Tünel Yangınlarında Jet Fan Diziliminin Duman ve Isı Kontrolüne Olan Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, bir karayolu tünelinde çıkabilecek olası bir yangın sonucu oluşan yüksek ısı ve dumanın kontrolü üzerine çalışılmıştır. Bu kapsamda, tünel girişinden iki farklı konum için olası yangın modelleri oluşturulmuştur. Yangın sonucu oluşacak dumanın tünel dışına atılabilmesi amacıyla, tünel boyunca farklı noktalara üç adet aksiyel jet fanın yerleştirildiği düşünülmüştür. Oluşturulan yangın modelleri için, tünel içerisine yerleştirilmiş olan bu jet fanlarının farklı açıklık kapalılık durumları için farklı yangın senaryoları oluşturularak, sayısal analizler tekrarlanmıştır. Böylelikle yangın konumunun ve fan diziliminin sıcaklık, duman, CO ve O2 değerlerine olan etkileri incelenmiştir. Sonuç olarak, tünelin girişine yakın bölgelerde çıkan bir yangında tünel içerisinde ki sıcaklık ve du-man dağılımının, tünel çıkışına yakın bölgelerde çıkan bir yangına göre daha yoğun olduğu belirlenmiştir. Fanların açıklık ve kapalılık durumunun ise, tünel içerisindeki sıcaklık ve duman dağılımlarını önemli ölçüde etkilediği gözlemlenmiştir. Hiçbir fanın çalışmadığı durumda, tünel içindeki sıcaklık ve duman seviyelerinin çok yükseldiği ve ortamın insan sağlığı için olumsuz özelliklerde olduğu belirlenmiştir. Sadece 3. fanın açık olmasının, yangın kaynaklı duman, sıcaklık, CO ve O2 değerleri üzerinde ki iyileştirici etkisinin çok düşük düzeyde kaldığı gözlem-lenmiştir. Ancak sadece 1. fanın veya sadece 2. fanın açık olması durumlarının, tünel içi duman ve ısı kontrolün-de daha efektif sonuçlar verdiği kanaatine varılmıştır. Tüm fanların açık olduğu durumda ise, diğer tüm durumlara göre duman, sıcaklık ve CO değerlerinin minimum seviyede, O2 değerinin ise maksimum seviyede gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Dolayısıyla, incelenen parametre aralığında tüm fanların açık olduğu durumun optimum duman ve ısı kontrolü sağladığı tespit edilmiştir.

Keywords

• Duman Kontrolü
• Jet fan
• Isı Salınım Oranı
• Tünel Yangınları

Investigation of The Effects of Jet Fan Sequence to Smoke and Heat Control for Tunnel Fires

Abstract

In this study, fire models for two different locations from the tunnel entrance are created. To discharge the smoke due to the fire outside the tunnel, three axial jet fans are considered to be positioned at different points along the tunnel. For the created fire models, different fire scenarios for open and closed positions of these jet fans inside the tunnel are created. Thus, the effects of the fire location and fan sequence on temperature, smoke, CO and O2 values are investigated. It is observed that the open or closed status of the fans had a significant effect on temperature and smoke distribution inside the tunnel. When none of the fans was open, it is found that the temperature and smoke levels inside the tunnel increased at a high level. It is observed that when only the 3rd fan was open, the improve-ment effect on fire-induced smoke, temperature, CO and O2 values were at a very low level. However, when only the 1st fan or only the 2nd fan was open, it is found that smoke and temperature control inside the tunnel was more effective. When all the fans were open, it is observed that smoke, temperature and CO value were at the minimum level and the O2 value was at the maximum level compared to all other states. Therefore, it is determined that the optimum smoke and heat control was achieved in all fans are open status for the investigated parameter range. 

Keywords

• Heat Release Rate
• Jet fan
• Smoke Control
• Tunnel Fires

References

1. Alpgiray, B. (2016). Enine Havalandırma Sistemine Sahip Bir Tünelde Yangın Kaynaklı Dumanın Tahliyesinin Sayısal Yöntemle İncelenmesi (Yüksek Lisans Tezi), Gazi Üniversitesi, Ankara. Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
2. Altay, M., (2016). Tünel Yangınlarının Modellenmesi ve Etkin Parametrelerin Modellemedeki Gerçekçiliğinin İncelenmesi (Yüksek Lisans Tezi)., Bursa Teknik Üniversitesi, Bursa. Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
3. Bilgin, F. (2014). Karayolu Tünellerinde Araç Emisyonları Havalandırma ve Yangın Önleme Esasları (Yüksek Lisans Tezi), Bahçeşehir Üniversitesi, İstanbul. Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
4. Chiam, B.H. (2005). Numerical Simulation of a Metro Train Fire (Master's thesis). University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.
5. Fan, C.G., Ji, J., Gao, Z.H. ve Han, J.Y. (2013). Experimental Study on Transverse Smoke Temperature Distribution in Road Tunnel Fires, Tunnelling and Underground Space Technology, 37, 89–95. https://doi.org/10.1016/j.tust.2013.04.005
6. Fan, C.G., Ji, J., Gao, Z.H. , Han, J.Y. ve Sun, J.H. (2013). Experimental Study of Air Entrainment Mode with Natural Ventilation Using Shafts in Road Tunnel Fires. International Journal of Heat and Mass Transfer, 56, 750–757. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.09.047
7. Karaaslan, S., Hepkaya, E. ve Yücel, N. (2013). Cfd Simulation of Longitudinal Ventilation Systems In A Scaled Short Tunnel. Isı Bilimi ve Teknigi Dergisi, 33, 1, 63-77.
8. Lee, S. R. ve Ryou, H. S. (2016). A Numerical Study On Smoke Movement In Longitudinal Ventilation Tunnel Fires For Different Aspect Ratio, Building and Environment, 41, 719–725. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2005.03.010

9. Li, J., Deng, Q., Li, Y. ve Wang, Z. (2017). Numerical Evaluation On The Smoke Control Strategies and Parameters For The Road Tunnel with Converging Junctions, 10th International Symposium on Heating, Ventilation and Air Conditioning, ISHVAC2017 (pp. 1858-1863) Jinan-China. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.262
10. Li, J., Tian, Y., Li, Y., Zhao, Y., ve Huang, Y. (2017). Numerical and Experimental Study on the Effects of the Slope on the Critical Velocity in Titled Tunnels, 10th International Symposium on Heating, Ventilation and Air Conditioning, ISHVAC2017 (pp. 1864–1870) Jinan-China. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.265
11. Li, Y.Z., Lei, B. ve Ingason, H. (2010). Study of Critical Velocity and Backlayering Length In Longitudinally Ventilated Tunnel Fires. Fire Safety Journal, 45, 361–370. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2010.07.003
12. Lin, P., Zhang, Y., Li, T. ve Si, Y. (2016). A Numerical Study on the Impact of Vehicles’ Blockage on the Performance of Semi-transversal Smoke Control System in Tunnel Fire. Procedia Engineering, 135, 248 – 260. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.01.120
13. Tian, X., Zhong, M., Shi, C., Zhang, P. Ve Liu, C. (2017). Full-Scale Tunnel Fire Experimental Study of Fire-Induced Smoke Temperature Profiles with Methanol-Gasoline Blends. Applied Thermal Engineering, 116,233–243. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.01.099
14. Ünal, E. (2015). Acil Durum Tünel Havalandırmasında Bölgesel Faktörlerin Sayısal Olarak İncelenmesi, 12. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi (pp. 677-686). İzmir.
15. Wang, Q., Tangb, F., Lib, L., Zhangc, X. ve Fanb, C. (2016). Large Eddy Simulation On The Effect Of Smoke Exhaust Openings Arrangement On The Smoke Spread In Tunnel Fires. Procedia Engineering, 135, 309 – 315.
16. Yuan, Z., Leia, B. ve Bia H. (2015). The Effect of Fire Location on Smoke Temperature in Tunnel Fires with Natural Ventilation. Procedia Engineering, 121, 2119 – 2124. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.09.082
17. Yuan, Z., Lei, B. ve Kashef, A. (2013). Reduced-Scale Experimental Research on Fires in Tunnels with Natural Ventilation,The 9th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology, (pp. 907-915). https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.08.142