Ingegneria per l’aspirazione dei fumi – Teatro
Ingegneria dell'estrazione dei fumi
Anno
2023
Cliente
NC
Posizione
Francia
Tipologia
Ingegneria dell'estrazione dei fumi
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Ingegneria della sicurezza antincendio (FSE) in un teatro
La profonda competenza di EOLIOS Engineering nel campo della fluidodinamica le ha permesso di condurre uno studio rigoroso per garantire la sicurezza del sito in caso di incendio.
L’obiettivo principale del nostro studio era analizzare i potenziali rischi di incendio e valutare le misure di sicurezza esistenti. Sulla base dei risultati ottenuti, abbiamo identificato le aree ad alto rischio e le misure aggiuntive da implementare per garantire una protezione ottimale.
Abbiamo utilizzato metodi di modellazione avanzati per simulare il comportamento del fuoco in diversi scenari. Ciò ci ha permesso di valutare l’entità dei potenziali danni e di individuare le zone di impatto.
In base a queste informazioni, abbiamo raccomandato l’installazione di sistemi di rilevamento e spegnimento incendi adattati alle caratteristiche specifiche del sito. Abbiamo inoltre raccomandato miglioramenti alla ventilazione e all’estrazione dei fumi per ottimizzare la sicurezza degli occupanti.
Abbiamo collaborato a stretto contatto con i team dell’azienda per implementare queste raccomandazioni.
Sicurezza antincendio nei teatri: l'importanza di un'evacuazione rapida
I teatri sono luoghi di spettacolo che possono ospitare da 30 a 700 spettatori, a seconda delle dimensioni. È quindi fondamentale pianificare l’evacuazione improvvisa di un gran numero di persone in caso di emergenza, come un incendio. In caso di incendio, il fumo aumenterà e si diffonderà. Ciò può causare il blocco delle vie di evacuazione a causa del calore, dei fumi e della scarsa visibilità .
La fluidodinamica computazionale (CFD) garantisce che le vie di fuga siano libere e che i sistemi di aspirazione del fumo siano progettati efficacemente per contribuire a salvare vite umane e a combattere gli incendi o la loro propagazione. Lo scopo del nostro studio sul controllo del fumo è quello di modellare la propagazione del fumo al fine di ottimizzarne l’ evacuazione , così come l’evacuazione dei prodotti della combustione e del personale teatrale, nelle migliori condizioni possibili in caso di incendio.
Modello 3D del sito
L’intero sito è stato riprodotto utilizzando un software 3D dai nostri ingegneri EOLIOS. Questo modello verrà creato a partire dal modello 3D dell’edificio e dei suoi impianti.
Modello 3D del teatro studiato nell'ambito dell'ingegneria dell'aspirazione dei fumi.
Questa modellazione consente quindi di eseguire simulazioni CFD per ciascuno scenario.
L’obiettivo non è sovraccaricare il modello con dettagli inappropriati al fine di massimizzare la potenza di calcolo per le aree sensibili dello studio all’interno del volume; la volumetria viene eseguita in modo da tenere conto di tutti gli elementi che hanno un impatto sull’aerodinamica del volume.
Caratterizzazione del fuoco nel modello
Definizione del flusso di calore: sfide nella modellazione degli incendi
Il software consente di effettuare studi sui fluidi, ma non può prevedere l’accensione di materiali combustibili o le modalità della loro combustione (energia e gas di scarico prodotti). Pertanto, il fenomeno della combustione non viene modellato in questo studio. L’incendio viene modellato utilizzando un modello termico volumetrico , che considera solo gli effetti termici e tossici della combustione all’interno di un volume definito come l’area in cui si verifica la combustione.
È quindi responsabilità dell’utente selezionare attentamente i dati di input del modello . La combustione è una reazione che rilascia calore. Questa quantità di calore per unità di tempo, chiamata potenza termica o potenza di fuoco, non è costante nel tempo (piccole fiamme, poi fiamme intense, poi graduale estinzione), il che ne rende complessa la definizione. Pertanto, vengono condotti studi preliminari per determinare l’ evoluzione temporale della potenza termica e i tassi di emissione dei prodotti della combustione , che serviranno poi come dati di input. EOLIOS dispone di un database che consente di definire le condizioni di generazione del fumo per i materiali più comuni.
Modello del teatro nell'ingegneria dell'aspirazione del fumo -Velocità della fiamma
Modellazione del fenomeno della combustione: focus su calore ed effetti tossici
Scenari considerati
È molto difficile prevedere con precisione la posizione di un futuro incendio. Pertanto, vengono condotti diversi studi con scenari differenti . Le posizioni degli incendi studiate si basano sui casi più sfavorevoli, al fine di dimensionare al meglio i sistemi di aspirazione dei fumi . Questi casi sfavorevoli devono soddisfare diversi vincoli:
- Massimizzare il percorso dei fumi dal focolare all’uscita più vicina
- Massimizzare il tempo di rilevamento
- Ritardare la scoperta dell’incendio
- Ostacolare l’utilizzo di un’uscita di emergenza o di una via di fuga
- Favorire l’accumulo di calore e fumi in una zona specifica
La fase di sviluppo del modello si concentra sulla definizione di vari parametri essenziali per ogni scenario di incendio. Questi parametri sono:
- La posizione del focolare
- La caratterizzazione della casa
- Gli elementi costruttivi, i sistemi e le misure che incidono sullo sviluppo e sulla propagazione dell’incendio
Questi diversi scenari mirano a garantire che i sistemi di aspirazione del fumo siano dimensionati adeguatamente per soddisfare gli obiettivi di protezione . È quindi possibile determinare la posizione ideale delle uscite di emergenza, delle porte tagliafuoco e dei sistemi di aspirazione del fumo osservando il percorso che il fumo compie all’interno del teatro.
Evacuazione in caso di incendio: le sfide che i teatri devono affrontare con il fumo
Simulazione CFD del modello
Gli studi di ingegneria per il controllo del fumo consentono di rappresentare la diffusione dei gas nello spazio e nel tempo. Questo viene combinato con la modellazione multifisica che tiene conto dei fenomeni derivanti dalla formazione del fumo. L’esperienza di EOLIOS nell’ingegneria termica e aerodinamica offre soluzioni innovative e pertinenti per i rischi climatici e di incendio. L’implementazione di simulazioni CFD richiede il coinvolgimento di esperti in meccanica dei fluidi, ingegneria termica e simulazioni numeriche.
Gli ingegneri di EOLIOS specializzati in termoaerulica e fluidodinamica lavorano a stretto contatto con gli altri ingegneri di EOLIOS specializzati in rischio incendio e sistemi.
Per il nostro studio, viene eseguita una simulazione CFD per ogni scenario considerato. È necessario innanzitutto determinare le condizioni al contorno per risolvere le equazioni differenziali parziali del modello. Successivamente, viene generata automaticamente una mesh appropriata a partire dalla geometria del modello, ma è possibile affinarla laddove si desideri una maggiore precisione.
Modello 3D del teatro nell'ingegneria dell'aspirazione del fumo - Temperature
Attraverso varie simulazioni, possiamo studiare il movimento del calore e del fumo, che seguono il movimento dell’aria generato dall’incendio. È necessario determinare per quanto tempo i diversi punti di accesso alle uscite di emergenza sarebbero rimasti bloccati dal fumo, impedendo un’evacuazione sicura, totale o parziale.
Analisi dei risultati
I risultati forniscono informazioni sulle condizioni termiche e sul flusso di calore a cui le persone possono essere sottoposte durante l’evacuazione e i vigili del fuoco durante il loro intervento. Ciò consente di sviluppare una soluzione per migliorare i sistemi di estrazione del fumo esistenti. EOLIOS propone un nuovo sistema che tiene conto della sicurezza delle persone, delle normative applicabili e delle condizioni ambientali . Vengono inoltre fornite raccomandazioni sulla disposizione degli spazi, come il posizionamento delle uscite di emergenza e delle porte tagliafuoco, in base alla velocità di propagazione del fumo negli ambienti, alle temperature interne del teatro e alla visibilità del fumo, ovvero la massima distanza alla quale un oggetto può essere visto.
Video riassuntivo dello studio
Una simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics) di un incendio che si sviluppa su un palcoscenico teatrale può produrre diversi risultati importanti. Ecco alcuni dei risultati chiave che ci si può aspettare da una simulazione di questo tipo:
1. Propagazione del calore: la simulazione CFD mostra come il calore generato dall’incendio si diffonde nell’ambiente. Questo aiuta a comprendere le aree ad alta temperatura e a prevedere come potrebbero influire sulla struttura del teatro, sugli elementi del palcoscenico e sul pubblico.
2. Movimento del fumo: La simulazione consente anche di visualizzare come il fumo generato dall’incendio si muove nello spazio. Questo può aiutare a identificare le aree in cui il fumo potrebbe accumularsi, diventando potenzialmente pericoloso per le persone presenti in teatro.
3. Velocità e direzione del flusso d’aria: la simulazione CFD ci permette di studiare i movimenti dell’aria, in particolare la velocità e la direzione del flusso d’aria generato dall’incendio. Questo ci aiuta a capire come l’incendio può influenzare la circolazione dell’aria nel teatro e a valutare i rischi di inalazione di fumo per gli occupanti.
4. Concentrazione dei prodotti della combustione: la simulazione CFD consente anche di calcolare le concentrazioni dei prodotti della combustione, come i gas tossici, in diverse aree del teatro. Ciò aiuta a identificare le aree con le concentrazioni più elevate di questi prodotti, consentendo l’attuazione di misure di sicurezza adeguate per proteggere gli occupanti.
5. Valutazione delle vie di fuga: Comprendendo la propagazione del fuoco, del fumo e dei prodotti della combustione, la simulazione CFD può valutare l’efficacia delle vie di fuga esistenti nel teatro operativo. Ciò aiuta a identificare potenziali problemi nella progettazione iniziale e a suggerire miglioramenti per un’evacuazione più sicura in caso di incendio.
In sintesi, una simulazione CFD di un incendio che si sviluppa sul palcoscenico di un teatro consente di visualizzare la propagazione del fuoco, del fumo e dei prodotti della combustione, di valutare i rischi per gli occupanti e di identificare le misure di sicurezza necessarie per garantire un’evacuazione rapida e sicura.
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