Modelowanie komputerowe pożaru w halach wielkopowierzchniowych

Norma PN-EN 1991-1-2 dopuszcza dwojakie podejście do kwestii modelowania pożaru w pomieszczeniach budynku. W ujęciu tradycyjnym wartości temperatury gazów spalinowych oddziaływujących na elementy konstrukcji w warunkach pożaru wyznacza się za pomocą krzywych standardowych lub alternatywnie krzywych parametrycznych o ograniczonym zakresie stosowania (ważne dla stref pożarowych o powierzchni użytkowej jedynie do 400m2 i wysokości pomieszczeń do 4m). Podejście zaawansowane opiera się na modelowaniu numerycznym, z uwzględnieniem realistycznych scenariuszy pożaru. W zależności od właściwości i obciążenia ogniowego danego pomieszczenia analizowany pożar może pozostać pożarem lokalnym lub przekształcić się w pożar w pełni rozwinięty. Dla obu typów pożaru można zbudować dwa niezależne modele numeryczne: model jednoi dwustrefowy lub model pól, który oparty jest na założeniach obliczeniowej mechaniki płynów (CFD – computational fluid dynamics). W literaturze specjalistycznej brak jest jednak szczegółowych wytycznych dotyczących schematu postępowania przy tworzeniu modeli CFD. W artykule przedstawiono własną propozycję takiego toku postępowania, który uwzględnia model pożaru lokalnego oraz pozwala na ocenę możliwości pełnego rozgorzenia ognia. Ponadto wyspecyfikowano dane liczbowe służące do określenia mocy i powierzchni początkowego źródła ognia. Odniesiono się także do umownych kryteriów zapłonu stosowanych w przypadku modeli jedno- i dwustrefowego. Według proponowanego schematu postępowania opracowano przykład modelowania, który jest reprezentatywny dla hal wielkopowierzchniowych. W przykładzie posłużono się zaawansowanym programem numerycznym Fire Dynamics Simulator.

Current european standard PN-EN 1991-1-2 presents two possible ways of modeling a fire in a building’s compartment. In a traditional approach temperatures of the exhaust gases affecting structural elements during fire could be calculated by using standard or alternatively parametric curves with a limited range of use. For example parametric curve is only valid for fire zones with an area up to 400m2 and height up to 4m. An advanced approach is based on numerical modeling and takes into account realistic fire scenarios. Depending on properties and fire load density of the compartment the analysed fire can remain as a localised fire or it can change into a fully developed fire. For both types of fire it is possible to create two different and independent numerical models: zone model and field model, based on computational fluid dynamics (CFD) theory. However professional literature do not give us any guidelines on how to prepare CFD model. This paper presents the proposal of a fire modeling scheme that takes into account theoretical basis of localised fires and that allows to estimate the possibility of a fire flashover. Values that could be used to set the proper area and total power of a fire are specified in the article. Moreover, the relationship between ignition criterions in CFD models and in zone models is discussed. Finally, the example of application of proposed fire modeling scheme for typical warehouse hall building is presented. Calculations are performed with Fire Dynamics Simulator software.