Engineering van de brandveiligheid in een theater: een brandhaard simuleren om de afvoer van rook en verbrandingsproducten en de ontruiming van personen te optimaliseren.
De expertise van EOLIOS in stromingsleer maakte een grondige studie mogelijk om de veiligheid van de locatie bij brand te waarborgen: de mogelijke risico's analyseren, de bestaande maatregelen beoordelen en de risicozones en de bijkomende maatregelen bepalen.
Met geavanceerde modelleringsmethoden is het gedrag van het vuur in verschillende scenario's gesimuleerd, om de omvang van de mogelijke schade te beoordelen en de impactzones te bepalen. Op basis daarvan heeft EOLIOS aangepaste detectie- en blussystemen aanbevolen, en verbeteringen aan de ventilatie en de rook- en warmteafvoer.
Numerieke stromingsmechanica (CFD) waarborgt dat de vluchtwegen vrij blijven en dat de rookafvoersystemen doeltreffend worden ontworpen.
De kern. Voor een theater met 30 tot 700 bezoekers voerde EOLIOS een studie brandveiligheidsengineering (ISI) uit met CFD/FDS-simulatie. Een 3D-model van de locatie dient om een brandhaard te simuleren in de meest ongunstige scenario's: verspreiding van warmte en rook, zicht, versperring van de uitgangen. Doel: een doeltreffende rook- en warmteafvoer dimensioneren en vrije vluchtwegen waarborgen.
Theaters ontvangen 30 tot 700 bezoekers afhankelijk van hun grootte: het is essentieel om te voorzien in de plotselinge ontruiming van een groot aantal personen. Bij brand neemt de rook toe en verspreidt zij zich, wat kan leiden tot de blokkering van de vluchtwegen (warmte, dampen, slecht zicht). De RWA-studie modelleert de rookverspreiding om hun afvoer te optimaliseren en die van de personen, in de best mogelijke omstandigheden.
De engineering van de brandveiligheid beoordeelt door berekening het gedrag van een werkelijke brand in plaats van alleen forfaitaire regels toe te passen. Zij simuleert de verspreiding van warmte en rook om na te gaan of de ontruiming en het optreden van de hulpdiensten mogelijk blijven, en om de maatregelen te dimensioneren: rook- en warmteafvoer, compartimentering, uitgangen.
De hele locatie is door de ingenieurs van EOLIOS met 3D-software nagebouwd op basis van het 3D-model van het gebouw en zijn systemen. Met deze modellering kan vervolgens de CFD-simulatie voor elk scenario worden uitgevoerd. De volumetrie houdt rekening met alle elementen die de luchtstroming beïnvloeden in het volume, zonder het model met onnodige details te verzwaren, om de rekenkracht op de gevoelige zones te maximaliseren.
Fire Dynamics Simulator is CFD-software die gespecialiseerd is in branden, ontwikkeld door het NIST. Zij lost de door het vuur gestuurde stromingen op (warme rook, opwaartse kracht) en geeft het verloop in de tijd van de temperaturen, de luchtsnelheden en het zicht weer.
Stromingssoftware voorspelt de ontsteking van brandbare voorwerpen niet: het fenomeen verbranding wordt niet gemodelleerd. De brand wordt weergegeven door een volumetrisch warmtemodel dat alleen rekening houdt met de thermische en toxische effecten van de verbranding, in een afgebakend volume.
De warmteafgifte (het vuurvermogen) is niet constant (kleine vlammen, hevige vlammen, dooffase): voorafgaande studies bepalen het verloop in de tijd en de emissiesnelheden van de verbrandingsproducten, invoergegevens van het model. EOLIOS beschikt over een databank met de voorwaarden voor rookontwikkeling van de gangbare materialen.
De warmteafgifte, of HRR (heat release rate), is het thermische vermogen dat het vuur in de loop van de tijd vrijgeeft. Zij neemt toe van de eerste vlammen tot de volle ontwikkeling en neemt daarna af tot het doven; het is het belangrijkste invoergegeven dat de productie van rook en warmte in de simulatie stuurt.
Omdat de precieze plaats van een toekomstige brandhaard onvoorspelbaar is, worden meerdere scenario's onderzocht in de meest ongunstige gevallen: het traject van de rook naar de afvoeropening maximaliseren, de detectietijd maximaliseren, de ontdekking vertragen, een nooduitgang blokkeren of de opbouw van warmte en rook bevorderen. Elk scenario bepaalt de plaats en de karakterisering van de brandhaard en de elementen die de ontwikkeling van de brand beïnvloeden.
Een CFD-simulatie wordt voor elk scenario uitgevoerd (randvoorwaarden, automatisch rekennet verfijnd op de gevoelige zones). Men onderzoekt de verplaatsing van warmte en rook — die de door de brand veroorzaakte luchtbeweging volgt — en bepaalt na hoeveel tijd elke nooduitgang versperd zou zijn.
De resultaten geven inzicht in de thermische omstandigheden en de warmtestroom waaraan men bij de ontruiming en bij het optreden van de brandweer wordt blootgesteld. EOLIOS stelt een nieuw RWA-systeem voor dat rekening houdt met de veiligheid van personen, de regelgeving en de omgevingsomstandigheden, plus voorstellen voor de inrichting (nooduitgangen, branddeuren) op basis van de verspreidingssnelheid van de rook, de temperaturen en het zicht.
Onthoud dit. Omdat de plaats van een toekomstige brandhaard onvoorspelbaar is, wordt de robuustheid van een RWA-systeem beoordeeld op de meest ongunstige scenario's, niet op een gemiddeld geval. De simulatie vergelijkt die gevallen om afvoeropeningen, branddeuren en uitgangen zo goed mogelijk te plaatsen vóór de werken.
RWA in een theater, modellering van het vuur en ontruimingsscenario's.
Een theater ontvangt 30 tot 700 bezoekers die snel moeten kunnen worden ontruimd. Bij brand kan de rook de uitgangen versperren door de warmte, de dampen en het verlies aan zicht; de studie modelleert de rookverspreiding om de afvoer en de ontruiming te dimensioneren. Voor grote hoge volumes, zie ook ons handboek over de rook- en warmteafvoer in atria (IT263).
Nee. De verbranding wordt niet gemodelleerd: het vuur wordt weergegeven door een volumetrisch warmtemodel dat alleen rekening houdt met de thermische en toxische effecten in een afgebakend volume.
Het is het thermische vermogen dat het vuur in de loop van de tijd vrijgeeft. Het neemt toe van de eerste vlammen tot de volle ontwikkeling en neemt daarna af tot het doven; het is het belangrijkste invoergegeven dat de productie van rook en warmte stuurt.
Omdat de plaats van een toekomstige brandhaard onvoorspelbaar is, worden de meest ongunstige gevallen onderzocht: maximaal rooktraject, vertraagde detectie, geblokkeerde uitgang of opbouw van warmte en rook.
Een nieuw RWA-systeem dat rekening houdt met de veiligheid van personen, de regelgeving en de omgevingsomstandigheden, plus voorstellen voor de inrichting (nooduitgangen, branddeuren) op basis van de verspreidingssnelheid van de rook, de temperaturen en het zicht.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
CFD-simulatie (FDS) van een brandhaard op het toneel van een theater: verspreiding van warmte en rook, snelheid en richting van de luchtstromen, concentratie van de verbrandingsproducten en beoordeling van de vluchtwegen — om de veiligheidsmaatregelen te bepalen die een snelle en veilige ontruiming waarborgen.
CFD-expertise, opgeleverde projecten en technische dossiers: het hele vakgebied rook- en warmteafvoer op één plek.
Het eenvoudigst is om er samen over te praten. Onze ingenieurs antwoorden met een eerste technische analyse.
