Ingegneria della sicurezza antincendio in un teatro: simulare un incendio per ottimizzare l’estrazione dei fumi e dei prodotti della combustione e l’evacuazione delle persone.
La competenza di EOLIOS in meccanica dei fluidi ha permesso uno studio rigoroso per garantire la sicurezza del sito in caso di incendio: analizzare i rischi potenziali, valutare le misure esistenti e individuare le zone a rischio e le misure aggiuntive da mettere in atto.
Metodi di modellazione avanzata hanno simulato il comportamento dell’incendio in diversi scenari, per valutare l’entità dei danni potenziali e determinare le zone di impatto. Su questa base, EOLIOS ha raccomandato sistemi di rilevazione e di lotta antincendio adeguati, oltre a miglioramenti della ventilazione e dell’estrazione dei fumi.
La meccanica dei fluidi numerica (CFD) garantisce che le vie di fuga restino libere e che gli impianti di estrazione dei fumi siano progettati in modo efficace.
L’essenziale. Per un teatro in grado di ospitare da 30 a 700 spettatori, EOLIOS ha condotto uno studio di ingegneria della sicurezza antincendio (FSE) mediante simulazione CFD/FDS. Un modello 3D del sito serve a simulare un inizio d’incendio negli scenari più sfavorevoli: propagazione del calore e dei fumi, visibilità, ostruzione delle uscite. Obiettivo: dimensionare un controllo dei fumi efficace e garantire vie di fuga libere.
I teatri accolgono da 30 a 700 spettatori a seconda delle dimensioni: è essenziale prevedere l’evacuazione improvvisa di un gran numero di persone. In un incendio, i fumi si accumulano e si propagano, e possono bloccare le vie di fuga (calore, fumi, scarsa visibilità). Lo studio del controllo dei fumi modella la propagazione dei fumi per ottimizzarne l’estrazione e l’evacuazione delle persone nelle migliori condizioni possibili.
L’ingegneria della sicurezza antincendio valuta mediante calcolo il comportamento di un incendio reale invece di applicare solo regole prescrittive. Simula la propagazione del calore e dei fumi per verificare che l’evacuazione e l’intervento dei soccorsi restino possibili, e per dimensionare le misure: controllo dei fumi, compartimentazione, uscite.
L’intero sito è stato riprodotto in un software 3D dagli ingegneri di EOLIOS, a partire dal modello 3D dell’edificio e dei suoi impianti. Questo modello è poi utilizzato per eseguire la simulazione CFD di ciascuno scenario. La geometria è costruita per tenere conto di ogni elemento che influenza il flusso d’aria del volume, senza sovraccaricare il modello con dettagli irrilevanti, in modo da concentrare la potenza di calcolo sulle zone sensibili.
Fire Dynamics Simulator è un software CFD specializzato negli incendi, sviluppato dal NIST. Risolve i flussi guidati dal fuoco (fumi caldi, galleggiamento) e restituisce l’evoluzione nel tempo delle temperature, delle velocità dell’aria e della visibilità.
Il software di simulazione dei fluidi non prevede l’innesco degli oggetti combustibili: il fenomeno della combustione non è modellato. L’incendio è rappresentato da un modello termico volumetrico che tiene conto solo degli effetti termici e tossici della combustione all’interno di un volume definito.
La potenza termica rilasciata (potenza dell’incendio) non è costante (piccole fiamme, fiamme vigorose, estinzione): studi preliminari ne determinano l’evoluzione nel tempo e i tassi di emissione dei prodotti della combustione, che sono dati di input del modello. EOLIOS dispone di un database delle condizioni di generazione dei fumi per i materiali comuni.
La potenza termica rilasciata, o HRR (heat release rate), è la potenza termica sprigionata dall’incendio nel tempo. Cresce dalle prime fiamme al pieno sviluppo, poi decresce all’estinzione; è il principale dato di input che governa la produzione di fumi e calore nella simulazione.
Poiché l’ubicazione precisa di un futuro incendio è imprevedibile, vengono studiati diversi scenari nei casi più sfavorevoli: massimizzare il percorso dei fumi verso l’evacuatore, massimizzare il tempo di rilevazione, ritardare la scoperta, bloccare un’uscita di emergenza o favorire l’accumulo di calore e fumi. Ogni scenario definisce la posizione e la caratterizzazione della sorgente d’incendio e gli elementi che influenzano lo sviluppo dell’incendio.
Una simulazione CFD è eseguita per ciascuno scenario (condizioni al contorno, mesh automatica raffinata nelle zone sensibili). Si studia il movimento del calore e dei fumi, che segue il flusso d’aria generato dall’incendio, e si determina il tempo dopo il quale ciascuna uscita di emergenza risulterebbe ostruita.
I risultati permettono di comprendere le condizioni termiche e i flussi di calore subiti durante l’evacuazione e l’intervento dei vigili del fuoco. EOLIOS propone un nuovo impianto di controllo dei fumi che tiene conto della sicurezza delle persone, della normativa e delle condizioni ambientali, oltre a proposte di layout (uscite di emergenza, porte tagliafuoco) alla luce della velocità di propagazione dei fumi, delle temperature e della visibilità.
Da ricordare. Poiché la posizione di un futuro incendio è imprevedibile, la robustezza di un controllo dei fumi si giudica sugli scenari più sfavorevoli, non su un caso medio. La simulazione confronta questi casi per collocare al meglio evacuatori, porte tagliafuoco e uscite prima dei lavori.
Controllo dei fumi di un teatro, modellazione dell’incendio e scenari di evacuazione.
Un teatro accoglie da 30 a 700 spettatori che devono poter essere evacuati rapidamente. In un incendio, il fumo può bloccare le uscite con il calore, i fumi e la perdita di visibilità; lo studio modella la propagazione dei fumi per dimensionarne l’estrazione e l’evacuazione delle persone. Per i grandi volumi in altezza, vedi anche il nostro dossier sul controllo dei fumi negli atrii (IT263).
No. La combustione non è modellata: l’incendio è rappresentato da un modello termico volumetrico che tiene conto solo dei suoi effetti termici e tossici all’interno di un volume definito.
È la potenza termica sprigionata dall’incendio nel tempo. Cresce dalle prime fiamme al pieno sviluppo, poi decresce all’estinzione; è il principale dato di input che governa la produzione di fumi e calore.
Poiché la posizione di un futuro incendio è imprevedibile, si studiano i casi più sfavorevoli: percorso dei fumi massimizzato, rilevazione ritardata, uscita bloccata o accumulo di calore e fumi.
Un nuovo impianto di controllo dei fumi che tiene conto della sicurezza delle persone, della normativa e delle condizioni ambientali, oltre a proposte di layout (uscite di emergenza, porte tagliafuoco) in base alla velocità di propagazione dei fumi, alle temperature e alla visibilità.
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Simulazione CFD (FDS) di un incendio sul palcoscenico di un teatro: propagazione del calore e dei fumi, velocità e direzione del flusso d’aria, concentrazione dei prodotti della combustione e valutazione delle vie di fuga, per individuare le misure di sicurezza che garantiscono un’evacuazione rapida e sicura.
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