Dimensjonere røykventilasjon i tunnel

Abstract

I Europa er det mer enn 15 000 km med tunnel [3], bare i Norge er det over 1100 veitunneler med samlet lengde over 800 km. Minst 530 av veitunnelene i Norge er lengre enn 500 m [4]. Dagens regelverk krever at alle tunneler lengre enn 1 km skal ha brannventilasjon med minimum lufthastighet 3 m/s [5]. Opprinnelig ble tunnelventilasjon implementert i tunneler for å håndtere avfallsgasser og støv, men i senere tid har dette blitt en av de viktigste tiltakene under brann i tunneler. Frem til dags dato er ingen personer i Norge registrert omkomne som følge av brann i tunnel ifølge Statens Vegvesen [6] [7]. Men det er et stort tema i fagmiljøet om at det ofte har vært tilfeldigheter som har ført til at personer overlever tunnelbrannhendelser. Om tilfeldighetene slår i motsatt retning, kan det oppstå tunnelbrann i Norge med alvorlige konsekvenser for liv og helse. Tall fra forsikringsbransjen viser at branntilløp inntreffer annenhver dag i vogntog på norske veier, og hver tredje dag i busser på svenske veier. Branner i slike kjøretøyer kan dermed forventes å fortsette i det norske veinettet, inklusivt i tunneler [8]. Videre angir tall fra Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap [9] at det har vært 124 branner i kjøretøy i norske tunneler fra og med primo 2016 til juni 2020. Det utgjør 2,34 branner per måned, eller i overkant av én brann annenhver uke i Norge (brann i kjøretøy inne i tunnel). 80% av tilfellene er brann i personbil og/eller lastebil. Langsgående ventilasjon drevet med røykvifter i tak med tunnelportaler som tilluft og røykavkast er den mest utbredte ventilasjonsmetoden i langsgående tunneler i Norge. Bakgrunnen er i hovedsakelig knyttet til kostnader, og at det er ikke ønskelig med vertikale sjakter med røykavkast i befolkede områder og/eller natur. Det er også svært ugunstig for tunneler plassert under høye fjell og undersjøiske tunneler for så og røykventileres via vertikale sjakter. I Norge i dag brukes blant annet ligninger for forflytning av masse i rør/tunnel for å dimensjonere brannventilasjonen i en kombinasjon med mye erfaring basert på brannøvelser og branntester. Denne oppgaven undersøker hvordan brannsimuleringer gjennomført i Fire Dynamics Simulation (FDS) [1] i kombinasjon med modelleringsprogrammet Pyrosim kan dokumentere nødvendig brannventilasjon i tunneler. Resultater fra gjennomførte brannsimuleringer som representerer scenariene brann i bil, buss og lastebil i 100- og 1000 m lang tunnel viser at det er mulig å dokumentere hvilken ventilasjonseffekt som er nødvendig for å tilrettelegge for brannvesenets slokkemannskap og innsats. I 100 m lang tunnel med én brannvifte må ventilasjonseffekten ved brann i bil, buss og lastebil være henholdsvis 17,5 m3/s, 27,5 m3/s og 35 m3/s basert på gjennomførte brannsimuleringer. I 1000 m lang tunnel med ti brannvifter jevnt fordelt må ventilasjonseffekten ved brann i bil, buss og lastebil være henholdsvis 10 m3/s, 15 m3/s og 15 m3/s for å tilrettelegge for brannvesenets innsats basert på gjennomførte brannsimuleringer. Brannøvelse i Mælefjelltunnelen viser hvordan brannventilasjon av tunnel fungerer i praksis. En brann ble tent på relativt sentralt i tunnelen som er i overkant av 9 km lang. Brannviftene klarte å føre røyken i én bestemt retning og dermed ivareta gode innsatsforhold til brannvesenet fra motsatt ende. I tillegg klarte brannventilasjonen ved å snu ventilasjonsretning å snu røykstrømmen i tunnelen. Brannsimuleringer gjennomført viser at simuleringer gir oversiktlige, mer informasjon og gir en større fleksibilitet og nøyaktighet sammenlignet med håndberegner som er enkle å ta i bruk, men gir grovere resultater og er mindre fleksible. Basert på oppgaven vil brannsimuleringene medføre en større sannsynlighet for riktig dimensjonering av brannventilasjon i tunnel.