä6. a)saattaaLasketunaiheuttaasyttymisrintamanreaktionopeushuipunsijainti 2250m näytteiden o C alkulämpötilansimuloinneissa eri ympäristönsimuloinnin alussa.lämpötiloissa T ∞, b) Liekin leviämisnopeuden riippuvuus ympäristön lämpötilasta. Exp. onkokeellinen ja FDS laskennallinen tulos.Ennustetut liekinleviämisnopeudet eri alkulämpötiloissa esitetään kuvassa 6a. YHTEENVETO Alun kiihtyvän JA JOHTOPÄÄTÖKSETvaiheen kesto on yleensä pitempi kuin kokeissa havaittu ja liekin leviämisnopeus Uudella liekinleviämisen tämän tutkimuslaitteellavaiheen lopussa on suurempi YHTEENVETO kuin mitatut JA JOHTOPÄÄTÖKSETnopeudet. Kiihtyvän vaiheen jälkeen on määritetty havaitaan liekinleviämisnopeuden lämpötila-riippuvuusVastaavaa sylinterisymmetrisillä koi-epäjatkuvuuskohta jonka jälkeen liekki etenee vakionopeudella kaikissa käyrissä.epäjatkuvuuskohtaa ei Uudella havaittu liekinleviämisen kokeissa. Vakionopeudet tutkimuslaitteella määritettiin on määritetty sovittamalla vupuu- liekinleviämisnopeuden ja PVC-kaapelinäytteillä. suora Koetulokset lämpötilariippuvuussylinterisymmetrisillä koivupuu- ja PVC-kaapelinäytteillä. Koetuloksetkäyrän epäjatkuvuuskohdan jälkeiselle osuudelle. Nämä arvot ovat pienempiäkoivupuullekuin nopeudetovat 6-62 mm/s lämpötila-alueella22–271kiihtyvyysvaiheen lopussa. koivupuulle Kuvassa ovat 6b 6-62 esitetään mm/s lämpötila-alueella kokeelliset ja 22-271 lasketut o oC ja PVC-kaapelille 3–24C tulokset. ja PVC-kaapelille 3-24 mm/sSimulointitulosten virhejanat lämpötila-alueella liittyvät suoran 23-190 sovittamisen o mm/s lämpötila-alueella 23–190 oC. SekäC. Sekä koivupuulle epävarmuuteen. että PVC-kaapelille koivupuulle Suoran sovitus että lämpötilariippuvuus olionnistui hyvin alhaisemmissa karkeasti lämpötiloissa eksponentiaalinen. mutta ei niin hyvin lämpötiloissa T ∞ ≥ 200 o PVC-kaapelille lämpötilariippuvuusoli karkeasti C. eksponentiaalinen.Sovituksen parantamiseksi simuloitavan näytteen tulisi olla merkittävästi Liekin etenemisen pidempi symmetrisyys on oleellinentulosten luotettavuudelle koska lämpö-koskakorkeimmissa lämpötiloissa. Liekin etenemisen Mitatut symmetrisyys ja lasketut on liekinlevämisnopeuksienoleellinenlämpötilariippuvuudet lämpötilamittaukset ovat yhteensopivia suoritetaan ottaen huomioon vain yhdellä kokeelliset pystysuoralla ja tilamittaukset laskennalliset termoparirivillä.suoritetaan vain yhdelläAinakinpys-tässtysuorallatermoparirivillä. Ainakin tässä esi-epävarmuudet. esitetyillä näytteillä, joiden halkaisija on 8-18 mm, tämä vaatimus täyttyi. Uusi tutkimuslaitetetyillä näytteillä, joiden halkaisija on 8–18on osoittautunut toimivaksi. Toivomme, että laitteellamm,voidaantämä vaatimusarvioidatäyttyi.nykyistenUusi tutkimuslaiteon osoittautunut missä toimivaksi. kaapelimateriaalienToivom-ja tulevienkaapelityyppien paloturvallisuutta, erityisesti tapauksissapalosuojauksen heikkeneminen korkeimmissa lämpötiloissa saattaa esiintyä.me, että laitteella voidaan arvioida nykyistenja tulevien kaapelityyppien paloturvallisuutta,erityisesti tapauksissa missä kaapelimateriaali-Liekin pystysuora leviäminen koivupuunäytteellä on numeerisesti simuloitu käyttäenvirtauskentän aksiaalisymmetrisiä ratkaisuja yhdistettynäen palosuojauksenpyrolyysimalliin,heikkeneminenjonkakorkeimmissalämpötiloissa saattaa esiintyä.parametritarvioitiin pienen mittakaavan kokeista. Tässä esitettyjen koivupuunäytteiden simuloinneissaLiekin pystysuora leviäminen koivupuunäytteelläon numeerisesti tulosten välillä simuloitu ≤ käyttä-250 o Csaatiin hyvä yhteensopivuus kokeellisten ja laskennallistenympäristön lämpötiloissa. PVC-kaapelien simuloinneissa en virtauskentän on muussa aksiaalisymmetrisiä yhteydessä ratkaisujayhdistettynä ovat pyrolyysimalliin, samaa suuruusluokkaajonka pa-saavutettukohtuullinen yhteensopivuus 200 °C lämpötilaan asti. Eroavuudetkuin kokeellinen ja laskennallinen epävarmuus. Rohkaisevat rametrit tulokset arvioitiin pienen kannustavat mittakaavan käyttämään kokeista.esitettyä mallia sekä monimutkaisempien näytteiden pyrolyysimallienTässä esitettyjen koivupuunäytteidenvalidoimiseksi, ettäsimuloinneissa saatiin hyvä yhteensopivuusliekin ominaisuuksien mallintamiseen ajatellen liekin levämisen simulointia erilaisissakokeellisten ja laskennallisten tulosten välillä≤ 250 oC ympäristön vaatii lisää lämpötiloissa. työtä. Tämä PVC- voiinsinöörisovelluksissa. Pyrolyysialueen pituuden ennustaminentarkoittaa sekä pyrolyysin että palamisreaktioiden parempaa ymmärrystä liekin paikallisensammumisen kuvaamiseksi.