Last ned - Statens vegvesen

021- Vedlegg D Beregningsmodell for brannventilasjonVedlegg D Beregningsmodell for brannventilasjonModell for beregning av viftekapasitet i tunneler med helningVed å ta utgangspunkt i en tunnel med en gitt helning, vil røykgassene stige som i en skorstein på grunn avoppdrift. Denne skorsteinseffekten kan modelleres analytisk ut fra følgende forutsetninger:• Tidsfunksjoner neglisjeres, dvs. ligningene er gyldige ved stasjonære forhold.• Konstant helning i tunnelen og konstant tverrsnittsareal.• Moderat brann, slik at:− Varmestrålingsbidraget antas å bli absorbert i veggene.− Varmeoverføringen er kontrollert av konvektiv transport fra røykgassene til tunnelveggene.− Tunnelveggenes varmekapasitet antas uendelig mye større enn varmekapasiteten til røykgassene, dvs.varmeutveksling mellom gass og veggmateriale medfører temperaturendringer kun i gassfasen.− Tilnærmet endimensjonal strømning i tunnelen, dvs. effekten av lokal oppdrift og sjiktning avrøykgassene like ved brannstedet neglisjeres.− Massestrømmen (produktet: areal · tetthet · hastighet) er konstant over et hvert tverrsnitt i tunnelen.− Trykkoppbygging i tunnelen skyldes skorsteinseffekten (modellen vil ikke være egnet for å beregneoppdrift i tunneler med liten stigning. Trykkoppbygging fra brannen vil da være dominert av lokaleeffekter. Lokal trykkoppbygging fra en 5 MW brann er i størrelsesorden 10-20 Pa).Ventilasjonshastighet lavere enn 2 m/s er ikke anbefalt og er derfor heller ikke angitt i disseberegningene. Tilsvarende anbefales minimum 50 Pa som drivtrykk.For enkelhets skyld antas initielt samme temperatur ute som i selve tunnelen. Eventuelle temperaturforskjellerute og inne i selve tunnelen vil gi naturlig trekk. Naturlig trekk og ekstern vind vil påvirke behovet forrøykventilasjon, noe som det kan kompenseres for. Brannindusert hastighet og trykk i tunneler er i liten gradpåvirket av tverrsnittsarealet. Tverrsnittsarealet kommer inn når kraftbehovet skal beregnes.Ventilasjonsdata for tunneler ved brann på 20 MW, 50 MW og 100 MWFor å gjøre beregningene enklere er nødvendig ventilasjonshastighet og tilhørende drivtrykk for å overvinnebrannindusert luftstrøm ved branner i størrelsesorden 20, 50 og 100 MW, fremstilt grafisk som funksjon avtunnellengde og stigning. Resultatene er gitt for gjennomsnittlig stigning (2 %, 4 %, 6 %, 8 % og 10 %) ogtunnellengde inntil 10 km. To typer tunneler er illustrert, en som har stigning gjennom tunnelen uten helningersom ikke gir typiske lavpunkt. En annen type med først helning og påfølgende stigning som gir typiske lavpunkt(undersjøiske tunneler). I figurene er det også angitt en ∆p som uttrykker summen av naturlige trykkforhold sliksom naturlig trekk og ekstern vind. Bidrag fra naturlig trykkforhold ∆p beregnes etter ligning (6). Tunnelprofiletinngår ikke i beregningen før impulskraft fra vifte beregnes i ligning (7).Ventilasjonshastigheten angis fra 2 m/s og oppover. Nødvendig ventilasjonshastighet (større enn 2 m/s) ellernødvendig drivtrykk til viftene (større enn 50 Pa) finnes ved å lese direkte i grafene.Figurene D.1 - D.4 gir nødvendig ventilasjonshastighet og ventilasjonstrykk for 20 MW og ingen bidrag franaturlige trykkforhold, for tunnel med henholdsvis kun stigning og tunnel der kun halve lengden bidrar tiloppdrift (typisk undersjøiske tunneler).Figurene D.5 - D.8 gir nødvendig ventilasjonshastighet og ventilasjonstrykk for 20 MW der bidrag fra naturligetrykkforhold er 16 Pa, for tunnel med henholdsvis kun stigning og tunnel der kun halve lengden bidrar tiloppdrift (typisk undersjøiske tunneler).Vegdirektoratet 113