Modelli a zone

Un modello a zone calcolo le condizioni che si determinano nell’ambiente dividendo ogni compartimento in due zone omogenee. Una è quella superiore, dei fumi e gas caldi dove sono presenti i prodotti della combustione. L’altra è la zona inferiore, libera da fumo e più fresca di quella superiore.

Il rapporto di altezza tra le due zone cambia con lo sviluppo dell’incendio. I modelli a zona stimano in funzione del tempo:

• le temperature (medie) dello strato inferiore e superiore;
• la posizione dell’interfaccia tra le zone;
• la concentrazione di ossigeno;
• la concentrazione di ossido di carbonio;
• la visibilità;
• il flusso in entrata ed in uscita da aperture verso l’esterno o verso altri locali.

Tali informazioni sono essenziali per stimare le condizioni di permanenza e di evacuazione di persone da un compartimento in caso di incendio, e per determinare se si può verificare il flashover.

I modelli a zone si applicano sia a ambienti semplici, sia ad ambienti collegati tra loro da aperture.

Tra i modelli a zone si segnalano: CAFAST, FASTLite, ASET-B, BRI-2 e BRANZFIRE.

Modelli di campo

I modelli di campo forniscono la stima dell’evoluzione dell’incendio in uno spazio per via numerica, risolvendo le equazioni di conservazione della massa, dell’energia, ecc. che risultano da un incendio.

Questo approccio è sviluppato attraverso il metodo dei volumi finiti.

I modelli di campo dividono uno spazio in un numero elevato di elementi e risolvono le equazioni di conservazione all’interno di ciascuno di essi.

Come per tutte le applicazioni che si basano su tali metodi, più grande è il numero di elementi in cui si suddivide lo scenario, più dettagliata sarà la soluzione. I risultati sono tridimensionali e, se comparati con i modelli a zone, molto più dettagliati. I modelli di campo generano stime dettagliate degli effetti dell’incendio nell’ambiente interessato; richiedono molto tempo di calcolo.

I modelli di campo si sono rivelati utili in caso di investigazione dell’incendio o nella ricerca, e sono necessari quando gli altri modelli forniscono soluzioni eccessivamente conservative. Cosi come per i modelli a zone, i modelli di campo richiedono la descrizione del compartimento e delle aperture, ma in realtà permettono di simulare anche spazi non compartimentati, come i plume (cioè il pennacchio di fiamme e gas caldi che si eleva dalla regione di combustione) ed i camini.

Si deve specificare il valore dell’HRR (rate of rate release – velocità del rilascio termico), che tali modelli non modificano al diminuire del livello di ossigeno.

Per questo motivo si deve verificare che l’RHR sia compatibile con l’ossigeno presente nell’ambiente. Attraverso le proprietà dei materiali di interfaccia, inoltre, si valuta la quantità di dispersione termica. Tra i modelli di campo si segnalano: FLOW3D, LES3D.

Modelli post flashover

I modelli post flashover calcolano la curva tempo-temperatura di un ambiente risolvendo le equazioni su energia, massa e specie.

Questi modelli sono utili per stimare l’esposizione termica delle strutture con un determinato carico di incendio e, abbinati a un programma di calcolo della resistenza al fuoco delle strutture, mediante il calcolo agli stati limite di rottura, permettono di valutare la possibilità di crollo della struttura e/o di propagazione dell’incendio ad altri compartimenti.

Sono necessari le caratteristiche del compartimento, della ventilazione, del combustibile, l’efficienza nella combustione e la quantità di combustibile disponibile.

Un modello post flashover è COMPF.

Modelli multifunzione

Questi modelli sono usati essenzialmente nella ricerca, permettendo di generare l’andamento di RHR (rate of heat release – velocità del rilascio termico) in modo molto realistico.

Normalmente questi modelli richiedono le proprietà termiche dei materiali superficiali, le temperature di innesco ed il parametro di propagazione laterale della fiamma. Alcuni modelli dividono le superfici in aree più piccole in cui simulare i processi di combustione..