Tunnelventilatie & CFD: 6 voordelen in de ontwerpfase

We hoeven waarschijnlijk niet uit te leggen dat in tunnels in geval van calamiteit — brand, aanrijdingen of incidenten met gevaarlijke stoffen —  ernstige situaties kunnen ontstaan. Tunnelventilatie is cruciaal om bij dergelijke situaties de veiligheid van gebruikers te waarborgen. Bij het ontwerpen van tunnelventilatiesystemen is veiligheid dan ook het allerbelangrijkste criterium. Het maken van de juiste berekeningen om optimale veiligheid te garanderen is complexe materie. CFD is een techniek die je ondersteund om ontwerpen nog verder te optimaliseren. En bovendien heeft deze techniek ook een aantal voordelen.

ProTuVem: veel gebruikte software, maar niet optimaal

Een ontwerp voor tunnelventilatie wordt in de eerste plaats gemaakt op basis van de eisen voor de luchtkwaliteit en brandveiligheid om de veiligheid en gezondheid te waarborgen. Dit gebeurt over het algemeen met behulp van ProTuVem, een probabilistische berekening die Rijkswaterstaat voorschrijft voor wegtunnels. Maar daar kleven een aantal nadelen aan:

• ProTuVem houdt geen rekening met variatie in geometrie
• ProTuVem houdt geen rekening met het niet in lijn staan van auto’s, vrachtwagens en bussen
• ProTuVem houdt onvoldoende rekening met de wijze van montage van de ventilatoren

Desondanks geeft ProTuVem een goede eerste indruk van de omvang van de benodigde installatie. Er is echter een andere techniek die ondersteunt bij het ontwerpen van ventilatiesystemen: CFD (Computational Fluid Dynamics). Met deze techniek maak je de ideale configuratie.

CFD: nauwkeuriger en betrouwbaarder dan ProTuVem

Met behulp van CFD-simulaties is een nauwkeurigere voorspelling van de effectiviteit van het tunnelventilatiesysteem mogelijk en kunnen verbeteringen of systeemoptimalisaties worden onderzocht.

Sterker nog, CFD is op dit moment de best beschikbare methode om (lucht)stromingen en overdracht van energie te voorspellen voor (nog) niet bestaande situaties. Met behulp van CFD kan in een voorstadium van het ontwerp de werking worden bepaald, geoptimaliseerd en beoordeeld worden. Het voordeel? Dure praktijktesten zijn hierdoor overbodig.

Nog 5 andere voordelen van CFD

Niet alleen het elimineren van dure praktijktesten is een voordeel van CFD. Ik heb nog vijf andere op een rij gezet:

1. Een verkorte ontwerptijd van het ventilatiesysteem

Met behulp van CFD zijn testen in de praktijk overbodig. Vrijwel direct je verschillende situaties (brand, type verkeer, buitentemperaturen etc.) simuleren. Ook verschillende manieren van ventilatie (langsventilatie, dwarsventilatie en semi-dwarsventilatie) en configuraties (bijvoorbeeld de hoeveelheid ventilatoren en/of afvoerkanalen, locatie van de ventilatoren, wijze van ophanging) kunnen je testen met CFD.

2. Een grotere kans om de opgelegde opleverdatum te halen

Omdat door CFD de ideale en uiteindelijke situatie bekend is, komen er tijdens het project geen onvoorziene, tijdrovende verrassingen naar boven. Hierdoor loopt het ontwerpproject geen onverwachte vertraging op.

3. Een grotere kans om binnen budget te blijven

Omdat vooraf de ideale configuratie bekend is weet je precies welke kosten je moet maken om aan de veiligheidseisen te voldoen.

4. Sneller voldoen aan de kwaliteitseisen

Zoals gezegd wordt een ontwerp voor tunnelventilatie gemaakt op basis van de eisen voor luchtkwaliteit en brandveiligheid. Door gebruik te maken van CFD kun je betrouwbaardere berekeningen maken of het ventilatiesysteem inderdaad aan de eisen voldoet.

5. Overleg met inspectie-instelling

Een brandveiligheidssysteem dient voorzien te zijn van een inspectiecertificaat afgegeven door een ISO17020 type A geaccrediteerde inspectie-instelling. Deze toetst op de afgeleide doelstelling. De toets kan al in de ontwerpfase afgenomen worden uitgevoerd op basis van de CFD-resultaten. De doorlooptijd om tot het certificaat te komen verkort je hierdoor aanzienlijk.

Kortom, CFD is een zeer effectieve en betrouwbare methode om tunnelventilatiesystemen te ontwerpen voor (nog) niet bestaande tunnel en om bestaande systemen te optimaliseren. Door de betrouwbaarheid vermindert CFD het risico aanzienlijk ten opzichte van veelgebruikte berekeningsmethoden zoals ProTuVem en wordt de realisatie van het systeem aanmerkelijk vereenvoudigd.

Meer weten?

Wilt u meer weten over tunnelventilatie? Neem contact op voor de mogelijkheden of bekijk de speciale pagina over tunnelventilatie en overdrukinstallaties in tunnels.