Rakennusten paloturvallisuusmääräysten mukaan toiminnallinen eli oletettuun palonkehitykseen perustuva paloturvallisuussuunnittelu on ollut vaihtoehtoinen suunnittelumenetelmä jo vuodesta 1997.
Suunnittelua, joka perustuu kohteen mallintamiseen ja todennäköisiin palotapahtumiin.
Suunnittelua, jolla saamme tarkan tiedon siitä, mitä tulipalossa tapahtuu ja miten ihmiset poistuvat.
Työkalu, jolla optimoidaan paloturvallisuuden taso etenkin suurissa ja monimutkaisissa tiloissa.
Toiminnallisessa paloturvallisuussuunnittelussa otetaan huomioon rakennuksen yksilölliset ominaisuudet, kuten tilojen korkeus ja geometria sekä aktiiviset ja passiiviset palontorjuntamenetelmät. Lopputuloksena saadaan kohteeseen paras ja kustannustehokkain saatavilla oleva turvallisuustaso ja siten merkittävät säästöt rakennuskustannuksissa.
Toiminnallisessa suunnittelussa käytettävillä palonsimulointiohjelmilla kuvataan tulipaloja, niissä tapahtuvia ilmiöitä, paloturvallisuuslaitteiden toimintaa ja palojen aiheuttamien vaaratekijöitä.
Toiminnallinen paloturvallisuussuunnittelu on ollut Suomessa mahdollista vuodesta 1997 alkaen, jolloin palomääräykset tekivät laskennallisen mitoituksen tasavertaiseksi mitoitusmenetelmäksi perinteisen taulukkomitoituksen kanssa. Markku Kauriala Oy on ollut tuomassa menetelmää Suomeen ja oli ensimmäisiä yrityksiä, jotka ovat menetelmää hyödyntäneet.
Suomen ympäristöministeriön asetuksen rakennuksen paloturvallisuudesta 848/2017 3 § mukaan:
”Paloturvallisuusvaatimukset täyttyvät myös, jos rakennus suunnitellaan ja rakennetaan perustuen oletettuun palonkehitykseen, joka kattaa kyseisessä rakennuksessa todennäköisesti esiintyvät tilanteet. Vaatimuksen täyttyminen on todennettava tapauskohtaisesti ottaen huomioon rakennuksen ominaisuudet ja käyttö. Oletettuun palonkehitykseen perustuvassa suunnittelussa on käytettävä menetelmiä, joiden kelpoisuus on osoitettu. Suunnittelun perusteet, käytetyt mallit ja saadut tulokset on esitettävä rakennuslupamenettelyn yhteydessä.”
Toiminnallisen paloturvallisuussuunnittelun tärkein elementti on kvantitatiivinen riskianalyysi ja sitä täydentävät palo-, lämpötila-, savunpoisto- ja poistumisaikasimuloinnit. Kunkin kohteen paloturvallisuussuunnittelu tehdään yksilöllisesti käyttäen yhtä tai useampaa alla olevan listan kohtaa:
Monte Carlo -tekniikan avulla voidaan ottaa huomioon eri tekijöiden todennäköisyyksien riippuvuudet toisistaan (esimerkiksi palokuorman vaikutus palokunnan toimintaan).
Riskianalyysiä käytetään apuvälineenä
Paloriskit ovat merkittävä osa kiinteistön riskien hallintaa. Kartoitamme ja havaitsemme riskit ja teemme ehdotuksen riskien poistamiseksi ja hallitsemiseksi. Tarkasteltavia kohtia ovat muun muassa pelastussuunnittelu, passiivinen ja aktiivinen palosuojaus, vaaraa aiheuttavat laitteet, tulityöt, päivittäiset toimet sekä ulkopuoliset uhat.
Tulipalossa tapahtuvia ilmiöitä, paloturvallisuuslaitteiden toimintaa ja palojen aiheuttamia vaaratekijöitä voidaan kuvata palonsimulointiohjelmilla.
Fire Dynamics Simulator (FDS) on suurten pyörteiden turbulenssimallia soveltava tulipalojen simulointiin räätälöity ohjelma, joka soveltuu yleisimpien paloskenaarioiden mallintamiseen, kuten huone-, allas- ja tunnelipalot. Lisäksi aktiivisen palontorjunnan vaikutus, kuten esimerkiksi sprinklaus voidaan ottaa ohjelmassa huomioon. Huonepalojen lämpötiloja ja savupatjan korkeutta voidaan mallintaa myös käyttäen hieman yksinkertaisempia vyöhykemalleja, kuten CFAST, OZone ja Argos.
Palo- ja savusimuloinnit ovat suunnittelua paloturvallisuuden aikaansaamiseksi, lähtien paloteknisten ratkaisujen todellisista vaikutuksista palovaarojen vähentämisessä. Toimitaan siis samoin kuin millä tahansa muulla turvallisuusteknisellä alalla. Kehittyneessä paloturvallisuussuunnittelussa selvitetään, miten kohde tulipalon sattuessa käyttäytyy ja miten paloturvallisuuteen vaikuttavat järjestelmät tulee järjestää riittävän turvallisuuden saavuttamiseksi.
Tämä toteutetaan käyttäen palon, ihmisten ja paloturvallisuusjärjestelmien toiminnan simulointia. Tämä on mahdollista nykyään, koska on paljon tutkittua tietoa, joka on muokattu insinöörimenetelmien tasolle. Lisäksi tietokoneiden kehitys on mahdollistanut kyseisten insinöörimenetelmien tehokkaan hyödyntämisen.
Savunpoiston simuloinnilla varmistetaan riittävä savunpoisto oikeista paikoista poistumisen ja pelastuslaitoksen toiminnan turvaamiseksi. Fire Dynamics Simulator (FDS) pystytään tutkimaan niin painovoimaisen kuin koneellisen savunpoiston vaikutusta, myös suuntapainpuhaltimien toiminta pystytään ottamaan huomioon.
Tulipalon läheisyydessä vaikuttavat lämpötilat voidaan määrittää FDS-virtauslaskentaohjelmalla. Lämpötilat kantavissa rakenteissa (esimerkiksi puu, teräs, betoni) voidaan laskea käyttäen elementtimenetelmäohjelmistoa SAFIR. Lisäksi SAFIRilla voidaan tarkastella rakenteen käyttäytymistä palotilanteessa. Toisin sanoen sillä voidaan määrittää luotettavasti, säilyttääkö rakenne kantavuutensa palotilanteessa. Ohjelmasta löytyy valmiit materiaaliominaisuudet tyypillisimmille rakennusmateriaaleille ja vaihtoehtoisesti siihen voidaan syöttää materiaaliarvot esimerkiksi koetulosten perusteella.
Rakennuksesta on voitava poistua turvallisesti tulipalossa. Rakennuksessa on oltava riittävästi sopivasti sijoitettuja, tarpeeksi väljiä ja helppokulkuisia uloskäytäviä niin, että poistumisaika rakennuksesta ei ole vaaraa aiheuttavan pitkä.
– Ympäristöministeriön asetus paloturvallisuudesta 848-2017 –
Yksilöitä kuvaavilla simulointimalleilla voidaan havainnollistaa uloskäytävien kapeikkojen, portaiden tai muiden hidasteiden vaikutusta poistumisnopeuteen. Usein poistumissimulointien tulosten perusteella voidaan tehdä merkittäviä parannuksia poistumisjärjestelyihin. Simulointimalleilla pyritään jäljittelemään ihmisten käyttäytymistä ja siirtymistä poistumisen aikana mahdollisimman tarkoin. Toiminnallisen palosuunnittelun merkitys näkyy etenkin pääpoistumisreittien poistumismatkojen ylityksen mahdollistamisena.
Poistumissimuloinneissa käytämme Simulex ja Pathfinder -laskentaohjelmia, jotka ovat alan tiedeyhteisön julkaisuissa vertaisarvioituja ja validoituja ohjelmia. Ohjelmilla pystytään simuloimaan laajasta ja monikerroksisesta rakennuksesta tapahtuva henkilöiden evakuoituminen.
Voimme erikseen sovittaessa tehdä poistumissimuloinneista myös havainnollistavan videon.
Tulipalossa ympäristöön kohdistuva lämpösäteily voidaan laskea palosimuloinneilla. Tulosten perusteella voidaan muun muassa arvioida lähistöllä olevan palavan materiaalin syttymisriskiä, rakenteiden kantavuutta tai ihmisten mahdollisuutta suojautua tai poistua lämpösäteilyn vaikutusalueelta.
Räjähdyslaskennan ja -simuloinnin avulla voidaan mitoittaa tilan ja räjähdysriskin vaatimat paineenpurkuaukot sekä tarkastella räjähdyksen kehittymistä. Tuloksena saadaan tarvittavan aukon koko sekä räjähdyksen aikainen painehuippu. Ylipaine puretaan siten, etteivät rakenteet vaurioidu.
Räjähdyslaskennan ja -simuloinnin avulla määritetään myös räjähdysvaarallisten kohteiden ympäristöön kohdistamat lämpösäteilystä, paineesta ja heitteistä aiheutuvat vaarat, jotka tulee ottaa huomioon suunnittelussa.
Tulipalon sammuttamiseen käytetään yleisimmin vettä. Osa sammutusvedestä höyrystyy tulipalon kuumuuden takia ja osa imeytyy palokohteen irtaimistoon ja rakenteisiin. Loppuosa on sammutusjätevettä. Sammutusjätevedet ovat ongelmallisia, sillä niiden mukana ympäristöön saattaa kulkeutua ihmisen terveydelle tai ympäristölle vaarallisia kemikaaleja.
Sammutusjätevesien määrän laskeminen tehdään yksilöllisesti ja määrät perustuvat kohteen palo-osastojen kokoon sekä sammutusveden laskennallisesti arvoituun määrään. Tuloksena saadaan suurin sammutusjäteveden määrä, jonka avulla sammutusjäteveden hallinta saadaan suunniteltua ja järjestettyä.
© – Palotekninen Insinööritoimisto Markku Kauriala Oy | Tietosuojaseloste
Kotisivut: Sivustamo Oy
