Om inzicht te verkrijgen in het verloop van een incident en de onderliggende processen of
Er bestaat een veelvoud aan simulatiemodellen voor situaties en processen die verband houden met brandweer en rampenbestrijding. Zo zijn er simulatiemodellen voor de verspreiding van een toxische wolk over de omgeving, voor de ontwikkeling van temperatuur en rook, er bestaan modellen waarmee het vluchtgedrag van mensen in een bedreigende situatie kan worden voorspeld, computerprogramma’s waarmee het interieur van gebouwen tot in detail kan worden bekeken, enzovoort.
In het derde en vierde kwartaal van 2005 zijn verkennende onderzoeken door het Nibra uitgevoerd naar Brandmodellering, Evacuatiemodellering, Modellering van brandbeveiligingsinstallaties en Interventiemodellering (Nibra, 2005b).
Hieronder worden de conclusies en aanbevelingen per vakgebied gepresenteerd.
Conclusies Verkenning algemeen
State-of-the-art simulatieprogramma’s voor brand- en rookontwikkeling, evacuatie en brandbeveiligingsinstallaties worden hoofdzakelijk ontwikkeld in het buitenland (zoals de VS, Engeland, Zweden).
Het ontwikkelen en onderzoeken van simulatieprogramma’s voor brand- en rookontwikkeling, evacuatie en brandbeveiligingsinstallaties vraagt een specialistische, (wis- en natuurkundig) wetenschappelijke kennis.
Het toepassen van simulatieprogramma’s voor brand- en rookontwikkeling, evacuatie en brandbeveiligingsinstallaties is gecompliceerd doordat de diverse modellen en programma’s zeer specifieke kenmerken hebben qua toepassingsgebied, beproeving (validiteit) en gebruiksvriendelijkheid.
Voor het toepassen van simulatiemodellen en de beoordeling van de resultaten kennis vereist op het gebied van brandontwikkeling, gebouwontwerp en is inzicht nodig in de eigenschappen van simulatiepakketten.
Simulatieprogramma’s voor brand- en rookontwikkeling, evacuatie en brandbeveiligingsinstallaties zijn slechts een middel binnen het conceptueel benaderen van brandveiligheid en kunnen bij gebouwontwerp of evaluaties van branden worden ingezet bij nemen van brandpreventieve beslissingen.
(Simulatie)modellen geven een beperkte weergave van de werkelijkheid, maar verschaffen desondanks inzicht in brand- en rookontwikkeling en evacuatiemogelijkheden.
De inzichten uit simulatietoepassingen zijn bruikbaar in het ontwerpen van brandveilige gebouwen, maar bedacht moet worden dat de resultaten gepaard gaan met onzekerheden.
Brandmodellering
Brandsimulaties zijn grotendeels geënt op de principes uit stromingsleer. De stromingsleer draait om de behoudswetten voor massa, energie en impuls (momentum). Bij brandsimulatie komt daarbij het behoud van chemische elementen in verband met het omzettingsproces (verbranding).
Veldmodellen (Computational Fluid Dynamics: CFD) worden gebruikt voor de modellering van complexe brandgerelateerde vraagstukken zoals brandontwikkeling en interacties met bijvoorbeeld evacuatie of blusinzetten.
Zonemodellen worden gebruikte voor eenvoudige brandgerelateerde vraagstukken en geven een snelle voorspelling van bijvoorbeeld verbranding en roetvorming.
De stroming van warmte en rook wordt zowel volgens het zonemodel als het veldmodel (CFD-model) gesimuleerd. Alhoewel het veldmodel de werkelijkheid beter benadert, voldoet het zonemodel voor bepaalde vragen. Simulaties met zonemodellen vereisen minder rekenkracht van computers en zijn daarom
goedkoper.
Bij brandsimulatie zal in de toekomst het dynamisch gedrag van constructies als functie van de, met name de temperatuurontwikkeling, ook gemodelleerd worden. Zo ook de beïnvloeding van de brand- en rookontwikkeling, maar ook het evacuatieproces, ten gevolge van toevallige factoren respectievelijk de interventie door installaties en/of hulpverleners.
Brandbeveiligingsinstallaties
Het merendeel van de modellen die gebruikt worden voor het simuleren van de reactietijd en effect van brandbeveiligingsinstallaties is gebaseerd op, de relatief eenvoudige, zone modellering.
Deze relatief eenvoudige programma’s hebben als voordeel dat de rekentijd kort is. Hierdoor worden deze modellen vaak ingezet naast een complexere CFD simulatie.
State-of-the-art CFD software maakt het nu mogelijk door de toevoeging van specifieke modellen, om met redelijke nauwkeurigheid de reactietijd en effect van brandbeveiligingsinstallaties te berekenen.
Evacuatie
Bij evacuatiesimulatie is de trend om individuele besluitvorming van evacuees mee te modelleren; het model wordt daarmee meer probabilistisch van karakter.
Evacuatie simulatiemodellen kunnen gebaseerd zijn op diverse rekenkundige theorieën waarbij de toepasbaarheid verschilt per situatie (vrije bewegingsruimte, noodsituatie, bezettingsgraden, mensenmassa’s).
Microscopische simulatie is state-of-the-art vanwege de rekenschap die gegeven wordt aan (individueel) menselijk gedrag in mensenmassa’s.
Interventies
Het gedrag van brandweerpersoneel wordt nog niet gemodelleerd ten behoeve van simulaties.
De bestaande simulatiesystemen, die worden toegepast voor de training van hulpverleners in de competenties commandovoering, coördinatie en communicatie, zijn potentieel geschikt voor het trainen en onderzoeken van het vluchtgedrag. Hierbij is het mogelijk virtuele brandhaarden en/of brandpreventieve voorzieningen, zoals vluchtwegaanduiding en een ontruimingsalarm, in een werkelijke omgeving, zoals een kantoorgebouw zichtbaar en hoorbaar te maken.
Brandsimulatie en onderzoek software:
- ALOFT-FTTM – A Large Outdoor Fire plume Trajectory model – Flat Terrain
- ASCOS – Analysis of Smoke Control Systems
- ASET-B – Available Safe Egree Time – BASIC
- ASMET – Atria Smoke Management Engineering Tools
- BREAK1 – Berkeley Algorithm for Breaking Window Glass in a Compartment Fire
- CCFM – Consolidated Compartment Fire Model version VENTS
- CFAST – Consolidated Fire and Smoke Transport Model
- DETACT-QS – Detector Actuation – Quasi Steady
- DETACT-T2 – Detector Actuation – Time squared
- ELVAC – Elevator Evacuation
- FASTLite – A collection of procedures which builds on the core routines of FIREFORM and the computer model CFAST to provide engineering calculations of various fire phenomena,
- FIRDEMND – Handheld Hosestream Suppression Model
- FIRST – FIRe Simulation Technique
- FPETool – Fire Protection Engineering Tools (equations and fire simulation scenarios)
- Jet – A Model for the Prediction of Detector Activation and Gas Temperature in the Presence of a Smoke Layer
- LAVENT – Response of sprinkler links in compartment fires with curtains and ceiling vents
- NIST Fire Dynamics Simulator and Smokeview – The NIST Fire Dynamics Simulator predicts smoke and/or air flow movement caused by fire, wind, ventilation systems etc. Smokeview visualizes the predictions generated by NIST FDS.
- ToGS – Turnout Gear Selector (ToGS) helps the manufacturers, purchasers and users of fire turnout gear evaluate and select the turnout coat and pants ensemble that best meets their needs.
[Bron: Nederlands Instituut Fysieke Veiligheid NIBRA, BFRL]
