WP3 Tvorba počítačových požiarnych modelov

Požiarne modely výrobnej a nevýrobnej stavby

Táto časť obsahuje popis vytvorených požiarnych modelov správania sa požiaru, resp. šírenia tepla, šírenia dymu, a tiež riadenej evakuácie pri požiari. Požiarne modely boli vytvorené v prostredí ANSYS a evakuačné modely v prostredí PATHFINDER.

Experimentálnym objektom bol komplex budov TUZVO, predstavujúcu unikátne spojenie rozsiahlych nevýrobných (Hlavná budova TUZVO) a výrobných priestorov (Vývojové dielne a laboratóriá - pílnica, stolárska dielňa). Takúto kombináciu je možné v podmienkach SR považovať za výnimočnú. 

Model oboch objektov bol vytvorený v softvéry Ansys Discovery 2025 (obr. 1). Model je detailne spracovaný podľa historických výkresov a súčasných úprav. Pre priestory, ktoré prešli úpravou, ale neexistuje k nim dokumentácia bola využitá technológia 3D skenovania s presnosťou 1cm pre presné zachytenie rozmerov priestorov.

Model obsahuje kompletnú materiálovú skladbu, vďaka čomu je možné presne určiť množstvo horľavého materiálu nachádzajúceho sa v budove, čo je významné pre určenie stáleho požiarneho zaťaženia.

Vďaka zachyteniu presnej dispozície budovy, vrátane všetkých prekážok, bol model využiteľný aj pre potreby riešenia evakuácie.  

Obr. 1 Detailný model budovy

Prvý model predstavoval analýzu požiarneho vetrania v chránených únikových cestách a analýzu komplexnej evakuácie osôb v prípade požiaru. Model obsahuje taktiež kompletný projekt protipožiarnej bezpečnosti stavby v 3D.

Analýza vetrania objektov bola vykonaná v softvéry Ansys Discovery. Zisťovaný bol súčasný stav a príprava podkladov pre návrh núteného vetrania v rámci aktuálne pripravovanej rekonštrukcie budovy (obr. 2). Návrh vetrania pre takto komplexnú budovu (spojené nevýrobné a výrobné priestory) je s využitím technických noriem mimoriadne náročné a preto je využitie počítačového modelu veľmi efektívne. Dôležité bolo dodržať predpísané maximálne a minimálne tlakové rozdiely, aby bolo zabezpečené bezproblémové otvorenie požiarnych dverí.

Obr. 2 Pripravený model pre analýzu núteného vetrania v Ansys Discovery

V rámci výpočtov boli zistené hodnoty ako potrebný objem vzduchu (6800 m³), ktorý je potrebné odvetrať, maximálna rýchlosť pohybu vzduchu, maximálny a minimálny pretlak a v neposlednom rade aj optimálny poloha pre umiestnenie ventilačných prívodov a odvodov núteného vetrania (obr. 3 a 4).

Obr. 3 Simulácia vetrania v Ansys Discovery

Obr. 4 Simulácia vetrania v Ansys Discovery

Návrh spočíval v zabezpečení optimálneho pretlaku a rozmiestnenia ventilačných prvkov, aby nedochádzalo k tvorbe statických výrov, čím sa zabezpečí optimálna ventilácia priestoru v prípade požiaru.

Ďalší pripravený model bol s využitím softvéru Pathfinder 2024 pre analýzu evakuácie osôb (obr. 5).

Obr. 5 Model evakuácie v softvéri Pathfinder

Model bol využitý pri analýze súčasného stavu možností evakuácie a návrh opatrení pre zlepšenie aktuálneho stavu. Výsledky simulácie nám ukázali, že s miernou úpravou evakuačných predpisov je možné splniť maximálny dovolený čas evakuácie osôb zo stavby, avšak ukázal nasledovné. Odhalil kritické problémy s nedostatočnou plochou chránených únikových ciest, čo by  zapríčinilo hromadenie osôb na chodbách, čo je nežiadúce.  Čas čakania osôb na potenciálne ohrozenej nechránenej únikovej ceste bol pomocou simulácie odhadnutý na približne 620 s, čo výpočet pomocou slovenských technických noriem nedokázal odhaliť. Simulácia tak ukázala značné trhliny v preskriptívne orientovanom systéme výpočtov evakuácie podľa slovenských technických noriem.

Obr. 6 Problémy s kongesciou evakuantov na chránenej únikovej ceste

S cieľom vyriešiť tento problém bol využitý výkonnostný prístup orientovaný na skrátenie času pobytu osôb v nechránenej časti budovy. Vhodným prerozdelením evakuantov sa podarilo skrátiť čas na 130 s čo je výrazné zlepšenie a spĺňa podmienky kladené na evakuáciu osôb podľa platnej slovenskej legislatívy (vyhláška MV SR č. 94/2004).

Ďalší pripravený model vychádzal z prvého modelu vytvorenom v Ansys Discovery 2025 a obsahuje kompletné riešenie PBS budovy (obr. 7). Jedná sa o inovatívny prístup, umožňujúci kombinovať možnosti modelovania a simulácie, architektonického riešenia a dokumentácie PBS.

Obr. 7 Projekt protipožiarnej bezpečnosti v 3D zobrazení