Ventilación de aparcamientos mediante ventiladores de impulsos

Ventilación de aparcamientos
mediante ventiladores de impulsos – Jet fans
presentado por
Joan Pessarrodona – Servicio de Asesoría Técnica
Alex Maymó – Ingeniero CFD
Agenda
• Principios básicos
•
Normativa
•
•
Extracción de contaminantes habituales / humo
Extracción de humo en emergencia
•
•
•
Disipación de humo
Control de humo
Sistema Jet fan - Funcionamiento
• Pre eStudio
•
•
•
•
•
22/10/2012
Información Necesaria
Pasos
Puntos de Aporte y Extracción
Ventiladores de impulso
Notas Importantes
2
Agenda
• CFD
•
•
•
•
•
•
Pasos
Geometría
Condiciones de Contorno
Resultados
Conclusiones
Ejemplos
• Ejemplos de proyectos
• Gama de productos
22/10/2012
3
Principios básicos – Normativa aplicable
22/10/2012
4
Principios básicos - Normativa
¿Por qué se puede usar el sistema de ventilación
22/10/2012
Jet Fan?
5
Principios básicos - Normativa
22/10/2012
6
Principios básicos - Normativa
Ventilación
Contaminantes
Ventilación
Aparcamientos
BS 7346-7:2006
Sección 6
Baja polución
6 ACH
Alta polución
10 ACH
Smoke Clearance
BS 7346-7:2006
Sección 9
10 ACH
Smoke Control
BS 7346-7:2006
Sección 10 y 11
Smoke
production
Ventilación en
Emergencia
22/10/2012
7
Principios básicos - Normativa
• BS 7346-7:2006
• Sección 9: Impulse ventilation to achieve smoke
clearance
22/10/2012
8
Principios básicos - Normativa
• BS 7346-7:2006
• Sección 6: Vehicle exhaust pollution control
22/10/2012
9
Principios básicos - Disipación de humo
UK BS 7346 -7 Code of practice ...... for covered car parks.
Section 9. Impulse ventilation to achieve smoke clearance.
“to assist fire-fighters by providing ventilation to allow speedier clearance
of the smoke once the fire has been extinguished”
“help reduce the smoke density and temperature during the course of the
fire”
Section 10. Impulse ventilation to assist fire fighting access.
“the objective of the smoke control design is to aid access by the fire
service to more quickly locate and tackle a fire and carry out search and
rescue as necessary”
Section 11. Impulse ventilation to protect means of escape.
“the objective ..is to provide for the protection of escape routes for
occupants within the story as the car on fire......”
22/10/2012
10
Principios básicos - Contro de humo
Control de humo en incendio
22/10/2012
11
Principios básicos - Control de humo
UK BS 7346 -7 Code of practice ...... for covered car parks.
Section 9. Impulse ventilation to achieve smoke clearance.
“to assist fire-fighters by providing ventilation to allow speedier clearance
of the smoke once the fire has been extinguished”
“help reduce the smoke density and temperature during the course of the
fire”
Section 10. Impulse ventilation to assist fire fighting access.
“the objective of the smoke control design is to aid access by the fire
service to more quickly locate and tackle a fire and carry out search and
rescue as necessary”
Section 11. Impulse ventilation to protect means of escape.
“the objective ..is to provide for the protection of escape routes for
occupants within the story as the car on fire......”
22/10/2012
12
Principios básicos - Control de humo en Túneles
Velocidad del Humo (Vs)
Vs = 1.5m/s
Vs = 1.5m/s
AIR VELOCITY
CAR FIRE – 3MW
siendo:
túnel de: 10m x 5m
Potencia fuego 8MW
* Basado en método de Heselden para predecir la velocidad del humo
22/10/2012
13
Principios básicos - Control de humo en Túneles
La energía del
incendio mueve el
humo
Velocidad del humo(Vs)
Jet Fan
Velocidad > 18ms-1
JETFAN
Vs =
2.8ms-1
1.5 ms-1
Aire de reemplazo
CAR FIRE – 3MW
Velocidad crítica de 1.5ms-1
22/10/2012
14
Principios básicos - Control de humo en Parking
Entrada de aire por la rampa
Ps
Ventiladores de
extracción
Perímetro del Humo
Para aparcamientos, la teoria del túnel se adapta
tomando Ps como el perímetro del humo
22/10/2012
15
Principios básicos - Humo en incendios
¿Cuanto humo produce el incendio de un coche?
22/10/2012
16
Humo en incendio – Cálculo de producción de humo
M
M
P
donde:
Y
M = CePY3/2
• M = Caudal másico de producción de humo (kg/sec)
• P = Perímetro del fuego (m)
• Y = Altura de la capa de humo (m)
• Ce = Constante
22/10/2012
Fuente: UK BRE 368
17
Control de humos – Cálculo del volumen del humo
Volumen de humo (m³/s) 
Producción humo (kg/s) x Temp absoluta capa de humos (K)
1.22 kg/m³ x Temp ambiente absoluta(K)
donde:
• Altura libre del aparcamiento de 3 m
• Altura efectiva de la capa limpia de 2.5 m (Y)
• Perímetro del fuego P = 20 m fuente BS 7346-7:2006
• Tamaño del fuego diseñado HRR = 8MW fuente BS 73467:2006
• Valores de HRR para el análisis = 1, 2, 4, 6, 8 MW
22/10/2012
18
Humo en incendio – ACH VS. Producción de humo
BS 7346-7: 2006 (sin rociadores)
Producción de humo calculado m3/s
m2
m³
6 ACH
m3/s
10 ACH
m3/s
HRR 1MW
HRR 2MW
HRR 4MW
HRR 6MW
HRR 8MW
1000
3000
5.0
8.3
16.4
19.2
24.8
30.4
36.0
2000
6000
10.0
16.7
16.4
19.2
24.8
30.4
36.0
3000
9000
15.0
25.0
16.4
19.2
24.8
30.4
36.0
4000
12000
20.0
33.3
16.4
19.2
24.8
30.4
36.0
8000
24000
40.0
66.7
16.4
19.2
24.8
30.4
36.0
Asumiendo:
• Altura libre del aparcamiento de 3 m
• Altura efectiva de la capa limpia de 2.5 m (Y)
• Perímetro del fuego P = 20 m fuente BS 7346-7:2006
• Tamaño del incendio HRR = 8MW fuente BS 73467:2006
• Valores de HRR alternativos mostrados = 1, 2, 4, 6 MW
22/10/2012
19
Ensayo de Incendio
22/10/2012
Fuente: UK CLG / BRE research 2006-9
20
Principios básicos – Funcionamiento
22/10/2012
21
Glosario
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ACH: Air Changes per Hour
CFD: Computational Fluid Dynamics
EA: Exhaust Air
EM: Emergency smoke clearance Mode
FA: Fresh Air
HRR: Heat Release Rate
IA: Inlet Air
LMA: Local Mean Age of air
NPV: Normal Pollution Ventilation
22/10/2012
22
Principios básicos – introducción + extracción
Para ventilar una espacio ocupado:
El aire se introduce y se extrae dentro del área ocupada
22/10/2012
23
Principios básicos
Humo en incendio
• Conductos de extracción:
• Quitan espacio
• Incrementan la presión del ventilador
• Pueden interferir con otros servicios:
• Alumbrado
• Tuberías
• …
22/10/2012
24
Principios básicos – introducción + extracción
Para ventilar una espacio ocupado:
El aire se introduce y se extrae
dentro del área ocupada
22/10/2012
25
Principios básicos – Aparcamiento sin conductos
22/10/2012
26
Principios básicos
• Principios básicos para sistema Jet Fan:
• Ventiladores principales de extracción para
• Renovaciones / hora requeridas (ACH) o,
• Caudal por plaza de aparcamiento
• El aire se introduce vía:
• Rampas
• Rejilla
• Chimenea
• La aportación de aire también se puede hacer
mediante ventiladores
• Jet Fans Controlan el aire
22/10/2012
27
Principios básicos
22/10/2012
Jet Fan - inducción de aire
28
Pre eStudio (PS)
22/10/2012
29
Información Necesaria
• Planos en formato AutoCAD
•
•
•
•
•
•
•
•
Planta
Secciones
Vigas descolgadas
Rociadores
Restricciones de los puntos de impulsión y/o extracción
Normativa a aplicar
Zonificación
Otros
• Tipo de ventilador de impulso
• No aporte mecánico de aire fresco
• …
22/10/2012
30
PS pasos(1)
1. Limpiar el plano del aparcamiento
22/10/2012
31
PS pasos(2)
2. Obtener el área aproximada [m2]
3. Cálculos
1. Volumen aprox [m3]  ¿Sección?
2. Caudal tanto para NPV como para EM
 ACH’s
3. Opciones para el cálculo de los ventiladores
a) Ventilador + Variador de frecuencia
b) Ventilador 2 velocidades
22/10/2012
32
PS pasos(3)
4. Detectar las aberturas y considerarlos
puntos de entrada natural de aire (FA)
5. Ubicar los punto/s de extracción. Se
intentará ventilación cruzada
22/10/2012
33
PS pasos(4)
6. Ubicar los ventiladores de impulso en
función de la geometría y puntos de FA/EA
22/10/2012
34
Puntos de Aporte y Extracción
• Aporte de FA y EA no deben estar cerca
• Se busca ventilación cruzada
• Evitar movimiento de fluido no natural
22/10/2012
35
Puntos de aporte mecánico de aire
• No ubicar los FA apuntando a las rampas
• Rampas de entrada/salida del aparcamiento
• Rampas de interconexión
• Evitar flujo en rampas de interconnexión  Acceso
de los bomberos
22/10/2012
36
Puntos de Extracción mecánica
• No ubicar los EA cerca de rampas
• Rampas de enetrada/salida
• Puntos de acceso
• Rampas de interconexión
• Evitar movimiento de aire en las rampas de
interconexión
22/10/2012
37
Ventiladores de impulso y rampas
• No ubicar ventiladores de impulso hacia
fuera de la rampa de entrada/salida del
aparcamiento (acceso de los bomberos?)
• Se puede obtener FA de las rampas
22/10/2012
38
Notas importantes
• Usar ventiladores centrífugos de inducción
(IFHT)
• Si el aparcamiento es más alto de 3.50m o más bajo
de 2.45m
• No usarlo encima de plazas de aparcamiento
• Proximidad de vigas descolgadas?
• Para resto de condiciones se pueden usar tanto
TJHT como IFHT
22/10/2012
39
Notas importantes
• Áreas parcialmente encerradas
• Son difíciles de ventilar
• Añadir un FA o un EA en ellas
22/10/2012
40
Recomendaciones de velocidades
•
•
•
•
Puntos de EA: 3 a 4 [m/s]
Puntos de FA: 2 a 3 [m/s]
Aberturas naturales: Menores de 2 [m/s]
Las velocidades en las rejillas deben ser bajas por
tal de evitar problemas de ruido y pérdidas de
carga (los caudales en las entradas naturales se
auto-equilibrarán
22/10/2012
41
CFD
22/10/2012
42
CFD pasos(1)
1. Crear el modelo 3D
1.
2.
3.
4.
22/10/2012
Crear las superficie (con columnas)
Crear el volumen del aparcamiento
Conectar los sótanos
Ubicar los ventiladores de impulso
43
CFD pasos (2)
2. Asignar condiciones de contorno
1. Presión atmosférica  Aberturas
2. Entrada de aire  Ventiladores de impulsión
3. Salidas de aire  Ventiladores de extracción
22/10/2012
44
CFD pasos (3)
3. Definición de los ventiladores de impulso
4. Mallado
22/10/2012
45
CFD pasos (5)
5. Análisis resultados
1. Velocidades
No áreas de aire
estancado
No áreas de aire estancado en
carreteras y zonas de paso
1. Altura de respiración de un adulto estándar
2. Plano de los ventiladores de impulso
2. LMA
1. Altura de respiración de un adulto estándar
22/10/2012
46
Principios básicos
Principios básicos
CFD + sistema Jet Fan?
22/10/2012
47
Principios básicos: CFD – extracción con conductos,
rejillas múltiples
Entrance ramp, air in
Conductos de extracción:
Total de 28 verticales en 4 filas
4 rejas en cada vertical
¿Que pasará al aire?
22/10/2012
48
Principios básicos: CFD – Jet Fans, 2 extracción
Entrance ramp, air in
2 puntos de
extracción
¿Que pasará al aire?
22/10/2012
49
Ejemplos de analisis CFD
Ejemplos de analisis CFD
22/10/2012
50
Ejemplos de analisis CFD – Modelo del aparcamiento
Descripción:
• Coches: 445
• Altura: 3.0 m (3.33 m en Z2)
• Superficie: 12,670 m2
• Entrada de aire: Por aberturas
• Nº puntos de extracción: 3
22/10/2012
51
Ejemplos de analisis CFD –
Layout aparcamiento con posición de Jet Fan
Zona 3
Zona 2
25 Jet Fans
• 7 x TJHT/2/4-315-C 0,8/0,2kW F300
• 13 x IFHT-50N-C 4/8 1.1/0.18kW F300
• 5 x IFHT-75N-C 4/8 2,2/0,37kW F300
Zona 1
22/10/2012
52
Example CFD analysis – Velocidad a 1.7 m encima del
suelo
Zona 3
Zona 2
22/10/2012
53
Example CFD analysis – LMA a 1.7 m encima del
suelo
Zona 3
Zona 2
22/10/2012
54
Example CFD analysis – Velocidad lineas de corriente
Zona 3
Zona 2
22/10/2012
55
Example CFD analysis – Report considerations
• Conclusiones para EM:
• Se muestra el movimiento de aire sin areas de estancamiento en el
plano 1.7m encima del suelo, que es la altura de la cabeza de un
adulto, en la zona bajo estudio correspondiente
• Se muestra la edad media local del aire (LMA) en el plano 1.7m
encima del suelo, que es la altura de la cabeza de un adulto. Esto
representa el tiempo que el aire permanece en el aparcamiento, y
proporciona un indicador sobre la correcta distribución del aire en el
aparcamiento
• Se muestra que para las Zonas 2 y 3 el aire ha sido extraído en una
escala de tiempo óptima
• Las lineas de corriente muestran movimiento de aire en las distintas
zonas estudiadas
22/10/2012
56
Ejemplos de proyectos – Proyectos de Referencia
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Zorlu Center (Istanbul)
Armada AVM (Ankara)
The Polygon (Egypt)
Lidl (Zagreb)
Ikea (Caen)
Floreasca Sky Tower (Bucharest)
Allegro (Jawor)
Pacific Al Marjan (Dubai)
External Affairs Ministry (Algiers)
Al Jasra (Qatar)
22/10/2012
57
Funcionamiento del sistema Jet Fan
El video muestra como los Jet Fans inducen
flujo de humo caliente en un aparcamiento
http://www.youtube.com/user/SyPVentilation?feature=mhsn#p/u/5/pj-ScGU_TX8
22/10/2012
58
Productos – Aparcamientos cerrados
Gama de productos para ventilación en
aparcamientos cerrados
22/10/2012
59
Producto
Modelo : TJHT
• Flujo Axial
• Diámetro de 315 a 630 mm
• Completamente reversible
• Motores de 1 o 2 velocidades
• Caja de bornes, o interrupor paro/marcha opcional
para F200 / 120, F300 / 120, F400 / 120.
• Suministrado con protectores
o deflectores en entrada/salida
22/10/2012
60
Producto
Modelo : TJHU
• Flujo Axial
• Diámetro de 315 a 400 mm
• Pala unidireccional
• Motores de 1 o 2 velocidades
• Caja de bornes, o interrupor paro/march opcional
para F200 / 120, F300 / 120, F400 / 120.
• Suministrado con protectores
o deflectores en entrada/salida
22/10/2012
61
Producto
Ventilador centrífugo de inducción: IFHT
• Flujo centrífugo
• Para aparcamientos bajos
• Empuje de 50N, 75N, 100N
• Conexión mediante caja bornes
• Interruptor paro/marcha opcional
• Para F300 / 120, nuevo F400 / 120
22/10/2012
62
Producto
Modelos : TGT - THGT
Ventiladores de flujo axial
• Diámetro de 400 a 1250 mm
• Caudal desde 1,500 hasta
120,000 m3/h
• Resistencia al fuego
F200/120
(THGT) F300/120
F400/120
22/10/2012
63
Ventilación de aparcamientos mediante
Sistema Jet Fans
Preguntas
Presentado por
Alex Maymó
http://www.tv3.cat/videos/1534449/Incendi-espectacular-a-Viladecans