EVAC: modellazione e simulazione dell’esodo

Una difficoltà intrinsecamente associata alle simulazioni di evacuazione è sempre stata quella del disaccoppiamento fra i dati relativi all'incendio e quelli relativi all'esodo degli occupanti l'edificio, anche se alcuni software hanno previsto sin da subito una certa interazione.

I ricercatori Timo Korhonen e Simo Hostikka del VTT (Technical Research Centre of Finland) per lo sviluppo del loro software di simulazione di evacuazione hanno utilizzato le potenzialità di FDS nel calcolo dei flussi, realizzando FDS+EVAC, un software che permette il calcolo degli effetti dell'incendio anche in termini di evacuazione delle persone da un edificio.

Il risultato è stato molto apprezzato dagli utenti di tutto il mondo, tant'è che il modulo relativo al calcolo dell'evacuazione è entrato a far parte a pieno titolo del pacchetto FDS.

Oggi dunque, si può impiegare il codice EVAC versione 2.0, distribuito nella forma Open Source pre-accorpato al codice FDS.

FDS+EVAC permette la simulazione simultanea dei processi dell'evacuazione e del fuoco. Può anche essere usato per simulare soltanto il processo dell'evacuazione di esseri umani senza considerare gli effetti del fuoco; per esempio, per programmare un'esercitazione antincendio di esodo e verificarne praticamente i risultati.

Allo stato attuale dello sviluppo il software è idoneo per eseguire calcoli nelle costruzioni con pavimenti orizzontali. Si suppone che i differenti livelli delle costruzioni siano separati l'uno dall'altro, e che siano connessi fra di loro tramite scale, scale mobili, da porte su oggetti solidi che mettono in comunicazione più piani.

FDS+EVAC non supporta gli ascensori durante il processo di evacuazione. Le scale o i piani inclinati possono anche essere utilizzati per connettere i pavimenti a quote differenti.

FDS+EVAC computa la posizione, la velocità e la dose dei gas tossici assorbiti di ogni agente all'interno del dominio computazionale in ogni punto della discretizzazione dell'ambiente di simulazione nel tempo. Il movimento degli agenti può essere visualizzato dopo la simulazione usando il programma Smokeview, appositamente dotato dei comandi da utilizzare per la visualizzazione dei parametri relativi all'evacuazione. I risultati di calcolo relativi agli agenti è salvato in file di testo di tipo XXXXX.csv,utilizzabili con programmi di foglio elettronico.

Anche se FDS+EVAC può risolvere molti scenari di incendio e di evacuazione, ci sono delle limitazioni imposte dalle metodologie di calcolo adottate.

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• _{Geometria: il risparmio, in termini di tempo di calcolo, ottenuto da FDS è dovuto alla semplicità della} mesh rappresentativa del dominio di calcolo di forma rettilinea. Ciò può essere una limitazione in alcune situazioni dove determinate caratteristiche geometriche non si conformano alla maglia rettangolare. Le maglie numeriche usate dalla procedura umana del movimento di FDS+EVAC sono bidimensionali ma hanno le stesse caratteristiche delle maglie di calcolo relative all'incendio, pertanto alla sezione relativa all'evacuazione si applicano le medesime limitazioni dovute alla maglia della sezione relativa all'incendio.

Non è necessario che le singole mesh siano di dimensioni piccole come quelle dedicate all’incendio. La dimensione ottimale della cella della maglia è di circa 0,25 m ma possono essere utilizzate anche mesh più grandi senza creare alcun problema.

Il formato delle celle di griglia determina la possibilità di modellare correttamente la geometria dell'ambiente di simulazione, per esempio: le larghezze delle porte devono essere multiple delle dimensioni delle celle della griglia di calcolo.

• _{Capacità della maglia: il numero degli agenti (rappresentativi delle persone) disposti su una stessa} maglia di evacuazione è limitato a l0.000, in caso di superamento di detto limite il programma si arresta e genera un messaggio di errore.

Solitamente una maglia principale dell'evacuazione è utilizzata per rappresentare un intero piano di una costruzione; possono coesistere diverse maglie principali di evacuazione.

La densità di affollamento iniziale degli agenti relativamente a un pavimento non può essere maggiore di 4 persone per metro quadro.

• _{Riduzione della visibilità: la concentrazione del fumo calcolata da FDS è usata per rallentare il} movimento umano usando i risultati della sperimentazione di Frantzich, Nilsson e Jin. Il modello standard per le scale non comprende l'opzione che prevede che gli esseri umani tornino indietro quando la concentrazione del fumo diventa troppo alta.

• Incapacità: le persone vengono rese incapaci in funzione del FED calcolato secondo la teoria di Purser; la differenza di comportamento fra gli esseri umani, in funzione del FED calcolato non è considerata nella versione attuale del programma. Occorre inoltre considerare che FDS effettua molto bene i calcoli relativi al trasporto del fumo e alla previsione del livello di O2, mentre risulta

molto meno preciso sulla previsione della concentrazione di CO. Nel modello della frazione della miscela utilizzato di default da FDS, la quantità di CO prodotto è decisa dall'input dell'utente. Inoltre l'effetto dell'HCN non è modellato.

• Selezione dell'itinerario di uscita: la procedura di selezione delle porte di uscita è ancora relativamente semplice. Infatti, non comprende alcun genere di procedura che tiene conto delle interazioni sociali, come, per esempio, il comportamento del gruppo. L'utente ha il controllo totale sulle porte che i differenti gruppi umani utilizzeranno. Nelle applicazioni pratiche, questa possibilità offerta dal programma, può essere considerata positivamente; la considerazione diventa negativa se l'utente non ha particolare perizia nella determinazione delle condizioni relative alle proprietà da assegnare alle persone e delle condizioni al contorno.

• Rilevazione e tempi di reazione: il periodo di tempo di premovimento degli esseri umani durante le fasi di evacuazione è deciso dall'utente mediante l'imposizione dei tempi di rilevazione e di reazione. La concentrazione locale del fumo può essere utilizzata per innescare il movimento simulando la rilevazione dell'incendio. Il sistema di rivelazione dell'incendio di FDS, mediante l'utilizzo di device, come rivelatori di fumo o di calore, non può essere utilizzata dalla logica di controllo per innescare il movimento degli agenti.

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• _{Ascensori: non è previsto nel modello attuale l'utilizzo di ascensori e montacarichi. Inoltre esiste una} limitazione del numero degli esseri umani per ogni singola maglia di evacuazione. La versione attuale di FDS+EVAC supporta il calcolo parallelo soltanto nelle simulazioni relative all'incendio, le maglie dell'evacuazione sono trattate sempre come un calcolo su un singolo PC e con un singolo processore.