خدمات

فرصت‌های شغلی

دوره‌های آموزشی

شبیه سازی عملکرد ساختمان

گواهینامه

مدل سازی ایمنی حریق

رویکرد مهندسی حفاظت در برابر آتش بر اساس تحلیل عملکرد جنبه‌های اصلی مرتبط (یعنی آتش، ساختمان، متصرفان) و اثرات متقابل آنها روشی کارآمد و انعطاف ‏پذیر است. در رویکرد عملکردی برای محافظت و ایمنی در برابر آتش، انجام دو نوع ارزیابی مبتنی بر مدلسازی، با استفاده از «مدل ‏های حریق (توسعه آتش و دود)» و «مدل ‏های تخلیه» ضروری هستند. روش‏ های محاسباتی ارزیابی ریسک آتش نیز کمک می ‏کنند تا اولویت‏ های اقدام و حوزه ‏های نیازمند توجه شناسایی شوند

روش‏ شناسی مدل سازی ایمنی حریق
 در روش عملکردی مهندسی آتش و با هدف حفظ جان متصرفان، لازم است تا زمان موردنیاز برای خروج ایمن کوتاه ‏تر از زمان موجود ایمن برای خروج بوده و اختلاف بین آن ها در حاشیه ایمنی قرار داشته باشد. استفاده از مدل ‏های تخلیه اضطراری برای محاسبه و مدل ‏های شبیه‏ ساز آتش برای دستیابی به معیارهای مرتبط با ضروری است. برای اینکه طرح پیشنهادی قابل قبول باشد، مدلسازی‏ های مرتبط با تخلیه و نیز شبیه‏ سازی ‏های آتش و دود در هر ساختمانی باید برای سناریوهای الزامی طرح انجام شده و اثبات شود در تمامی سناریوها حاشیه ایمنی تأمین شده است

مدل ‏های آتش
 :اغلب مدل‏ های آتش به سه دسته اصلی تقسیم می‏ شوند
      الف - مدل‏ های جبری
ب - مدل‏ های پارامتر زون/یکپارچه
          ج- مدل ‏های دینامیک سیالات محاسباتی/میدانی
مدل‏ های جبری معادلاتی را به کار می‏ گیرند که یا به صورت تجربی، با مشاهده داده‏ های آزمون ‏های آتش، و یا به صورت ریاضیاتی، از طریق محاسبه مستقیم، از مشخصات فیزیکی و عملکردی رفتار و اثرات آتش را  پیش ‏بینی می‏ کنند (نظیر اندازه آتش، نرخ رهایش گرما، دماهای لایه ‏های گاز و عمق آن ها، میزان تابش و سایر مشخصات)
مدل‏ های پارامتر زون/یکپارچه با این فرض کار می ‏کنند که می‏توان یک فضای مفروض را به تعدادی حجم یا زون تقسیم کرد که در هر یک دما و سرعت جریان هوا همگن است و برای تعیین مشخصات جریان مربوطه، تعدادی معادله جبری برای آن ها حل می‏ شود. این مدل‏ ها معمولا دو یا سه زون را درنظر می‏ گیرند که شامل لایه پایین، لایه بالا و گاهی اوقات، زون نشانگر محدوده پرفشار زیر سقف می‏ شود
مدل‏ های دینامیک سیالات محاسباتی/میدانی با استفاده از حل معادلات ناویر-استوکس، روشی را برای مدل کردن جریان سیالات در یک حجم فراهم می‏ کنند. در این روش،یک مدل به جای دو یا سه حجم کنترلی (در مدل پارامتر زون/ یکپارچه)، معمولا از صدها هزار (یا بیشتر) حجم کنترلی تشکیل می ‏شود

مدل ‏های تخلیه
یکی از رایج ‏ترین دسته‏ بندی‏ ها، مدل‏ های تخلیه را در سه مقیاس اصلی ماکروسکوپیک (کلان‏نگر)، مزوسکوپیک (میانه‏ نگر) و میکروسکوپیک (خردنگر) طبقه‏ بندی می ‏کند. در رویکرد ماکروسکوپیک، فقط رفتار جمعی درنظر گرفته شده و روشی مشابه با جریان سیالات مورد استفاده قرار می ‏گیرد که افراد به‏ صورت یک سیّال مصنوعی دو-بعدی در هندسه فضا جریان می‏ یابند. فضای کالبدی نیز در قالب یک گراف ساده‏ سازی می‏ شود. مدل‏ های مزوسکوپیک جمعیت را به‏ مثابه یک گاز تراکم‏ پذیر شکل‏ گرفته از ذرات درنظر می‏ گیرند و یک مدل آماری از جمعیت به‏ دست می‏ آید که توزیع موقعیت ‏ها و سرعت‏ های افراد را به‏ صورت احتمالی نشان می‏ دهد. در مدل‏ های میکروسکوپیک افراد به‏ صورت مجزا درنظر گرفته می ‏شوند و هندسه فضا می‏ تواند به‏ صورت یک شبکه گسسته‏ سازی شود و یا اینکه فضایی پیوسته باشد. مدل‏ های میکروسکوپیک خود شامل چهار زیرمجموعه مدل ‏های اتوماتای سلولی، نیروی اجتماعی، مبتنی بر عامل و سیستم‏ های چندین-عاملی، و مدل‏ های هوش ازدحامی می‏ شوند

کاربردهای نتایج حاصل از مدل سازی ایمنی حریق
 با مدلسازی در حوزه ایمنی آتش، امکان اتخاذ رویکرد عملکردی حفاظت در برابر حریق برای ساختمان فراهم می‏ شود. در نتیجه می‏توان اقدامات و هزینه ‏ها را برای رسیدن به بالاترین عملکرد مطلوب تنظیم کرد. همچنین مدلسازی می‏تواند برای سنجش عملکرد، شبیه ‏سازی، بهینه ‏سازی، برنامه ‏ریزی و مدیریت ریسک نیز کارا باشد

سنجش عملکرد سیستم ‏ها: مدلسازی این امکان را فراهم می‏ آورد تا کارکرد سیستم‏ ها و تجهیزات موردنظر برای ساختمان ارزیابی شوند. به عنوان مثال مدلسازی دود برای سنجش عملکرد یک سیستم کنترل دود در ساختمان ضروری است. همچنین مدلسازی برای انتخاب نوع تجهیزات حفاظت در برابر آتش و طراحی آن ها (جانمایی کاشف‏ ها، تعداد و جانمایی بارنده‏ ها و ...) ضروری است

شبیه ‏سازی: مدلسازی می‏تواند به نحوی تنظیم و اجرا شود که شرایط یک سناریو حریق و تخلیه اضطراری را تا حد ممکن نزدیک به شرایط واقعی بازتولید کند. شبیه ‏سازی با ارائه دیدی واقع‏ بینانه‏، چه برای پیش‏بینی شرایط اضطراری آینده و چه مطالعه یک سانحه رخ داده در گذشته مفید است

بهینه ‏سازی: انجام بهینه ‏سازی با استفاده از ابزار مدلسازی کمک می‏ کند تا به جای اینکه نتایج شرایط مختلف صرفاً گزارش ‏شوند و یا اینکه یک گزینه از میان گزینه‏ های موجود برای طراحی و تصمیم انتخاب شود، بتوان «بهینه ‏ترین پاسخ برای یک مسئله از میان تمام راهکارهای ممکن» را جستجو نمود

برنامه ‏ریزی: نتایج مدلسازی می ‏تواند در حوزه مدیریت ایمنی و آمادگی برای واکنش در شرایط اضطراری بسیار کارآمد باشد. با تلفیق نتایج حاصل از مدلسازی و ارزیابی ریسک، می‏ توان اقدامات مدیریت ایمنی را در جهت به حداقل رساندن تلفات و خسارات انجام داد

امروزه بسته ‏های نرم‏ افزاری مختلفی برای مدلسازی آتش و تخلیه موجود هستند. نرم افزارهای مربوط به مدل‏سازی تخلیه(۱) و مدل‏سازی آتش(۲) و نیزنرم افزاهای ۳ و ۴ و  از شناخته‏ شده ‏ترین ‏ها ‏هستند. نرم ‏افزارهای تجاری بسیاری برای مدلسازی حریق وجود دارند که قابل استفاده هستند، اما نتایج حاصل از نرم ‏افزارهایی معتبر و قابل استناد است که تصدیق و اعتبارسنجی شده باشند

1- Pathfinder
2- PyroSim
3- FDS+Evac
4- CONTAM

منابع

[1] Cuesta, A., Abreu, O., & Alvear, D. (Eds.). (2015). Evacuation Modeling Trends. Springer.
[2] Meacham, Brian.J., Thomas, John.R.(2013), Twenty Years of Performance-based Fire Protection Design: Challenges faced and a Look Ahead. Fire Protection Engineering, 24(4), 249-267.
[3] Park, H. J. (2014). Development of a holistic approach to integrate fire safety performance with building design (Doctoral dissertation, Worcester Polytechnic Institute).
[4] Vermuyten, H., Beliën, J., De Boeck, L., Reniers, G., & Wauters, T. (2016). A review of optimisation models for pedestrian evacuation and design problems. Safety science, 87, 167-178.