Ilmanvaihdon palopellin läpän kehitys ja testaus
Järvinen, Joonas (2019)
2019
Materiaalitekniikan DI-ohjelma - Degree Programme in Materials Science and Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2019-11-22
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-201911216178
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-201911216178
Tiivistelmä
Koneellisen ilmanvaihdon myötä palo-osastointi ja kanavakohtaiset paloturvallisuusratkaisut nousevat tärkeään rooliin palojen leviämisen estämiseksi. Yksi jatkuvan kehittämisen kohtia ovat olleet ilmanvaihdollisen palo-osastoinnin kivijalkoina toimivat palopellit. Näiden tehtävänä on sulkea kanava tarpeen tullen ja eristää palava tila muusta rakennuksesta palon leviämisen estämiseksi. Palopellin rakenteesta tekee haasteellisen yhdistelmä korkeaa lämpötilaa sekä jatkuvaa kanavapainetta, jotka asettavat palopellin sulkuläpän materiaalille vaativat lähtökohdat. Parempien palonkesto ominaisuuksien lisäksi tavoitteena oli näiden avulla mahdollistaa ohuempi läppäratkaisu, jotta painehäviöitä saisi pienennettyä läpän ollessa auki tilassa.
Työ on luonteeltaan käytännönläheinen tutkimustyö, jossa perehdyttiin ensin palopellin palotestaukseen ja vaatimuksiin, jonka jälkeen materiaalivaihtoehtoja kartoitettiin niin monta kuin mahdollista, jotta näitä voitaisiin verrata nykyisen läppämateriaaliin entistä paremman ratkaisun löytämiseksi. Materiaalikartoituksesta suurin osa tapahtui omatoimisesti etsimällä tarkoitukseen sopivia laatuja sekä toimittajia, mutta myös materiaalitoimittajien puolelta ammattitaitoisen konsultaation saaminen onnistui. Lopulta testauskelpoisiksi todettujen materiaalien löydyttyä, tila-simme aihiot FläktGroup Finland Oy:n Akaan tehtaalle, jotka sitten työstettiin testaukseen kooltaan soveltuviksi levyiksi.
Kartoitettujen materiaalien osalta oleellisin koe oli Akaan tehtaan palolaboratoriossa suoritettu palokoe, mutta jokaisen vaihtoehdon osalta tärkeää oli myös varmistua riittävistä mekaanisista ominaisuuksista. Tärkeimmät testattavat ominaisuudet palopellin läpän rakenteen ja toimivuuden kannalta olivat jäykkyys eli muotonsa säilyttäminen ja ruuvin kantokyky. Palokoetta varten valettiin maakaasulla toimivan testiuunin kylkeen istutettava betoninen testiseinä kanava-aukoilla, jonka avulla saimme simuloitua äärimmäisiä olosuhteita kanavassa ja testattua vaihtoehtoisia materiaaleja vertailukelpoisilla tuloksilla.
Palokokeet osoittivat useiden potentiaalisten materiaalien löytymisen nykyisen tilalle, jotka oletusarvoisesti mahdollistaisivat läpän osalta jopa entistä pidemmän ajallisen tiiveys ja eristävyys luokituksen. Oletus perustuu palotestin jälkeen käsiteltyjen levyjen tiiveyteen vaikuttavalla koossa pysymiselle sekä palokokeen perusteella nähtävistä paremmista eristyskyvyistä. Fire safety solutions for air distribution and dividing spaces into fire departments plays a big part in preventing a fire from spreading in a construction with a forced ventilation. One of the subjects for continuous improvement regarding the function of the fire departments is the fire damper. The purpose of the damper is to shut the air duct in case of need and seal it from the rest of the construction for hindering the fire from spreading. The overall construction and circumstances combined with high temperature and continuous air pressure from the duct set challenging level for the dampers blade material. In addition to improvement in fire resistance properties, the hope was to achieve a thinner blade so that the pressure drops could be minimized.
The nature of the Thesis was practical research of alternative fireproof solutions in place of the existing material after getting acquainted with the fire dampers and their requirements. Most of the preliminary search was independent search work for finding proper materials for testing and their suppliers, but good consultation was also received from multiple experts from suppliers. Once the proper materials were identified, they were ordered to the FläktGroup factory in Akaa, Finland, where they were cut into workable pieces for the further tests.
The most relevant test for the alternative materials was the fire test performed in the fire laboratory, but also being convinced of the proper mechanical properties of the materials so that they could be deemed suitable for the purpose. The most important properties on behalf of the construction of the blade and the mechanism is the ability to keep its shape under rising heat and resilience of the turning shafts screws in the material. For the actual fire test, a movable concrete wall was made and installed on the open side of the natural gas heated oven. The movable wall had standard duct holes inserted for simulating extreme circumstances in the air duct and thus being comparable results.
The fire tests indicated that several potential materials were tested in place of the current one, that might make possible even longer sealability and insulation properties. Assumption is based on the handling of the materials after the fire test as some of the materials held their shape and relative toughness even after a long time burn and showed better resistance to heat transfer.
Työ on luonteeltaan käytännönläheinen tutkimustyö, jossa perehdyttiin ensin palopellin palotestaukseen ja vaatimuksiin, jonka jälkeen materiaalivaihtoehtoja kartoitettiin niin monta kuin mahdollista, jotta näitä voitaisiin verrata nykyisen läppämateriaaliin entistä paremman ratkaisun löytämiseksi. Materiaalikartoituksesta suurin osa tapahtui omatoimisesti etsimällä tarkoitukseen sopivia laatuja sekä toimittajia, mutta myös materiaalitoimittajien puolelta ammattitaitoisen konsultaation saaminen onnistui. Lopulta testauskelpoisiksi todettujen materiaalien löydyttyä, tila-simme aihiot FläktGroup Finland Oy:n Akaan tehtaalle, jotka sitten työstettiin testaukseen kooltaan soveltuviksi levyiksi.
Kartoitettujen materiaalien osalta oleellisin koe oli Akaan tehtaan palolaboratoriossa suoritettu palokoe, mutta jokaisen vaihtoehdon osalta tärkeää oli myös varmistua riittävistä mekaanisista ominaisuuksista. Tärkeimmät testattavat ominaisuudet palopellin läpän rakenteen ja toimivuuden kannalta olivat jäykkyys eli muotonsa säilyttäminen ja ruuvin kantokyky. Palokoetta varten valettiin maakaasulla toimivan testiuunin kylkeen istutettava betoninen testiseinä kanava-aukoilla, jonka avulla saimme simuloitua äärimmäisiä olosuhteita kanavassa ja testattua vaihtoehtoisia materiaaleja vertailukelpoisilla tuloksilla.
Palokokeet osoittivat useiden potentiaalisten materiaalien löytymisen nykyisen tilalle, jotka oletusarvoisesti mahdollistaisivat läpän osalta jopa entistä pidemmän ajallisen tiiveys ja eristävyys luokituksen. Oletus perustuu palotestin jälkeen käsiteltyjen levyjen tiiveyteen vaikuttavalla koossa pysymiselle sekä palokokeen perusteella nähtävistä paremmista eristyskyvyistä.
The nature of the Thesis was practical research of alternative fireproof solutions in place of the existing material after getting acquainted with the fire dampers and their requirements. Most of the preliminary search was independent search work for finding proper materials for testing and their suppliers, but good consultation was also received from multiple experts from suppliers. Once the proper materials were identified, they were ordered to the FläktGroup factory in Akaa, Finland, where they were cut into workable pieces for the further tests.
The most relevant test for the alternative materials was the fire test performed in the fire laboratory, but also being convinced of the proper mechanical properties of the materials so that they could be deemed suitable for the purpose. The most important properties on behalf of the construction of the blade and the mechanism is the ability to keep its shape under rising heat and resilience of the turning shafts screws in the material. For the actual fire test, a movable concrete wall was made and installed on the open side of the natural gas heated oven. The movable wall had standard duct holes inserted for simulating extreme circumstances in the air duct and thus being comparable results.
The fire tests indicated that several potential materials were tested in place of the current one, that might make possible even longer sealability and insulation properties. Assumption is based on the handling of the materials after the fire test as some of the materials held their shape and relative toughness even after a long time burn and showed better resistance to heat transfer.