Rauchabsaugungstechnik – Theater
Entrauchungstechnik
Jahr
2023
Kunde
NC
Lokalisierung
Frankreich
Typologie
Entrauchungstechnik
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Brandschutztechnik (FSE) in einem Theater
Die umfassende Expertise von EOLIOS Engineering auf dem Gebiet der Strömungsmechanik ermöglichte es dem Unternehmen, eine gründliche Studie durchzuführen, um die Sicherheit auf dem Gelände im Brandfall zu gewährleisten.
Das Hauptziel unserer Studie war die Analyse potenzieller Brandrisiken und die Bewertung bestehender Sicherheitsmaßnahmen. Auf Grundlage der gewonnenen Ergebnisse identifizierten wir Risikobereiche und zusätzliche Maßnahmen, die zur Gewährleistung eines optimalen Schutzes umgesetzt werden sollten.
Wir nutzten fortschrittliche Modellierungsmethoden, um das Brandverhalten in verschiedenen Szenarien zu simulieren. Dies ermöglichte es uns, das Ausmaß potenzieller Schäden abzuschätzen und die betroffenen Zonen zu bestimmen.
Auf Grundlage dieser Informationen empfahlen wir die Installation von Brandmelde- und Löschanlagen, die auf die spezifischen Gegebenheiten des Standorts zugeschnitten sind. Zudem empfahlen wir Verbesserungen der Belüftung und Rauchabführung, um die Sicherheit der Nutzer zu optimieren.
Wir haben eng mit den Teams des Unternehmens zusammengearbeitet, um diese Empfehlungen umzusetzen.
Brandschutz in Theatern: Die Bedeutung einer schnellen Evakuierung
Theater sind Veranstaltungsorte, die je nach Größe zwischen 30 und 700 Zuschauer fassen können. Daher ist es unerlässlich, die plötzliche Evakuierung einer großen Personengruppe im Notfall, beispielsweise bei einem Brand, zu planen. Im Brandfall breitet sich Rauch aus und kann Fluchtwege durch Hitze, Rauch und schlechte Sicht blockieren .
Die numerische Strömungsmechanik (CFD) gewährleistet freie Fluchtwege und eine effektive Auslegung von Rauchabzugsanlagen, um Leben zu retten und Brände bzw. deren Ausbreitung zu bekämpfen. Ziel unserer Studie zur Rauchkontrolle ist die Modellierung der Rauchausbreitung, um die Evakuierung von Rauch, Verbrennungsprodukten und Einsatzkräften im Brandfall unter bestmöglichen Bedingungen zu optimieren .
3D-Modell des Geländes
Das gesamte Gelände wurde von unseren EOLIOS-Ingenieuren mithilfe von 3D-Software digitalisiert. Dieses Modell wird aus dem 3D-Modell des Gebäudes und seiner Systeme erstellt.
3D-Modell des im Rahmen der Rauchabsaugungstechnik untersuchten Theaters
Diese Modellierung ermöglicht es dann, für jedes Szenario eine CFD-Simulation durchzuführen.
Ziel ist es, das Modell nicht mit unpassenden Details zu überladen, um die Rechenleistung für sensible Bereiche der Untersuchung innerhalb des Volumens zu maximieren. Die Volumetrie wird so durchgeführt, dass alle Elemente berücksichtigt werden, die einen Einfluss auf die Aerodynamik des Volumens haben.
Charakterisierung des Feuers im Modell
Definition der Wärmestromdichte: Herausforderungen bei der Brandmodellierung
Die Software ermöglicht zwar Strömungsstudien, kann aber weder die Entzündung brennbarer Materialien noch deren Verbrennungsverhalten (Energie- und Abgasentwicklung) vorhersagen. Daher wird das Verbrennungsphänomen in dieser Studie nicht modelliert. Das Feuer wird mithilfe eines volumetrischen Wärmemodells modelliert, das lediglich die thermischen und toxischen Effekte der Verbrennung innerhalb eines als Verbrennungsbereich definierten Volumens berücksichtigt.
Es liegt in der Verantwortung des Nutzers, die Eingangsdaten des Modells sorgfältig auszuwählen. Verbrennung ist eine Reaktion, die Wärme freisetzt. Diese Wärmemenge pro Zeiteinheit, die sogenannte Wärmeleistung oder Brennleistung, ist zeitlich nicht konstant (kleine Flammen, dann helle Flammen, dann allmähliches Erlöschen), was ihre Definition komplex macht. Daher werden Vorstudien durchgeführt, um die zeitliche Entwicklung der Wärmeleistung und die Emissionsraten der Verbrennungsprodukte zu bestimmen. Diese Daten dienen dann als Eingangsdaten. EOLIOS verfügt über eine Datenbank, mit der die Bedingungen für die Rauchentwicklung der gängigsten Materialien definiert werden können.
Modell des Theaters in der Rauchabzugstechnik -Flammengeschwindigkeiten
Modellierung des Verbrennungsphänomens: Fokus auf Wärme und toxische Effekte
Berücksichtigte Szenarien
Es ist sehr schwierig, den genauen Ort eines zukünftigen Brandes vorherzusagen. Daher werden verschiedene Studien mit unterschiedlichen Szenarien durchgeführt. Die untersuchten Brandorte basieren auf den ungünstigsten Fällen, um die Rauchabzugsanlagen optimal zu dimensionieren. Diese ungünstigen Fälle erfüllen mehrere Randbedingungen:
- Maximierung des Rauchwegs zwischen dem Herd und dem nächstgelegenen Auslass
- Maximierung der Erkennungszeit
- Verzögerung der Entdeckung des Feuers
- Blockierung der Nutzung eines Notausgangs oder Fluchtwegs
- Die Ansammlung von Wärme und Dämpfen in einem bestimmten Bereich fördern
Die Modellentwicklungsphase konzentriert sich auf die Definition verschiedener wesentlicher Parameter für jedes Brandszenario. Diese Parameter sind:
- Die Position der Feuerstelle
- Die Charakterisierung des Zuhauses
- Die Bauelemente, Systeme und Maßnahmen, die die Entstehung und Ausbreitung des Feuers beeinflussen
Diese verschiedenen Szenarien sollen sicherstellen, dass die Rauchabzugsanlagen ausreichend dimensioniert sind, um die Schutzziele zu erreichen. Daher ist es möglich, die optimale Position von Notausgängen, Brandschutztüren und Rauchabzugsanlagen zu bestimmen, indem man den Weg des Rauchs im Theater beobachtet.
Evakuierung bei Feuer: Die Herausforderungen, denen sich Theater bei Rauchentwicklung gegenübersehen
CFD-Simulation des Modells
Studien zur Rauchschutztechnik ermöglichen die räumliche und zeitliche Darstellung der Gasdiffusion . Dies wird mit multiphysikalischen Modellen verknüpft, die Phänomene der Rauchbildung berücksichtigen. Die Expertise von EOLIOS im Bereich der thermischen und aerodynamischen Verfahrenstechnik bietet innovative und relevante Lösungen für Klima- und Brandrisiken. Die Durchführung von CFD-Simulationen erfordert die Expertise von Fachleuten aus den Bereichen Strömungsmechanik, Thermodynamik und numerische Simulation.
Die auf Thermo-Aeraulik und Strömungsmechanik spezialisierten EOLIOS-Ingenieure arbeiten eng mit anderen EOLIOS-Ingenieuren zusammen, die auf Brandschutz und Brandsysteme spezialisiert sind.
Für unsere Studie wird für jedes betrachtete Szenario eine CFD-Simulation durchgeführt. Zunächst müssen die Randbedingungen bestimmt werden, um die partiellen Differentialgleichungen des Modells zu lösen. Anschließend wird automatisch ein geeignetes Netz aus der Geometrie des Modells generiert, das bei Bedarf für höhere Genauigkeit verfeinert werden kann.
3D-Modell des Theaters in der Rauchabzugstechnik - Temperaturen
Mithilfe verschiedener Simulationen können wir die Ausbreitung von Wärme und Rauch untersuchen, die der durch das Feuer erzeugten Luftbewegung folgen. Es ist notwendig zu ermitteln, wie lange die verschiedenen Zugänge zu den Notausgängen durch Rauch blockiert gewesen wären und somit eine sichere Evakuierung ganz oder teilweise verhindert hätten.
Analyse der Ergebnisse
Die Ergebnisse geben Aufschluss über die thermischen Bedingungen und den Wärmefluss , denen Personen während einer Evakuierung und Feuerwehrleute während ihres Einsatzes ausgesetzt sein können. Dies ermöglicht die Entwicklung einer Lösung zur Verbesserung bestehender Rauchabzugsanlagen. EOLIOS schlägt ein neues System vor, das die Sicherheit von Personen, geltende Vorschriften und Umgebungsbedingungen berücksichtigt. Empfehlungen zur Raumaufteilung, wie die Platzierung von Notausgängen und Brandschutztüren, basieren zudem auf der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Rauchs, den Temperaturen im Theater und der Rauchsichtbarkeit – der maximalen Entfernung, in der ein Objekt sichtbar ist.
Videozusammenfassung der Studie
Eine CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) eines Brandes auf einer Theaterbühne kann mehrere wichtige Ergebnisse liefern. Hier sind einige der wichtigsten Ergebnisse, die von einer solchen Simulation zu erwarten sind:
1. Wärmeausbreitung: CFD-Simulationen zeigen, wie sich die durch das Feuer erzeugte Wärme in der Umgebung ausbreitet. Dies hilft, Bereiche mit hohen Temperaturen zu verstehen und vorherzusagen, wie sich diese auf die Theaterstruktur, die Bühnenelemente und das Publikum auswirken könnten.
2. Rauchausbreitung: Die Simulation visualisiert auch die Ausbreitung des durch das Feuer erzeugten Rauchs im Raum. Dies hilft, Bereiche zu identifizieren, in denen sich Rauch ansammeln und potenziell eine Gefahr für die Zuschauer im Theater darstellen könnte.
3. Luftströmungsgeschwindigkeit und -richtung: Mithilfe von CFD-Simulationen können wir Luftbewegungen untersuchen, insbesondere die Geschwindigkeit und Richtung der durch das Feuer erzeugten Luftströmung. Dies hilft uns zu verstehen, wie das Feuer die Luftzirkulation im Theater beeinflussen kann und die Risiken einer Rauchvergiftung für die Anwesenden einzuschätzen.
4. Konzentration von Verbrennungsprodukten: Die CFD-Simulation ermöglicht auch die Berechnung der Konzentrationen von Verbrennungsprodukten, wie z. B. giftigen Gasen, in verschiedenen Bereichen des Theaters. Dies hilft, Bereiche mit den höchsten Konzentrationen dieser Produkte zu identifizieren und somit geeignete Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz der Zuschauer zu ergreifen.
5. Bewertung von Fluchtwegen: Durch das Verständnis der Ausbreitung von Feuer, Rauch und Verbrennungsprodukten kann die CFD-Simulation die Effektivität bestehender Fluchtwege im Einsatzgebiet bewerten. Dies hilft, potenzielle Probleme im ursprünglichen Entwurf zu identifizieren und Verbesserungen für eine sicherere Evakuierung im Brandfall vorzuschlagen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine CFD-Simulation eines Brandes auf einer Theaterbühne die Visualisierung der Ausbreitung von Feuer, Rauch und Verbrennungsprodukten, die Bewertung der Risiken für die Anwesenden und die Ermittlung der Sicherheitsmaßnahmen ermöglicht, die für eine schnelle und sichere Evakuierung erforderlich sind.
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