Annons

Du är här

Bättre temperaturberäkningar för tunnelbränder

Publicerad16 april 2012  Text Karin Wandrell

Forskning

Tunnelbränder är komplexa och kunskapsbehovet inom området är fortfarande stort. Eftersom det byggs allt fler undermarksanläggningar och tunnlar i Sverige krävs det mer kunskap för att kunna bygga säkert till ett rimligt pris.

I rapporten »Temperaturberäkningar vid tunnelbränder« av Hans Nyman, Brandskyddslaget och Haukur Ingason, SP (Sveriges Tekniska Forskningsinstitut) presenteras ett förslag på en ny korrelation för att bestämma karaktären på brandgasskiktningen via en beräknad medeltemperatur och medelhastighet nedströms branden. Korrelationen är baserad på två tidigare fullskaleförsök i Memorialtunneln i USA 1993 och försöken i Runehamar i Norge 2003 samt mätdata från två modellförsök utförda i Sverige av FOA-SP (FOA är nuvarande FOI, Totalförsvarets Forskningsinstitut).

– Det här är ett annat sätt att forska eftersom vi inte gjorde några egna försök utan sammanställde och analyserade redan gjorda sådana, säger Hans Nyman. Genom att plocka ihop den kunskap som finns gick det att komma fram till något nytt.

Syftet med projektet var att verifiera en förenklad metod för att bestämma karaktären på brandgasskiktningen. Redan 1982 presenterade Jeffrey Newman ett förslag där han delade in brandgas- och temperaturskiktningen i tre olika regioner nedströms branden. Region I betecknas av en klar och tydlig rökskiktning, region II är en blandningsregion och region III är i princip en region utan skiktning (en homogen blandning av brandgaserna över hela tunneltvärsnittet).

– Syftet med Jeffrey Newmans försök, som utfördes i en skalmodell av en tunnel på 2×2 meter, var att se var rökdetektorer bäst skulle placeras, säger Hans Nyman. Numera använder man sig av datamodeller för att kontrollera rimligheten i det som prövas. Med vår korrelation går det att bedöma rimligheten i datamodellerna.

Bra överensstämmelse

Korrelationen kan både användas för att verifiera avancerade strömningsberäkningar och för att på ett enkelt sätt beräkna temperaturer och beskriva brandgasskiktningen vid olika brandsituationer.

– Vår metod är ett sätt att kvalitetssäkra på ett enkelt sätt. Det räcker att ha två temperaturer och en hastighet för att kunna bedöma rimligheten via vår ekvation som är grundad på massor av försök, säger Hans Nyman. Tyvärr saknas försöksdata för de intressanta punkterna när själva omslaget sker och röken hamnar i ansiktet.

Resultaten visar att Newmans korrelation stämmer bra överens med både modell- och fullskaleförsöken om det enbart är temperaturkvoter som studeras. Men om Froudes tal, en uppskattning av den relativa betydelsen av tröghetskrafter och tyngdkraften i en vätskeströmning med fri yta, införs är korrelationen mellan de olika experimenten sämre. Överensstämmelsen mellan de båda fullskaleförsöken och modellförsöken som utförts av SP är relativt bra medan modellförsöken utförda av FOA-SP skiljer sig från de övriga försöken. Fullskaleförsöken visar också att det inte finns någon tydlig övergång mellan region I och II när temperaturkvoterna studeras.

Behövs mer försöksdata

Rapporten har lett till en artikel som har publicerats i Fire Safety Journal och stora delar av projektet kommer också att ingå i Hans Nymans tekniska licentiatsavhandling i vår.

– Vi har också spritt kunskapen till våra kollegor och jag har använt mig av vissa delar i mina uppdrag som konsult för att bedöma rimligheten i utförda data­beräkningar vilket har visat sig ge bra överenskommelse.

Slutsatsen är att metoden är ett bra sätt att bedöma rimligheten, men att det i nuläget saknas försöksdata i de områden Haukur Ingason och Hans Nyman är mest intresserade av.

– Vi tror på vår metod men vill titta mer på själva utrymningen. Ur utrymningsperspektiv är det bra att kunna göra enkla noggranna beräkningar.

Hans menar till exempel att det i framtiden ska kunna gå att använda sig av Excel för att testa olika scenarier innan det är dags för noggrannare databeräkningar.

– Vi har lämnat in en ny ansökan till Brandforsk som behandlar detta i kombination med flamlängderna som har att göra med hur snabbt en brand sprider sig till nästa fordon i en tunnel. Tack vare SP, Haukur Ingason och de fullskaleförsök som genomförts inom brandområdet har vi fått mycket ny kunskap kring detta. Resultaten från de försök som genomförts har ändrat mycket inom tunnelområdet. Ur personlig synvinkel är det kul att få vara en del av ett nytt forskningsområde, både för att se hur mycket vi har lärt oss under den tid som gått och hur det sakta håller på att förändras.

Brandforsk

Brandforsk är statens, försäkringsbranschens och industrins gemensamma organ för att initiera, bekosta och följa upp olika slag av brandforskning. Huvudman för Brandforsk är Brandskyddsföreningen och verksamheten leds av en styrelse och bedrivs i form av projekt vid universitet och högskolor, forskningsinstitut, myndigheter och företag.

Nummer 3—2012

Den här artikeln finns med i BrandSäkert № 3—2012.