Page 1

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

ESPOON HANASAARESSA 24.–25.8.2015


13.5.

3 2015

ARJALASSA s. 28– n oma raivaus 37 auto

usalan palo- ja pelast desta 1950. vuo ammattiasiaa yös netissä! Nyt vahva m

Purkukoura

> S.

8–22 –tehokas ja tu rvallinen

SUURONNETT OMUUTEEN pitää varautua s. 38

Lukemisen arvoinen tarjous! Nyt Teillä on mahdollisuus tilata Pelastustieto-lehti

erikoishintaan

40 €/vsk * *sisältää printti- ja verkkolehden

Tilauksen voi jättää kätevästi osoitteeseen tilaukset@pelastustieto.fi, numeroon (03) 42465358 tai osoitteessa www.pelastustieto.fi. Tarjouksemme on voimassa 30.9.2015 asti. * Tarjous koskee vain uusia tilauksia. Tilaus jatkuu normaalina kestotilauksena.

014 Palo-, pelastus- ja vss-alan johtava ammattilehti

palontorjuntatekniikka-erikoisnumero Palomies altistuu

henkensä kaupalla

s.8–25

Julkaisija: Palo- ja pelastustieto ry. Päätoimittaja: Esa Aalto, esa.aalto@pelastustieto.fi Pasilankatu 8, 00240 Helsinki • puh. 050 5620 735 • www.pelastustieto.fi Ulkoasu ja taitto: Kimmo Kaisto Kirjapaino: PunaMusta Kannen kuva: Pelastustyötä tekevien toimintakyvyn turvaamista kuumatyössä tutkittiin Oulussa. Kuva: Kimmo Kaisto. ISSN 0031-0476, Aikakauslehtien liiton jäsen


PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Sisältö MALLINNUS JA SIMULOINTI 6....... Komposiittimateriaalien palomallinnus Osa A: pyrolyysi ja palosuojamekanismit | Anna Matala 9....... Komposiittimateriaalien palomallinnus Osa B: CFD-FEA menetelmä ja sen kokeellinen validointi | Antti Paajanen 14..... Allaspalojen simulointi | Topi Sikanen 18..... Lasitettujen parvekkeiden ja terassien käyttäytyminen tulipaloissa | Jukka Hietaniemi 24..... Palosimulointi tutkinnan tukena: Kerrostalopalo Turussa | Timo Korhonen 28..... Kriisitilanteiden dominoefektit hallintaan | Tuula Hakkarainen

PELASTUSTOIMEN KEHITTÄMINEN 33..... Sosiaali- ja terveydenhuollon paloturvallisuuteen liittyvät käytännöt tuetussa asumisessa ja kotiin annettavissa palveluissa | Tarja Ojala 36..... Varanto – puuttuva rengas pelastustoimen evoluutioon | Jari Soininen 40..... Tulevaisuuden tietotekniset ratkaisut pelastustoimen operatiivisessa toiminnassa | Marko Hassinen 44..... Toimintavalmiuden vaikuttavuus asuntopaloissa | Terhi Kling 49..... Pelastustoimen palvelujen allokatiivinen tehokkuus ja palvelujen vaikuttavuus | Tuomas Laine 53..... Rakennuspalojen omaisuusvahinkoriskin ennakointi | Antti Paajanen 57..... Sosiaalinen media tuo uusia tapoja turvallisuusviestintään | Laura Hokkanen

TYÖTURVALLISUUS JA -TERVEYS 61..... Pelastustyötä tekevien toimintakyvyn turvaaminen kuumatyössä | Satu Mänttäri 66..... Tehostesavujen haitallisten keuhko- ja verisuonivaikutusten torjunta | Juha Laitinen 72..... Vauriopuiden raivauspaikan suunnittelu ja kannattavuuden arviointi | Marko Hassinen

RAKENNETUN YMPÄRISTÖN PALOTURVALLISUUS 76..... Niskan päällä! Pelastustoimen uusi yleismittari | Olavi Keski-Rahkonen 81..... Palo-osastoinnin luottavuuden laskennallinen arviointi | Simo Hostikka 85..... Rakenteiden sisältämät palokuormat ja niiden suojaaminen | Esko Mikkola 91..... Puukerrostalon palosuunnitteluohje – toiminnallinen suunnittelu | Päivi Myllylä 96..... Pelastusopiston paloteatterin toimivuuden arviointi | Jukka Vaari 101...Valmiussuunnittelun laadun parantaminen simuloinnin avulla | Hanna Honkavuo 105...OTKESin palontutkinnat, annetut suositukset ja niiden toteutuminen | Kai Valonen Sisällysluettelossa on mainittu vain esityksen pitäjä.


Tutkimus tarvitsee konkretiaa Teksti ja kuva: Kaisu Puranen

P

alo- ja pelastusalan tutkimuksen pitäisi vastata kentän ja yhteiskunnan tarpeisiin nykyistä paremmin. Tutkimukseen kaivattaisiin varsinkin laajempia hankkeita, joiden päämääränä olisi tiedon kerääminen yhteiskunnallisen päätöksenteon pohjaksi. Tätä mieltä on Palotutkimusraadin puheenjohtaja, sisäministeriön pelastusosaston ylitarkastaja Jarkko Häyrinen. ”Palotutkimuksessa on käynnissä paljon hyviä hankkeita, mutta yhtenäisyyttä kaivattaisiin, ja hankkeiden koordinointiin tarvittaisiin strategisempaa otetta”, hän sanoo. Palotutkimusraati koordinoi, täydentää ja edistää Suomessa tapahtuvaa paloalan tutkimusta, joten puheenjohtaja Häyrisellä on vahva tuntuma nykypäivän tutkimukseen. Häyrisen mielestä tutkimuksen ongelma ei nykyisin ole niinkään se, että tutkimusta tekevät tahot pysyvät tiukasti omissa ympyröissään kuin se, että tahot eivät kommunikoi keskenään. Tällöin tutkimukselliset tarpeet eivät välttämättä tule esille. ”Eihän siinä mitään, että asioihin paneudutaan syvällisemmin omissa siiloissa, mutta ongelman aiheuttaa, jos tutkijat eivät riittävästi verkostoidu muiden tahojen kanssa. Tarvitaan poikkitieteellisyyttä eri tutkimusalojen kesken.” Toinen tutkimuskentän ongelma on tutkimuksen vähäinen jalkauttaminen. Häyrisen mukaan se, ettei tutkimusta jalkauteta kunnolla tarkoittaa, että työ jää osin kesken. Harvoissa tutkimussuunnitelmissa jalkauttamista on edes budjetoitu. Hän painottaa, että tutkimussuunnitelmassa pitäisi miettiä myös sitä, miten tutkimuksesta kerrotaan muille. Ja kun asiaa on pohdittu, samalla tultaisiin pohtineeksi myös tutkimuksen vaikuttavuutta. 4

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

”Yleensä tutkimuksen rahoitus tulee pelkälle tutkimuksen tekemiselle. Ei sille, että verkostoidutaan samaan aikaan, tai että tutkimushanke viedään seminaareihin, muille tutkijoille, päättäjille ja kentälle.” ”Aika on muuttunut. Tänä päivänä tutkijalta odotetaan, että hän pystyy kertomaan tutkimuksestaan. Pelkkä tutkiminen ei enää riitä.” Suomessa palo- ja pelastusalan tutkimusta tekevät muun muassa VTT, Pelastusopisto, Aalto-yliopisto, SPEK, Palopäällystöliitto, Työterveyslaitos ja THL. Palotutkimusraadin tärkein tehtävä onkin verkottaa tutkijat, tutkimuksen tarvitsijat ja rahoittajat keskenään. Raati järjestää joka toinen vuosi suurimman voimanponnistuksensa, Palotutkimuksen päivät juuri tätä tarkoitusta varten.

Tutkimusaihio sprinklauksesta Häyrisen mielestä nykyisen tutkimuksen pitäisi tukea yhteiskunnallista päätöksentekoa. ”Toivoisin herkkää nenää tutkimustahoille: mikä hiertää päätöksenteon riesana? Mihin päätöksenteossa tarvitaan tutkimuksia,

”Palotutkimusraadin tärkein tehtävä onkin verkottaa tutkijat, tutkimuksen tarvitsijat ja rahoittajat keskenään.”


Palotutkimusraadin puheenjohtaja Jarkko Häyrinen toivoo palotutkimukseen yhtenäisyyttä ja strategisempaa otetta hankkeiden koordinointiin.

jotta saataisiin aikaiseksi päätöksiä, joissa on tutkimusta taustalla?” Hän nostaa esimerkiksi ympäristö- ja sisäministeriön näkemys­ erot asuinrakennusten sprinklauksen suhteen. Yhtä mieltä ministeriöt ovat siitä, että automaattisten sammutuslaitteistojen yhteiskunnallisista kustannuksista tarvitaan lisää tutkimustietoa päätöksenteon tueksi. ”Siitä on vallalla pelkkiä hihaheittoja. Jos kansantaloudellisia vaikutuksia ei tutkita lainkaan, vaan heitetään summia yksittäisistä hatuista, voi syntyä päätöksiä, jotka vievät kansantaloutta negatiiviseen suuntaan”, Häyrinen sanoo. Palotutkimusraadin on tarkoitus tehdä syksyn aikana tutkimusaihio sprinklauksesta sekä pohtia, mille tahoille tutkimusta voitaisiin tarjota, ja miten tutkimuksen eri osa-alueet voitaisiin jakaa tutkijoiden kesken. Ongelmista huolimatta Häyrinen löytää myös positiivista sanottavaa paloalan tutkimuksesta. Hän kehuu erityisesti hankkeita, jotka ovat lähteneet liikkeelle esimerkiksi Onnettomuustutkintakeskuksen tutkinnasta tai pelastuslaitosten palontutkinnasta. ”Siitä on saatu liikkeelle kohtuullisen kokoisia tutkimushankkeita, mikä on hyvä suunta. Tutkimus tarvitsee konkretiaa.” Onnistuneista hankkeista Häyrinen mainitsee esimerkiksi Aalto-yliopiston PAHAHUPA-hankkeen, joka käsittelee paineenhallintaa huoneistopalossa. Hän on tyytyväinen hankkeen yhteiskunnallisesti hyödyllisestä näkökulmasta. ”Lähtökohtana ovat olleet havainnot paineolosuhteista huoneistopalon alkuvaiheessa. On monia muitakin mielenkiintoisia aiheita, mutta tästä olen erityisen innoissani, koska se on perinteistä palotutkimusta, mutta liittyy toisaalta onnettomuustutkintaan ja toisaalta pelastuslaitosten palontutkintaan.” Häyrinen siis toivoo suurten hankekokonaisuuksien palotutkimusta, mutta näkee toiveellaan myös yhden kääntöpuolen: jos rahoitus koskee vain laajoja hankkeita, riittääkö rahaa pienemmille projekteille? ”Samaan aikaan kun toivon, että meillä on olemassa strateginen linja, jota pitkin mennään ja tehdään iso kokonaisuus, olen erittäin tyytyväinen siitä, että esimerkiksi Onnettomuustutkintakeskuksen viimevuotisten onnettomuustutkintojen pohjalta käynnistettiin parikin tutkimushanketta aika lailla pystymetsästä, ennakoimatta.” Häyrisen mukaan pienemmät hankkeet, jotka myös osaltaan tukevat palotutkimusta, eivät olisi mahdollisia, mikäli tutkimuskentällä olisi vain yksi suunta. Silloin ei olisi joustavuutta ja kykyä reagoida nopeasti havaittuihin ongelmiin. ”Jos suunta on jo määritelty, sitten ollaan yleensä laput silmillä viisi vuotta, ja tutkitaan sitä yhtä asiaa.”

Jarkko Häyrinen Sisäministeriön pelastusosaston ylitarkastajana kolmisen vuotta. Sitä ennen pelastustoimessa onnettomuuksien ehkäisyn parissa 15 vuotta. Rakennusinsinööri, palopäällystötutkinto Ikä: 45 Perhe: Vaimo sekä 13- ja 15-vuotiaat lapset. Harrastukset: Kalastus ja moottorinpärinä. Lasten harrastukset vievät leijonanosan vapaa-ajasta.

Palotutkimusraatiin kuuluu alan toimijoita ministeriöistä eri yhdistyksiin. ”Perinteisesti Palotutkimusraadin voimavarana on ollut hyvin verkostoitunut kokoonpano. Se on ollut hyvä foorumi palotutkimuksen kehittämiselle ja koordinoimiselle varsinkin siinä vaiheessa, kun puhutaan poikkihallinnollisesta yhteensovittamisesta”, Häyrinen luonnehtii. Palosuojelurahasto on Palotutkimusraadin suurin rahoittaja. Sen lisäksi raati saa tuloja jäsenmaksuista. ”Raadin toiminnan rahoitus haetaan vuosittain. Raati on voittoa tavoittelematon yhdistys. Jos emme saisi avustusta, toimintamme olisi välittömästi vaakalaudalla”, Häyrinen sanoo. Eräs tärkeä kulminaatiopiste raadin toiminnassa on Aalto-yliopiston rakennustekniikan laitoksen paloturvallisuusprofessuuri, joka perustettiin kaksi vuotta sitten. Pysyvän professuurin alkurahoitukseen kerättiin yhteensä miljoona euroa. Summan saivat kokoon puoleksi Palosuojelurahasto, puoleksi teollisuuden toimijat. ”Jo nyt on nähtävissä, että professori Simo Hostikka on saanut paljon aikaiseksi. Jatkossa toivomme, että hyvä suunta jatkuu ja professuuri omalta osaltaan helpottaa tutkimuskenttää ja vaikuttaa alan koulutukseen”, Häyrinen sanoo. Hän tähdentää, ettei professuuri missään nimessä ole mikään Palotutkimusraadin käsikassara. ”Aalto-yliopisto ei ole Palotutkimusraadin ohjauksessa. Olemme tyytyväisiä pelkästään jo siihen, että professuuri mahdollisti tutkimustyön Aallossa.”

PALOTUTKIMUSRAATI BRANDFORSKNINGSRÅDET RY

PALOTUTKIMUSRAATI

Kutsu palotutkimusraadin 30-vuotisjuhlaseminaariin

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2013 Espoo, 27.-28.8.2013 Aika ja paikka Palotutkimusraati ry järjestää 27.-28.8.2013 kahdeksannet

Palotutkimusraadin tehtävänä on koordinoida, täydentää ja edistää Suomessa tapahtuvaa paloalan tutkimusta yhteistyössä teollisuuden, vakuutusalan ja muun elinkeinoelämän, korkeakoulujen, tutkimuslaitosten, valtion ja kuntien viranomaisten sekä alan järjestöjen kanssa.

Palotutkimuksen päivät Espoon Hanasaaren kulttuurikeskuksessa. Seminaarissa esitellään kattavasti viimeaikaisia palo- ja pelastusalan tutkimuksen kotimaisia saavutuksia ja niiden hyödyntämistä. Kuulemme myös tuloksia ruotsalaisesta METRO-projektista, jossa tutkittiin maanalaisen raidejoukkoliikenteen palo- ja räjähdysriskejä ja niihin varautumista tunneleissa ja asemilla. Kohderyhmä

Seminaari on tarkoitettu laajasti kaikille palo- ja pelastusalasta kiinnostuneille henkilöille. Erityisesti päiville toivotaan pelastustoimen laajaa osallistumista.

Toimikuntaa johtaa edellä mainittuja tahoja edustava johtokunta. Ilmoittautuminen

Päiville ilmoittaudutaan 10.8.2013 mennessä osoitteeseen : www.webropolsurveys.com/webkysely.net Tunnus: Palotutkimusraati

Professuuri tärkeä erävoitto Tutkimuksen rahoitus on oma kysymyksensä. ”Rahoitus on erityisesti ongelma sellaiselle tutkimukselle, joka ei tuota liikevoittoa. Tutkimuskentässä tulee pitää huolta siitä, että tehdään myös yhteiskunnan ja kansalaisten edun mukaista tutkimusta”, Häyrinen sanoo. Hän painottaa, että tutkimuksella on vaara yksipuolistua, jos sen rahoittajana ja aiheen sanelijana ovat liikevaihtoa tavoittelevat firmat. Hän huomauttaa, että toisaalta paloalalla sellaista tapahtuu melko vähän. ”Minua itseäni kiinnostaa tietysti veronmaksajien puolustaminen.”

Lisätiedot ja ohjelma Palotutkimusraati ry:n kotisivulta http://www.pelastusopisto.fi/pelastus/hankkeet/ptr/home.nsf.

Vuosi 2015 on Palotutkimusraati ry:n 24. toimintavuosi rekisteröitynä yhdistyksenä.

LISÄTIETOJA: asiamies Esko Kaukonen, puh. 050 309 8410 http://www.pelastusopisto.fi/pelastus/hankkeet/ptr/home.nsf

SPEK jatkaa Palotutkimusraadin asiamiehenä. Puheenjohtajana toimii Jarkko Häyrinen (SM) ja varapuheenjohtajana Tuula Hakkarainen (VTT). Palotutkimusraati ry järjestää yhdeksännet Palotutkimuksen päivät 24.–25.8.2015 Espoossa. Seminaarissa esitellään kattavasti viimeaikaisia saavutuksia kotimaisessa palotutkimuksessa. Lähde: www.spek.fi

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

5


Anna Matala ja Antti Paajanen, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy PL 1000, 02044 VTT

Komposiittimateriaalien palomallinnus Osa A: Pyrolyysi ja palosuojamekanismit

TIIVISTELMÄ Tässä artikkelissa esitellään komposiittimateriaalin pyrolyysimallinnusprosessi, käyttäen esimerkkinä luonnonpolymeeri furaanista valmistettua komposiittia. Pyrolyysimalli perustuu pienen mittakaavan kokeisiin, jotka esimerkkimallin kohdalla toistuvat erittäin tarkasti. Seuraava askel on mallin validointi, josta kerrotaan tarkemmin seuraavassa artikkelissa. Tässä työssä esitettyjä malliparametreja voidaan käyttää esimerkiksi palosimulointien lähtöaineistona.

Johdanto Polymeerikomposiitteja käytetään monenlaisissa sovelluksissa ​​ liikennevälineistä ja rakennekomponenteista urheiluvälineisiin ja sisustusesineisiin. Monet polymeerit alkavat hajota 200 °C korkeammissa lämpötiloissa vapauttaen palavia kaasuja, jotka voivat syttyä mikäli happipitoisuus ja lämpötila ovat riittävän korkeita. Komposiitteja käytetään niiden monien hyvien ominaisuuksien (esimerkiksi keveys, lujuus tai halvempi hinta) takia. Liikennevälineissä, etenkin lentokoneissa, kevyempi massa johtaa huomattaviin säästöihin polttoainekustannuksissa. Komposiittimateriaalien paloturvallisuus on kuitenkin usein melko huono. Tämä on erityisen ongelmallista juuri liikennevälineissä, sillä evakuointimahdollisuudet palavasta laivasta, lentokoneesta tai junasta ovat rajalliset. Sen lisäksi, että palava polymeerikomposiitti tuottaa savua ja lämpöä aiheuttaen näin suoran uhan ihmisille. Lämmöstä heikentyneet rakenteet eivät kykene eristämään ihmisiä palosta, ja ne saattavat sortua matkustajien päälle. [1],[2] Rakenteina käytettävien komposiittimateriaalien täytyy läpäistä standardin mukaiset luokitustestit ennen kun niitä voidaan käyttää. Tämä ei kuitenkaan takaa, ettei hajoamisprosessi joissakin olosuhteissa voisi olla nopeampi, ja vaikutus tulipalon kasvuun suurempi kuin standardikokeiden perusteella on arvioitu. Numeeriset simuloinnit tarjoavat kustannustehokkaan keinon tutkia useita erilaisia ​​skenaarioita ja tarkastella palon leviämistä. Luotettavat simulointitulokset eri olosuhteissa vaativat kykyä 6

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

ennustaa liekinleviämistä ja lämmön johtumista rakenteen läpi. Liekinleviämisen ennustaminen on haastavaa missä tahansa materiaalissa, mutta komposiittimateriaalien monimutkainen rakenne ja erilaiset palonsuojamekanismit lisäävät vaikeusastetta entisestään. Esimerkiksi lämmön johtuminen anisotrooppisen rakenteen sisällä on melko epätarkkaa tulipalon simulointiohjelmistoja käyttäen. Myös erilaiset, etenkin materiaalin rakenteeseen vaikuttavat palonsuojamekanismit (esim. paisuvat pinnat) tulisi huomioida. Juuri päättyneessä EU-tutkimushankkeessa Fire-Resist (http:// www.fire-resist.eu/FireResist/index.xhtml) kehitettiin uusia, palosuojattuja komposiittimateriaaleja kuljetusvälineteollisuuden tarpeisiin, ja lisäksi kykyä mallintaa komposiittimateriaaleja tutkittiin ja parannettiin. Mallinnus alkaa materiaalin eri komponenttien pyrolyysireaktiosta (lämpöhajoamisesta) ja kemiallisen reaktion parametrit määritetään pienen mittakaavan koetuloksista. Termiset parametrit joko mitataan suoraan tai estimoidaan kartiokalorimetrituloksista. Tässä vaiheessa myös komposiitin hajoamisen aiheuttamat rakenteelliset muutokset (esim. paisuva materiaalikerros) huomioidaan. Lopuksi mallin ennustuskykyä validoidaan käyttäen suuremman mittakaavan koetuloksia. Projektissa kehitettiin ad-hoc -koemenetelmä, jossa yhdistyy liekinleviäminen ja lämmön johtuminen numeerisiin simulointeihin sopivassa mittakaavassa. Tässä artikkelissa esitellään komposiittimateriaalin mallintamista ja mallin tuottamia ennusteita. Esimerkkimateriaalina käytetään lasikuituvahvisteista furaanikomposiittia.

Menetelmät Tässä luvussa kuvataan lyhyesti komposiittimateriaalin mallinnuksessa tarvittavia kokeellisia ja numeerisia menetelmiä. Lisätietoa materiaalimallinnusmenetelmistä ja koelaitteista löytyy vuonna 2013 julkaistusta väitöskirjasta [3]. Komposiittimateriaalin, tai minkä tahansa kiinteän aineen palokäyttäytymisen mallinnus lähtee liikkeelle lämpöhajoamisesta.


tuloksissa etenkin komposiittien tapauksessa. Komposiittimateriaaleille ovat tyypi anisotrooppiset (so. suuntariippuvat) termiset ominaisuudet. FDS ei myöskään huomioi mekaa muutoksia, joita komposiittirakenne kokee lämpötilan noustessa. Nämä muutokset saat vaikuttaa palon kehitykseen merkittävästi. Yksi tämän työn tarkoituksista on validoida FD palosimulointiominaisuudet komposiittimateriaaleille. Tätä kutsutaan pyrolyysimallinnukseksi. Pyrolyysimallinnuksessiittia kutsutaan myöhemmin tässä artikkelissa nimellä furaani-

sa määritetään jokaista hajoamisreaktiota kohti kolme parametkomposiitti. ria, jotka liittävät reaktiot aineen lämpötilaan. Nämä kineettiset reMATERIAALI Tulokset aktioparametrit voidaan estimoida pienen mittakaavan koetulokNäytemateriaali oli luonnonmateriaaleista (furaani ja korkki) valmistettu sista. Tässä tutkimuksessa käytetty koemenetelmä oli termovaaKineettiset reaktioparametrit eksponentin etutekijä A (s-1),korkeahiilituotto aktipolymeerikomposiitti, jonka on kehittänyt tutkimusja teknologiayhtiö Gaiker (Espanja). Fura ka (TGA). Kun reaktioparametrit on määritetty, loput parametrit vaatioenergia E (kJ/kmol) ja reaktion kertaluku N (dimensioton) komposiitissa oli 58 paino-% lasikuitua. Komposiittia kutsutaan myöhemmin (”termiset parametrit”) voidaan joko mitata suoraan tailisäksi estimoiestimoitiin furaanikomposiitin (koko komposiitti) TGA-tulokartikkelissa nimellä furaanikomposiitti. da hieman isomman mittakaavan koetuloksista, tässä tapauksessista lämmitysnopeudella 10 K/min. Kokeet oli tehty sekä ilmassa kartiokalorimetrin tuloksista. sa että typessä, jolloin voitiin nähdä pinnan hapettumisen vaikuMallin kompleksisuus ja reaktioaskelten lukumäärä riippuu tus massanmuutokseen. Mallissa ainoastaan polymeerin sallittiin TULOKSET mallintajan tarpeista, ja siitä, mihin mallia lopulta käytetään. Ei hajota, kuitujen säilyessä muuttumattomana. Kuvassa 1 on esitetty aktivaatioenergia E (kJ/kmol) Kineettiset eksponentin etutekijä Atässä (s-1), mallissa. ole vain yhtä oikeaa tapaa mallintaa tiettyä materiaalia, ja yhtä hy- reaktioparametrit furaanipolymeerin hajoamisketju Hajoaminen on ja reak kertaluku N (dimensioton) estimoitiin furaanikomposiitin (koko komposiitti) vään lopputulokseen voidaan päätyä monilla erilaisilla alkuolemallinnettu useilla peräkkäisillä reaktioilla, joissa vapautuu sekäTGA-tulok lämmitysnopeudella 10 K/min. Kokeet oli tehty sekä ilmassa että typessä, jolloin voitiin n tuksilla. Palon leviämisen simuloinnissa pyritään yleensä mallinpalamattomia että palavia kaasuja. Viimeisessä reaktiossa kilpaipinnan hapettumisen vaikutus massanmuutokseen. Mallissa ainoastaan polymeerin sallittiin ha tamaan materiaalin hajoamisreaktiot niin tarkasti kuinkuitujen mahdollevat normaali lämpöhajoaminen ja pintahapettumisen aiheutsäilyessä muuttumattomana. Kuvassa 1 on esitetty furaanipolymeerin hajoamisketju lista, kun taas elementtimenetelmän kanssa käytettävässä mallissaHajoaminen tama reaktio. Hapettuminen tapahtua vain ilmassa tehdyissä mallissa. on mallinnettu useillavoiperäkkäisillä reaktioilla, joissa vapautuu sallitaan vain yksi hajoamisreaktio. Oleellisinta on kuitenkin saa- että kokeissa, se mallinnetaan parametrille NO2 (hapetpalamattomia palavia ja kaasuja. Viimeisessäasettamalla reaktiossa kilpailevat normaali lämpöhajoamin pintahapettumisen aiheuttama reaktio.nollasta Hapettuminen voi arvo. tapahtua vain ilmassa tehdyissä koke da mallin suurimmat massan muutokset ja palavien kaasujen vatumisen kertaluku) poikkeava ja se mallinnetaan asettamalla parametrille NO2 (hapettumisen kertaluku) nollasta poikkeava arv pautumiset tapahtumaan oikeissa lämpötiloissa. Kun kaikki materiaaliparametrit on estimoitu, materiaalimallin antamia simulointituloksia verrataan muihin koetuloksiin. Nämä tulokset voivat olla esimerkiksi kartiokalorimetrikoe toisella säteilytasolla, tai suuremman mittakaavan kokeiden tuloksia. Tätä kutsutaan mallin validoinniksi, ja se on tärkeä osa materiaalista mallinnusprosessia. Se antaa tietoa mallin ennustekyvystä ja tarkkuudesta erilaisissa olosuhteissa. TGA on ehkä yleisimmin käytetty pienen mittakaavan menetelmä, josta kineettisten reaktioparametrien estimointi on mahdollista. Siinä pieni, 5–20 mg näyte asetetaan näytekupissa uuniin. Uunin kaasukonsentraatioita voidaan säätää, jolloin kokeita voidaan tehdä niin ilmassa kuin pelkässä typessäkin. Uunia lämKuva 1. Furaanipolymeerin reaktiopolku pyrolyysimallissa. Kuva 1. Furaanipolymeerin reaktiopolku pyrolyysimallissa. mitetään tasaisesti ja hitaasti, tavallisesti noin 2–30 K/min nopeudella, ja näytteen massaa monitoroidaan kokeen aikana. Hidas lämmitys ja pieni näytekoko takaavat sen, että näyte on termisesParametrien arvot tässä mallissa ovat: A1 = 3.3∙1016, A2 = 3.8∙108, sä tasapainossa uunin kanssa, jolloin tuloksista voidaan suoraan A3a = 3.1∙1013, A3b = 1.3∙1013, E1 = 1.2∙105, E2 = 1.1∙105, E3a = 2.9∙105 nähdä massan lämpötilariippuvuus. [4],[5] and E3b = 1.9∙105, N1 = 4.3, N2 = 5.0, N3a = 0.26 and N3b = 2.9. NO2 Kartiokalorimetri on palotutkimuksessa paljon käytetty laite, on 0 kaikille muille, paitsi reaktiolle 3b, jolle se on 2.2. Kuvassa 16 Parametrien arvot mallissa ovat: A1 ja = 3.3·10 , A2 =TGA-käyrät 3.8·108, A3a = 3.1·1013, A3b = 1.3·10 jossa 10 cm × 10 cm × 0.5–5 cm näyte asetetaan kartiomaisen läm2 ontässä esitetty kokeelliset simuloidut furaanikom5 5 5 5 = 1.2·10 , E2 = 1.1·10 , E3a = 2.9·10 and E3b = 1.9·10 , N1 = 4.3, N2 = 5.0, N3a = 0.26 and N3b = pösäteilijän alle. Säteilijä kohdistaa näytteen pintaan lämpövuon, posiitille 10 K/min. Kuvasta nähdään, että kokeelli NO2 on 0 kaikille muille,lämmitysnopeudella paitsi reaktiolle 3b, jolle se on 2.2. Kuvassa 2 on esitetty jonka suuruus voidaan säätää väliltä 10–100 kW/m2. Kokeen ai- TGA-käyrät massakäyrät sekä ilmassa että typessä toistuvat 10 erittäin hyvin si- nähdään simuloidut furaanikomposiitille lämmitysnopeudella K/min. Kuvasta kana mitataan erityisesti palotehoa ja massanmuutosnopeutta. [6] sekä muloinnissa. massakäyrät ilmassa että typessä toistuvat erittäin hyvin simuloinnissa. Parametriestimointiin on olemassa lukuisia erilaisia menetelmiä. Tässä työssä on käytetty geneettistä algoritmia ([3]), joka on tehokas työkalu parametrien estimointiin kaikenlaisesta kokeellisesta datasta. Se toimii myös hyvin monimutkaisten materiaalien, kuten komposiittien tapauksessa, eikä mahdollisten reaktioiden tai parametrien määrää ole mitenkään rajoitettu. Kaikki tässä artikkelissa esitetyt laskut ja simuloinnit on tehty FDS-ohjelmistolla, versiolla 6.1.0. [7]. FDS laskee lämmönjohtumisen vain yhdessä dimensiossa, mikä saattaa aiheuttaa epätarkkuutta tuloksissa etenkin komposiittien tapauksessa. Komposiittimateriaaleille ovat tyypillisiä anisotrooppiset (so. suuntariippuvat) termiset ominaisuudet. FDS ei myöskään huomioi mekaanisia muutoksia, joita komposiittirakenne kokee lämpötilan nousKuvamer2. Furaanikomposiitin TGA-tulokset kokeissa (Exp) ja simuloinneissa (Fit) 10 K tessa. Nämä muutokset saattavat vaikuttaa palon kehitykseen lämmitysnopeudella. Kuva 2. Furaanikomposiitin TGA-tulokset kokeissa (Exp) ja simuloinkittävästi. Yksi tämän työn tarkoituksista on validoida FDS:n paneissa (Fit) 10 K/min lämmitysnopeudella. losimulointiominaisuudet komposiittimateriaaleille. Termisiin parametreihin kuuluvat tiheys ρ (kg/m3), lämmönjohtavuus k (W/m

ominaislämpökapasiteetti c (kJ/kg/K), reaktiolämpö ∆H (kJ/kg), palamislämpö ∆H (kJ/k

p c 3 Materiaali parametreihin kuuluvat tiheys ), lämmönjohemissiivisyys Termisiin ε (dimensioton). Osa parametreista (ρ, k, ρc(kg/m komponenttikohtaisia p, ε) on komponenttia ja osa (∆H and ∆H ) on reaktiokohtaisia (jok Näytemateriaali oli luonnonmateriaaleista (furaani japarametri korkki) jokaista tavuus k (W/m/K),kohden), ominaislämpökapasiteetti cp c(kJ/kg/K), reakreaktiota kohden oma parametri). valmistettu korkeahiilituottoinen polymeerikomposiitti, jonka tiolämpö ∆H (kJ/kg), palamislämpö ∆Hc (kJ/kg) ja emissiivisyys on kehittänyt tutkimus- ja teknologiayhtiö Gaiker (Espanja). Fuε (dimensioton). Osa parametreista (ρ, k, cp, ε) on komponenttiTermiset parametrit estimoitiin kartiokalorimetrituloksista 50 kW/m2 säteilytasolla. Kokeell raanin lisäksi komposiitissa oli 58 paino-% lasikuitua. tuloksissa Kompo- on kohtaisia (yksi parametri jokaista komponenttia kohden), ja osa jo tässä mittakaavassa pientä vaihtelua, mutta malli sovitettiin pienim

syttymisajan mukaan (vaarallisin tapaus). Parametrit ovat: ρ1 = 1233, ρ2 = 1100, ρ3 = 900, ρ 2, kchar = 1.2, kfibrePÄIVÄT = 0.8,2015 cp,1 = 1.5, cp,2 =7 1.0, cp,3 = 670 ρfibre = 2490, k1 = 0.7, k2 = 0.1, k3 =PALOTUTKIMUKSEN cp,char = 1.2, cp,fibre = 0.8, ∆H1 = 600, ∆H2 = 200, ∆H3a = 700, ∆H3b = -100, ∆Hc,1 = 0, ∆Hc,2 = 6 ∆Hc,3a = 17000, ∆Hc,3b = 13000. Emissiivisyys oli 1 kaikille komponenteille lukuun otta


a)

b)

Kuva 3. Kokeellisten (Exp) ja simuloitujen (Fit) kartiotulosten vertailu 50 kW/m2 säteilytasolla. Kuvassa a) paloteho, b) massanmuutosnopeus.

a) b) Kuva 3. Kokeellisten (Exp) ja simuloitujen (Fit) kartiotulosten vertailu 50 kW/m2 säteilytasolla. a) Paloteho. Massanmuutosnopeus. (∆H and ∆Hcb) ) on reaktiokohtaisia (jokaista reaktiota kohden oma sa on esitetty palokokeessa mitattu ja FDS:llä ennustettu furaaniparametri). komposiittilevyn takapinnan lämpötila. Tämän artikkelin jatkoMallin validointi on estimoitiin erittäin tärkeä osa mallinnusprosessia. 50 Ilman osa, validointia ei voida tietää, kuinka Termiset parametrit kartiokalorimetrituloksista ”Komposiittimateriaalien palomallinnus Osa B: CFD-FEAhyvin 2 malli soveltuu erilaisiin käyttötarkoituksiin, ja mitkä ovat sen ennustustarkkuus ja rajoitukset. kW/m säteilytasolla. Kokeellisissa tuloksissa on jo tässä mittakaamenetelmä ja sen kokeellinen validointi” kuvaa samaisen furaaFDS:n heikkoutena komposiittimallinnuksessa voidaan pitää sen 1D-lämmönjohtumisratkaisijaa, ja vassa pientä vaihtelua, mutta malli sovitettiin pienimmän syttynimallin validointia tarkemmin. mekaanisten muutosten vaikutusten jättämistä huomiotta. Furaanimalli validoitiin käyttäen kahta misajan mukaan (vaarallisin tapaus). Parametrit ovat: ρ1 = 1233, mekaanisia ja termisiä ominaisuuksia mittaavaa koetta. Esimerkki validointitarkastelusta näkyy Johtopäätökset ρ2 kuvassa = 1100, ρ4, = 900, ρchar esitetty = 670 ρfibre = 2490, k1 = mitattu 0.7, k2 =ja0.1, k3 = ennustettu 3 jossa on palokokeessa FDS:llä furaanikomposiittilevyn 2, takapinnan kchar = 1.2, klämpötila. = 0.8, cp,1 = 1.5,artikkelin cp,2 = 1.0, jatko-osa, cp,3 = 2.0, c”Komposiittimateriaalien = 1.2, Tässä artikkelissa kuvattiin Osa komposiittimateriaalin pyrolyysimalfibre p,char Tämän palomallinnus B: cp,fibre = 0.8, ∆Hmenetelmä = 600, ∆H2ja= 200, = 700, ∆H = -100, ∆H , samaisen linnusprosessi käyttäenvalidointia esimerkkinä lasikuituvahvisteista, luon1 3a 3b c1 CFD-FEA sen ∆H kokeellinen validointi” kuvaa furaanimallin = 0, ∆Hc,2 = 6000, ∆Hc,3a = 17000, ∆Hc,3b = 13000. Emissiivisyys nonmateriaali furaanista valmistettua komposiittia. Komposiittitarkemmin. oli 1 kaikille komponenteille lukuun ottamatta furaanin hiilijäänmateriaalin pyrolyysimallinnus on haastavaa mm. anisotrooppisen nöstä (0.91) ja lasikuituja (0.95). ja kerrosmaisen rakenteen, materiaalien ja palosuojamekanismien Kuvassa 3 on esitetty kokeellisten ja simuloitujen kartiotulosten vuoksi. Näistä haasteista huolimatta furaanikomposiitin pyrolyyvertailu. Kuvissa on esitetty sekä paloteho, että massanmuutosnosimalli saatiin toistamaan koetulokset erittäin tarkasti. peus. Palon leviämisen kannalta paloteho on tärkeämpi suure, ja Validointitulosten perusteella myös komposiitin termisen käytsimuloitu käyrä toistaa kokeellisen tuloksen melko tarkasti. Vain täytymisen ennustaminen on erittäin hyvää, ainakin näytteen mekoetuloksissa näkyvä korkeampi paloteho kokeen loppupuolelkaaniseen hajoamiseen saakka. Voidaan siis todeta, että tässä arla johtuu pinnan hapettumisesta, jota ei vielä tällä hetkellä pystytikkelissa esitellyin menetelmin on mahdollista mallintaa komb) tä mallintamaan FDS:llä kovinkaan tarkasti. Suuren mittakaavan2 posiittimateriaali niin tarkasti, että sen avulla tehdyillä simuloinKokeellisten (Exp) ja simuloitujen (Fit) kartiotulosten vertailu 50 kW/m säteilytasolla. a) kokeissa pintahapettumisen merkitys on joka tapauksessa rajallineilla voidaan arvioida materiaalin turvallisuutta todenmukaisisb) Massanmuutosnopeus. nen. Massanmuutosnopeuskin onnistuttiin mallintamaan melko sa palotilanteissa. tarkasti, tärkeimpänä suureena kokonaismassanmuutos. lidointi on erittäin tärkeä osa mallinnusprosessia. Ilman validointia ei voida Kiitokset tietää, kuinka validointi on erittäin tärkeä osa mallinnusprosessia. Illli soveltuuMallin erilaisiin käyttötarkoituksiin, ja mitkä ovat sen ennustustarkkuus ja rajoitukset. validointia ei voida tietää,voidaan kuinka hyvin malli1D-lämmönjohtumisratkaisijaa, soveltuu erilaiTässä artikkelissa ikkoutenaman komposiittimallinnuksessa pitää sen ja kuvattu tutkimus on tehty pääasiassa EU:n FP7siin käyttötarkoituksiin, ja mitkä ovat sen ennustustarkkuus ja ra- käyttäen puiteohjelman ten muutosten vaikutusten jättämistä huomiotta. Furaanimalli validoitiin kahta rahoittamassa Fire-Resist -projektissa. Työ on tehty joitukset. FDS:n heikkoutena komposiittimallinnuksessa voidaan yhteistyössä ruotsalaisen SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut ia ja termisiä ominaisuuksia mittaavaa koetta. Esimerkki validointitarkastelusta näkyy pitää sen 1D-lämmönjohtumisratkaisijaa, ja mekaanisten muukanssa. Haluamme kiittää erityisesti tutkimus- ja teknologiayh4, jossa on esitetty palokokeessa mitattu ja FDS:llä ennustettu furaanikomposiittilevyn tosten vaikutusten jättämistä huomiotta. Furaanimalli validoitiö Gaikeria (Espanja) näytteiden, kokeiden sekä asiantuntemukn lämpötila. Tämän artikkelin jatko-osa, ”Komposiittimateriaalien palomallinnus Osa B: 4. Furaanimallin validointi. Pystysuoran näytteen kylmänsen puolen lämpötila mitattuna eri tiinKuva käyttäen mekaanisia ja termisiä ominaisuuksia tarjoamisesta. A menetelmä ja sen kahta kokeellinen validointi” kuvaa samaisen mittaafuraanimallin validointia vaakohdissa. koetta. Esimerkki validointitarkastelusta näkyy kuvassa 4, josn.

Lähdeluettelo 1 D.D.L. Chung. Composite Materials. Science and Applications. 2nd edition. Springer, USA., 2010. 2 A.P. Mouritz and A.G. Gibson. Fire Properties of Polymer Composite Materials. Springer, The Netherlands, 2006. 3 A. Matala. Methods and applications of pyrolysis modelling for polymeric materials. VTT Science 44, 2013. http://www. vtt.fi/inf/pdf/science/2013/S44.pdf 4 D. Drysdale. An Introduction to Fire Dynamics. 3rd edition. John Wiley and Sons, Ltd, UK., 2011. 5 C.L. Beyler and M.M. Hirschler. Section 1. Chapter 7. thermal decomposition of polymers. In The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2nd edition, pages 1.99–1.119. National Fire Protection Association, USA, 1995. 6 Reaction-to-fire tests – heat release, smoke production and mass loss rate. ISO 5660-1, 2002. 7 McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott, R., Floyd, J., Weinschenk, C. & Overholt, K. Fire Dynamics Simulator TechniKuva 4. Furaanimallin validointi. Pystysuoran Furaanimallin validointi. Pystysuoran näytteen näytteen kylmän kylmän puolenpuolen lämpötila mitattuna eri cal Reference Guide Volume 1: Mathematical Model. NIST lämpötila mitattuna eri kohdissa. Special Publication 1018, Sixth edition. 2013. 8

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Antti Paajanen, Anna Matala, Timo Korhonen ja Simo Hostikka1, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, PL 1000, 02044 VTT Robert Jansson, Per Blomqvist ja Hans Olsen, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, PL 857, 501 15 Borås, Ruotsi Renaud Gutkin, Swerea SICOMP Ab, PL 271, 941 26 Piteå, Ruotsi 1 Nykyinen työnantaja: Aalto-yliopisto, PL 11000, 00076 AALTO

Komposiittimateriaalien palomallinnus Osa B: Cfd-Fea -menetelmä ja sen kokeellinen validointi

TIIVISTELMÄ Hiljattain päättyneessä EU-tutkimushankkeessa kehitettiin uusia, palosuojattuja komposiittimateriaaleja kuljetusvälineteollisuuden tarpeisiin. Uusien materiaalien lisäksi hankkeessa kehitettiin laskennallinen työkalu, jolla voidaan mallintaa polymeerikomposiittien termistä ja mekaanista vastetta tulipalossa. Mallinnus perustuu erillisten, laskennalliseen virtausmekaniikkaan ja elementtimenetelmään perustuvien ohjelmistotyökalujen yksisuuntaiseen kytkemiseen. Kehitystyöhön kuului tärkeänä osana mallinnusmenetelmän kokeellinen validointi, jossa sovellettiin kahta koejärjestelyä: pienen mittakaavan uunikoetta, jossa kuormitettu komposiittinäyte altistetaan ISO 834 -standardipalon mukaiselle lämpörasitukselle, ja keskisuuren mittakaavan koejärjestelyä, jossa mekaaniseen ja lämpökuormitukseen yhdistyy liekinleviäminen. Kokeita tehtiin kahdelle eri materiaalille: lasikuituvahvisteiselle furaanikomposiitille ja hiilikuituvahvisteiselle epoksikomposiitille. Molemmat koesarjat mallinnettiin, ja mallien antamia ennusteita näytteiden lämpötiloista, kokonaispalotehoista ja muodonmuutoksista verrattiin koetuloksiin. Vertailut osoittavat, että menetelmä kykenee ennustamaan polymeerikomposiittikappaleen termisen ja mekaanisen vasteen paloympäristössä, kun pyrolyysi- ja mekaniikkamallit on luotu onnistuneesti.

Johdanto Liikennevälineessä syttyvään tulipaloon voi liittyä huomattava henkilövahinkoriski. Erityisesti laiva- ja lentoliikenteessä evakuointimahdollisuudet ovat rajoitetut, ja matkustajien turvallisuus asettaa monia ehtoja käytettäville materiaaleille. Toisaalta materiaalivalintoja ohjaavat taloudelliset tavoitteet, kuten säästöt tuotanto- ja polttoainekustannuksissa. Kevyiden polymeerikomposiittien käyttö juna-, laiva- ja lentoliikenteen liikennevälineissä on tästä syystä yleistymässä. Polymeerikomposiittien käyttöä kuitenkin rajoittaa niihin liittyvä paloturvallisuusriski. Tyypillinen polymeerimatriisi pehmenee korkeissa lämpötiloissa, mistä seuraa sen kuormankantokyvyn heikkeneminen. Lisäksi lämpöhajoami-

sen seurauksena syntyy savua, sekä palavia ja myrkyllisiä kaasuja. Ennen kuin uusia materiaaleja voidaan ottaa käyttöön liikennevälineissä, niiden turvallisuus on osoitettava palotestauksella. Hiljattain päättyneessä FIRE-RESIST EU -tutkimushankkeessa (2011–2014) kehitettiin uusia, palo-suojattuja polymeerikomposiitteja kuljetusvälineteollisuuden tarpeisiin. Uusien materiaalien lisäksi hankkeessa kehitettiin laskennallisia menetelmiä, jotka mahdollistaisivat polymeerikomposiittien virtuaalisen palotes­ tauksen. Virtuaalinen palotestaus osana tuotekehitysprosessia voisi johtaa huomattaviin säästöihin ja entistä tehokkaampaan materiaalikehitykseen. Samoja työkaluja voitaisiin käyttää myös yleisemmin paloturvallisuustutkimuksessa. Nelivuotisessa tutkimushankkeessa kehitettiin laskennallinen työkalu, jolla voidaan mallintaa komposiittirakenteen termistä ja mekaanista vastetta tulipalossa. Mallinnus perustuu erillisten, laskennalliseen virtausmekaniikkaan (eng. Computational Fluid Dynamics, CFD) ja elementtimenetelmään (eng. Finite Element Analysis, FEA) perustuvien ohjelmistotyökalujen yksisuuntaiseen kytkemiseen. Paloympäristö ja komposiittimateriaalin lämpöhajoaminen mallinnetaan käyttäen Fire Dynamics Simulator (FDS) [1] CFD-työkalua (so. palomalli). FDS:n ennustama lämpötilatai lämpövuo tarkasteltavan komposiittikappaleen pinnalla siirretään reunaehdoksi ABAQUS [2] FEA -työkaluun. ABAQUSmalli (so. rakennemalli) tuottaa ennusteen kappaleen lämpenemisestä, mekaanisten ominaisuuksien heikkenemisestä ja muodonmuutoksista. Reunaehtojen siirto toteutetaan hankkeessa kehitetyllä FDS2FEM-kytkentätyökalulla [3]. CFD-FEA -menetelmän toimintaperiaatetta on havainnollistettu kuvassa 1, ja sitä on aiemmin esitelty viitteissä [4–5]. Tarkasteltavan materiaalin lämpeneminen ja lämpöhajoaminen (so. pyrolyysi) ovat sekä palo- että rakennemallin kannalta keskeisiä ilmiöitä. CFD-FEA -menetelmä tarvitsee kaksi pyrolyysimallia: i) usean reaktioaskeleen malli tulipalon dynamiikan simulointia varten, ja ii) yhden reaktioaskeleen malli rakenteen termisen ja PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

9


viitteissä [4–5]. Kuva 1. CFD-FEA mallinnusketjun toimintaperiaate: FDS-malli tuottaa ennusteen komposiittirakenteeseen kohdistuvasta lämpörasituksesta, joka toimii rakenteen mekaanista vastetta ennustavan ABAQUS-mallin reunaehtona.

mekaanisen vasteen simulointia varten. 1. Pyrolyysimallit valmistettu korkeahiilituottoinen jossa onennusteen Kuva CFD-FEAluodaan mallinnusketjun toimintaperiaate: polymeerikomposiitti, FDS-malli tuottaa pienen mittakaavan kokeiden (termovaaka ja kartiokalorimetri) vahvisteena 58 paino-% lasikuitua. Materiaalin on kehittänyt tut- vastetta komposiittirakenteeseen kohdistuvasta lämpörasituksesta, joka toimii rakenteen mekaanista perusteella, käyttäen geneettisiin algoritmeihin perustuvaa mene-reunaehtona. kimus- ja teknologiayhtiö Gaiker (Espanja). APC Composite Ab ennustavan ABAQUS-mallin telmää [6]. Pyrolyysimallinnusta on esitelty aiemmin viitteissä [6– (Ruotsi) valmisti materiaalista levymäisiä, 4 mm paksuja näyttei7], sekä tämän artikkelin osassaTarkasteltavan A (Matala ja Paajanen). tä validointikokeita varten. materiaalin lämpeneminen ja lämpöhajoaminen (so. pyrolyysi) ovat sekä palo- että Malli komposiittimateriaalin mekaanisten kannalta ominaisuuksien rakennemallin keskeisiä ilmiöitä. CFD-FEA menetelmä tarvitsee kaksi pyrolyysimallia: i) heikkenemiselle luodaan dynaamismekaanisen termisen ana-tulipalon Koemenetelmä 1: pienen mittakaavan usean reaktioaskeleen malli dynamiikan simulointia varten,uunikoe ja ii) yhden reaktioaskeleen lyysin (Dynamic Mechanical Thermal Analysis, DMTA) avulla. Ensimmäinen koejärjestely on pienen mittakaavan uunikoe, jota malli rakenteen termisen ja mekaanisen vasteen simulointia varten. Pyrolyysimallit luodaan pienen DMTA:n ja mikromekaanisen mallinnuksen avulla määritetään käytetään pääasiassa tuotekehitys ja tutkimustarkoituksiin (SP Fire mittakaavan kokeiden (termovaaka ja kartiokalorimetri) perusteella, käyttäen geneettisiin muun muassa komposiitin elastiset kertoimet lämpötilan funk119 [9]). Näytekappale asetetaan vaakatasossa uunin yläosaan, ja algoritmeihin perustuvaa menetelmää [6]. Pyrolyysimallinnusta on esitelty aiemmin viitteissä [6–7], tiona sovel­tuvalla lämpötila-alueella. Mekaniikkamallinnusta on uunia lämmitetään propaanipolttimella siten, että näytteen alapinja Paajanen). esitelty ­aiemmin viitteessä [8]. sekä tämän artikkelin osassa A (Matala nalle kohdistuu ISO 834 -standardipalon mukainen lämpörasitus. CFD-FEA -menetelmän kehitystyöhön kuului tärkeänä osaNäyte voidaan asettaa myös pystytasoon kallistamalla uunia. Paikomposiittimateriaalin mekaanisten ominaisuuksien na sen kokeellinen validointi.Malli Validoinnilla pyritään vahvistanetta ja happikonsentraatiota uunin sisällä eiheikkenemiselle ohjailla. Pienen mit- luodaan dynaamismekaanisen termisen analyysin (Dynamic Mechanical Thermal Analysis, DMTA) avulla. maan, että malli kykenee toistamaan halutut fysikaaliset ja kemitakaavan uunilla tehdyt kokeet ovat käyttökelpoinen indikaattori DMTA:n ja mikromekaanisen mallinnuksen avulla määritetään muun muassa komposiitin alliset ilmiöt riittävällä tarkkuudella. Käytännössä validointi tehmateriaalin käyttäytymisestä täyden mittakaavan palotestauksessa. elastiset kertoimet lämpötilan funktiona soveltuvalla lämpötila-alueella. Mekaniikkamallinnusta on esitelty dään vertaamalla mallin tuottamia ennusteita vastaaviin koetulokNäytteen takapinnan ja uunin sisäilman lämpötilaa seurataan aiemmin viitteessä [8]. siin. Edellä esitellyn CFD-FEA -menetelmän osaohjelmat (FDS ja kokeen aikana termoelementtien avulla. Eristyskyvyn raja-arvot ABAQUS) ovat laajassa käytössä, ja niiden verifiointi ja validoinovat tyypillisesti 140 °C näytteen takapinnan keskimääräiselle lämti tapahtuu pitkälti ohjelmien kehitystyön yhteydessä. Tässä arpötilannousulle, ja 180 °C maksimilämpötilannousulle. Tässä tuttikkelissa esitellään kaksi validointitapausta CFD-FEA -menetelkimuksessa koejärjestelyyn lisättiin kevytbetoni- ja teräskehykmälle kokonaisuutena. set, sekä teräsliuskan päällä lepäävä 12,8 kg:n rautakappale, joiden avulla toteutettiin näytteen mekaaninen kuormitus (viivakuorma). Näytekappaleen muodonmuutosta kokeen aikana mitatValidointikokeet tiin lineaarianturin avulla. Mittauksesta käy ilmi myös näytteen Seuraavassa esitellään lyhyesti validointityössä käytetyt koejärjesromahdusaika. Kuvassa 2 on esitetty pienen mittakaavan uuni pystelyt. Kokeiden suunnittelusta ja toteutuksesta vastasi SP Sveriges tysuunnassa ilman näytettä ja näytteenpidikettä (vas.), sekä niiden Tekniska Forskningsinstitut. kanssa (oik.). Uunin mitat ovat 520 mm × 420 mm × 700 mm. Pienen mittakaavan uunikokeesta tehtiin furaanikomposiittiMateriaalit näytteille (300 mm × 300 mm × 4 mm) kaksi toistokoetta. EnValidointikokeita tehtiin kahdelle palosuojatulle komposiittimasimmäisessä kokeessa näytteen takapinnan keskimääräinen lämteriaalille, jotka olivat lasikuituvahvisteinen furaanikomposiitpötilannousu ylitti 140 °C 3 min 8 s jälkeen, ja maksimiarvo 180 ti ja hiilikuituvahvisteinen epoksikomposiitti. Tässä artikkelissa °C 3 min 32 s jälkeen. Näytteen romahdus tapahtui 16 min kulutkeskitytään ensimmäiseen, joka on luonnonmateriaali furaanista tua kokeen alusta. Jälkimmäisessä kokeessa näytteen takapinnan keskimääräinen lämpötilanousu ylitti 140 °C 2 min 36 s jälkeen, ja maksimiarvo 180 °C 3 min 5 s jälkeen. Näytteen romahdus tapahtui 17 min kuluttua kokeen alusta. Ensimmäisen kokeen lämpötilakäyrät esitellään myöhemmin mallinnuskuvauksen yhteydessä.

Koemenetelmä 2: keskisuuren mittakaavan palokoe Jälkimmäinen koejärjestely on keskisuuren mittakaavan palokoe, joka kehitettiin varta vasten tämän tutkimuksen tarpeisiin. Tavoitteena oli sisällyttää samaan kokeeseen mekaanisen ja lämpörasituksen aiheuttamat muodonmuutokset näytteessä, sekä liekinleviäminen näytteen pinnalla. Koejärjestely koostuu 100 cm × 10 cm hiekkatäytteisestä propaanipolttimesta, jota vasten on asetettu pystysuoraan asentoon 100 cm × 50 cm kokoinen näytelevy. Toinen samankokoinen näytelevy on asetettu vaakasuoraan       pystysuoran levyn päälle. Polttimen molempiin päihin asentoon on asennettu pystysuorat kalsiumsilikaattiseinät rajoittamaan iloejärjestely Kuva 2. Koejärjestely 1: pienen mittakaavan 1: pienen mittakaavan uunikoe: (vas.) uunikoe: ilman (vas.) näytettä ilman ja näytteenpidikettä, näytettä ja ja Kuva 2. Koejärjestely 1: pienen mittakaavan uunikoe: (vas.) ilman näy- ja näytteenpidikettä, mansaantia sivuilta. Pystysuora näytelevy on kiinnitetty pulteilla teen (oik.) (furaanikomposiitti) näytteen (furaanikomposiitti) ja näytteenpidikkeen näytteenpidikkeen kanssa. kanssa. tettä ja näytteenpidikettä, ja ja (oik.) näytteen (furaanikomposiitti) ja sen takana olevaan kehikkoon, ja vaakasuora levy lepää kalsium   näytteenpidikkeen kanssa. silikaattiseinien päällä. Sekä pysty- että vaakasuoran näytelevyn

telmä Koemenetelmä 2: keskisuuren 2: keskisuuren mittakaavan mittakaavan palokoe palokoe 10 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 inen Jälkimmäinen koejärjestely koejärjestely on keskisuuren on keskisuuren mittakaavan mittakaavan palokoe, joka palokoe, kehitettiin jokavarta kehitettiin vastenvarta tämän vasten tämän

entutkimuksen tarpeisiin. Tavoitteena tarpeisiin. Tavoitteena oli sisällyttää olisamaan sisällyttää kokeeseen samaanmekaanisen kokeeseen mekaanisen ja lämpörasituksen ja lämpörasituksen


Kuva 3. Koejärjestely 2: keskisuuren mittakaavan palokoe (furaanikomposiitti). Tunnisteet: (A) poltin, (B) pystysuuntainen näyte, (C) vaakasuuntainen näyte, (D) vasemmanpuoleinen paino, (E) eristevilla, (F) kalsiumsilikaattiseinä, (G) plattatermoelementti seinällä, (H) lämpövuon mittausasema (sis. mm. Schmidt-Boelter lämpövuomittarin), (I) plattatermoelementti lattialla, ja (J) pienoiskokoinen plattatermoelementti.

takapinta on eristetty kivivillalla. Vaakasuoran näytelevyn mekaaninen kuormitus on toteutettu kahden 1,9 kg:n painoisen, viivamaisen rautakappaleen avulla. Palokokeen mittausjärjestely on toteutettu mahdollisimman kattavasti. Näytelevyn muodonmuutosta kokeen aikana mitataan lineaarianturien avulla. Lämpötilaa näytelevyjen etu- ja taKuva 3. Koejärjestely 2: keskisuuren mittakaavan palokoe (furaanikomposiitti). kapinnoilla, sekä ilmassa mitataan useilla termoelementeillä ja mekaanisille ominaisuuksille, ja niiden heikkenemiselle lämpöti- Tunnis poltin, (B) pystysuuntainen näyte, (C) vaakasuuntainen näyte, (D) vasemmanpuoleinen p pienoiskokoisilla plattatermoelementeillä. Lämpötilaa kalsiumlan funktiona, kehitettiin DMTA- ja vetokokeisiin perustuva maleristevilla, (F) kalsiumsilikaattiseinä, (G) plattatermoelementti seinällä, (H) lä silikaattiseinillä, sekä polttimen edessä ilmassa ja lattialla mitalit. Mekaniikkamallit luotiin viitteessä [8] esitetyllä periaatteella. mittausasema (sis. mm. Schmidt-Boelter lämpövuomittarin), (I) plattatermoelementti lattia taan normaalikokoisilla plattatermoelementeillä. Edellä mainitpienoiskokoinen plattatermoelementti. tujen lisäksi mittausjärjestelyyn kuuluu Schmidt-Boelter -lämpöSimulaatio 1: pienen mittakaavan uunikoe vuomittari, sekä tavallinen ja infrapunavideokamera. KoejärjesPienen mittakaavan uunikokeen FDS-mallia on havainnollistetVALIDOINTISIMULAATIOT tely on esitetty kuvassa 3. tu kuvassa 4 (vas.). Koska kokeessa tavoitellaan ISO 834 -standarKeskisuuren mittakaavan palokokeesta tehtiin furaanikompodin mukaista lämpörasitusta, uunin lämpeneminen mallinnettiin   siittinäytteille (100 cm × 50 cm × 0,4 cm) kolme toistokoetta. Proyksinkertaisesti pakottamalla sen seinille ko. aika–lämpötila-riippaanipoltinta käytettiin 50 kW:n vakiopaloteholla Seuraavassa kokeen alus- esitellään puvuus. Propaanipoltin jätettiin kuvaamatta, ja sen polttilyhyesti validointityössä käytetyt FDSja sijaan ABAQUS-mallit, sek ta loppuun (n. 30 min). Yhden kokeen mittaustuloksia esitelläänennusteiden men aukosta jotta näytteen tuotettuja simul tuottamien ja puhallettiin koetulostenilmaa, vertailu. Mallienalapinnalle suunnittelusta toteutuksesta vastasivat Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy ja Swerea SICOMP myöhemmin mallinnuskuvauksen yhteydessä. lämpörasitus ei olisi täysin homogeeninen. Myös puhallettavalle il- Ab. malle asetettiin em. aika–lämpötila-riippuvuus. VirtausmekaniikMateriaalimallit karatkaisijan hilaresoluutioksi asetettiin 4 cm (kuutiollinen). UuValidointisimulaatiot nimallin koko on hieman pienempi kuin kokeissa käytetyn uunin.   Seuraavassa esitellään lyhyesti validointityössä käytetyt FDS- ja Tällä ei ole juurikaan merkitystä tulosten kannalta, koska propaaallin koko ABAQUS-mallit, on hieman pienempi kuin kokeissa käytetyn uunin. Furaanikomposiitin Tällä ei ole juurikaan kehitettiin termovaaka- ja kartiokalorimetrikokeiden p sekä niiden tuottamien ennusteiden ja koetuninpyrolyysille palamista uunissa ei mallinneta. koko on hieman pienempi kuin uunissa kokeissa käytetyn uunin. Tällä ei ole juurikaan ystäUunimallin tulostenlosten kannalta, koska propaanin palamista ei mallinneta. kolmen (FDS) ja yhden (ABAQUS) reaktioaskeleen mallit. Pyrolyysimallien luominen o vertailu. Mallien suunnittelusta ja uunissa simulaatioiden toteuUunimalliin sisällytettiin samat mittalaitteet kuin vastaavassa merkitystä tulosten kannalta, koska propaanin palamista ei mallinneta. tämän artikkelin osassa A (Matala ja Paajanen). Komposiitin mekaanisille tuksestasamat vastasivat Teknologian VTT Oy ja Swe- näytteen kokeessa, poislukien näytteen muodonmuutoksen mittaus. Läm-ominaisuu alliin sisällytettiin mittalaitteet kuin tutkimuskeskus vastaavassa kokeessa, poislukien niiden heikkenemiselle lämpötilan funktiona, kehitettiin DMTA ja vetokokeisiin perustuv Uunimalliin sisällytettiin samat mittalaitteet kuin vastaavassa kokeessa, poislukien näytteen SICOMP Ab. nmuutoksenreamittaus. Lämpötilaa mitattiin näytteen etu- ja takapinnalta viidessäpötilaa eri mitattiin näytteen etu- ja takapinnalta viidessä eri sijainmuodonmuutoksen mittaus. Lämpötilaa mitattiin näytteen etuja takapinnalta viidessä eri Mekaniikkamallit luotiin [8] esitetyllä periaatteella. nissa, uunin sisäilmassa 10 cm näytteen alapuolella ja uunin ssa, ja uunin sisäilmassa 10 cm näytteen alapuolella ja uunin keskiosassa. Koetulosten ja javiitteessä sijainnissa, ja uunin sisäilmassa 10 cm näytteen alapuolella ja uunin keskiosassa. Koetulosten ja allin tuottaman ennusteen välinen vertailu näytteen takapinnan lämpötilalle on esitetty Kuva Materiaalimallit keskiosassa. uunimallin tuottaman ennusteen välinen vertailu näytteen takapinnan Kuva Koetulosten ja uunimallin tuottaman ennusteen vä   lämpötilalle on esitetty  Pienen  mittakaavan  uunikokeen  FDS-­‐malli.  Lämmitetyt  seinät  on  väritetty  punaisella,  näytekappale   Furaanikomposiitin pyrolyysille kehitettiin termovaaka- ja kartiolinen vertailu näytteen takapinnan lämpötilalle on esitetty kuvassa 4.  (vas.)  Pienen  mittakaavan  uunikokeen  FDS-­‐malli.  Lämmitetyt  seinät  on  väritetty  punaisella,  näytekappale   a   ja  ruskealla   näytekappaletta   kannatteleva   kehys   vihreällä   värillä.   Poltin   ja   Poltin   ilmanottoaukot   on   väritetty   ja   näytekappaletta   kannatteleva   kehys   vihreällä  (FDS) värillä.   ja ja   ilmanottoaukot   väritetty   Simulaatio 1: pienen mittakaavan uunikoe kalorimetrikokeiden perusteella kolmen yhden (ABA4.on   Koska uunin lämpötila mallissa on pakotettu seuraamaan stana,   ja  syaanilla,   ilmanpoistoaukot   valkoisella  valkoisella   värillä.   (oik.)   Näytteen   (furaanikomposiitti)   takapinnan   lämpötila   ja   ilmanpoistoaukot   värillä.   (oik.)   Näytteen   (furaanikomposiitti)   takapinnan   lämpötila   QUS) reaktioaskeleen mallit. Pyrolyysimallien luominen on esidardipaloa, vertailun tärkein johtopäätös on, että furaanikompomittakaavan  uunikokeessa  ja  vastaavassa  FDS-­‐simulaatiossa. . Koska uunin lämpötila mallissa on pienen  mittakaavan  uunikokeessa  ja  vastaavassa  FDS-­‐simulaatiossa.. Koska uunin lämpötila mallissa on tetty tämän artikkelin osassavertailun A (Matala ja Paajanen). Komposiitin siitin materiaalimalli on luotu onnistuneesti. tu pakotettu seuraamaan standardipaloa, vertailun tärkein johtopäätös on, että furaanikomposiitin seuraamaan standardipaloa, tärkein johtopäätös on, että furaanikomposiitin Pienen mittakaavan uunikokeen FDS-mallia on havainnollistettu Kuva 4 (vas.). Koska aalimalli on luotu onnistuneesti. Pienen mittakaavan uunikokeen ABAQUS-mallia havainnolmateriaalimalli on luotu onnistuneesti. tavoitellaan ISO 834-standardin mukaista lämpörasitusta, uuninon lämpeneminen mal   listettu kuvassa Mallissa ko. komposiittilevy on kuvattu suorakulyksinkertaisesti pakottamalla sen5. seinille aika-lämpötila-riippuvuus. Propaanipoltin maisen muotoisilla ja C3D8R-elementeillä (ter-alapinnalle kuvaamatta, ja sen sijaansärmiön polttimen aukosta DC3D8puhallettiin ilmaa, jotta näytteen minenja mekaaninen malli).Myös Termisessä mallissa näytteen lämpörasitus ei olisi täysin homogeeninen. puhallettavalle ilmalle alaasetettiin e pinnan reunaehdoksi asetettiin FDS:n ennustama pintalämpötilämpötila-riippuvuus. Virtausmekaniikkaratkaisijan hilaresoluutioksi asetettiin 4 cm (kuut la, ja takapinnan reunaehdoksi säteily- ja konvektiolämmönvaihto normaaliympäristön kanssa. Mekaanisen mallin reunaehdoiksi

Kuva 5. Pienen mittakaavan uunikokeen ABAQUS-malli: (vas.) ennen mekaanista ja lämpörasitusta, ja (oik.) niiden jälkeen.

(vas.) mittakaavan Pienen mittakaavan uunikokeen FDS-malli. Lämmitetyt seinät on väritetty 4. Kuva (vas.) 4.Pienen Lämmitetyt seinät on väritetty Kuva 4. (vas.) Pienenuunikokeen mittakaavan FDS-malli. uunikokeen FDS-malli. Lämmitetyt näytekappale ruskealla ja näytekappaletta kannatteleva kehys vihreällä värillä. Poltin ella,punaisella, näytekappale ruskealla ja näytekappaletta kannatteleva kehys vihreällä värillä. Poltin seinät on väritetty punaisella, näytekappale ruskealla ja näytekappaja ilmanottoaukot on syaanilla, väritetty syaanilla, ja ilmanpoistoaukot valkoisella värillä.Näytteen (oik.) Näytteen anottoaukot onletta väritetty javihreällä ilmanpoistoaukot valkoisella värillä. on (oik.) kannatteleva kehys värillä. Poltin ja ilmanottoaukot (furaanikomposiitti) takapinnan lämpötila pienen mittakaavan uunikokeessa ja vastaavassa nikomposiitti) väritetty takapinnan lämpötila pienen mittakaavan uunikokeessa ja Näytvastaavassa FDS- FDSsyaanilla, ja ilmanpoistoaukot valkoisella värillä. (oik.) simulaatiossa. atiossa. teen (furaanikomposiitti) takapinnan lämpötila pienen mittakaavan

uunikokeessa ja vastaavassa FDS-simulaatiossa. Pienen mittakaavan uunikokeen ABAQUS-mallia on havainnollistettu 5. Mallissa mittakaavan uunikokeen ABAQUS-mallia on havainnollistettu Kuva 5.Kuva Mallissa komposiittilevy on kuvattu suorakulmaisen särmiön muotoisilla DC3D8ja C3D8R-elementeillä siittilevy on kuvattu suorakulmaisen särmiön muotoisilla DC3D8- ja C3D8R-elementeillä ja mekaaninen malli). Termisessä mallissa näytteen alapinnan reunaehdoksi en-(terminenja mekaaninen malli). Termisessä mallissaKuva näytteen reunaehdoksi asetettiinasetettiin 5.alapinnan Pienen uunikokeen FDS:n ennustama pintalämpötila, ja takapinnan reunaehdoksi säteily- jamittakaavan konvektiolämmönvaihto ennustama pintalämpötila, ja takapinnan reunaehdoksi säteily- ja konvektiolämmönvaihto lämpörasitusta, (oik.) niiden normaaliympäristön kanssa. Mekaanisen mallin reunaehdoiksijaasetettiin kokeenjälkeen. mukainen aliympäristön kanssa. Mekaanisen mallin reunaehdoiksi asetettiin kokeen mukainen viivakuorma sekä reunatuet. Systeemin hilaresoluutioksi asetettiin 1 mm (kuutiollinen). uorma sekä reunatuet. Systeemin hilaresoluutioksi asetettiin 1 mm (kuutiollinen).

ABAQUS-malli: (vas.) ennen mekaanist PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

11


ella. Eroavaisuudet FDS-mallin ennusteen kanssa selittyvät sillä, että pyrolyysimallit ovat rilaisia (yksi vs. kolme reaktioaskelta). Mekaniikkamallin ennuste esitetään keskisuuren an koejärjestelylle.

vuus kokeen ja mallin välillä on huomattavan hyvä ensimmäisten 7,5 min ajan, jonka jälkeen mallin ennusteet jäävät alle mitattujen lämpötilojen. Havainto on hyvin samankaltainen vaakasuoran näytelevyn takapinnan lämpötiloille. Tämä oletetaan johtuvan merkittävältä osin siitä, että malli ei sisällä vaakasuoran näytelevyn taipumista kuorman alla. Keskisuuren mittakaavan palokokeen ABAQUS-mallia on havainnollistettu kuvassa 9. Malli on samanlainen kuin pienen mittakaavan uunikokeen malli, seuraavia poikkeuksia lukuun ottamatta: i) näytteen koko on suurempi ja muoto hieman erilainen, ii) yhden viivakuorman sijaan käytössä on kaksi ja iii) kivivillaeristeen aiheuttama lisäpaino on huomioitu. Systeemin hilaresoluutio on sama kuin uunimallissa, eli 1 mm. Koetulosten ja rakennemallin tuottaman ennusteen välinen vertailu vaakasuoran näytelevyn muodonmuutokselle on esitetty kuvassa 10. Vastaavuus kokeen ja mallin välillä on hyvä, lukuun ottamatta aikaväliä 200–400 s, jolloin malli aliarvio muodonmuu toksen suuruuden. Tämä on mahdollisesti seurausta yhden reakNäytteen takapinnan lämpötila pienen mittakaavan uunikokeissa ja vastaavassa ABAQUS-pyrolyysimalliin liittyvistä rajoitteista. tioaskeleen ossa. asetettiin kokeen mukainen viivakuorma sekä reunatuet. Systeemin hilaresoluutioksi asetettiin 1 mm (kuutiollinen). YHTEENVETO Koetulosten ja ABAQUS-mallin io 2: keskisuuren mittakaavan palokoe tuottaman ennusteen välinen vertailu näytteen takapinnan lämpötilalle on esitetty kuvassa 6. FIRE-RESIST EU-tutkimushankkeessa kehitettiin yksisuuntairen mittakaavan palokokeen FDS-mallia on havainnollistettu 7. Palomallin mitat -kytkentään perustuva laskennallinen työkalu, Malli toistaa aika–lämpötila-riippuvuuden varsin hyvälläKuva tarkkuuseen CFD-FEA m × 1,5della. m × Eroavaisuudet 1,0 m, johonFDS-mallin sisältyy koejärjestelyn lisäksi jonkin verran ilmatilaa sen mallintaa polymeerikomposiittien termistä ja meennusteen kanssa selittyvät sillä, jolla voidaan . Mallissa kuvattiin näytelevyjen ja hiekkatäytteisen propaanipolttimen lisäksi että pyrolyysimallit ovat hieman erilaisia (yksi vs. kolme reaktiokaanista vastetta tulipalossa. Mallinnusketjun osaohjelmat ovat likaattiseinät ja kivivillaeristeet. Virtausmekaniikkaratkaisijan hilaresoluutioksi asetettiin askelta). Mekaniikkamallin ennuste esitetään keskisuuren mittaavoimen lähdekoodin palosimulointiohjelma FDS, ja kaupallinen uutiollinen). Mallin geometria vastaa koejärjestelyä hilaresoluution asettamissa rajoissa. kaavan koejärjestelylle. elementtimenetelmäohjelma ABABUS. Kytkentä perustuu lämpötila- tai lämpövuoreunaehtojen siirtoon hankkeessa kehitetyllä Simulaatio 2: keskisuuren mittakaavan palokoe FDS2FEM-kytkentätyökalulla. Menetelmää voidaan käyttää polyKeskisuuren mittakaavan palokokeen FDS-mallia on havainnolmeerikomposiittien virtuaalisessa palotestauksessa, ja niiden käylistettu kuvassa 7. Palomallin mitat ovat 1,5 m × 1,5 m × 1,0 m, tännön sovellusten paloturvallisuuden arvioinnissa. johon sisältyy koejärjestelyn lisäksi jonkin verran ilmatilaa sen CFD-FEA -menetelmän kehitystyöhön kuului tärkeänä osaympäriltä. Mallissa kuvattiin näytelevyjen ja hiekkatäytteisen prona sen kokeellinen validointi, jolla pyrittiin vahvistamaan menepaanipolttimen lisäksi kalsiumsilikaattiseinät ja kivivillaeristeet. telmän toimivuus, tunnistamaan siihen liittyviä rajoituksia ja arVirtausmekaniikkaratkaisijan hilaresoluutioksi asetettiin 2,5 cm vioimaan epävarmuustekijöitä. Validointityössä käytettiin kahta uunimallin kohdalla, kaikki kokeessa vastaa esiintyvät mittalaitteet sisällytettiin palomalliin. (kuutiollinen). Mallin geometria koejärjestelyä hilaresokoejärjestelyä: pienen mittakaavan uunikoetta, jossa kuormitettu u- ja takapintojen lämpötiloja mitattiin useista eri kohdista. Koetulosten ja palomallin luution asettamissa rajoissa. komposiittinäyte altistetaan standardipalon mukaiselle lämpöranusteen välinen vertailu pystysuoran näytelevyn takapinnan lämpötilalle onja esitetty Kuten edellä uunimallin kohdalla, kaikki kokeessa esiintyvät situkselle, keskisuuren mittakaavan koejärjestelyä, jossa mekaaaavuus mittalaitteet kokeen ja mallin välillä on huomattavan 7,5ja lämpökuormitukseen min ajan, sisällytettiin palomalliin. Näytteidenhyvä etu- ensimmäisten ja takaniseen yhdistyy liekinleviäminen. Kokeita n mallin ennusteet jäävät alle mitattujen lämpötilojen. Havainto on hyvin pintojen lämpötiloja mitattiin useista eri kohdista. Koetulosten tehtiin kahdelle palosuojatulle komposiittimateriaalille, jotka olija palomallin tuottaman ennusteen välinen vertailu pystysuoran vat lasikuituvahvisteinen furaanikomposiitti ja hiilikuituvahvisn vaakasuoran näytelevyn takapinnan lämpötiloille. Tämä oletetaan johtuvan näytelevyn takapinnan on esitetty kuvassa 8. Vastaa- kuorman teinen alla. epoksikomposiitti. osin siitä, että malli ei sisällälämpötilalle vaakasuoran näytelevyn taipumista Validointikokeet mallinnettiin lähtien polymeerikomposiittien pyrolyysi- ja mekaniikkamalleista, ja päättyen kokeissa havaittujen muodonmuutosten ennustamiseen. Vertailut koe- ja simulaatiotulosten välillä osoittavat, että CFD-FEA -menetelmä kykenee ennustamaan polymeerikomposiittikappaleen termisen ja mekaanisen vasteen paloympäristössä. Edellytyksenä on, että pienen mittakaavan kokeisiin perustuvat materiaalimallit on luotu onnistuneesti. Myös mallinnusketjun osaohjelmat, ja niiden kytkennässä tehdyt approksimaatiot asettavat rajoituksia. Kuva 6. Näytteen takapinnan lämpötila pienen mittakaavan uunikokeissa ja vastaavassa ABAQUS-simulaatiossa.

Kiitokset Artikkelissa esitelty tutkimus- ja kehitystyö on toteutettu osana FIRE-RESIST EU -tutkimushanketta. Tutkimus- ja teknologia-

Kuva 7. Keskisuuren mittakaavan palokokeen FDS-malli. Laskentahilan resoluutio (2,5 cm) on esitetty laskenta-alueen reunoilla.

isuuren 12 mittakaavan palokokeen FDS-malli. Laskentahilan resoluutio (2,5 cm) on PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 ta-alueen reunoilla.


Keskisuuren mittakaavan palokokeen ABAQUS-mallia on havainnollistettu Kuva 9. Malli on samanlainen kuin pienen mittakaavan uunikokeen malli, seuraavia poikkeuksia lukuun ottamatta: i) näytteen koko on suurempi ja muoto hieman erilainen, ii) yhden viivakuorman sijaan käytössä on kaksi ja iii) kivivillaeristeen aiheuttama lisäpaino on huomioitu. Systeemin hilaresoluutio on sama kuin uunimallissa, eli 1 mm.

Kuva 8. Pystysuoran näytteen (furaanikomposiitti) takapinnan lämpötila keskisuuren mittakaavan palokokeessa ja vastaavassa simulaatiossa: (vas.) kolme mittapistettä näytelevyn keskiviivalla ja (oik.) viisi mittapistettä vaakatasossa, 40 cm kaasupolttimen yläpuolella.

Keskisuuren mittakaavan palokokeen ABAQUS-mallia on havainnollistettu Kuva 9. M samanlainen kuin pienen mittakaavan uunikokeen malli, seuraavia poikkeuksia lukuun otta näytteen koko on suurempi ja muoto hieman erilainen, ii) yhden viivakuorman sijaan käy kaksi ja iii) kivivillaeristeen aiheuttama lisäpaino on huomioitu. Systeemin hilaresoluutio kuin uunimallissa, eli 1 mm.

Kuva 8. Pystysuoran näytteen (furaanikomposiitti) takapinnan lämpötila keskisuuren mittakaavan palokokeessa ja vastaavassa simulaatiossa: (vas.) kolme mittapistettä näytelevyn keskiviivalla ja 9. Keskisuuren mittakaavan palokokeen40 cm kaasupolttimen yläpuolella. (oik.)Kuva viisi mittapistettä vaakatasossa, ABAQUS-malli.

Kuva 9. Keskisuuren mittakaavan palokokeen ABAQUS-malli.

Koetulosten ja rakennemallin tuottaman ennusteen välinen vertailu vaakasuoran näytelevyn muodonmuutokselle on esitetty Kuva 10. Vastaavuus kokeen ja mallin välillä on hyvä, lukuun ottamatta aikaväliä 200–400 s, jolloin malli aliarvio muodonmuutoksen suuruuden. Tämä on mahdollisesti seurausta yhden reaktioaskeleen pyrolyysimalliin liittyvistä rajoitteista.

 

Kuva 9. Keskisuuren mittakaavan palokokeen ABAQUS-malli. Kuva 10. Vaakasuoran näytelevyn muodonmuutos keskisuuren mittakaavan palokokeissa ja vastaavassa simulaatiossa.

Koetulosten ja rakennemallin tuottaman ennusteen välinen vertailu vaakasuoran nä muodonmuutokselle on esitetty Kuva 10. Vastaavuus kokeen ja mallin välillä on hyvä ottamatta aikaväliä 200–400 s, jolloin malli aliarvio muodonmuutoksen suuruuden. T mahdollisesti seurausta yhden reaktioaskeleen pyrolyysimalliin liittyvistä rajoitteista.

Kuva 10. Vaakasuoran näytelevyn muodonmuutos keskisuuren mittakaavan palokokeissa ja vastaavassa simulaatiossa. yhtiö Gaiker (Espanja) ja APC Composite Ab (Ruotsi) ansaitse5 Paajanen A., Hostikka S., Matala A., Gutkin R., CFD-FEA vat erityisen kiitoksen näytteiden, kokeiden ja asiantuntemuksen

simulation framework for composite structures in fire, in Proceedings of the 16th European Conference on Composite Materials, Seville, 2014 Lähdeluettelo YHTEENVETO 6 Matala A. Methods and applications of pyrolysis modelling 1 Mcgrattan K., Hostikka S., Floyd J., Baum H., Rehm R., Mell for polymeric materials. VTT Science 44, 2013. http://www. W., Mcdermott R. Fire Dynamics Simulator Technical Refevtt.fi/inf/pdf/science/2013/S44.pdf rence Guide. NIST Special Publication 1018, 2012, National 7 Matala A., Hostikka S., Pyrolysis modeling of polymer comInstitute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD posites for fire simulations, in Proceedings of the 16th Euro2 Hibbitt D., Karlsson B., Sorensen P. ABAQUS/Standard User’s pean Conference on Composite Materials, Seville, 2014 Manual. Version 6.11., 2012, ABAQUS Ltd., Providence, RI 8 Gutkin R., Olsen H., Blomqvist B., Modelling the structural 3 Paajanen A., Korhonen T., Sippola M., Hostikka S., Malenresponse of fibre-reinforced composites subjected to fire, in dowski M. and Gutkin R., FDS2FEM — a tool for coupling Proceedings of the 16th European Conference on Composifire and structural analyses, in Proceedings of the IABSE te Materials, Seville, 2014 10. Vaakasuoran näytelevyn muodonmuutos keskisuuren mittakaavan Workshop Helsinki 2013:Kuva Safety, Failures and Robustness of 9 SP Fire 119, Fire test of building constructions in a small-sca-palokok vastaavassa simulaatiossa. Large Structures, Helsinki, 2013 le furnace (in Swedish), issue 5, 2012   4 Paajanen A., Korhonen T., Sippola M., Hostikka S., Rakenteiden käyttäytyminen tulipalossa CFD-FEM mallinnuksel   (2013) la, Pelastustieto 64, s. 94–97   tarjoamisesta.

YHTEENVETO

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

13


Topi Sikanen, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, Espoo Simo Hostikka, Aalto-yliopisto, Espoo

Allaspalojen simulointi

TIIVISTELMÄ Teollisuusalueilla ja teollisuuden rakennuksissa on usein huomattavia määriä palavia nesteitä. Nämä palavat nesteet muodostavat merkittävän paloriskin. Nestealtaiden onkin tutkittu jo vuosikymmeniä. Tyypillisesti tutkimuksissa on mitattu erikokoisten altaiden palotehoja ja polttoaineen palonopeutta. Tuloksena on saatu jonkinlainen empiirinen korrelaatio altaan keskimääräiselle paloteholle. Nykyään paloturvallisuus analyyseissä käytetään usein apuna laskennallista virtausmekaniikkaa. Tällöin nesteallas esiintyy polttoaineen virtausreunaehtona virtauslaskennalle. Tämä artikkeli käsittelee Fire Dynamics Simulator -ohjelmiston allaspaloja kuvaavan reunaehdon kehitystyötä. Mallia kehittäessä on kiinnitetty erityistä huomiota siihen kuinka altaan sisäinen lämmönsiirto vaikuttaa palotehoon. Mallin ennustamia palotehoja vertailtiin sekä kokeisiin, että empiirisiin korrelaatioihin. Tulokset ovat kauttaaltaan hyvin lupaavia. Tulevaisuudessa kehitettyä mallia voidaankin käyttää esimerkiksi ydinvoimaloiden paloturvallisuusanalyyseissä.

Johdanto Allaspalolla tarkoitetaan vaakapinnan päälle muodostuvaa tulipaloa. Sinänsä allaspalo terminä ei määrittele polttoaineen laatua. Tässä työssä on kuitenkin keskitytty nimenomaan nestemäisten polttoaineiden allaspaloihin. Nestemäisten altaiden palot puolestaan voidaan jakaa rajattuihin paloihin, joissa neste palaa esimerkiksi jossakin astiassa, sekä rajoittamattomiin paloihin joissa neste leviää tasaisella pinnalla. Tässä työssä on keskitytty vain astioissa palaviin nestepaloihin. Nestealtaiden paloja on tutkittu jo vuosikymmeniä ja tutkimuksen tuloksia on kerätty useisiin kirjallisuus katsuaksiin [1, 2]. Tyypillisesti allaspaloja koskevassa tutkimuksessa on keskitytty etsimään korrelaatioita, joiden avulla kyettäisiin ennustamaan erikokoisten lataiden keskimääräisiä palotehoja. Yksi tuore esimerkki tälläisesta tutkimuksesta on Ditch ym. kehittämä korrelaatio [3]. Nykyään paloturvallisuusanalyysejä tehdään usein virtausmekaniikan avulla. Tällöin nestealtaan palaminen näyttäytyy reunaeh14

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

tona simulointimallissa. Tyypillisesti reunaehtona käytetään suoraan korrelaatioista määritettyä altaan palotehoa. Tässä tapauksessa ei kuitenkaan kyetä simuloimaan nestealtaan palotehon aikariippuvuutta. Lisäksi empiirisesti määrätyt palotehot ovat luotettavia vain silloin kun niitä käytetään koetilannetta vastaavissa olosuhteissa. Usein simuloitavan tilanteen olosuhteet poikkeavat kuitenkin oleellisesti koetilanteesta. Esimerkiksi sisätilassa tapahtuvissa allaspaloissa happi saattaa muodostua palotehoa rajoittavaksi tekijäksi. Lisäksi huoneen kuumat seinät saattavat vaikuttaa palotehoon. Palosimulaatiot ovat myös luonteeltaan ajasta riippuvia, joten simulointeja varten voi olla hyödyllistä selvittää paitsi maksimi tai keskimääräinen paloteho, niin myös palotehon aikakehitys. Itse polttoaineen haihtumisnopeus määräytyy pääasiassa polttoaineen pinnan lämpötilan mukaan. Pintalämpötila puolestaan määräytyy eri lämmönsiirtomekanismien tasapainon perusteella. Nestealtaan palossa polttoaineen pintaa jäähdyttää polttoaineen haihtuminen. Haihtumiseen tarvittava lämpö kulkeutuu nesteen pintaan sekä polttoaineen sisältä, että kaasufaasista johtumisen ja konvektion vaikutuksesta. Nesteen sisään lämpöä kulkeutuu liekin lämpösäteilyn vaikutuksesta, sekä johtumalla astian seinien kautta. Pienissä allaspaloissa liekin ja palavan nesteen välistä lämmönsiirtoa dominoi lämmön johtuminen astian reunojen kautta. Hieman isommissa paloissa lämmön johtuminen nesteen pintaan on tärkein lämmönsiirron muoto. Kun palon koko kasvaa vielä suuremmaksi, muuttuu liekistä polttoaineen pintaan kohdistuva lämpösäteily olla merkittävimmäksi lämmönsiirron mekanismiksi. Tarkka koko missä eri lämmönsiirtomekanismit hallitsevat riippuu polttoaineesta. Tähänastisissa tutkimuksissa on kuitenkin pääasiassa kaasufaasissa tapahtuviin ilmiöihin ja itse nesteen sisäinen lämmönsiirto on jätetty vähemmälle huomiolle. Kokeissa säteilyn absorptiota ja nesteen konvektiota pyritään yleensä minimoimaan esimerkiksi lisäämällä lasikuulia palavan nesteen sisään. Simulointimalleissa


• Oletetaan sisääntulevalle jokin spektri. Tässä tyĂśssä on Tarkastellaan nesteen absorptiokertoimia κΝ , missä Îť säteilylle on aallonpituus polttoaineille spektriksi mustan kappaleen lämpĂśtilassa 1450 K Oletetaan sisääntulevalle säteilylle jokin spektri. Tässä tyĂśssä säteily on valittu nokeaville   polttoaineille spektriksi mustan säteily lämpĂśtilassa 1450 K  kappaleen   (1)            puolestaan usein itse palavan nesteen malli on hyvin yksinkertaisKäyttäen hyväksi yksiulotteisen säteilylämmĂśnsiirron • Tarkastellaan nesteen absorptiokertoimia κΝ ,analyyttismissä Îť on aallonp  (1)      tettu [4] ja fokus on kaasufaasin ilmiĂśiden mallintamisessa. Tässä tä ratkaisua, lasketaan säteilyn intensiteetti aineessa • Oletetaan sisääntulevalle säteilylle jokin spektri. Tässä tyĂś  hyväksi yksiulotteisen säteilylämmĂśnsiirron analyyttistä tyĂśssä keskityttiin kuitenkin nimenomaan nesteen sisäisen läm- • Käyttäen polttoaineille spektriksi mustan kappaleen säteily lämpĂśtilassa 14 säteilyn intensiteetti aineessa • Käyttäen hyväksi yksiulotteisen säteilylämmĂśnsiirron analyyttistä ratkaisua, lasketaan    mĂśnsiirron ja nesteen haihtumisen mallintamiseen.        säteilyn intensiteetti aineessa                1. Nesteen sisäinen lämmĂśnsiirto   (2)        TyĂśn tarkoituksena oli kehittää ja validoida Fire Dynamics Simu•   Käyttäen hyväksi yksiulotteisen analyy (2)            säteilylämmĂśnsiirron         latorin (FDS) nesteen hĂśyrystymismallia [5]. FDS:ssä palavia nes intensiteetti aineessa säteilyn       teitä käsitellään puoliläpinäkyvänä kiinteänä aineena. Tämä tar-                     T ja T(x)  Tässä    on optinen paksuus, ovat ovatliekin liekin nesteen lämp koittaa, että nesteen liikettä ei mallissa ole suoraan mukana vaan Tässä Ď„=Îşx on optinen paksuus, sekäsekä nesteen ∞  eksponentti-integraali astetta n. se täytyy ottaa huomioon esimerkiksi tehollisien lämmĂśnjohlämpĂśtilat ja En(Ď„) on liekin eksponentti-integraali astetta n. ja   om EN SISĂ„INEN LĂ„MMĂ–NSIIRTO Tässä    on optinen paksuus,  ja  ovat sekä nesteen lämpĂśtilat  tavuus arvojen avulla. FDS laskee kiinteälle aineelle yksiulottei eksponentti-integraali astetta n.                 • • Seuraavaksi Îş Îşjoka yhtä lämmĂśnsiirron sekä johtumalla, sekä tarvittaessa läm-nesteen Seuraavaksipyritään pyritäänetsimään etsimäänabosorptiokerroint abosorptiokerroint jokaminimoi miksena oli sen kehittää ja validoida Fire Dynamics SimulatorinmyĂśs (FDS)    . lasketun säteilyintensiteetin välisen virheen pĂśsäteilyn vaimenemisen aineessa. SäteilylämmĂśnsiirron laskenta nimoi yhtälĂśstä 2 ja yhtälĂśstä 2 lasketun säteilyintensiteetin • Seuraavaksi pyritään etsimään abosorptiokerroint Îş joka minimoi yhtälĂśstä 2 ja yhtälĂśstä 2 llia [5]. FDS:ssä palavia nesteitä käsitellään puoliläpinäkyvänä kiinteänä aineena. tekemään valintoja: Tässä  joudutaan  on optinen paksuus,  ja  ovat liekin sekä nestee lasketun säteilyintensiteetin välisen virheen  . FDS:ssa perustuu ns. ole harmaan malliin, jossa säteilyllä jaTässä kohdassa välisen virheen a, että nesteen liikettä ei mallissa suoraanaineen mukana vaan se täytyy ottaa huomioon eksponentti-integraali astetta n. tekemään valintoja: ei ole aallonpituusriippuvuutta. Sekä lämhollisien absorptiokertoimella lämmĂśnjohtavuus arvojen avulla. Tässä FDS kohdassa laskee joudutaan kiinteälle aineelle • Optimoinnissa käytettävä virhefunktio: Halutaanko toistaa säte mĂśnjohtuvuuksille, täytyy siis määritelkohdassa joudutaan tekemään valintoja: ämmĂśnsiirron sekä johtumalla, että sekäabsorptiokertoimille tarvittaessa myĂśs lämpĂśsäteilyn vaimenemisenTässä tarkasti vai halutaanko että oikea määrä läpäis • Seuraavaksi pyritään etsimään Îşsäteilyä joka minimo Optimoinnissa käytettävämahdollisimman virhefunktio: Halutaanko toistaaabosorptiokerroint säteilyn vaimeneminen lä teholliset arvot.FDS:ssa perustuu ns. •harmaan eilylämmĂśnsiirron laskenta aineen malliin, jossa • vai Pituusskaala L:säteilyintensiteetin Optimoinnin tulos riippuu siitä, matkalla sä  millä . lasketun välisen virheen mahdollisimman tarkasti halutaanko että oikea määrä säteilyä läpäisee nestekerroksen. • pyritään Optimoinnissa käytettävä virhefunktio: Halutaanko toistaa sämallintamaan. sorptiokertoimella ei ole aallonpituusriippuvuutta. Sekä lämmĂśnjohtuvuuksille, että Tässätulos kohdassa joudutaan tekemään valintoja: • Pituusskaala L: Optimoinnin riippuu siitä,mahdollisimman millä matkalla säteilynvaivaimenemista 1.1 Tehollisten absorptiokertoimien määrittäminen teilyn vaimeneminen tarkasti halutaanNämä vaihtoehdot johtavat seuraavin optimointitehtäviin mille täytyy siis määritellä teholliset arvot. pyritään mallintamaan. ko• että oikea määrä säteilyä läpäiseevirhefunktio: nestekerroksen. Optimoinnissa käytettävä Halutaanko toistaa Nämä vaihtoehdot johtavat seuraavin optimointitehtäviin       tulos Säteilyn vaimeneminen säteilyä läpäisevässä väliaineessa on vah-Menetelmä • Pituusskaala Optimoinnin riippuu siitä, millä matkalmahdollisimman vai halutaanko että oikea määrä säteilyä M1:  L:   tarkasti         vaimenemista vasti aallonpituudesta riippuva ilmiĂś. Kuva 1 esittäää mustan kappyritään mallintamaan.  la•säteilyn Pituusskaala L: Optimoinnin tulos riippuu siitä, millä matka(  Menetelmä M1:          sten absorptiokertoimien määrittäminen pyritään paleen säteilyintensiteetin ja heptaanin absorptiokertoimen spekt-tai  mallintamaan. (3) rin. Mustan kappaleen säteilyspektri on määritetty 1450 Kelvinin Nämävaihtoehdot vaihtoehdotjohtavat johtavatseuraavin seuraaviin optimointitehtäviin: Nämä optimointitehtäviin tai      lämpĂśtilassa. Tämä vastaa melko hyvin nokisen liekin emissios(    . Menetelmä M2:           neminen säteilyä läpäisevässä väliaineessa on vahvasti aallonpituudesta riippuva pektriä [6]. Kuvasta voidaan tehdä joitakin merkittäviä havaintoja. Menetelmä   (3)         M1:         (4)  esittäää mustan kappaleen säteilyintensiteetin Menetelmä ja heptaanin absorptiokertoimen    al      . M2:keskittyy Ensinnäkin, merkittävä osa lämpĂśsäteilyn energiasta   Metanolille ja etanolille lĂśytyy riittävän tarkat absorptiospektrit, mutta alko an kappaleen säteilyspektri on määritetty 1450 Kelvinin lämpĂśtilassa. Tämä vastaa le 2 Îźm aallonpituuksille. Toisekseen, absorptiokertoimen spektri tai puhtaasti, joten nnäiden polttoaineiden liekin lämpĂśsäteily poikkeaamelko merkittävä nokisen liekin emissiospektriä tehdä joitakin merkittäviä Metanolille ja aineessa etanolille lĂśytyy riittävän tarkat absorptiospektrit, mutta alkoholit palavat on hyvin epätasainen [6]. ja sitenKuvasta säteilyn voidaan vaimeneminen riip säteilystä. Laskettaessa tehollisia absorptiokertoimia Etanolille ja metanolille li nsinnäkin, puu merkittävä lämpĂśsäteilyn energiasta keskittyy 2 Îźm     puhtaasti, joten nnäidenalle polttoaineiden liekin lämpĂśsäteily kappaleen paitsi itse osa aineesta, niin myĂśs säteilyn spektristä. Menetelmä M2:   poikkeaa   merkittävästi mustan . (4)      käytettiin kokeellisesti määrättyä etanoliliekin emissiospektriä e. Toisekseen, absorptiokertoimen spektri pienille on hyvin epätasainen ja tuottaa siten säteilyn säteilystä. Laskettaessa tehollisia absorptiokertoimia Etanolille ja metanolille liekin säteilyspektrinä LämpĂśsäteilyn keskittyminen aallonpituuksille  [6]. aineessa riippuu paitsi itse aineesta, niin myĂśs säteilyn spektristä. käytettiin kokeellisesti määrättyä etanoliliekin emissiospektriä [6]. ongelmia lähtĂśtietojen hankkimisessa. Tyypilliset kirjallisuudesMetanolille ja etanolille lĂśytyy riittävän tarkat absorptiospektrit, mut  ta lĂśytyvät absorptiospektrit nimittäin keskittyvät yli 2 Îźm aallonMetanolille ja etanolille riittävän tarkat absorptiospektrit, puhtaasti, joten nnäidenlĂśytyy polttoaineiden liekin lämpĂśsäteily poikkeaa mer  tuottaa riippuvuus keskittyminen pienille ongelmia puoleslähtĂśtietojen pituuksille. Säteilynaallonpituuksille vaimenemisen voimakas mutta1 alkoholit palavat melko puhtaasti, joten nnäiden polttoaiTaulukko Listaa menetelmillä M1 ja M2 määritettyjä absorptiokertoimia er säteilystä. Laskettaessa tehollisia absorptiokertoimia Etanolille ja metan Tyypillisettaan kirjallisuudesta lĂśytyvät absorptiospektrit nimittäin keskittyvät 2 Îźm tuottaa ongelmia liekin emissiospektrin määrityksessä, sekäyli neiden liekin lämpĂśsäteily poikkeaa merkittävästi mustan kappa- pituusska pituusskaaloille. Odotetusti mentelmä M1 on huomattavasti herkempi Taulukko 1 Listaa menetelmillä M1 ja M2kokeellisesti määritettyjä määrättyä absorptiokertoimia eri emissiospektriä polttoaineille ja[6]. eri käytettiin etanoliliekin e. Säteilynitse vaimenemisen voimakas riippuvuus Simuloinneissa puolestaan tuottaa ongelmia vaimenemisen mallintamisessa. tarkka läm- liekin leen säteilystä. Laskettaessa tehollisia absorptiokertoimia Etanomenetelmä Menetelmällä M2 määritetyt absorptiokertoimet pituusskaaloille. Odotetustikuin mentelmä M1 onM2. huomattavasti herkempi pituusskaalan määrittämiselleovat h määrityksessä, sekä spektri itse vaimenemisen tarkka pĂśsäteilyn ei ole tiedossamallintamisessa. ja toisaaalta koko Simuloinneissa spektrin yli ta-valinnalle lille metanolille säteilyspektrinä käytettiin kokeellisestiabsorptiok  ja lähinnä hyvin liekin pienillä pituuksilla. Suuremmilla kuin menetelmä M2. Menetelmällä M2 määritetyt absorptiokertoimet ovat herkkiäpituuksilla pituusskaalan pahtuvat laskut olisivat liian määrättyä etanoliliekin emissiospektriä [6]. spektri ei ole tiedossa ja toisaaalta kokoaikaavieviä. spektrin yli tapahtuvat laskut olisivat liian johonkin arvoon. Absorptiokertoimissa on absorptiokertoimet huomattavia eroja eri polttoaineiden valinnalle lähinnä hyvin pienillä pituuksilla. Suuremmilla pituuksilla tasaantuvat Taulukko M1 jajaM2 M2määritettyjä määritettyjä absorptiokertoi Taulukko 11 Listaa menetelmillä M1 absorp johonkin arvoon. Absorptiokertoimissa on huomattavia eroja eri välillä. Odotetusti tiokertoimia eri polttoaineille japolttoaineiden eri pituusskaaloille. pituusskaaloille. Odotetusti mentelmä M1 on huomattavasti herkempi pi Kuva 1. Mus mentelmä M1 on huomattavasti herkempi pituusskaalan määritkuin menetelmä M2. Menetelmällä M2 määritetyt absorptiokertoimet tan kappaleen tämiselle kuin menetelmä M2. Menetelmällä M2 määritetytpituuksilla abvalinnalle lähinnä hyvin pienillä pituuksilla. Suuremmilla abs säteilyn intensorptiokertoimet ovat herkkiä pituusskaalan lähinnä siteettispektri johonkin arvoon. Absorptiokertoimissa onvalinnalle huomattavia erojahyeri polttoai lämpĂśtilassa vin  pienillä pituuksilla. Suuremmilla pituuksilla absorptiokertoi1450K ja hepmet tasaantuvat johonkin arvoon. Absorptiokertoimissa on huotaanin abmattavia eroja eri polttoaineiden välillä. sorptiokertoi• •

men spektri.



kappaleen säteilyn intensiteettispektri lämpÜtilassa 1450K ja heptaanin men spektriTässä tyÜssä spektririippuvuutta pyrittiin välttämään käyttämällä

Taulukko 1 Menetelmillä M1 ja M2 määritellyt teholliset absorptiokertoimet eri pitu 

    

      

"

    

 " " 

"



"

"

!  & %# #  &#  # !!  

ns. tehollisia absorptiokertoimia. Tässä projektissa tehollisia abpektririippuvuutta pyrittiin välttämään käyttämällä ns. tehollisia absorptiokertoimia.   " ! &  # !&  &   #  !"  !"  !" sorptiokertoimia määritettiin seuraavlla menetelmällä: sa tehollisia absorptiokertoimia määritettiin seuraavlla menetelmällä: • Tarkastellaan nesteen absorptiokertoimia κΝ , missä Ν on aal  !!   #% # "  #  ! ! ! ! lonpituus    !"% #   &  " "" "   • Oletetaan sisääntulevalle säteilylle jokin spektri. Tässä tyÜssä on valittu nokeaville polttoaineille spektriksi mustan • Tarkastellaan nesteen absorptiokertoimia κΝ , missä Ν on kappaaallonpituus  !"# "% & #   " $ %& $  $ leen säteily lämpÜtilassa säteilylle 1450 K jokin spektri. Tässä tyÜssä on valittu nokeaville • Oletetaan sisääntulevalle polttoaineille spektriksi mustan kappaleen säteily lämpÜtilassa 1450 K     Kuva 2 a) 1. esittää säteilyn M1 yhtälÜstä (2) lasketun vaimenemisen kolmelle polttoai    (1) (1) Taulukko Menetelmillä ja M2 määritellyt teholliset absorptioker  •





toimet eri pituus tapauksissa säteilyskaaloilla. viamenee aluksi hyvin voimakkaasti, mutta tämän alu vaimenemisen jälkeen säteilyn intensiteetti tasaantuu. Tämä on seurausta Käyttäen hyväksi yksiulotteisen säteilylämmÜnsiirron analyyttistäepätasaisista ratkaisua,spektreistä. lasketaanSäteily absorboituu absorptiospektrin piikkien kohdalta jonka jälkeen säteilyn spektriin jää energiaa vainPÄIVÄT alueille, joilla neste on säteilyn intensiteetti aineessa PALOTUTKIMUKSEN 2015 15melkein lä  2 b) vertaa menetelmillä FDS:n säteilymallin ennustamaa säteilyn vaimenemista m        ja M2 määritetyillä kertoimilla yhtälÜstä (2) laskettuun. FDS:ssä käytetty harmaan




neliskulmaisessa, teräksestä v etanolia, mikä vastaa 9mm ke käsiteltävien altaiden simuloint

Taulukko 1 Menetelmillä M1 ja M2 määritellyt teholliset absorptiokertoimet eri pituus skaaloilla 

    

   

"

    

 " " 

"



"

"

Kuva 2   

a) esittää yhtälĂśstä koltettiin etanolia neliskulmaisessa, te! säteilyn  & %# #  &# (2) lasketun # !!vaimenemisen   melle polttoaineelle. Kaikissa tapauksissa säteily viamenee aluksi räksestä valmistetussa, mitoiltaan   " ! &  # !&  &   #  !"  !"  !" hyvin voimakkaasti, mutta tämän alun voimakkaan vaimenemisen 0.81 Ă— 0.70 Ă— 0.05 m3:n altaassa.   !!   #% # "  #  ! ! ! ! jälkeen säteilyn intensiteetti tasaantuu. Tämä on seurausta polttoAltaassa oli 5 litraa etanolia, miaineiden epätasaisista absorboituu absorptioskä vastaa 9 mm:n kerrosta. Kuva 3    !"% #  spektreistä.  &  " Säteily "" "   pektrin piikkien kohdalta hyvin nopesti, jonka jälkeen säteilyn havainnollistaa etanolialataiden ja   !"# "% & #   " $ %& $  $ spektriin jää energiaa vain alueille, joilla neste on melkein läpinämuidenkin tässä osiossa käsiteltävi kyvä. Kuva 2 b) vertaa menetelmillä FDS:n säteilymallin ennusen altaiden simulointimalliasimuKuva 2 a) säteilyn esittää säteilyn yhtälĂśstä (2) lasketun vaimenemisen kolmelle polttoaineelle. Kaikissa tamaa vaimenemista menetelmillä M1 ja M2 määritetyilloinnissa käytetyn mallin. tapauksissa säteily viamenee aluksi hyvin voimakkaasti, mutta tämän alun voimakkaan lä kertoimilla yhtälĂśstä (2) laskettuun. FDS:ssä käytetty harmaan Taulukko 2 Listaa etanoliallaspavaimenemisen jälkeen säteilyn intensiteetti tasaantuu. Tämä on seurausta polttoaineiden aineen malli ei kykene toistamaan alun nopeata absorptiota ja nopesti, lon simuloinnissa käytetyt parametepätasaisista spektreistä. Säteily absorboituu absorptiospektrin piikkien kohdalta hyvin jonka säteilyn spektriin energiaa vain alueille, Kuva joilla neste on havainnollismelkein läpinäkyvä. Kuva sitäjälkeen seuraavaa hidastajääabsorboitumista. 2 b) rit. Kuva 4 puolestaan esittää simu2 b) vertaa menetelmillä FDS:n säteilymallin ennustamaa säteilyn vaimenemista menetelmillä M1 Kuva simuloint taa hyvin menetelmien M1 ja M2 eron. Mikäli halutaan ennustaa lointien tulokset. Tuloksista nähKuva33.Allaspalon Allaspalon ja M2 määritetyillä kertoimilla yhtälĂśstä (2) laskettuun. FDS:ssä käytetty harmaan aineen malli ei Taulukko 2 Listaa etanoliall simulointimalli. neteeseen absorboituvan lämpĂśenergian jakumaa pinnan läheiselvästi, että lämmĂśnjohtakykene toistamaan alun nopeata absorptiota ja sitä seuraavaa hidasta absorboitumista. Kuva 2 dään b) syydessä, käytetään menetelmää Mikäli halutaan vuuden kasvattamisella ei itsessään havainnollistaa hyvin menetelmien M1 ja M2. M2 eron. Mikäli halutaanvarmistaa, ennustaa neteeseen simulointien tulokset. Tuloksis absorboituvan jakumaa pinnan läheisyydessä, käytetään menetelmää M2. Mikäli että oikealämpĂśenergian määrä energiaa läpäisee nestekerroksen, käytetään meole suurta merkitystä palotehon kesuurta merkitystä palotehon k halutaan varmistaa, että oikea määrä energiaa läpäisee nestekerroksen, käytetään menetelmää M1. netelmää M1. hitykselle. Sen sijaan absorptiokertoimella on varsin suuri merabsorptiokerroin on pieni, sim kitys. Kun absorptiokerroin on pieni, simuloidussa palotehossa havaittiin. Sen sijaan absorptiok esiintyy samankaltainen nouseva trendi kuin kokeessa havaittiin. Sen sijaan absorptiokertoimen ollessa suuri, on paloteho miltei vakio Malli koko Îş palon Îť ajan. M1K1 Malli M1K2 Malli Îş Îť M1K1 M2K1 M1K1 160 0.17 a)

 b)  M1K2 160 M1K2 0.89 Kuva 2a) säteilyn vaimeneminen muutamilla polttoaineilla. Ennustukset yhtälöstä (2). b) Säteilyn M2K1 M2K1 1140M2K2 0.17 vaimeneminen Menetelmillä M1 muutamilla ja M2 määritettyjen absorptiokertoimien Kuva 2. a)heptaanissa. Säteilyn vaimeneminen polttoaineilla. Ennus- (katkoviivat) vertailu yhtälöstä (2) määritetyn vaimenemisen kanssa (kokonainen viiva). M2K2 1140 0.89

160 Îş 160 160 1140 160 1140 1140

0.17 Îť 0.89 0.17 0.17 0.89 0.89 0.17

Taulukko 2 Etanoliallaspalo

Taulukko 2. Etanoliallaspalon Malli simuloinnissa κ Ν käytetyt parametrit.

M1K1

160

0.17

Taulukko 3. Eri polttoaineiden M2K2 1140 0.89 tukset yhtälÜstä (2). b) Säteilyn vaimeneminen heptaanissa. Meneteltermisiä ominaisuuksia. millä M1 ja M2 määritettyjen absorptiokertoimien (katkoviivat) vertaiTaulukko 3 Eri polttoaineiden termisiä ominaisuuksia. yhtälÜstä (2) määritetyn kanssa (kokonainen viiva). 1.2 luNesteen sisäinen konvektio vaimenemisen ja tehollinen lämmÜnjohtavuus Taulukko 3 Eri polttoaineiden termisiä ominaisuuksia.

Ď

3ΛEri Ď Taulukko cp Asetoni

791

Ď 1.2 Nesteen sisäinen konvektio ja tehollinen lämmĂśnjohta-Asetoni 791 2.13 0.2 vuus Bentseeni 874 1.74 0.14 Bentseeni 874 Asetoni 791 Butaani

573

2.28

0.12

cp

Λ

hv

ys

Tb

polttoaineiden hv ys Tb termisiä ominaisuuksia. 2.13 0.0140.2 Λ 56.3 501 hv

501cp

393 1.74 2.130.1810.14 0.280.3 385

393 501

0.014 56.3 ys Tb 0.181 0.014 80.3 56.3

0.029 0

Butaani 2.28 0.029 Nesteen sisäiselle liikkeelle on useita mahdollisia syitä. Yksi syy on Bentseeni 573 874 1.74 0.12 0.14 385 393 0.181 080.3 Etanoli 794 2.44 0.17 837 0.008 78.5 epätasainen hÜyrystyminen nesteen pinnalla. TällÜin syntyy nesEtanoli 794 2.44 0.008 Butaani 573 2.28 0.17 0.12 837 385 0.029 78.5 0 teen virtaama hitaamman hÜyrystymisen alueilta kohti kiivaamHeptaani 675 2.24 0.14 317 0.037 98.5 man hÜyrystymisen alueita. Toinen mahdollinen lähde on astian Heptaani 675 2.24 317 0.037 Etanoli 794 1099 2.440.0010.14 0.17 0.008 98.5 78.5 Metanoli 796 2.48 0.2 64.8 837 kuumat seinät. Metallisset astiat johtavat lämpÜä paremmin kuin Nesteen on lämpÜ useita mahdollisia syitä. Yksi Metanoli 796 2.48 0.2 0.001 nesteet jasisäiselle pinnan liikkeelle alla seinän onkin korkeampi kuinsyy nes-on epätasainen HeptaanihÜyrystyminen 675 2.24 nesteen 0.14 1099 317 0.037 64.8 98.5 pinnalla. TällÜin syntyy nesteen virtaama hitaamman hÜyrystymisen alueilta kohti kiivaamman teen. Seinän vieressä neste lämpenee ja lämpÜlaajeneminen saa Metanoli astiat 796 johtavat 2.48 lämpÜä 0.2 1099 0.001 64.8 hÜyrystymisen mahdollinen lähdeMyÜs on astian kuumat seinät. Metallisset lämmenneen alueita. nesteenToinen nousemaan ylÜspäin. sisäiset lämparemmin kuin nesteet ja pinnan alla seinän lämpÜ onkin korkeampi kuin nesteen. Seinän vieressä neste mÜnlähteet saattavat aiheuttaa liikettä nesteessä. lämpenee ja lämpÜlaajeneminen lämmenneen nesteen nousemaan ylÜspäin. MyÜs sisäiset lämmÜnlähteet Kaikkien näiden ilmiÜidensaa täydellinen huomioonottaminen saattavat aiheuttaa liikettä nesteessä. edellyttäisi kolmiuloitteista simulaatiota nesteen liikkeistä astiassa. Tälläinen lähestymistapa on kuitenkin turhan raskas ja epäKaikkien näiden insinÜÜrisovelluksia ilmiÜiden täydellinen huomioonottaminen edellyttäisi käytännÜllinen ajatellen. Helpoin tapa yrit- kolmiuloitteista simulaatiota nesteen liikkeistä astiassa. Tälläinen lähestymistapa on kuitenkin turhan raskas ja epäkäytännÜllinen tää huomioida nesteen konvektio on muokata nesteiden termisiä insinÜÜrisovelluksia ajatellen. Helpoin tapa yrittää huomioida nesteen ominaisuuksia. Tässä tyÜssä on oletettu, että nesteen konvektio ai- a)konvektio on muokata nesteiden b) termisiä ominaisuuksia. Tässä tyÜssä lämpÜlähteistä. on oletettu, ettäEfektiivinen nesteen konvektio aiheutuu pääasiasaa nesteen heutuu pääasiasaa nesteen sisäisistä a) b) Kuva 4 Etanolin paloteho eriRayleighin lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiokertoimilla. Simulointitulosten sisäisistä lämpÜlähteistä. Efektiivinen lämmÜnjohtavuus lasketaan sisäisen lämpÜlähteen luvun lämmÜnjohtavuus lasketaan sisäisen lämpÜlähteen Rayleighinvertailu lu- koedataan [8] a) Absorptiokertoimet määrätty menetelmällä M1 b) absorptiokertoimet kaavasta [7]: [7]: Ra i avulla Kuva 4. Etanolin paloteho eri lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiovun Rai avulla kaavasta määrätty menetelmällä M2 

 (5)    . 

kertoimilla. Simulointitulosten vertailu koedataan [8] a) Absorptioa) b) kertoimet (5) määrätty menetelmällä M1 b) absorptiokertoimet määrätty menetelmällä M2. Seuraavaksi tarkastelua laajennetaan suurempaan määrään polttoaineita. FDS:n suurille allaspaloille

Kuva 4 Etanolin paloteho eri lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiokerto

a) b) laskennallisten kokeiden ennustamia palotehoja verrataan eri korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla tehtyjen vertailu koedataan [8] a) Absorptiokertoimet määrätty menetelmällä Tällä tavoin ovatusien usein lähes perusteella voidaan päätellä, että Metodilla M2 määritetyt absorptiokertoimet ja kirjallisuudesta saadut M Tällä tavoin määritetyt määritetyt lämmÜnjohtavuudet lämmÜnjohtavuudet ovat lähes kymkymmenkertaisia kirjallisuudesta lÜytyviin määrätty menetelmällä M2 lämmÜnjohtavuuden arvot ovat riittävät maksimipalotehon. Taulukko 3 listaa simuloinneissa käytetyt Kuva 4 Etanolin paloteho eri lämmÜnjohtavuuksilla ja eri absorptiokerto menkertaisia kirjallisuudesta lÜytyviin arvoihin verrattuna. Seuraavaksi tarkastelua laajennetaan suurempaan määrään poltarvoihin verrattuna. termiset ominaisuudet. vertailu koedataan [8] a) Absorptiokertoimet määrätty menetelmällä M

toaineita. FDS:n suurille allaspaloille ennustamia palotehoja vermäärätty menetelmällä M2 rataan eri korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla tehtyjen laskenSeuraavaksi tarkastelua laajennetaan F LämmÜnjohtavuuksien ja absorptiokertoimien vaikutusta testatnallisten kokeiden perusteella voidaan suurempaan päätellä, että määrään Metodillapolttoaineita. M2 ennustamia palotehoja verrataan eri korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla tehtyj tiin etnoliallaspalon simuloinnilla. Koedata on peräisintestattiin Victorian­ määritetytsimuloinnilla. absorptiokertoimet LämmÜnjohtavuuksien ja absorptiokertoimien vaikutusta etnoliallaspalon Koedataja kirjallisuudesta saadut lämmÜnSeuraavaksi tarkastelua laajennetaan suurempaan määrään polttoaineita. F perusteella päätellä, että maksimipalotehon. Metodilla M2 määritetyt absorptiokertoime on peräisin Victorian yliopistossa, Australiassa,Tässä tehdystä koesarjsta. kokeessavoidaan poltettiin etanolia yliopistossa, Australiassa, tehdystä koesarjsta. kokeessa pol- Tässä johtavuuden arvot ovat riittävät Taulukko 3

Tuloksia TULOKSIA

ennustamia palotehoja verrataan korrelaatioiden kanssa. Etanolialtailla arvot ovat eri riittävät maksimipalotehon. Taulukko 3tehty list altaassa. Altaassa oli 5 litraa neliskulmaisessa, teräksestä valmistetussa, mitoiltaan 0.81x0.70x0.05 m3 lämmÜnjohtavuuden perusteella voidaan päätellä, että Metodilla M2 määritetyt absorptiokertoime termiset ominaisuudet. etanolia, mikä vastaa 9mm kerrosta. Kuva 3 havainnollistaa etanolialataiden ja muidenkin tässä osiossa 16 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 lämmÜnjohtavuuden arvot ovat riittävät maksimipalotehon. Taulukko 3 lis käsiteltävien altaiden simulointimalliasimuloinnissa käytetyn mallin. termiset ominaisuudet.


listaa simuloinneissa käytetyt termiset ominaisuudet.

hon kehityksen ennustamisessa. Tällä hetkellä köytetyt mallit eivät

Suurten altaiden polttoaineen kulutusnopeudet korreloivat melko täysin kyenneet selittämään esimerkiksi etanolialtaan n altaiden polttoaineen kulutusnopeudet korreloivat melko hyvin seuraavan erittäin kuitenkaan yksinkertaisen palotehossa näkyvää nousevaa trendiä. Tämä on käytännön kanation kanssahyvin [9]: seuraavan erittäin yksinkertaisen korrelaation kanssa [9]: hyvä asia, sillä riittävän tarkkoja absorptiokerroin spektren altaiden polttoaineen kulutusnopeudet korreloivat melko hyvin seuraavan erittäin nalta yksinkertaisen n altaiden polttoaineen kulutusnopeudet korreloivat melko hyvin seuraavan erittäin yksinkertaisen       ;         (6) jä löytyy vain harvoille polttoaineille. Saattaa olla, että nestepaloation kanssa [9]: (6)   ation kanssa [9]: 

jen tarkan dynamiikan selittämiseen tarvittaisiin tarkempia mal-

        ;   sanoen      (6) Toisin riippuu linearisesti höyrystäleja lämmönsiirrolle polttoaineen kulutus polttoaineen kulutus linearisesti höyrystämiseen tarvittavan lämpöenergian Δhg ja   riippuu    ;     (6)      

nesteen sisällä. sanoen tarvittavan ja palamisreaktiossa vapau-monimutkaisemman Kaikki tässä työssä käsitellyt allaspalot sijaitsivat avoimessa tilassreaktiossa miseen vapautuvan energianlämpöenergian Δhc suhteesta. Δh Ditch ym, esittelivät hieman g sanoenjoka polttoaineen kulutus linearisesti höyrystämiseen tarvittavan lämpöenergian Δh tuvan energian Δhriippuu suhteesta. Ditch ym, esittelivät hieman monisa. Seuraavaksi ation, ennustaa pintaan kohdistuvan säteilyvuon perustuen polttoaineen noentuottoon Y ja mallia onkin tarkoitus soveltaa mekaanisesti ilmasc sanoen polttoaineen kulutus riippuu linearisesti höyrystämiseen tarvittavan lämpöenergian Δhggs ja uurten altaiden polttoaineen kulutusnopeudet korreloivatDitch melko hyvinesittelivät seuraavan erittäin yksinkertaisen sreaktiossa vapautuvan energian Δh suhteesta. ym, hieman monimutkaisemman halkaisijaan D [3]: mutkaisemman korrelaation, joka Ditch ennustaa kohdistuvan toiduissa osastoissa tapahtuvan palon simulointiin. Muita mahsreaktiossa vapautuvan energian Δhcc suhteesta. ym, pintaan esittelivät hieman monimutkaisemman rrelaation kanssa [9]: ation, joka säteilyvuon ennustaa pintaan kohdistuvan säteilyvuon perustuen polttoaineen noentuottoon Ys ja perustuen polttoaineen noentuottoon Y ja altaan haldollisia jatkotutkimuksen kohteita voisivat, pystytäänkö mallilla s   ation, joka ennustaa pintaan kohdistuvan säteilyvuon perustuen polttoaineen noentuottoon Ys ja      D [3]:  halkaisijaan kaisijaan D [3]: ennustamaan esimerkiksi tuulen ja ilmanpaineen vaikutus allas(7)              .    ;         (6)     halkaisijaan D [3]:    



paloon. Myös rajoittamattomat altaat, kuten esimerkiksi lattialle

  oisin sanoen polttoaineen kulutus riippuu Δh (7)öljy, jäivät nyt tämän tarkastelun ulkopuolelle. Erityisesti g jasovitettuun (7)        linearisesti  perustuu  höyrystämiseen   kullekkin  tarvittavan . lämpöenergian vuotanut skasin erittäin käytetty korrelatio erikseen  yleisesti    polttoaineelle (7)               .     lamisreaktiossa vapautuvan energian Δhc suhteesta. Ditch ym, esittelivät hieman monimutkaisemman ohuissa vaakatasossa leviävissä vuodoissa, on nesteen läpi tapahn [10] rrelaation, joka ennustaa pintaan kohdistuvan säteilyvuon perustuen polttoaineen noentuottoon Ys ja Babrauskasin erittäin yleisesti korrelatio kullek-erikseen tuvan lämmönsiirrolla todennäköisesti iso rooli. skasin erittäin yleisesti käytetty korrelatiokäytetty perustuu kullekkinperustuu polttoaineelle sovitettuun aan halkaisijaan [3]:  käytetty korrelatio perustuu kullekkin polttoaineelle erikseen sovitettuun skasin erittäinDyleisesti

(8)  polttoaineelle      sovitettuun . kin erikseen käyrään [10] n [10] n [10]   Kiitokset      (7)       on,        . palotehoja myös polttoaineille   n ensimmäisenkorrelaation etuna että niillä voidaan ennustaa (8)joille saatiin Kansallisen ydinvoimalaitosten turvallisuus        . (8) Työn rahoitus (8)        .  koedataa satavilla. Kuva 5 esittää kahdella viimeksimainitulla korrelaatiollam ennustetut polttoaineen abrauskasin erittäin yleisesti käytetty korrelatio perustuu kullekkin polttoaineelle erikseen sovitettuun tutkimusohjelman SAFIR2014 kautta. nsnopeudet ensimmäisen korrelaation etuna on, että niillä voidaanKatkoviiva ennustaa palotehoja myös polttoaineille joille punaisella pallolla ja vihreällä timantilla. esittää ensinmaittua korrelaatiota.. nyrään ensimmäisen korrelaation etuna on,korrelaation että niillä voidaan ennustaa palotehoja myös polttoaineille joille [10] Kahden ensimmäisen etuna on, että niillä voidaan koedataa satavilla. Kuva 5 esittää kahdella viimeksimainitulla korrelaatiollam ennustetut polttoaineen a lasketut tulokset on piirretty mustilla neliöillä. koedataa satavilla. Kuva viimeksimainitulla ennustetut polttoaineen  5 esittää kahdella ennustaa palotehoja myös polttoaineille joille eikorrelaatiollam oleesittää koedataa sa- (8)Lähdeviitteet      . timantilla. Katkoviiva snopeudet punaisella pallolla ja vihreällä ensinmaittua korrelaatiota..     snopeudet punaisella pallolla ja vihreällä timantilla. Katkoviiva esittää ensinmaittua korrelaatiota.. tavilla.onKuva 5 esittää kahdella viimeksimainitulla korrelaatiollam 1 Joulain, P. The behavior of pool fires: state of the art and aahden lasketut tulokset piirretty mustilla neliöillä. ensimmäisen korrelaation etuna on, ettäneliöillä. niillä voidaan ennustaa palotehoja myös polttoaineille joille a lasketut tulokset on piirretty mustilla ennustetut polttoaineen palamisnopeudet punaisella pallolla ja new insights. In Symposium (International) on Combustisatavilla. Kuva 5 esittääseuraa kahdella viimeksimainitulla korrelaatiollam ennustetut polttoaineen nole (7)koedataa ennustama palamisnopeus melko hyvin katkoviivaa muilla polttoaineilla paitsi vihreällä Katkoviiva esittää ensinmaittua lamisnopeudet punaisellatimantilla. pallolla ja vihreällä timantilla. Katkoviiva esittää korrelaatiota.. ensinmaittua korrelaatiota.. on, 1998. Vol 27 nro. 2, s. 2691–2706. nillä. Bentseenin suuresta noentuotostaon johtuen korrelaatio palamisnopeuden. 2 Suurimmat lasketut piirretty mustillayliarvioi neliöillä. Steinhaus, T., Welch, S., Carvel, R. O., & Torero, J. L. LargeDS:lla lasketutFDS:lla tulokset on piirrettytulokset mustilla neliöillä. nrrelaatioiden (7) ennustama palamisnopeus seuraa melkovälillä hyvinsyntyvät katkoviivaa muilla polttoaineilla paitsi ja FDS:n ennustamien tulosten asetonin ja heptaanin kohdalla. Yhtälön (7) ennustama palamisnopeus seuraa melko hyvin kat- paitsi scale pool fires. Thermal Science, 2007. Vol 11 nro 2, 101– n (7) ennustama palamisnopeus seuraa melko hyvin katkoviivaa muilla polttoaineilla nillä. Bentseenin johtuen korrelaatio yliarvioi palamisnopeuden. Suurimmat suudessa esiintyy suuresta kuitenkinnoentuotosta suurta vaihtelua eri polttoaineille määritettyjen palamisnopeuksien koviivaa muilla polttoaineilla paitsi bentseenillä. Bentseenin suu118. nillä. Bentseenin suuresta noentuotosta johtuen korrelaatio yliarvioi palamisnopeuden. Suurimmat rrelaatioiden ja FDS:n ennustamien tulosten välillä syntyvät asetonin ja heptaanin kohdalla. n. htälön (7) ennustama palamisnopeus seuraa melkokorrelaatio hyvin katkoviivaa muilla polttoaineilla paitsi kohdalla. rrelaatioiden ja FDS:n ennustamien tulosten välillä syntyvät asetonin ja heptaanin resta noentuotosta johtuen yliarvioi palamisnopeu3 Ditch B.,de Ris J., Blanchat T., Chaos M., Bill R., & Dorofeev suudessa esiintyy kuitenkin suurta vaihtelua polttoaineille määritettyjen palamisnopeuksien ntseenillä. Bentseenin suuresta noentuotosta johtueneri korrelaatio palamisnopeuden. Suurimmat suudessa esiintyy kuitenkin suurta eri polttoaineille palamisnopeuksien den. Suurimmat erotvaihtelua korrelaatioiden jayliarvioi FDS:nmääritettyjen ennustamien tuS. Pool fires an empirical correlation. Combustion and Flan. ot korrelaatioiden ja FDS:n ennustamien tulosten välillä syntyvät asetonin ja heptaanin kohdalla. n. losten välillä syntyvät asetonin ja heptaanin kohdalla. Kirjallisuume, 2013. Vol 160, nro 12, s. 2964–2974.

rjallisuudessa esiintyy kuitenkin suurta vaihtelua eri polttoaineille määritettyjen palamisnopeuksien dessa esiintyy kuitenkin suurta vaihtelua eri polttoaineille määrihteen.

Hostikka, S. I. M. O., McGrattan, K. B., & Hamins, A. Numerical modeling of pool fires using LES and finite volume method for radiation. 7th International Symposium, International Association for Fire Safety Science, Boston, USA, 2003. s. 383–394. 5 McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott, R., Floyd, J., Weinschenk, C., Overholt, K. 2013. Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical model. National Institute of Standard and Technology. NIST Special Publication 1018, Sixth Edition. 6 Suo-Anttila, J. M., Blanchat, T. K., Ricks, A. J., & Brown, A. L. Characterization of thermal radiation spectra in 2m pool fires. Proceedings of the Combustion Institute, 2009. Vol 32 nro 2, s. 2567–2574. 7 Kulacki, F. & Emara, A.. Steady and transient thermal con5 1m2 allaspalojen palamisnopeudeti. Vertailu empiiristen korrelaatioiden kanssa. vection in a fluid layer with uniform volumetric energy souruva 5 1m2 allaspalojen palamisnopeudeti. Vertailu empiiristen korrelaatioiden kanssa. Kuva 5.palamisnopeudeti. 1 m2:n allaspalojen palamisnopeudet. Vertailukorrelaatioiden empiiristen kor- kanssa. ces. Journal of Fluid Mechanics, 1977. Vol 83 nro 2, s. 375– 5 1m22 allaspalojen Vertailu empiiristen 5 1m allaspalojen palamisnopeudeti. Vertailu empiiristen korrelaatioiden kanssa. relaatioiden kanssa. 395.8 8 Thomas, I. R., Moinuddin, K. A., & Bennetts, I. D. The effect of fuel quantity and location on small enclosure fires. JourYHTEENVETO nal of Fire Protection Engineering, 2007. Vol. 17 nro 2, s. 85– Tässä artikkelissa esiteltiin viimeisen neljän vuoden aikana teh102. tyä FDS:n allaspalomallinnukseen liittyvää kehitys ja validointi9 D. T. Gottuk & D. A. White. 2008. Liquid Fuel Fires. Teoksestyötä. Tulokset olivat varsin lupaavia. Mallilla saadut tulokset ovat sa: SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 4th ed. S. melko hyvin sopusoinnussa kirjallisuudessa käytettyjen korrelaa2-337–357. tioiden kanssa. Tämän mallin etuna korrelaatioihin verrattuna pn 10 Babrauskas, V. Estimating large pool fire burning rates. Fire kuitenkin, että palotehoja pystytään ennustamaan perustuen pelTechnology, 1983. Vol. 19 nro 4, s. 251–261. kästään palavan nesteen termisiin ominaisuuksiin. Nesteen sisäisellä lämmönsiirrolla ei havaittu olevan suurta merkitystä maksimipalotehon ennustamisessa, sensijaan nesteen sisäisellä lämmönsiirrolla saattaa olla suurikin merkitys palotetettyjen palamisnopeuksien suhteen.

4

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

17


Kimmo Hilliahoa, Jukka Hietaniemib ja Panu Visac Tampereen teknillinen yliopisto, PL 600, 33820 Tampere b Kauriala Oy, Radiomiehenkatu 3B, 20320 Turku c Lumon Oy, Kaitilankatu 11, 45130 Kouvola

a

Lasitettujen parvekkeiden ja terassien käyttäytyminen tulipaloissa

TIIVISTELMĂ„

18

PALOTUTKIMUKSEN PĂ„IVĂ„T 2015

1.2 Parvekelaseihin liittyvä tutkimustoiminta Useat tutkimukset osoittavat parveke- ja terassilasituksilla olevan paljon hyviä ominaisuuksia. Tilan sisälämpÜtilat pysyvät lasituksen asennuksen jälkeen ulkoilmaa korkeampina [9, 10, 11, 12, 13] ja suhteelliset kosteudet matalampina [9, 10, 14] lähes poikkeuksetta. Tämän seurauksena lasituksen rajaaman tilan sisäpuoliset rakenteet pysyvät paremmassa kunnossa ja kestävät pitempään

parvekelasituksia ei ole mahdollista. Tällainen tilanne on esimerkiksi rakennettaessa vahvasti liikennÜityjen teiden varsille tai lentomelualueille. 

 

 

 

 

 



 





   

                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

1 Johdanto 1.1 Parvekerakentamisen kehitys Viime vuosina kaupungistumiskehitys on ollut voimakasta Suomessa. Ihmiset ovat muuttaneet maalta kaupunkeihin useasta eri syystä ja siirtyneet asumaan maalaisympäristÜstä kaupunkien kerrostaloihin. Tämän seurauksena kerrostaloasuminen on kasvattanut tasaisesti suosiotaan 50 viime vuoden aikana. Nykyään rakennuskanta koostuu 57849 kerrostalosta, 77931 rivitalosta ja 1122315 omakotitalosta [1]. Kokonaisuudessaan asuinrakennuksia on 1,26 miljoonaa [1] ja kerrostalohuoneistoja 1,29 miljoonaa (44 % kaikista asuinhuoneistoista) [2], joista 63 %:ssa (0,8 miljoonaa) on parvekkeet [3]. Suurin osa näistä asuinkerrostaloista ja parvekkeista on rakennettu 1960-luvun jälkeen BES-järjestelmää käyttäen. Tämä tarkoittaa, että näiden rakennusten rakenteet,

elementit ja huoneistotyypit ovat hyvin samanlaisia [4, 5, 6, 7]. Maaltamuuton seurauksena omakotitalojen pihat ovat vaihtuneet pieniin asuntokohtaisiin parvekkeisiin, jotka palvelevat kompaktissa koossaan asukkaan ulkoasumisen tarpeita. Samalla tätä pientä tilaa on jouduttu muokkaamaan palvelemaan asukkaiden hetkellisiä tarpeita. Sateella tarvitaan säänsuojaa, tuulella tuulen, pÜlyn- ja viimansuojaa, liikennÜidyillä alueilla melunsuojaa ja aurinkoisina kesäpäivinä auringonsuojaa. Suurin osa näistä tarpeista pystytään tyydyttämään nykyaikaisilla parvekelasituksilla, joiden keskeisin ominaisuus on juurikin säänsuojaus. On myÜs havaittu tilanteita, joissa parvekkeiden rakentaminen ilman parvekelasituksia ei ole mahdollista. Tällainen tilanne on esimerkiksi rakennettaessa vahvasti liikennÜityjen teiden varsille tai lentomelualueille.

      

30 viime vuoden aikana lasitetut parvekkeet ja terassit ovat yleistyneet voimakkaasti Suomessa. Tähän ovat olleet syynä asumiseen ja rakenteiden suojaamiseen liittyvät kysymykset, kuten sään-, pÜlyn- ja melunsuoja. Nämä suojaustarpeet on pystytty tyydyttämään nykyaikaisilla parvekelasituksilla, jotka suomessa on asennettu jo yli 0,5 miljoonalle parvekkeelle. Parvekkeiden tai terassien lasittamisen myÜtä syntyvän lasitetun tilan paloteknisiin kysymyksiin ei ole nykyisissä rakentamismääräyksissä otettu kantaa. Tästä johtuen olemassa olevat käytännÜt poikkeavat hyvinkin paljon toisistaan. KäytäntÜjen yhtenäistämiseksi on RakMK E1:n ja YmpäristÜopas 39:n uudistustyÜn yhteydessä on selvitetty parvekkeiden tyypillistä käyttÜä ja kalustamista sekä tehty erillinen simulaatiotarkastelu parvekkeen ja terassin lasittamisen vaikutuksesta paloturvallisuuteen. Näiden tietojen valossa näyttää siltä, että yksinkertaisella karkaistulla lasilla varustettu parveke ja terassi säilyvät ulkotiloina parvekkeiden lasittamisenkin jälkeen. Selvitys myÜs osoittaa, että pääkaupunkiseudulla käytÜssä oleva EI15-luokan osastointi takaa parvekkeilla ja terasseilla riittävän turvallisuustason palon leviämistä vastaan.

 

KUVA 1: Nykyään lasitettuja parvekkeita on on noin 000 ja javuosittainen KUVA 1. Nykyään lasitettuja parvekkeita noin500 500000 vuosittai- lasitusmäärä 26 000 [8]. nen lasitusmäärä 26000 [8]. 1.2 Parvekelaseihin liittyvä tutkimustoiminta Useat tutkimukset osoittavat parveke- ja terassilasituksilla olevan paljon hyviä ominaisuuksia. Tilan sisälämpÜtilat pysyvät lasituksen asennuksen jälkeen ulkoilmaa korkeampina [9, 10, 11, 12, 13] ja suhteelliset kosteudet matalampina [9, 10, 14] lähes poikkeuksetta. Tämän seurauksena lasituksen rajaaman tilan sisäpuoliset rakenteet pysyvät paremmassa kunnossa ja


PRONTO-onnettomuustietokannan perusteella parvekepalojen lukumäärässä ei ollut havaittavissa­ muutoksia vuosina 1996–2001. [11]. Sisälämpötilojen nousun seurauksena tilaa on myös mukavampi käyttää ja käyttö mahdollista aloittaa aikaisemmin keväällä ja jatkaa sitä pitemmälle syksyyn [15, 16]. Tila tarjoaa myös puskurivyöhykkeen tuulta vastaan ja mahdollistaa tilassa lämmenneen ilman hyödyntämisen rakennuksen tuloilman esilämmityksessä [9, 10, 12, 14]. Näiden tekijöiden seurauksena rakennuksen energiankulutus pienenee [17, 15, 18]. Lasitus vaimentaa myös liikennemelun, johon tulee kiinnittää huomiota erityisesti vilkkaasti liikennöityjen teiden varsilla (VPn 993/1992). Ei siis ole mikään ihme, että 70 % Suomen asuntokohtaisista parvekkeista on lasitettu [8]. Lukumäärällisesti tämä tarkoittaa noin 500 000 lasitettua parveketta Suomessa. Pääosa näistä parvekkeista on lasitettu vuoden 1990 jälkeen (Kuva 1) [8]. 1.3 Parvekkeiden käytön muuttuminen lasittamisen myötä Parvekkeiden merkitys asumisessa on kasvanut oleellisesti 30 viime vuoden aikana. Tähän ovat vaikuttaneet parvekelasitusten yleistyminen, arkkitehtien uudenlainen parvekesuunnittelutapa, sekä asukkaiden muuttuneet odotukset ja tavat käyttää parvekkeita. Asukkaiden näkökulmasta parvekkeista on tullut säältä suojattavissa oleva, omaa pihaa korvaava ulkotila. Arkkitehtien näkökulmasta parveke on yksi keskeisimmistä rakennusten ulkonäköön ja ilmeeseen vaikuttavista tekijöistä. Merkittävimpinä syitä parvekkeiden käytön lisääntymiseen ovat olleet parvekkeiden kokojen kasvu ja parvekkeiden lasittaminen. Uudet parvekkeet ovat yleensä suurempia kuin vanhemmassa rakennuskannassa ja sen seurauksena näitä parvekkeita myös käytetään aktiivisemmin ja monipuolisemmin kuin aikaisemmin [16]. Myös parvekelasitukset muuttavat parvekkeiden käyttöä. Jari Heikkilän väitöskirjatyön yhteydessä toteutetun kyselytutkimuksen (vastauksia noin 600 kpl) perusteella lasittamatonta parveketta käytti runsaasti 65,5 % vastanneista ja lasitettuja parvekkeita 84,5 % vastanneista. Vastaavasti tupakointia harrasti lasittamattomalla parvekkeella 61,4 % vastanneista ja lasitetuilla parvekkeilla vain 21,4 % vastanneista. Prosentuaalisesti tarkasteltuna oleskelukäyttö siis lisääntyi 20 % ja parveketupakointi väheni 40 %. [16]. Lasituksilla oli siten merkittävä parveketupakointia vähentävä vaikutus. Samassa yhteydessä selvitettiin myös parvekkeen kalustamista. Selvityksen perusteella parvekkeen keskimääräinen kalustus on pöytä, 2 tuolia, matto, kukkalaatikko ja pyykinkuivausteline. Parvekkeiden koon kasvattamisella näytti olevan kalustuksen määrää kasvattava vaikutus, kuten myös parvekkeiden lasittamisella. Vaikutus oli kuitenkin suhteellisen pieni. Esimerkiksi lasittamattomien parvekkeiden kohdalla tuoleja oli keskimäärin 1,8 kpl ja lasitettujen parvekkeiden kohdalla 2,6 kpl. [16]. Palokuormallisesti tätä suuruusluokkaa oleva kalusteiden määrä ei kuitenkaan vastaa lähellekään standardipalon palokuormia (600 MJ/m2). On arvioitu, että 150–200 MJ/m2 olisi tyypillinen parvekkeiden palokuorma. 1.4 Tämän tutkimuksen tarkoitus ja tavoitteet Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää parvekkeiden ja terassien lasittamisen vaikutusta rakennuksen paloturvallisuuteen. Vaikutuksia selvitettiin PRONTO-onnettomuustietokannan, aiemman tutkimustiedon ja erillisen esimerkkikohteen simulaatio-

tarkastelun avulla. Tutkimus toteutettiin RakMK E1 ja Ympäristöopas 39:n uudistustyön yhteydessä. Keskeisimpänä tavoitteena oli olemassa olevien palomääräystulkintojen yhtenäistäminen.

2 Taustaa 2.1 Parvekepalot ja palojen leviäminen PRONTO-onnettomuustietokannan mukaan Taustaselvitystä varten oli käytössä PRONTO-onnettomuustietokantaan kuuden (1996–2001) vuoden aikana kirjattujen parvekepalojen yhteenveto [19, 20] sekä tätä selvitystä varten hankittu kattavampi seitsemän (2004–2010) vuoden aineisto. Näistä aineistoista on seulottu tietoa mm. palojen syttymissyistä, palojen laajuudesta sekä aiheutuneista vahingoista. Tässä osiossa tiivistetään ensin aikaisemman aineistoselvityksen tulokset ja tämän jälkeen analysoidaan tarkemmin uudempaa aineistoa. PRONTO-onnettomuustietokannan perusteella parvekepalojen lukumäärässä ei ollut havaittavissa muutoksia vuosien 1996–2001 välisenä aikana, vaikka samaan aikaan lasitettujen parvekkeiden määrä oli kasvanut noin 18000–27000 kappaleella vuosittain (kuva 1). Yhteensä parvekepaloja tämän ajanjakson aikana oli kirjattu 130 kappaletta. Omaisuusvahingot paloissa olivat vähäiset (alle 1000 €). Palokunta oli yleensä palopaikalla 8 minuutissa ja yksi palokunnan suihku riittää sammuttamaan palon. 130 tapauksesta vain muutamissa palo oli levinnyt parvekkeelta ylöspäin tai sivulle. Huomattavasti suurempi henkilöriski näytti aiheutuvan palon leviämisestä parvekkeelta asunnon sisälle joko rikkomalla parvekkeen ikkunat tai parvekkeen avonaisesta ovesta. Tilastojen perusteella näin tapahtuu joka kymmenessä parvekepalossa. [19, 20] Vuosien 2004–2010 (7 vuotta) välisenä aikana onnettomuustietokantaan on kirjattu parvekkeella syttyneitä paloja 506, joista erikseen ilmoitettiin olevan lasitettuja 29. Aineistosta nähdään, että parvekepaloja oli 43 kappaletta vuonna 2004 ja 110 kappaletta 2010. Keskimääräinen parvekepalojen määrän kasvu on ollut noin 10 parveketta per vuosi. Yhteyttä parvekelasitusten ja palojen määrän välillä ei ole havaittavissa. Enemmänkin palojen lisääntyminen näyttää johtuvan parvekkeiden määrän ja koon kasvusta (isoja parvekkeita käytetään pieniä enemmän). Tämä havaitaan selvästi tarkastelemalla parvekepaloja sijaintipaikan mukaan. Suomen kerrostalovaltaisimmassa kunnassa, Helsingissä, paloja on eniten ja muualla maassa vähemmän. Keskimäärin paloja on ollut seitsemän vuoden aikana paikasta riippumatta hieman alle yksi tuhatta kerrostaloa kohti. Aineiston perusteella selvästi suurin yksittäinen paloturvallisuusriski liittyy tupakkatuotteisiin, jotka aiheuttavat puolet parvekepaloista (252 kappaletta). Seuraavaksi yleisin syy on kynttilä, tuikku, soihtu tai roihu, jotka aiheuttavat 17 % paloista. Kolmanneksi yleisin syy on tulitikut tai muu tulentekoväline (5 %) ja loput eli 28 % aiheutuu muista satunnaisista syistä. Yleensä palotilanteessa syttyy ensin irtaimisto palamaan (74 % tapauksista) ja lopuissa rakenteet (24 %). 2 % tapauksissa syttymiskohtaa ei ole voitu arvioida. Suurimmassa osassa tapauksista palo on rajoittunut parvekkeen sisäpuolelle. Näin on käynyt kaikkien parvekkeiden kohdalla 76 %:sti ja lasitettujen parvekkeiden kohdalla 72 %:sti. Kaikkien parvekkeiden kohdalla palo levisi koko rakennukseen 7 %:sti, useampaan huoneistoon 9 %:sti ja yhteen huoneistoon 5 %:sti (syttymisparvekkeelta sisälle). Ullakolle tai ylemmälle parvekkeelle palo levisi 3 % tapauksista. Lasitettujen parvekkeiden kohdalla palon leviäminen koko rakennukseen (3 %), useampaan huoneistoon (3 %) tai yläpuoliselle parvekkeelle (0 %) oli selvästi harvinaisempaa, mutta vastaavasti yleisempää syttymisparvekkeelta huoneiston sisälle (21 %). Suurimmaksi osaksi huoneisto kärsi kuitenkin pelkästään savuvahinkoja, jotka aiheutuivat, kun parvekeovi avatPALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

19


Kuva 2. Kuvat tarkasteltavasta rivitaloyhtiöstä. Palon oletetaan alkavan kuvassa 2a esitetyn huoneiston lasitetulla terassilla. Tarkasteltavassa huoneistossa on alakerrassa lasitettu terassi ja yläkerrassa lasitettu parveke kuva 2c mukaisesti.

Kuva 2. Kuvat tarkasteltavasta rivitaloyhtiöstä. Palo huoneiston lasitetulla terassilla. Tarkasteltavassa hu ja yläkerrassa lasitettu parveke kuva 2c mukaisesti. 3.2 Tehdyt tarkastelut

Tarkasteltavat palovaarat ovat kuvan 3 mukaisesti: a) Terassipalo, jossa tarkastellaan las palo-osastoon tai toiseen rakennuks b) Parvekepalo, jossa tarkastellaan sivulle kuvan 3b mukaisesti. Tarkastelu tehdään vertaamalla lasitetun ulkotilan pa palotilanteeseen, jossa lasitusta ei ole lainkaan tai jo Kuva 2. Kuvat tarkasteltavasta rivitaloyhtiöstä. Palon oletetaan alkavan kuvassa 2a esitetyn palokestävästä lasista. huoneiston lasitetulla terassilla. Tarkasteltavassa huoneistossa on alakerrassa lasitettu terassi ja yläkerrassa lasitettu parveke kuva 2c mukaisesti. tiin sammutustyön ajaksi (sammutus suoritettiin huoneistosta kä-

3.2 tarkastelut sin).Tehdyt Tätä ongelmaa ei yleensä avoparvekkeilla ole, koska savukaasut pääsevät vapaasti tuulettumaan ulkoilmaan.

Tarkasteltavat palovaarat ovat kuvan 3 mukaisesti: 2.2 Aiemmat tutkimukset ja a) Terassipalo, jossa tarkastellaan lasitetun terassin palon leviämistä toiseen niihin perustuvat käytännöt palo-osastoon tai toiseen rakennukseen tai rakennelmaa kuva 3a mukaisesti. suomessa b) Parvekepalo, jossa tarkastellaan VTT:n vuonna 2005 tekemän selvityksen mukaan [19] parveke-parvekepalon leviäminen ylöspäin tai sivulle kuvan 3b mukaisesti. laseilla on tuskin merkittävää vaikutusta rakennuksen paloturTarkastelu vertaamalla lasitetun ulkotilanEI15. palovaaroja vastaavanlaiseen vallisuuteen, tehdään mikäli parvekkeiden väliseinä on vähintään Jos palotilana olevan jossa parvekkeen kaikkieilasit kiinni, palo palotilanteeseen, lasitusta oleovat lainkaan tai tujossa lasitus on kokonaan tai osittain tehty lee happirajoitteiseksi parvekkeella ja paloteho jää pieneksi. Lämpalokestävästä lasista. pötila ei nouse tarpeeksi korkeaksi rikkoakseen parvekelasituksen karkaistua lasia, joten palon leviäminen ulkokautta yläpuoleiselle parvekkeelle jää hyvin epätodennäköiseksi. Palon leviämisriski naapurihuoneistoon (ylempänä tai vieressä) on lasittamattomalla ja lasitetulla parvekkeella samaa suuruusluokkaa. [19]

3 Tutkimusmenetelmät ja -materiaali Lasitetun parvekkeen ja/tai terassin laskennallista mallintamista on sivuttu lähteissä [19, 21, 20]. Luvuissa kolme ja neljä käydään läpi tutkimuksen ”Parvekkeen ja terassin lasittamisen vaikutus paloturvallisuuteen” keskeiset tulokset [21].

Kuva 3. Kuvassa esitetty lasitetulle terassille (a Kuva 3. Kuvassa esitettytarkastelut. lasitetulle terassille (a) ja lasitetulle parveklaskennalliset keelle (b) tehdyt laskennalliset tarkastelut.

mistä toiseen palo-osastoon tai toiseen rakennukseen tai rakennelmaa kuva 3a mukaisesti. b) Parvekepalo, jossa tarkastellaan parvekepalon leviäminen ylöspäin tai sivulle kuvan 3b mukaisesti. Tarkastelu tehdään vertaamalla lasitetun ulkotilan palovaaroja vastaavanlaiseen palotilanteeseen, jossa lasitusta ei ole lainkaan tai jossa lasitus on kokonaan tai osittain tehty palokestävästä lasista.

3.1 Tarkasteltavan kohteen esittely Parvekkeen ja terassin lasittamisen vaikutusta rakennuksen paloturvallisuuteen tarkasteltiin laskennallisesti yhdessä Espoossa sijaitsevassa kohteessa, jossa samaan taloyhtiöön kuuluu kaksi erillistä kaksikerroksista P3-paloluokan rivitaloa (Kuva2 a ja b). Kuva 3. Kuvassa esitetty lasitetulle terassille (a) ja lasitetulle parvekkeelle (b) tehdyt Rivitalohuoneiston ensimmäisessä kerroksessa on lasikatollinen lasiterassi ja yläkerrassa lasitettu parveke (kuva 2c). Palon olete3.3 Lähtöoletukset laskennalliset tarkastelut. taan alkavan kuvassa 2a esitetyn huoneiston lasitetulla terassilPalon ominaisuudet on mallinnettu laskennallisesti käyttäen la, jonka pituus on noin 6 m, syvyys hieman alle 3 m ja kor­keus FDS5-palonsimulointiohjelmaa, joka on hyvin validoitu ja verivaihtelee noin 2,3 metristä 2,75 metriin. Lasituksen lasin pakfioitu laskentatyökalu tarkasteltavien paloskenaarioiden kaltaissuus on 4 mm. ten tulipalojen mallintamiseen [22, 23, 24, 25]. Palokuormana on käytetty kuvan 3 esiintyviä sohvia (3 kpl), joiden palokuorma 3.2 Tehdyt tarkastelut yhteensä on 2700 MJ vastaten 18 m2:n terassilla 150 MJ/m paloTarkasteltavat palovaarat ovat kuvan 3 mukaisesti: kuorman tiheyttä. Parvekkeen palokuormana ja kokona on käya) Terassipalo, jossa tarkastellaan lasitetun terassin palon leviä­ tetty terassin arvoja. Lasien rikkoutumislämpötilaksi on ajateltu 20

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Karkaistu lasi ei välttämättä rikkoudu palossa. Mikäli lasit rikkoutuvat, johtaa se suurempaan aukkotekijään ja pienempiin lämpötiloihin. Kuva 4. Palon kehittyminen lasitetulla terassilla riippuu aukkotekijästä kuvan 4a mukaisesti [20]. Kuvassa 4b on palavan parvekkeen (tai terassin) kohdistama lämpösäteilyn naapurihuoneiston ikkunaan rikkoutumisen jälkeen). Pienillä aukkotekijöillä (tai alhaisilla palokuormilla) palotilan etäisyyden funklämpötilat jää niin alhaisiksi, että lasit eivät rikkoudu, vaan palo rajautuu terassin sisälle.tiona.

Kuva 4.4.2Palon kehittyminen lasitetulla terassilla riippuu aukkotekijästä kuvan 4a mukaisesti Palon leviämisriski [20]. Palon Kuvassaleviämisriski 4b on palavan (tai terassin) kohdistama ikkunanparvekkeen kautta naapurihuoneistoon on kuvattu lämpösäteilyn kuvassa 4b. Palavan o naapurihuoneiston ikkunaan etäisyyden funktiona. suurimmaksi osaksi 500(tai C, joka vastaa hyvin varmalla puolella rin piirtein lasin rikkoutumislämpötilan tasolle,riippuu korkeintaan noin parvekkeen terassin) kohdistama lämpösäteily naapurihuoneiston ikkunaan 2 olevaa arviota lasin käyttäytymistä todellisessa tilanteessa. Läh- säteilytaso 600 oC:een ja todennäköisesti selvästi tätä alemmas (Huonepalosetäisyydestä. Jos lasitus rikkoutuu 500 °C:ssa, (12 kW/m ) saavutetaan noin 1,2 m o teiden [26–34] perusteella on arvioitu, että 95 %:n varmuusvälilsa ainakin 1000 C:een).saavuttaen hyvin Kuvasta 4a nähdään, että suurella aukkotekijällä palo kehittyy nopeasti kohdalla (pääkaupunkiseudulla käytössä oleva 2 m suojaetäisyys näyttää riittävän). lä lasit rikkoutuvat 250–530 oC:ssa. Karkaistu lasi voi kestää tosin nopeasti lasin rikkoutumislämpötilan, jonka jälkeen palokaasut jäähtyvät hyvin nopeasti (lasin jopa 600 oC lämpötiloja.

4.1 Palon kehittyminen

Palon leviämisriskiä terassilta sivulle, eteen ja ylös on tarkasteltu kuvassa 5 erikehittyminen etäisyyksillä Laskennat myös osoittavat, että palon riippuu suu4 Tulokset olevien säteilytasojen perusteella. Vaakasuuntaisena etäisyytenä tarkastelussa on relta osin aukkotekijästä (Oletukset: F = 0,01;käytetty F = 0,02 ja2F = 0,04). o Tuloksetmetriä osoittavat, lasien rikkoutuessa1100 C:ssa, lasitus oletetaan, että aukon korkeus on noinlasista 1,5 m, eritehty aukkotekijöija että pystysuuntaisena metriä. KuvastaJosnähdään, että rikkoutuvasta poistuu terassilasitus laskennasta niin nopeasti, paloteho kehittyy samalla tä, F vastaavat aukon Lisäksi leveydet ovat: ei lisää että palovaaroja, mutta palonkestävä lasi lisää. havaitaan, että 2 m tavalla kuin tilanteessa, terassista jossa terassiasäteily ei ole lasitettu lainkaan. Jos alle- Fsyttymisen = 0,01 → 0,26kannalta m etäisyydellä jää huomattavasti alimman säteilytason lasit rikkoutuvat 100 oC, 2250 oC tai 500 oC:een lämpötilassa, kaa- F = 0,02 → 0,54 m eli 12 kW/m tason. Myös palon leviämisriski terassilta ylöspäin (c), 2 m päässä olevaan sun lämpötila jää palovaarojen kannalta alhaiseksi, alle 300 oC. La- F = 0,04 → 1,05 m naapurirakennukseen (d)korkein ja viereiseen palo-osastoon huomattavan alhainen. Tälläkin sitetun parvekkeen tai terassin palon lämpötila jää suu- F =(e) 0,15on → 3,97 m perusteella näyttäisi siltä, että 2m suojaetäisyys on riittävä.

Kuva 5. Kohdissa a-c on kuvattu palon leviämisriskiä sivulle (a), eteen (b) ja ylös (c) sekä Kuva 5. Kohdissa a–c on kuvattu palon leviämisriskiä sivulle (a), eteen (b) ja ylös (c) sekä kohdassa d–e viereiseen rakennukkohdassa viereiseen rakennukseen (d) ja viereiseen palo-osastoon (e). seen (d) jad-e viereiseen palo-osastoon (e). 5 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

21


Karkaistu lasi ei välttämättä rikkoudu palossa. Mikäli lasit rikkoutuvat, johtaa se suurempaan aukkotekijään ja pienempiin lämpötiloihin. Kuvasta 4a nähdään, että suurella aukkotekijällä palo kehittyy nopeasti saavuttaen hyvin nopeasti lasin rikkoutumislämpötilan, jonka jälkeen palokaasut jäähtyvät hyvin nopeasti (lasin rikkoutumisen jälkeen). Pienillä aukkotekijöillä (tai alhaisilla palokuormilla) palotilan lämpötilat jää niin alhaisiksi, että lasit eivät rikkoudu, vaan palo rajautuu terassin sisälle. 4.2 Palon leviämisriski Palon leviämisriski ikkunan kautta naapurihuoneistoon on kuvattu kuvassa 4b. Palavan parvekkeen (tai terassin) kohdistama lämpösäteily naapurihuoneiston ikkunaan riippuu etäisyydestä. Jos lasitus rikkoutuu 500 °C:ssa, säteilytaso (12 kW/m2) saavutetaan noin 1,2 metrin kohdalla (pääkaupunkiseudulla käytössä oleva 2 metrin suojaetäisyys näyttää riittävän). Palon leviämisriskiä terassilta sivulle, eteen ja ylös on tarkasteltu kuvassa 5 eri etäisyyksillä olevien säteilytasojen perusteella. Vaakasuuntaisena etäisyytenä tarkastelussa on käytetty 2 metriä ja pystysuuntaisena 1 metriä. Kuvasta nähdään, että rikkoutuvasta lasista tehty terassilasitus ei lisää palovaaroja, mutta palonkestävä lasi lisää. Lisäksi havaitaan, että 2 metrin etäisyydellä terassista säteily jää huomattavasti alle syttymisen kannalta alimman säteilytason eli 12 kW/m2 tason. Myös palon leviämisriski terassilta ylöspäin (c), 2 m päässä olevaan naapurirakennukseen (d) ja viereiseen palo-osastoon (e) on huomattavan alhainen. Tälläkin perusteella näyttäisi siltä, että 2 metrin suojaetäisyys on riittävä.

5 Yhteenveto ja johtopäätökset Viime vuosikymmenten aikana parvekkeiden määrä on lisääntynyt yli 20000 huoneiston vuosivauhtia ja parvekkeiden koot kasvaneet pienistä muutaman neliön kokoisista parvekkeista noin 7 m2 suuruusluokkaan. Nämä tekijät ovat lisänneet parvekkeen käyttöä, joka näkyy myös parvekepalojen määrän kasvuna. Myös parvekkeiden kalustuksen määrä on lisääntynyt parvekkeiden koon ja parvekelasitusten määrän kasvun myötä. Tyypillinen kalustus parvekkeella on kuitenkin suhteellisen vähäinen, tarkoittaen yhtä pöytää, kahta tuolia, mattoa, kukkalaatikkoa ja pyykinkuivaustelinettä. Tämä vastaa suuruusluokallisesti 150–200 MJ/ m2 palokuormaa. Yhteyttä parvekepalojen ja parvekelasituksien välille ei voida tutkimusten perusteella osoittaa. Parvekelasituksen ollessa suljettuna hapen niukkuus hidastaa palon kehittymistä jolloin lämpötilan nousu parvekkeella on hitaampaa kuin avoparvekkeella. Tämä hidastaa palon kehittymistä. Kun parvekelasit lopulta lämmön vaikutuksesta hajoaa, kehittyy palo samalla tavalla kuin palo lasittamattomalla parvekkeella. Jos parvekelasitus on auki asennossa palon alkaessa, käyttäytyy palo aivan kuin lasitusta ei olisi lainkaan olemassa. Voidaan siis todeta, että lasitus ei palon ke-

hittymisen kannalta ole milloinkaan huonontava tekijä, vaan joko neutraali tai tilannetta parantava tekijä. Palon leviämisvaarojen ja palonkestävyyden kannalta olennainen suure on säteilevä lämpövuo, joka riippuu lämpötilan 4. potenssista. Tällä perusteella arvioituna palon leviämisriski on 4,5 kertaa alhaisempi parvekkeella/terassilla kuin huoneistopalolla (Huonepalo per parveke/terassi: (1000 + 273 K)4/(600 + 273 K)4 = 4,5). Tästä voidaan päätellä, että yksinkertaisella lasituksella lasitettu parveke ja terassi pysyvät lasituksesta huolimatta ulkotilana palofysikaalisessa ja -teknisessä mielessä. Tutkimuksen perusteella myös havaitaan, että parvekkeen osastoinnin tärkein tehtävä on ohjata palon kehittyminen toivottuun suuntaan. Tähän riittävän suojan antaa pääkaupunkiseudulla jo nykyisin käytössä oleva EI15 luokan osastointi parvekkeiden välisillä seinillä ja rakenteilla. Tämä luokkavaatimus yhdessä 2 m ja 135 o:n keskinäisen etäisyyden säännön kanssa näyttää myös takaavan riittävän turvallisuustason palon leviämistä vastaan [19, 21].

Lähteet [1] Suomen virallinen tilasto (SVT): Rakennukset ja kesämökit [verkkojulkaisu]. ISSN=1798-677X. 2012, Rakennuskanta 2012. Helsinki: Tilastokeskus [viitattu: 9.2.2015]. Saantitapa: http://www.stat.fi/til/rakke/2012/rakke_2012_2013-05-24_ kat_002_fi.html [2] Statistics Finland. PX-Web Database in English [Data Set]. 2015. Retrieved 2015 from http://pxweb2.stat.fi/database/ StatFin/databasetree_en.asp [3] Tilastokeskus. Kerrostaloasunnot (joissa parveke) rakennusvuoden ja hallintaperusteen mukaan 31.12.2012 [Julkaisematon]. 2014. [viitattu: 9.2.2015]. [4] Mäkiö, E. Kerrostalot 1960 – 1975. 1. painos, Helsinki 1994, Rakennustieto Oy, 271 s. [5] Kaasalainen, T., Huuhka, S. The homogenous homes of Finland: 'Standard' flats in non-standardized blocks. 2015. Manuscript submitted for publication. [6] Huuhka, S, Kaasalainen, T., Hakanen, J.H., Lahdensivu, J. Reusing panels from building for building: Potential in Finnish 1970s mass housing. 2015. Manuscript submitted for publication. [7] Achrén, H. Asunnon julkinen huone: Joustavuutta lähiöasumiseen. 2015. Unpublished manuscript. [8] Kummala, I., Parvekerakentamisen nykytila Suomessa, Kandidaatintyö, Tampereen teknillinen yliopisto, Tampere, 2014, 33 s. [9] Joergensen, O.B., Nielsen, L.T. Monitored results from yellow house, Proceedings of the EuroSun2000 ISES-European solar conference, 19-22 June 2000, Copenhagen, Denmark. [10] Joergensen, O.B., Nielsen, L.T. Monitored results from an innovative solar renovation of multi-storey housing-EU SHINE-Engelsby, Flensberg, Proceedings of the EuroSun2000

Jos palotilana olevan parvekkeen kaikki lasit ovat kiinni, palo tulee happi­rajoitteiseksi parvekkeella ja paloteho jää pieneksi. Lämpötila ei nouse tarpeeksi korkeaksi rikkoakseen parvekelasituksen karkaistua lasia, joten palon leviäminen ulkokautta yläpuoleiselle parvekkeelle jää hyvin epätodennäköiseksi.

22

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Tyypillinen kalustus parvekkeella on kuitenkin suhteellisen vähäinen, tarkoittaen yhtä pöytää, kahta tuolia, mattoa, kukkalaatikkoa ja pyykinkuivaustelinettä. Tämä vastaa suuruusluokallisesti 150–200 MJ/m2:n palokuormaa.

ISES-European solar conference, 19-22 June 2000, Copenhagen, Denmark. [11] Mattila, J. S. Effect of Balcony Glazing on the Durability of Concrete Structures in Nordic Climate, Proceedings of Sustainable construction, materials and practice conference, Portugal,2007. [12] Elias-Ozkan, S.T., Summers, F., Taner, Ö. Energy efficiency of building with a solar space: two case studies from the Anatolian plateau, Proceedings of the International 26th PLEA Conference, 22-24 June 2009, Montreal, Canada. [13] Hilliaho, K., Köliö, A., Pakkala, T., Lahdensivu, J., Vinha, J. Effects of added glazing on the balcony indoor temperatures- Field measurements, Energy Build. 2015, Manuscript submitted for publication. [14] Haller, A. Improvement of Solar Renovation Concepts and Systems, A Technical Report of IEA SHC Task20 “Solar Energy in Building Renovation”, Ernst Schweizer AG, Metallbau, Hedingen 1999. p. 42, 49, 50, 70 and 71. [15] Hilliaho, K. Parvekelasituksen energiataloudelliset vaikutukset, Master of Science Thesis, Tampere University of Technology, Tampere, 2010, pp. 147. [16] Heikkilä, J., Parveke suomalaisen kerrostalon asuntokohtaisena ulkotilana, Acta Univ. Oul. C91 (PhD thesis), University of Oulu, Oulu, 1996, pp. 300. [17] Hilliaho, K., Mäkitalo, E., Lahdensivu, J. Energy saving potential of glazed space: Sensitivity analysis, Energy Build. 2015, Manuscript submitted for publication. [18] Boström, S., Uotila, U., Linne, S., Hilliaho, K., Lahdensivu, J. Erilaisten korjaustoimien vaikutuksia lähiökerrostalojen todelliseen energiankulutukseen, Tampere 2012, Tampere University of Technology, Department of Civil Engineering, Research report 158. 77 p. [19] Korhonen, T., Keski-Rahkonen, O. Lasitettu parveke – riski vai turva palon sattuessa?, Seminaariesitys Palotutkimuksen päivät 2005:ssä, Espoo, 2005, Saatavilla: http://www.spek.fi/ Suomeksi/Kehittaminen/Palotutkimusraati/Palotutkimuksen-paivat/Palotutkimuksen-paivat-2005 [20] Palotekninen insinööritoimisto Markku Kauriala Oy, Puukerrostalon palosuunnitteluohje – toiminnallinen suunnittelu, Suunnitteluohje, Finnish Wood Research, Helsinki 2015, 134 s. [21] Palotekninen insinööritoimisto Markku Kauriala Oy, Parvekkeen ja terassin lasittamisen vaikutus paloturvallisuuteen, Tutkimusraportti, Lumon Oy, Kouvola 2014, 36 s. (Saatavilla rajoitetusti) [22] McGrattan, K., McDermott, R., Hostikka, S. & Floyd, J. 2010. Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’ Guide. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology (National Institute of Standards and Technology Special Publication 1019-5).

[23] McGrattan, K., Hostikka, S., Floyd, J., Baum, H., Rehm, R. Mell, W. & McDermott, R. 2010. Fire Dynamics Simulator (Version 5). Technical Reference Guide. Volume 1: Mathematical Model. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology. [24] McDermott, R., McGrattan, K., Hostikka, S. & Floyd, J. 2010. Fire Dynamics Simulator (Version 5). Technical Reference Guide. Volume 2: Verification. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology. [25] McGrattan, K., Hostikka, Floyd, J. & McDermott, R.. 2010. Fire Dynamics Simulator (Version 5). Technical Reference Guide. Volume 3: Validation. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology. [26] Skelly, M. J., Roby, R. J. & Beyler, C. L. 1991. An Experimental Investigation of Glass Breakage in Compartment Fires. Journal of Fire Protection Engineering, Vol. 3, pp. 25–-34. [27] Hassani, S. K., Shields, T. J. & Silcock, G. W. 1994/1995. An Experimental Investigation into the Behaviour of Glazing in Enclosure Fire. Journal of Applied Fire Science, Vol. 4, pp. 303–-323. [28] Anon. 1999. Fire Spread in Multi-Storey Buildings with Glazed Curtain Wall Facades. Borehamwood, England: Loss Prevention Council. (LPR 11: 1999.) [29] Shields, T. J., Silcock, G. W. H. & Flood, M. F. 2001. Performance of Single Glazing Elements Exposed to Enclosure Corner Fires of Increasing Severity. Fire and Materials, Vol. 25, pp. 123–-152. [30] Shields, T. J., Silcock, G. W. H. & Flood, M. F. 2002. Performance of a Single Glazing Assembly Exposed to a Fire in the Centre of an Enclosure. Fire and Materials, Vol. 26, pp. 51-– 75. [31] Hietaniemi, J., Hakkarainen, T., Huhta, J., Korhonen, T., Siiskonen, J. & Vaari, J. 2002. Ontelotilojen paloturvallisuus: Ontelopalojen tutkimus kokeellisesti ja mallintamalla. VTT Tiedotteita – Research Notes 2128. Espoo: VTT. 125 p. + app. 63 p. [32] MeHaffey, J. R., Craft, S. T., Richardson, L. R. & Batista, M. 2004. Fire Experiments in Furnished Houses. In: Bradley, D., Drysdale, D. & Molkov, V. (eds.). Fire and Explosion Hazards – Proceedings of the Fourth International Seminar. Londonderry, Northern Ireland, UK, September 8–12, 2003. Belfast, Northern Ireland, UK: University of Ulster. Pp. 163–-174. [33] Hietaniemi, J. 2005. Probabilistic simulation of glass fracture and fallout in fire VTT, Espoo. 88 p. + app. 33 p. VTT Working Papers 41. ISBN 951-38-6593-2 [34] Anon. 1997. Development of Evaluation Methods for Fire Prevention/Resistance, Building Research Institute of Japan [in Japanese] (March 1997).

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

23


Timo Korhonen Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy PL 1000, 02044 VTT

Palosimulointi palontutkinnan apuna: kerrostalopalo Turussa 17.3.2014

TIIVISTELMÄ Maaliskuussa 2014 syttyi Turussa tuhoisa kerrostalopalo, joka levisi porraskäytävässä ylöspäin. Tässä artikkelissa kuvataan, kuinka FDS kenttämalliohjelmistoa käytettiin tämän palotapauksen tutkinnassa. Palotapauksesta on Onnettomuustutkintakeskus julkaissut tutkintaraportin. Onnettomuustutkintakeskus tilasi tutkintaansa varten tutkimuksen VTT:ltä, jossa tapahtunutta paloa mallitettiin FDS-kenttämalliohjelmistolla. Mallinnuksen tavoitteena oli saada selville syitä siihen, miksi palo oli hyvin voimakas ja levisi ylöspäin talon porrashuoneessa. Simulointeja suoritettaessa ei ollut käytettävissä juurikaan muuta tietoa kuin rakennuksen geometria, tilanne palokunnan paikalle saapuessa sekä palon jälkeiset vahingot porraskäytävässä. Tuulen vaikutusta tapahtuman kulkuun selvitettiin myös.

Johdanto Maaliskuussa 2014 syttyi Turussa tuhoisa kerrostalopalo, joka levisi porraskäytävässä ylöspäin. Tästä palosta on jo aikaisemmin kerrottu varsin yksityiskohtaisesti Pelastustiedon numerossa 09/2014. Tässä artikkelissa keskitytään Onnettomuustutkintakeskuksen tekemään tutkintaan palosta [1] ja etenkin Onnettomuustutkintakeskuksen VTT:ltä tilaamaan selvitykseen [2], jossa palotapahtumaa tarkasteltiin simuloimalla kohdetta käyttämällä kenttämalliohjelmistoa FDS [3,4]. Simulointityössä käytettiin ohjelmistosta sen viimeisintä julkaistua versiota 6.0.1. Palosimuloinnein pystyttiin toistamaan palotapahtuma varsin hyvin. Tämän lisäksi tehtiin useita palosimulaatioita, joissa varioitiin ovien ja savunpoistoluukkujen aukeamista, tuuliolosuhteita ja palon voimakkuutta. Simulaatioiden perusteella onnistuttiin vastaamaan kysymyksiin: miksi palo oli hyvin voimakas ja miksi se levisi ylöspäin talon porrashuoneessa. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostuksessa [1] on esitetty lyhyesti ja ytimekkäästi palotapahtuman kulku: ”Tavallinen huoneistopalo kehittyi poikkeuksellisen rajuksi ja savua levisi koko rakennukseen, koska syttymishuoneiston ovi jäi auki, asunnon suuri ikkuna rikkou24

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

tui ja porrashuoneen automaattinen savunpoistoluukku aukesi sekä muoviset kattoikkunat sulivat. Tämä aiheutti hormi-ilmiön, jota voimisti se, että palomiehet avasivat porrashuoneen alaoven.” LÄHTÖTIEDOT PALOSIMULOINTIIN Palo syttyi vuonna 1974 rakennetun kahdeksankerroksisen kerrostalon toisen asuinkerroksen yksiössä. Talossa on seitsemän asuinkerrosta maanpäällisen kellarikerroksen yläpuolella ja yksi porrashuone. Kussakin asuinkerroksessa on viisi huoneistoa. Kellarikerroksessa on uloskäynti porrashuoneesta. Porrashuoneen katossa porrassyöksyjen kohdalla on yksi savunpoistoluukku kooltaan 0,9 m × 0,9 m ja kaksi läpinäkyvästä muovista valmistettua samankokoista kattoikkunaa, jotka palotapauksessa voivat sulaa pois muodostaen kaksi savunpoistoaukkoa varsinaisen automaattisesti toimivan savunpoistoluukun lisäksi. Kerrostalon huonekorkeus on 2,6 m paitsi kellarikerroksessa, missä se on 2,4 m. Kohteen kellarikerroksesta ei saatu erillistä pohjakuvaa, mutta nähtyjen valokuvien perusteella tämä pystyttiin riittävällä tarkkuudella mallittamaan. Simulointien kannalta kellarikerroksesta oli tarpeen mallittaa vain porrashuoneen varsin yksinkertainen geometria. Kellarin muita tiloja ei mallitettu virtauslaskennassa eli palo-ovien oletettiin olleen suljettuina koko tapahtuman ajan. Syttymishuoneiston asukas poistui asunnosta porrashuoneeseen, jolloin huoneiston ovi porraskäytävään jäi auki. Asukas menehtyi porrashuoneeseen. Porrashuoneen alaovi avattiin palokunnan toimesta. Palokunnan saapuessa paloasunnon iso ikkuna oli jo rikkoontunut ja savua tuli runsaasti porrashuoneen katossa olevista aukoista. Porrashuone oli kärsinyt mittavia vaurioita aina ylös saakka. Palokerroksesta alkaen muiden huoneistojen palo-ovet olivat palaneet pahoin ja porrashuoneen teräksisiä rakenteita vääntynyt pahasti. Paloasunto kärsi varsin täydellisen tuhon eli sen sisustuksesta ei ollut saatavissa kovinkaan hyvää arviota. VTT:lle toimitetun


















 

     

 

    

  

alustavan arvion mukainen sisustus on esitetty kuvassa 1. Kuvassa näkyy FDS-ohjelmassa käytetty malli palohuoneistolle ja porrashuoneelle tässä kerroksessa. Palohuoneiston keittiÜ ei ollut juurikaan kärsinyt muita kuin savuvahinkoja, joten keittiÜn puisen oven oletettiin olleen kiinni palotapahtuman ajan. Tämän johdosta keittiÜtä ei mallitettu virtauslaskennassa, vaan tämä tila on malleissa täytetty. Samoin huoneiston wc/kylpyhuonetta eikä porrashuoneen hissikuilua mallitettu virtauslaskennassa. UlkolämpÜtilaksi oletettiin nolla astetta sekä tuulen nopeudeksi 3 m/s lännestä alustavien arvioiden perusteella.

Paloasunnon palotehon arviointi   Kuvassa 1 esitetään paloasunnon malli simuloinneissa. Puisia pin   toja (vaaleanruskea) asunnossa ovat sängyn (violetti) yläpuoleiset kaapit, sängyn ja eteisen välissä täyskorkeat kaapistot, eteisen   kaapistot sekä ovet (tummanruskea). Sängyn lisäksi palavaa ma       teriaalia ovat sohvat (vaaleanvihreä) sekä muovinen lattiapäällyste   (purppuranpunainen). KeittiĂśn ja kylpyhuoneen ovian mallitettiin kiinni olevina puisina pintoina. Porrashuoneessa palavia pintoja Kuva 2. Palohuoneiston paloteho kuvan 1 simulointimallissa. Kuva 2. Palohuoneiston paloteho kuvan 1 simulointimallissa. ovat asuntojen ovet (tummanruskea). Palohuoneiston (rikkoutuva) ikkuna mallitettiin 3,2 m leveänä ja 1,4 m korkeana ja sen alareuna oli 0,8 m korkeudella lattiasta. Huoneiston ulko-ovi malSIMULOINTIMALLIT JA TEHDYT SIMULAATIOT litettiin metrin levyisenä ja kaksi metriä korkeana. Tarkemmat sa vapautunut paloteho. Paloteho mallissa jää alle 15 MW tehon, Voimakkaan huoneistopalon vaikutuksia kerrostalon porrashuoneessa tiedot mallista ja käytetystä geometriasta lĂśytyvät viitteestä [2], koska osa pyrolyysituotteista poistuu mallista ennen kuin ne koh-tarkastelti käyttämällä kahta eri tapaa kuvata koko rakennusta. Pienemmässä jossa FDS-ohjelman syĂśtetiedostot ovat liitteenä. taavat happea eli liekit menevät laskenta-alueen reunan mallissa yli. Palo-oli mukan palohuoneisto ja porrashuone (kuva 3 vasen). Tässä mallissa porrashuone mallitetti Palo mallitettiin sängyn päädyssä olevalla polttimella, joka oli tehoa voidaan arvioida myĂśs palotilan aukkojen koon perusteelkellarikerroksessa lyhennettynä eli käytävää ulko-ovelle ei mallitettu, vaan kellarikerro riittävän tehokas sytyttämään sängyn ja sen yläpuoleiset kaapit. Eri la aukoista virtaavan määrän mukaan.Toisessa, Palohuoneiston au- malliss mallitettiin samanmuotoisena kuinhapen ylemmät kerroksetkin. suuremmassa, 2 pintojen oletettiin syttyvän, kun ne saavuttivat ennalta määrätyn kot mallitettiin (ikkuna ja ovi yhteensä 6,5 m ) mahdollistaisivat noinulkotilaa 11 MW kerrostalo (kuva 3 oikea) koko kerrostalon tuulenpuoleinen osa sekä tuulta voitiin mallittaaperusteella paremmin. palotilassa, Tässä mallissa porrashuoneen syttymislämpĂśtilan ja palavan tämän jälkeen vakioteholla.ympärillä, Palo- jotta palotehon ilmansaannin mikäli huoneisto geometr tuli mallitettu oikein myĂśs kellarikerroksessa. huoneiston lattiapinnoitteen annettiin palaa kuitenkin vain 900 s olisi oma rakennuksensa. Todellisuudessa huoneiston ovi aukeaa ajan. Eri pintojen aikayksikĂśssä vapauttaman energiamäärän (pyporrashuoneeseen eikä suoraan ulkoilmaan. Simuloinneissa tutkittiin eri tekijĂśiden vaikutusta palotapahtumaan. Tarkasteltavia tekijĂśi rolyysituotteiden palamislämpĂś) haluttiin olevan noin 15 MW, jo2 lyhennemerkinnät on esitetty FDS-ohjelman laskema pyrolyysituotteieella aukoista virtaavan hapen määrän mukaan. Palohuoneiston aukot (ikkuna ja ovi olivat, suluissaKuvassa tekijĂśiden simulointitapausten tunnistamiseksi: ka2)vastaa noin 0,36 kg/s propaanikaasua kaasufaasin paden massavirta sekä paloteho mallissa ajan funktiona. Kuvasta nsä 6,5 m mahdollistaisivat noin 11 MW (FDS:n palotehon ilmansaannin perusteella loreaktio). Kuvassa 2 onrakennuksensa. esitetty kuvan 1 Todellisuudessa simulointimallillahuoneiston saatu nähdään, että palohuoneiston palavat(T): pinnat syttyvät varsin voitiin no- arvioid lassa, mikäli huoneisto olisi oma ovi(T2) aukeaa • Pienempi ja suurempi simulointimalli Näiden perusteella mallitustavan vaikutusta tuloksiin. Lisäksi porrashuoneen ovien vuotoje tuotto (propaaniksi muutettuna) sekä mallis-tuulenpeasti, kuten tarkoitus olikin. Palotapahtuman alkuvaiheet eivät huoneeseen eikäpyrolyysituotteille suoraan ulkoilmaan. toteutus erilainen mallien Suuremmassa geometriassa voiti olleetoli nyt selvityksen kohteena,välillä. vaan haluttiin tietoa siitä, että mikvalitatiivisesti arvioida muiden huoneistojen tilannetta. ten palo käyttäytyy täyden palamisen vaiheessa. Kuvasta nähdään, • Savunpoistojärjestelyt porrashuoneessa: Automaattinen savunpoistoluukku ja sulav että palo on selkeästi happirajoitteinen kunnes huoneiston ikkukattoikkunat (A), ei savunpoistoa porrashuoneen katossa (B). na särkyy. Paloteho vakiintuu simuloinnissa noin 12 MW kohdal• Palohuoneiston paloteho: 15 MW (15MW), 20 MW 20MW), 10 MW (10MW) le, nopeus koska osa palokaasuista poistuu reunojen yli • Tuulen lännestä: 0 m/s (0mps), 3 m/slaskenta-alueen (3mps), 6 m/s (6mps) ennen kuinalaovi: ne kohtaavat happea palokunnan ja palavat. Eli liekkejä tulee ulos10 min (a • Porrashuoneen alaovi avataan saapuessa hetkellä rikkoontuneesta että porrasnousun alaovisekä on auki koko ajan (b), ikkunasta alaovi on kiinni koko ajan (c) kohdalla olevasta aukosta. Edellä kuvattu malli palohuoneiston palokuormalle ja sen ominaisuuksille otettiin perustaksi myĂśhemmille simuloinneille, joissa tarkasteltiin voimakkaan huoneistopalon vaikutuksia porrashuoneessa. 4

Simulointimallit ja tehdyt simulaatiot Voimakkaan huoneistopalon vaikutuksia kerrostalon porrashuoneessa tarkasteltiin käyttämällä kahta eri tapaa kuvata koko rakennusta. Pienemmässä mallissa oli mukana palohuoneisto ja porrashuone (kuva 3 vasen). Tässä mallissa porrashuone mallitettiin kellarikerroksessa lyhennettynä eli käytävää ulko-ovelle ei mallitettu, vaan kellarikerros mallitettiin samanmuotoisena kuin ylemmät kerroksetkin. Toisessa, suuremmassa, mallissa (kuva 3 oikea) mallitettiin koko kerrostalon tuulenpuoleinen osa sekä ulkotilaa kerrostalon ympärillä, jotta tuulta voitiin mallittaa paremmin. Tässä mallissa porrashuoneen geometria tuli mallitettu oikein myÜs kellarikerroksessa. Simuloinneissa tutkittiin eri tekijÜiden vaikutusta palotapahtumaan. Tarkasteltavia tekijÜitä olivat, suluissa tekijÜiden lyhenneKuva 1. Palokerroksen tietokonemalli. Käytetty 0,2 m hilajakoon pemerkinnät simulointitapausten tunnistamiseksi: rustava laskentaverkko näkyy kuvassa myÜs. • Pienempi (T2) ja suurempi simulointimalli (T): Näiden pe1. Palokerroksen tietokonemalli. Käytetty 0,2 m hilajakoon perustava laskentaverkko kuvassa myÜs. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

25


alaovella (TP2). Taulukossa 1 on lista tehdyistä simulaatiosta. Taulukko 1. Simuloidut palotapaukset. T2_A15MW_0mps_a T2_A15MW_0mps_b T2_A15MW_0mps_c T2_A15MW_3mps_a T2_A15MW_3mps_b T2_A15MW_3mps_c T2_A15MW_6mps_a T2_A15MW_6mps_b T2_A20MW_0mps_a T2_A20MW_0mps_b

T2_A20MW_3mps_a T2_A20MW_3mps_b T2_B15MW_0mps_a T2_B15MW_3mps_a T2_B20MW_0mps_a T2_B20MW_3mps_a T3_A15MW_3mps_a T3_B15MW_3mps_a TP_A15MW_3mps_a TP2_A15MW_3mps_a

T_A15MW_0mps_a T_A15MW_0mps_b T_A15MW_3mps_a T_A15MW_3mps_b T_A10MW_0mps_a T_A10MW_3mps_a T_A10MW_6mps_a T_B15MW_0mps_a T_B15MW_3mps_a T_B10MW_6mps_a

rusteella voitiin arvioida tuulen mallitustavan vaikutusta tuloksiin. Lisäksi porrashuoneen ovien vuotojen toteutus oli erilainen mallien välillä. Suuremmassa geometriassa voitiin kvalitatiivisesti arvioida muiden huoneistojen tilannetta. • Savunpoistojärjestelyt porrashuoneessa: Automaattinen savunpoistoluukku ja sulavat kattoikkunat (A), ei savunpoistoa porrashuoneen katossa (B). • Palohuoneiston paloteho: 15 MW (15MW), 20 MW 20MW), 10 MW (10MW) • Tuulen nopeus lännestä: 0 m/s (0mps), 3 m/s (3mps), 6 m/s (6mps) • Porrashuoneen alaovi: alaovi avataan palokunnan saapuessa hetkellä 10 min (a), alaovi on auki koko ajan (b), alaovi on kiinni koko ajan (c)

Taulukko 1. Simuloidut palotapaukset.

mallien tulokset ovat yhä varsin lähellä toisiaan. Kvalitatiivisesti ne ovat samanlaiset, pientä eroavaisuutta aiheuttaa se, että pienemmässä mallissa porrashuoneen alaovesta virtaa jonkin verran enemmän raitista ilmaa porrashuoneeseen kuin isommassa mallissa, jossa kellarikerroksen geometria käytävineen oli mallitettu kokonaisuudessaan. Näiden kahdella eri malligeometrialla tehtyjen simulaatioiden perusteella nähtiin se, että oikea palotapaus pystyttiin toistamaan riittävällä tarkkuudella simuloimalla. Lisäksi tarkasteltaessa pienellä ja suuremmalla mallilla simuloituja toisiaan vastaavia tapauksia nähtiin, että mallit antavat kvalitatiivisesti hyvin samanlaiset tulokset kaikissa niissä kymmenessä tapauksessa, jotka myös isommalla mallilla simuloitiin. Tämä mahdollisti sen, että eri fyysisten tekijöiden vaikutusta tapahtumien kulkuun voitiin luotettavasti mallittaa käyttämällä pienempää malligeometriaa.

Yllä olevilla eri variaatioilla tehtiin yhteensä 26 simulointia. Tämän lisäksi tehtiin modifioidulla pienellä mallilla (T3) kaksi lasHAVAINTOJA PERUSTUEN SIMULOINTITULOKSIIN kua, joissa oli mukana palohuoneiston yläpuoleinen Yllä olevilla eri variaatioilla tehtiin yhteensä 26 simulointia. Tämänhuoneislisäksi tehtiin modifioidulla pienellä mallilla (T3) kaksi laskua, joissa oli mukana palohuoneiston Tapahtunut palo pystyttiin toistamaan simuloinnein hyvin. Tehto. Näillä simulaatioilla tutkittiin palon leviämistä yläpuoleiseen Kuva huoneisto. 3. Käytetyt simulointimallit. Vasemmalla jossa mukana vain palohuoneisto yläpuoleinen Näillä simulaatioilla tutkittiin palon geometria, leviämistä yläpuoleiseen asuntoon tapauksissa, joissa oli taikka savunpoisto taikka sitätuulenpuoleinen eiPienellä ollut oldyt simuloinnit eivät pyrkineet mallittamaan palotapahtumaan porrashuone. mallissa mukana koko talon asuntoonjatapauksissa, joissaOikealla oli savunpoisto sitä ei ollut ollenkaan. mallilla osa ja ulkotilaa. mallilla myös kaksi simulaatiota, joissa yksityiskohtaisesti, etenkin palon kehittymisvaiheen simulointia ei tehtiin lenkaan. myös kaksiPienellä simulaatiota, joissatehtiin mallitettiin kvalitatiivisesti puhallinta (palokunnan toimesta) porrashuoneen alaovella. Toisessa puhallin aiheutti tuulen nopeutta 6 m/sporvastaavan tehty vertailumielessä. Simuloinneissa keskityttiin palohuoneiston mallitettiin kvalitatiivisesti puhallinta (palokunnan toimesta) dynaamisen paineen alaovcella (TP) ja toisessa 3 m/s tuulta vastaavan dynaamisen paineen Kuvassa 4 alaovella. ja 5 on Toisessa esitetty pienellä suuremmalla mallilla lasketut kaasun lämpötilat rashuoneen puhallin ja aiheutti tuulen nopeutta ja porrashuoneen käyttäytymiseen täyden palon vaiheessa. Palon alaovella (TP2). Taulukossa 1 on lista tehdyistä simulaatiosta. ajanhetkillä 10 ja 15 minuuttia palotapahtumaa parhaiten vastaavissa simuloinneissa 6 m/s vastaavan dynaamisen paineen alaovcella (TP) ja toisessa 3 kehittymisvaiheen mallittamista ”tarkasti” ei ollut järkevää tehdä, Taulukko 1. Simuloidut palotapaukset. ”T_A15MW_3mps_a” ja ”T2_A15MW_3mps_a”. Hetkellä 10 minuuttia porrashuoneen m/s tuulta vastaavan dynaamisen paineen alaovella (TP2). Taukoska palon tästä vaiheesta on saatavilla vain vähän tietoa. Olelukossa 1 on lista tehdyistä simulaatiosta. T_A15MW_0mps_a tuksena on ollut, että palo kehittyi hyvin nopeasti palohuoneisT2_A15MW_0mps_a T2_A20MW_3mps_a Kuvassa 4 ja 5 on esitetty pienellä ja suuremmalla mallilla lasketon oven avaamisen ja ikkunan särkymisen jälkeen täyden palon T2_A15MW_0mps_b T2_A20MW_3mps_b T_A15MW_0mps_b T2_A15MW_0mps_c T_A15MW_3mps_a 5 tut kaasun lämpötilatT2_B15MW_0mps_a ajanhetkillä 10 ja 15 minuuttia palotapahtuvaiheeseen. Lisäksi oletettiin, että palohuoneistossa palokuorma T2_A15MW_3mps_a T2_B15MW_3mps_a T_A15MW_3mps_b maa parhaiten vastaavissa simuloinneissa ”T_A15MW_3mps_a” riittää simulointiajaksi. Tätä oletusta tukee se, että palo paloi voiT2_A15MW_3mps_b T2_B20MW_0mps_a T_A10MW_0mps_a ja ”T2_A15MW_3mps_a”. Hetkellä 10 minuuttia porrashuoneen makkaasti palokunnan tullessa paikalle ja jatkoi voimakasta paT2_A15MW_3mps_c T2_B20MW_3mps_a T_A10MW_3mps_a T2_A15MW_6mps_a T3_A15MW_3mps_a alaovi on vielä kiinni, se avataan heti tämänT_A10MW_6mps_a jälkeen. Eri simuloa tämän jälkeen sammutustoimiin saakka. T2_A15MW_6mps_b T3_B15MW_3mps_a T_B15MW_0mps_a lointimalleilla lasketut tulokset ovat hyvin lähellä toisiaan. ViiT2_A20MW_0mps_a TP_A15MW_3mps_a T_B15MW_3mps_a Tapahtuneen palotapauksen simulointi si minuuttia alaovenTP2_A15MW_3mps_a avaamisen jälkeen (hetki 15 minuuttia) eri T2_A20MW_0mps_b T_B10MW_6mps_a Edellä kuvissa 4 ja 5 on esitetty kaasun lämpötila eri ajanhetkinä simuloinneissa, jotka kuvaavat parhaiten tapahtunutta palotapausta. Porrashuoneessa kaasun lämpötila nousee korkeaksi porrashuoneen alaoven avaamisen jälkeen (ovi avataan hetkellä 600 s). Ennen alaoven avaamista porrashuoneen kuumeneminen etenee ylöspäin hitaammin kuin oven avaamisen jälkeen. Palokerroksen alapuolella oleva kerros on kuuma, kun alaovi on vielä kiinni. Alaoven aukaisun jälkeen porrashuoneeseen virtaa raikasta ilmaa ja savuraja nousee palokerroksen tasalle hyvin nopeasti. Samalla porrashuoneen yläosissa saavutetaan 600 oC lämpötiloja. Alaovesta tuleva happirikas ilma mahdollistaa palokaasujen palamisen, kun ne tulevat paloasunnosta porrashuoneeseen, sekä ylempien kerrosten asuntojen puisten palo-ovien palamisen. Alaoven avaamisen vaikutusta tehostaa se, että muoviset kattoikkunat sulavat pois simuloinneissa palon tässä vaiheessa (kuumaa ylös saakka). Pienen geometrian mallin laskussa kattoikkunat sulavat hetkillä Kuva 3. Käytetyt simulointimallit. Vasemmalla geometria, jossa mukana vain palohuoneisto 880 s ja 950 s, ison geometrian mallin laskussa nämä hetket ovat ja porrashuone. Oikealla mallissa mukana koko talon tuulenpuoleinen osa ja ulkotilaa. Kuva 3. Käytetyt simulointimallit. Vasemmalla geometria, jossa mukavastaavasti 780 s ja 820 s. na vain palohuoneisto ja porrashuone. Oikealla mallissa mukana koko Simuloinneissa muihin huoneistoihin kulkeutui savua etenkin talon tuulenpuoleinen osa ja ulkotilaa. Kuvassa 4 ja 5 on esitetty pienellä ja suuremmalla mallilla lasketut kaasun lämpötilat ajanhetkillä 10 ja 15 minuuttia palotapahtumaa parhaiten vastaavissa simuloinneissa tapahtuman alkuvaiheessa, jolloin porrashuoneen alaovi oli sul”T_A15MW_3mps_a” ja ”T2_A15MW_3mps_a”. Hetkellä 10 minuuttia porrashuoneen

26

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 5


nähtiin, että mallit antavat kvalitatiivisesti hyvin samanlaiset tulokset kaikissa niissä kymmenessä tapauksessa, jotka myös isommalla mallilla simuloitiin. Tämä mahdollisti sen, että eri fyysisten tekijöiden vaikutusta tapahtumien kulkuun voitiin luotettavasti mallittaa käyttämällä pienempää malligeometriaa.

Kuva 4. Simulointitulokset kaasun lämpötilalle 10 minuutin kohdalla, vasemmalla pienempi malli, oikealla suurempi malli. Kuva 4. Simulointitulokset kaasun lämpötilalle 10 minuutin kohdalla,

vasemmalla pienempi malli, oikealla suurempi malli.

Kuva 5. Simulointitulokset kaasun lämpötilalle 15 minuutin kohdalla, vasemmalla pienempi malli, oikealla suurempi malli. Kuva 5. Simulointitulokset kaasun lämpötilalle 15 minuutin kohdalla,

vasemmalla pienempi malli, oikealla suurempi malli. HAVAINTOJA PERUSTUEN SIMULOINTITULOKSIIN

jettuna. Alaoven avaamisen jälkeen porrashuoneen savunpoisto tehostui huomattavasti. Tätä auttoi myös kattoikkunoiden su6 laminen. Tämän jälkeen porrashuoneesta ei enää kulkeutunut runsaasti palokaasuja muihin huoneistoihin. Porrashuone toimi tällöin tehokkaana hormina, jolloin siinä vallitsi alipaine ympäröiviin tiloihin nähden.

Eri tekijöiden vaikutus palotapahtumaan Edellä esitetyn ”perustapauksen” lisäksi simuloitiin myös lukuisa joukko muitakin tapauksia, joissa vaihdeltiin tuulen nopeutta, savupoistoa ja palotehoa, kts. taulukko 1. Näiden simulaatioiden tulokset on esitetty pelkistetysti alla. Kaikissa simulaatioissa palohuoneiston ovi porrashuoneeseen aukaistiin puolen minuutin kohdalla ja palohuoneiston ikkuna särjettiin minuutin päästä tästä. • Palo kehittyi hyvin voimakkaaksi, koska palohuoneiston ovi jäi auki asukkaan yrittäessä poistua rakennuksesta ja palohuoneiston iso ikkuna särkyi. • Porrashuoneessa palon vaikutuksia lisäsi automaattinen savunpoistoluukku. Tämä mahdollisti hormi-ilmiön muodostumisen porrashuoneeseen. • Porrashuoneen ala-oven avaaminen ja porrashuoneen muovisten kattoikkunoiden sulaminen tehosti hormi-ilmiötä entisestään. Porrashuoneen avatusta alaovesta virtasi porrashuoneeseen happirikasta ilmaa, joka mahdollisti paloreaktiot porrashuoneessa ja lisäsi tätä kautta porrashuoneen kaasujen lämpötilaa merkittävästi. Porrashuoneessa oli noin 10 m2:n puisia palo-ovia palokuormana asuinkerrosta kohden. • Tuulella ei ollut merkittävää osuutta palotapahtumaan. Suurempi tuulen nopeus (kohti paloasunnon ikkunaa eli lännestä) nostaa lämpötilaa porrashuoneessa jonkin verran, mutta tämä vaikutus vähäistä, kun paloteho palohuoneistossa on suuri (15 MW ja 20 MW simuloinnit). 10 MW simulointitapauksissa tuulella on suurempi vaikutus tilanteeseen. Tällä pienimmällä paloteholla tarvittiin tuulta, jotta porrashuone saataisiin niin kuumaksi, että siinä havaitut vauriot voitaisiin selittää. • Kun porrashuoneen alaovi oli koko ajan auki, niin tällöin palokerroksen alapuoliset kerrokset porrashuoneessa säilyvät viileinä ja savuttomina, mikäli simuloinneissa oli automaattinen savuluukku.

Tapahtunut palo pystyttiin toistamaan simuloinnein hyvin. Tehdyt simuloinnit eivät pyrkineet • Simulaatioissa, joissa porrashuoneessa ei ollut automaattista mallittamaan palotapahtumaan yksityiskohtaisesti, etenkin palon kehittymisvaiheen simulointia ei tehty vertailumielessä. Simuloinneissa keskityttiin paljon palohuoneiston savunpoistoa, jäivät lämpötilat porrashuoneessa mata-ja porrashuoneen käyttäytymiseen täyden palon vaiheessa. Palon kehittymisvaiheen lammiksi kuin tapauksissa, joissa savunpoisto oli. Näissä tapamallittamista ”tarkasti” ei ollut järkevää tehdä, koska palon tästä vaiheesta on saatavilla vain vähänuksissa tietoa. Oletuksena on ollut, että palo kehittyi hyvin nopeasti palohuoneiston oven olosuhteet porrashuoneessa olivat ihmisille sietämätavaamisen ja ikkunan särkymisen jälkeen täyden palon vaiheeseen. Lisäksi oletettiin, että tömät. palokuorma riittää simulointiajaksi. Tätä oletusta tukee se, että palo paloi palohuoneistossa voimakkaasti palokunnan tullessa paikalle ja jatkoi voimakasta paloa tämän jälkeen sammutustoimiin saakka.

JOHTOPÄÄTÖKSET

Tapahtuneen palotapauksen simulointi

Palonsimulointien sanoa toistaneen varsinaisen palota­ Edellä kuvissa 4 ja 5 on voidaan esitetty kaasun lämpötila eri ajanhetkinä simuloinneissa, jotka kuvaavat parhaiten tapahtunutta palotapausta. eli Porrashuoneessa kaasun lämpötila nousee pauksen riittävällä tarkkuudella simulointituloksista tehtyjä korkeaksi porrashuoneen alaoven avaamisen jälkeen (ovi avataan hetkellä 600 s). Ennen huomioita voidaan pitää realistisina. Palon voimakkuuteen vaikutti palohuoneiston suuri ikkuna, palohuoneiston oven auki 7 jääminen sekä porrashuoneen automaattinen savuluukku. Porrashuoneeseen syntyy tässä tilanteessa voimakas hormi-ilmiö. Hormi-ilmiötä voimisti palotapahtuman kuluessa porrashuoneen alaoven avaaminen sekä porrashuoneen kattoikkunoiden sulaminen.

Kiitokset Onnettomuustutkintakeskuksen edustajaa Tuomas Pälviää kiitetään yhteistyöstä. Lähdeluettelo 1. Kerrostalopalo Turussa 17.3.2014. Helsinki: Onnettomuustutkintakeskus, 2014. Tutkintaselostus Y2014-02. 48 s. ISBN (PDF) 978-951-836-443-9. http://www.turvallisuustutkinta. fi/fi/index/tutkintaselostukset.html 2. Korhonen, T., Turussa 17.3.2014 syttyneen kerrostalopalon simulointi. Espoo: Teknologian tutkimuskeskus VTT, 2014. Asiakasraportti VTT-CR-02554-14. http://www.turvallisuustutkinta.fi/fi/index/tutkintaselostukset.html 3. McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott, R., Floyd, J., Weinschenk, C., Overholt, K., Fire Dynamics Simulator, Technical Reference Guide. Gaithersburg, Maryland, USA: National Institute of Standards and Technology, 2013. NIST Special Publication 1018, Sixth Edition. 4. McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott, R., Floyd, J., Weinschenk, C., Overholt, K., Fire Dynamics Simulator, User’s Guide. Gaithersburg, Maryland, USA: National Institute of Standards and Technology, 2013. NIST Special Publication 1019, Sixth Edition. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

27


Tuula Hakkarainen, Terhi Kling, Anna-Mari Heikkilä ja Markus Porthin, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Heli Haapasaari, Jorma Rytkönen ja Jani Häkkinen, Suomen ympäristökeskus SYKE

Kriisitilanteiden dominovaikutukset hallintaan

Tiivistelmä EU-hankkeessa ”Preparing for the domino effect in crisis situations” (PREDICT) kehitetään kokonaisvaltainen hallintamenetelmä kriisitilanteisiin, jotka koskettavat useita kriittisiä yhteiskunnan perusrakenteita ns. dominovaikutuksen kautta. Ratkaisu perustuu erilaisten menetelmien, mallien ja työkalujen yhdistämiseen siten, että dominovaikutuksen ymmärtämys ja tilannetietoisuus pelastusviranomaisten ja muiden keskeisten toimijoiden keskuudessa lisääntyy samoin kuin valmiudet ehkäiseviin ja seurauksia hillitseviin toimenpiteisiin. PREDICT-projektin tuloksena saadaan ohjelmistopaketti, jonka ydinosat ovat ennakointityökalu kriisitilanteen kehittymisen simulointiin ja päätöksentekotyökalu tarkoituksenmukaisten vastatoimien määrittelyyn. JOHDANTO Kansainvälisen yhdentymisen ja yhteistyön lisääntyessä muodostuu kasvava määrä riippuvuuksia eri maiden hallintojen ja yhteiskuntasektorien välille. Esimerkiksi energiatalouden, liikenteen, tietoliikenteen ja talouselämän toimivuudella on merkittävä vaikutus kansainväliseen vakauteen. Globalisaatio luo uusia kehitysmahdollisuuksia, mutta samalla jatkuvasti muuttuvat monimutkaiset kytkennät voivat laukaista ketjureaktioita ja monisektorisia ongelmia. Kriisitilanteet voivat vaarantaa keskeisiä yhteiskunnallisia toimintoja kuten terveydenhuolto, toimitusketjut, turvallisuus ja talous. Tämän vuoksi eri sektorien, infrarakenteiden ja palvelujen välisten kytkentöjen hallinta on nykyisin tärkeä yhteiskunnallinen haaste. Koska kriisitilanteet ovat viime aikoina muuttuneet yhä monimutkaisemmiksi, laaja-alaisemmiksi ja yhä useampiin osapuoliin vaikuttaviksi, on tarpeen tutkia mahdollisia dominovaikutuksia ja kehittää niiden varalta tehokkaita ratkaisumalleja, joilla parannetaan varautumista ja vastetta sekä lievennetään haittavaikutuksia. PREDICT-projektissa luodaan kattava valikoima menetelmiä ja työkaluja, jotka tukevat päätöksentekijöitä valtioiden rajat ylittä28

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

vissä monen sektorin kriisitilanteissa. Tavoitteena on parantaa varautumista ja kykyä tehokkaisiin vastatoimiin PROJEKTIN TOTEUTUS PREDICT-projekti alkoi huhtikuussa 2014 ja jatkuu kolme vuotta. Yhteistyökumppaneita on Suomen lisäksi Ranskasta, Puolasta, Saksasta, Belgiasta ja Alankomaista. Hankkeen koordinaattori on ranskalainen CEA (Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives). Kuvassa 1 esitetään projektin toteutustapa ja PREDICT-ohjelmistopaketin perusosat, joita ovat metodologiat, mallit ja ohjelmistotyökalut. Syötteeksi tarvitaan tiedot aiemmin tapahtuneista kriisitilanteista ja skenaariot seurannaisvaikutuksista (ns. kaskadi-ilmiö). Ohjelmistopakettia käytettäessä ilmiön ja seurannaisvaikutusten ymmärrys lisääntyy, ja varautuminen ja vaste paranevat. Tällöin eri maiden ja toimialojen välinen yhteistyö tehostuu ja mahdolliset haittavaikutukset jäävät vähäisemmiksi. Kuvassa 1 työkalupaketin sisällä oleva kehä kuvaa eri modulien (ennustetyökalu, päätöksentekotyökalu, harjoitusmoduli ja asiantuntijaverkostomoduli) välistä tiivistä kytkentää. Projektin työpaketit (engl. work package, WP) ovat seuraavat: WP1: Hallinto ja koordinointi WP2: Tutkittavien tapausten tarkempi määrittely ja tavoitteiden asettaminen WP3: Tilanteiden kehittyminen ja niihin reagoiminen (mallien kehittäminen) WP4: Järjestelmän suunnittelu ja menetelmien yhteensovittaminen WP5: Ennakoinnin ja ennustamisen työkalut WP6: Päätöksenteon työkalut WP7: Prototyypin testaus ja validointi WP8: Loppukäyttäjien verkosto WP9: Tiedottaminen ja käyttöönotto


kehä kuvaa eri modulien (ennustetyökalu, päätöksentekotyökalu, harjoitusmoduli ja asiantuntijaverkostomoduli) välistä tiivistä kytkentää. Kuva 1. PREDICT-projektin toteutus: syötetiedot, työkalut ja tulokset.

Kuva 1. PREDICT-projektin toteutus: syötetiedot, työkalut ja tulokset. Projektin työpaketit (engl. work package, WP) ovat seuraavat:

oletetaan tapahtuvaksi meriliikenneonnettomuus, jolla on moWP1: Hallinto ja koordinointi SUOMALAISTEN OSAPUOLTEN PÄÄTEHTÄVÄT niatarkempi erilaisia seurannaisvaikutuksia, ja jossa pelastustoimiin osalWP2: Tutkittavien tapausten määrittely ja tavoitteiden asettaminen listuuja useita eri reagoiminen toimijoita. Tapaustutkimukseen liittyvä simulaatVTT on hankkeessa työpaketin WP3 vetäjä. työpakeWP3:Kyseisessä Tilanteiden kehittyminen niihin (mallien kehittäminen) toriharjoitus järjestetään syksyllä 2015 ja täyden mittakaavan hartissa pyritään kehittämään yleinen menetelmä kriisitilanteiden WP4: Järjestelmän suunnittelu ja menetelmien yhteensovittaminen joitus syksyllä 2016. kehittymisen tarkasteluun ja parantamaan siten mahdollisuutta WP5: Ennakoinnin ja ennustamisen työkalut ehkäistä haitallisia seurannaisvaikutuksia. Käytännössä tämä tarWP6: Päätöksenteon työkalut koittaa seuraavia asioita: KEHITTYMINEN WP7: Prototyypin testaus jaKRIISITILANTEIDEN validointi • Tunnistetaan mahdolliset kerrannaisvaikutukset sekä niihin JA OPERAATIOAIKAMALLINNUS WP8: Loppukäyttäjien verkosto liittyvät uhat ja riskit. WP9: Tiedottaminen ja käyttöönotto Työpaketissa WP3 tavoitteena on kehittää metodologia, jonka • Kytketään yhteen havainnot, malliennusteet ja vasteet. avulla voidaan arvioida ja ennustaa tilanteen ajallista kehitystä ja • Kytketään yhteen erityyppiset tarkastelutavat asiantuntijalauodotettavissa olevia kaskadi-ilmiöitä sekä mahdollisuuksia niiden sunnoista malliennusteisiin. seurausten lieventämiseen. Kriisitilanteen tarkastelu kattaa ajan, • Luodaan ohjeistus tiedon ja vasteen yhteensovittamiselle, eripaikan ja organisaatioiden näkökulmat. Metodologiaan sisällytettyisesti koskien eroavuuksia kulttuureissa ja organisaatioissa. tävien mallien tulee tunnistaa yhteiskunnan kriittisten toimintojen väliset riippuvuudet ja niistä mahdollisesti seuraavat dominovaiTyöpaketti pohjautuu edellisessä työpaketissa (WP2) tehtyihin vakutukset muissa toiminnoissa. Tällaisia kriittisiä toimintoja ovat lintoihin siitä, mitä tapauksia ja seurannaisvaikutuksia tarkastelmm. valtionjohto ja -hallinto, energiantuotanto ja -jakelu, teollilaan ja mitä uhkia ja riskejä pyritään ehkäisemään. Työpaketissa suus, terveyspalvelut, pankkipalvelut, tavaroiden toimitusketjut, WP3 kehitetyt menetelmät luovat pohjan varsinaisten työkalujen liikenne, posti- ja tietoliikenne sekä vesihuolto. kehittämiselle myöhemmissä työpaketeissa. VTT kehittää erityiWP3:ssa on tähän mennessä luotu seitsenvaiheinen PREDICTsesti menetelmiä uhkien määrälliseen arviointiin sekä pelastumetodologia kriisialueen kriittisten toimintojen tunnistamiseksi sorganisaatioiden vasteen ja kommunikoinnin mallintamiseen. ja niiden välisten kaskadivaikutusten analysoimiseksi. MetodoloSYKE edustaa hankkeessa loppukäyttäjää ja järjestää yhteen tagian vaiheet ovat seuraavat: paustutkimukseen liittyvän simulaation, jossa kehitettyjä mene1. Tunnistetaan tarkasteltavat uhkatekijät. telmiä voidaan soveltaa käytäntöön. Tässä tapaustutkimuksessa 2. Tunnistetaan alueen kriittiset toiminnot. 3. Tunnistetaan tärkeimmät kriittisten toimintojen perusosat. 4. Määritellään tärkeimpien kriittisten toimintojen perus­ On tarpeen tutkia mahdollisia domino­ osien haavoittuvuus uhkatekijöiden suhteen. vaikutuksia ja kehittää niiden varal5. Arvioidaan uhkatekijöiden ensivaikutukset kriittisten toita tehokkaita ratkaisumalleja, joilla mintojen perusosiin. 6. Määritellään kriittisten toimintojen perusosien väliset riipparannetaan varautumista ja vastetta puvuudet alueella. sekä lievennetään haittavaikutuksia. 7. Arvioidaan kriittisten toimintojen kaskadivaikutukset. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

29


Vuosaaren sataman 11 metrin väylän levennysalueelle, että toinen alus poistuu satamasta kapeata väylää pitkin kohtaamiskieltoalueen eteläpuolelle. Alukselle XX tulee sähkökatko, ja kaakkoistuuli painaa sen matalikolle. Karilleajautumispaikka nähdään kuvassa 2.

Seuraavissa työvaiheissa keskitytään uhkatekijöiden määrälliseen arviointiin sekä eri organisaatioiden vasteen ja kommunikaation mallinnukseen. Uhkatekijöiden määrällinen arviointi Jotta uhkatekijöitä voitaisiin arvioida määrällisesti, on ensin määriteltävä tarkasteltavaan tilanteeseen liittyvät uhat ja valittava mallinnustapa uhkien kvantifioimiseksi. Kriisitilanteeseen liittyvien uhkien kehittymistä voidaan arvioida monin tavoin, asiantuntija-arvioista alkaen monimutkaisiin fysikaalisiin malleihin asti. Eri ennusteet asetetaan samalle aikaskaalalle, jotta voidaan luoda yhteinen tilannekuva. Lopuksi on vielä arvioitava eri uhkien toteutumisen todennäköisyydet. Työn painopiste on mallien ja asiantuntija-arvioiden tehokkaassa hyödyntämisessä; ei niinkään mallien yhteentoimivuudessa, mikä on seuraavien työpakettien tavoitteena. Kuva 2. Aluksen XX karilleajautumispaikka lähellä Vuosaaren satamaan johtavaa väylää.

Organisaatioiden vasteen ja kommunikaation mallinnus Kuva 2. Aluksen XX karilleajautumispaikka lähellä Vuosaaren satajohtavaa väylää. Resurssien optimaalinen käyttö dominovaikutuksen estämiseen Karille maan ajautumisen seurauksena aluksen polttoainesäiliöön tulee vuoto ja raskasta polttoöljyä ja seurausten lieventämiseen edellyttää, että pelastustoiminnan vuotaa mereen bunkkerisäiliöstä, jonka tilavuus on 110m³. Kyseisessä säiliössä olevan öljyn johtaja ja muut päätöksiä tekevät vastuuhenkilöt osaavat arvioi- todellista määrä ei tiedetä, kuten ei myöskään mereen vuotaneen öljyn määrää. Virtaus kuljettaa öljyä itään eli Vuosaaren 11 metrin väylälle, jossa öljyntorjuntatoimet myöhemmin da, millä todennäköisyydellä suunnitellut toimenpiteet tuottavat tapahtuvat. Operaatioaikamallia sovelletaan PREDICT-projektin kolmeen tulosta. Toimenpiteiden onnistuminen riippuu ihmisistä koostutapaustutkimukseen, jotka ovat meriliikenneonnettomuus, tulva kolme konttiajaputoaa, yksi kannelle ja olevan kaksi mereen. lastina vien organisaatioiden toiminnasta. Kriisitilanteissa nämä ihmiset Törmäyksen tiheäänvoimasta asutulla alueella kemikaalilastissa junanAluksen suistuolevissa konteissa on sekä vaarallisia kemikaaleja että ympäristölle ja ihmisille vaarattomia minen raiteilta. joutuvat usein työskentelemään epävarmoissa ja vieraissa olosuh- aineita. Kannelle pudonneesta kontista alkaa vuotaa fosforihappoa, joka reagoi kannella teissa. Tässä työssä luodaan malli, joka ottaa huomioon ihmisten olevan alumiinin kanssa muodostaen vetykaasua. Ilmakulkeutumisen myötä fosforihappo ja vetykaasu saattavat aiheuttaa vaaraa Vuosaaren ja Rastilan asukkaille. Mahdollisesti myös toimintaan liittyvän epävarmuuden ja sen vaikutukset organisaa- Laajasalo-Itäkeskus-alueella MERILIIKENNEONNETTOMUUTTA kansalaisten terveys vaarantuu. Mereen pudonneiden konttien sisältö ei ole tiedossa TAPAUSTUTKIMUS onnettomuuden alkuvaiheessa. tion vasteeseen. KUVAAVA Organisaatioiden vasteen ja kommunikaation tarkasteluun käyAluksella on yhdeksän hengen miehistö, joista osa on altistunut kemikaalipäästölle ja heidän tapaustutkimuksessa että Vuosaaren tetään operaatioaikamallinnusta, jota on aiemmin käytetty ydin- tilansaSYKEn vaatii välitöntä sairaanhoitoa. Tuulioletetaan, kääntyy kaakkoon ja kuljettaa satamaskemikaalipilveä Itä-Helsingin asuttuja alueita. tapahtuutiheästi meriliikenneonnettomuus. Vuosaaren satama hoitaa voimalan palotilanteen sammutustoimien mallinnuksessa [1, 2], kohtisa Helsingin alueen tavaraliikennettä. Tässä skenaariossa konttialus suurpalon sammuttamiseen tarvittavien resurssien saatavuusajan XX lähestyy Vuosaaren satamaa lastinaan tuhat konttia. Alus XX arvioinnissa [3] sekä toimintavalmiuden vaikuttavuuden arvioinjää odottamaan Vuosaaren sataman 11 metrin väylän levennysnissa asuntopaloissa [4]. alueelle, että toinen alus poistuu satamasta kapeata väylää pitkin kohtaamiskieltoalueen eteläpuolelle. Alukselle XX tulee sähkökatOperaatioaikamallinnus etenee seuraavasti: ko, ja kaakkoistuuli painaa sen matalikolle. Karilleajautumispaik1. Määritellään kriisitilanteen tapahtuma- ja vasteskenaariot. ka nähdään kuvassa 2. 2. Hahmotetaan kriisitilanteen organisaatio- ja kommunikaatiKarille ajautumisen seurauksena aluksen polttoainesäiliöön tuoverkoston rakenne: toimijat ja niiden väliset kytkennät. lee vuoto ja raskasta polttoöljyä vuotaa mereen bunkkerisäiliös3. Analysoidaan toiminnan vaiheet ja mahdolliset poikkeamat. tä, jonka tilavuus on 110 m³. Kyseisessä säiliössä olevan öljyn to4. Kuvataan toiminta aikaviiveinä (jakaumat) ja lisäviiveinä (todennäköisyydet ja jakaumat). dellista määrää ei tiedetä, kuten ei myöskään mereen vuotaneen 5. Suoritetaan Monte Carlo -analyysi, jonka tuloksena saadaan öljyn määrää. Virtaus kuljettaa öljyä itään eli Vuosaaren 11 mettoiminnan tavoitteen saavuttamiseen kuluvan kokonaisajan rin väylälle, jossa öljyntorjuntatoimet myöhemmin tapahtuvat. todennäköisyysjakauma. Törmäyksen voimasta kolme konttia putoaa, yksi kannelle ja Tätä jakaumaa voidaan verrata kaskadi-ilmiön ajalliseen etenekaksi mereen. Aluksen lastina olevissa konteissa on sekä vaaralmiseen. lisia kemikaaleja että ympäristölle ja ihmisille vaarattomia aineita. Kannelle pudonneesta kontista alkaa vuotaa fosforihappoa, joka reagoi kannella olevan alumiinin kanssa muodostaen vetykaasua. Ilmakulkeutumisen myötä fosforihappo ja vetykaasu saattavat aiheuttaa vaaraa Vuosaaren ja Rastilan asukkaille. MahdolliKarille ajautumisen seurauksena sesti myös Laajasalo–Itäkeskus-alueella kansalaisten terveys vaarantuu. Mereen pudonneiden konttien sisältö ei ole tiedossa onaluksen polttoainesäiliöön tulee nettomuuden alkuvaiheessa. vuoto ja raskasta polttoöljyä vuotaa Aluksella on yhdeksän hengen miehistö, joista osa on altistumereen bunkkerisäiliöstä, jonka tilavuus nut kemikaalipäästölle ja heidän tilansa vaatii välitöntä sairaanhoitoa. Tuuli kääntyy kaakkoon ja kuljettaa kemikaalipilveä kohon 110 m³. Kyseisessä säiliössä olevan ti Itä-Helsingin tiheästi asuttuja alueita. öljyn todellista määrää ei tiedetä, Onnettomuuden seurauksena meriliikenne Vuosaaren satakuten ei myöskään mereen maan joudutaan sulkemaan ja tieliikennettä joudutaan rajoittamaan. Helsingin sataman kautta kulkevan rahtiliikenteen arvo on vuotaneen öljyn määrää. noin kolmasosa Suomen koko ulkomaankaupasta ja noin kaksi viidesosaa meriteitse kuljetetusta ulkomaankaupasta. 30

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Kaasupilven ja liikennerajoitusten vuoksi tapahtumalla on merkittävät inhimilliset ja taloudelliset seuraukset.

Onnettomuuden vasteorganisaatiot Tällaiseen meriliikenneonnettomuuteen reagoivat organisaatiot Suomen satamassa olisivat: • Viranomaiset: o Rajavartiolaitos o Merivoimat o Puolustusvoimat o Helsingin poliisilaitos o Suomen ympäristökeskus o Liikenteen turvallisuusvirasto o Liikennevirasto o Helsingin kaupungin pelastuslaitos o Ilmatieteen laitos • Kriittiset toiminnot: o Liikenne: Helsingin satama, laivayhtiöt o Energia: öljyntuotanto, -kuljetus ja -jakelu o Vuosaaren satamassa toimivat yritykset o Lääkintähuolto ja sairaalahoito (valmiustilan nosto) Viranomaisten tehtävät esitetään taulukossa 1. Vaikka skenaario on varsin monimutkainen ja sisältää monia eri onnettomuustyyppejä ja vastaavia viranomaisia, kukin viranomainen on hyvin selvillä omista prosesseistaan ja liityntäpinnasta muihin viranomaisiin. Kehittämiskohteita löytyy kuitenkin muiden toimijoiden tiedontarpeiden ymmärtämisessä.

Onnettomuuden seuraukset Seuraavassa havainnollistetaan erilaisia riippuvuuksia suhteessa meriliikenneonnettomuuteen. On kuitenkin huomattava, että monet näistä riippuvuuksista ovat yleisiä ja soveltuvat moniin erilaisiin skenaarioihin. Meriliikenne: • Väylä suljetaan, joten satamassa olevat alukset eivät pääse ulos

Taulukko 1. Viranomaisten tehtävät skenaarion mukaisessa meriliikenneonnettomuudessa. Taulukko 1. Viranomaisten tehtävät skenaarion mukaisessa meriliikenneonnettomuudessa. Organisaatio Rajavartiolaitos

Päätehtävät ja avustavat tehtävät - Etsintä ja pelastus, ilmavalvonta, MIRG-ryhmän*) kuljetus onnettomuuspaikalle, miehistön evakuointi. - Kadonneiden konttien paikannus, kemikaalivaste, öljysaastevaste, kemikaalisaastevaste, kemikaalisukellus. Merivoimat - Kadonneiden konttien paikannus, kemikaalivaste, öljysaastevaste, kemikaalisaastevaste, kemikaalisukellus. Puolustusvoimat - (Merivoimien tehtävien lisäksi) Evakuointiin valmistautuminen, muu poliisin avustaminen. Öljyn paikantaminen rannikolla. Helsingin poliisilaitos - Evakuointiin valmistautuminen, väestön varoittaminen, liikenteen ohjaus, ihmisten pitäminen poissa vaara-alueilta. Suomen ympäristökeskus - Öljy- ja kemikaalisaastevasteen johto, saastuttavia aineita sisältävien konttien paikannuksen johto. Tiedonkeruu öljy- ja kemikaalisaasteen ominaisuuksista ja ympäristövaikutuksista. Liikenteen turvallisuusvirasto - Karille ajautuneen aluksen tutkinta ennen hinausta. - Tieliikenteen rajoittaminen Vuosaaren alueelle. - Lentoliikenteen rajoittaminen onnettomuusalueella. Liikennevirasto - Turvapaikan myöntäminen karille ajautuneelle alukselle, satamaan johtavan väylän sulkeminen, varoitukset merenkulkijoille liittyen kadonneisiin kontteihin ja öljysaasteeseen. Helsingin kaupungin pelastuslaitos - Palontorjunta, MIRG*), öljy- ja kemikaalisaastevaste, kemikaalisukellus. Ilmatieteen laitos - Sääennusteet. Ennusteet öljyn ja kemikaalien kulkeutumisesta. *) MIRG = Maritime Incident Response Group Vaikka skenaario on varsin monimutkainen ja sisältää monia eri onnettomuustyyppejä ja vastaavia viranomaisia, kukin viranomainen on hyvin selvillä omista prosesseistaan ja liityntäpinnasta muihin viranomaisiin. Kehittämiskohteita löytyy kuitenkin muiden toimijoiden tiedontarpeiden ymmärtämisessä.

ja sinne pyrkivät alukset eivät pääse sisään. Tällä on vakavia taloudellisia seurauksia laivojen omistajille, tavaroiden toimittajille ja vastaanottajille sekä sataman omistajalle ja satamaoperaattoreille. • Vuosaaren satamaan suuntautuvan liikenteen täytyy käyttää vaihtoehtoisia kulkureittejä. Tämä vaatii logistisia järjestelyjä rahdattavien tavaroiden omistajilta, satamilta, lastaus- ja purkuoperaattoreilta, rautatie- ja tieliikennekuljetuksilta jne. Tästä voi seurata viiveitä tavaroiden kuljetuksessa, varastointikapasiteetin ongelmia ja liikenneruuhkia. Vuotavien kemikaalien ja öljyn kulkeutuminen; räjähdysalttiilla vetykaasupilvellä ja ärsyttävillä höyryillä on monia seurausvaikutuksia: • Kemikaalikontaminaatio on riski Helsingin asukkaille. o Asukkaita on varoitettava ja heidän on pysyteltävä sisätiloissa. Tällä on vaikutuksia yhteiskuntaan, koska ihmiset eivät voi mennä töihin, ostaa tuotteita jne. o Sairaaloiden valmiustasoa on nostettava, koska kaasupilvelle altistuneet ihmiset tarvitsevat välitöntä hoitoa. o Karille ajautuneen aluksen miehistö on evakuoitava. Tämä aiheuttaa riskejä pelastushenkilöstölle. o Pelastushenkilöstön ja –laitteistojen kuljetusten varmistamiseksi kriisialueelle Vuosaaren alueen liikennettä on rajoitettava, mikä johtaa liikenneruuhkiin koko kaupunkialueella. • Öljy- ja kemikaalisaaste ovat riski merialueen ekosysteemille. Saasteet vaikuttavat eläin- ja kasvikuntaan kuten lintuihin, kaloihin, simpukoihin, planktoniin jne. ja voivat aiheuttaa pitkäaikaisvaikutuksia alueen väestölle. • Öljy- ja kemikaalisaaste ovat riski maaperän laadulle Vuosaaren alueen rannikolla. Tuloksena voivat olla omaisuuden arvon aleneminen ja taloudelliset seuraukset alueen maanomistajille.

Vasteorganisaatioiden odotukset PREDICT-ohjelmistopaketille SYKE järjesti syyskuussa 2014 suomalaisille viranomaisille ja kunnallisille sekä yksityisille toimijoille työpajan, jossa pohdittiin tiedonsaantiin ja päätöksentekoon liittyviä tarpeita sellaisessa merellisessä ympäristöonnettomuudessa, joka aiheuttaa dominovaikutuksena toisen hallinnonalan tai kunnallisen/yksityisen tahon toimijoille poikkeustilanteen. Työpajan päätavoitteena oli kerätä eri toimijoiden tietotarpeet ja tiedonvälitykselliset toiveet edellä kuvatun skenaarion kaltaisessa tilanteessa. Keskeisimmät tulokset ja johtopäätökset työpajasta ja siihen liittyvistä kyselylomakkeista olivat seuraavat. Organisatoriset vaatimukset: • Kansallisia työkaluja on jo olemassa ja tietoa jaetaan eri viranomaisten kesken. Kehitettävien työkalujen tulee olla yhteentoimivia näiden olemassa olevien tilannekuvatyökalujen kanssa. • Työkalujen tulee olla käyttökelpoisia sekä varauduttaessa kriisitilanteisiin ennakolta että kriisitilanteen aikana. Tällöin työkalut ovat käyttäjille tuttuja päivittäisestä työstä, mikä edesauttaa niiden käyttöä kriisitilanteissa. • Työkalujen tulee merkittävästi lyhentää päätöksentekoon kuluvaa aikaa ja tukea toimenpiteiden priorisointia. Toiminnalliset vaatimukset: • Työkalun tulee havainnollistaa kriittisen toiminnon vahingoittumisen vaikutuksia kriisitilanteen kaikissa vaiheissa. • Työkalun on kyettävä tarkastelemaan mitä jos -skenaarioita syineen ja seurauksineen. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

31


• Työkalun on annettava käsitys muiden organisaatioiden toimista sekä niiden ajoituksesta ja seurauksista. • Käyttäjän on voitava laajentaa tai supistaa näytöllä näkyvää tietoa, koska eri käyttäjillä on erilaiset roolit kriisitilanteessa, johon liittyy monta viranomaistoimijaa. • Työkalun avulla on voitava jakaa tietoa myös muiden käyttäjien kuin viranomaisten kanssa (kriittisten toimintojen vastuuhenkilöt, tiedotusvälineet, kansalaiset jne.). • Työkalun tulee toimia karttapohjaisessa käyttöliittymässä ja tiedot tulee kytkeä sijaintiin ja aikaan. • Työkalun tulee sisältää lista tilanteeseen liittyvistä viranomaisista ja organisaatioista yhteystietoineen. Informaatiovaatimukset: • Koska osa tiedosta on luottamuksellista, käyttäjän tulee voida rajoittaa tiedon näkyvyyttä muille käyttäjille. • Työkalun tulee kyetä esittämään aiempiin tilanteisiin liittyvää historiatietoa, ajankohtaisen tilanteen tietoa sekä ennusteita. • Työkalun antaman tiedon tulee sisältää ajoitus: milloin tietyn resurssin tehtävä päättyy ja seuraava toimija voi ottaa tilanteen hallintaansa. Teknologiset vaatimukset: • Työkalun tulee sallia suuri määrä käyttäjiä samanaikaisesti. YHTEENVETO Eurooppalaisessa PREDICT-tutkimusprojektissa kehitetään kokonaisvaltainen hallintamenetelmä kriisitilanteisiin, jotka koskettavat useita kriittisiä yhteiskunnan perusrakenteita dominovaikutuksen kautta. Projektissa yhdistetään erilaisia menetelmiä, malleja ja työkaluja ohjelmistopaketiksi, jonka ydinosat ovat ennakointityökalu kriisitilanteen kehittymisen simulointiin ja pää-

töksentekotyökalu tarkoituksenmukaisten vastatoimien määrittelyyn. Ohjelmistopaketin avulla pelastusviranomaisten ja muiden keskeisten toimijoiden tilannetietoisuus, dominovaikutuksen ymmärtämys ja valmiudet ehkäistä tai hillitä seurauksia paranevat. Työ valmistuu keväällä 2017.

Kiitokset Tämä projekti on saanut rahoitusta Euroopan unionin seitsemännestä tutkimuksen, teknologian kehittämisen ja demonstroinnin puiteohjelmasta perustuen rahoitussopimukseen nro 607697. Lähdeluettelo 1. Hostikka, S., Kling, T., Mangs, J. & Matala, A. Implementation of Quantitative Fire Risk Assessment in PSA (FIRAS). FIRAS summary report. Teoksessa: Puska, E.-K. & Suolanen, V. (toim.) SAFIR2010, The Finnish Research Programme on Safety 2007–2010. Final Report. Espoo: VTT, 2011. (VTT Research Notes 2571.) ISBN 978-951-38-7690-6. S. 538–548. 2. Hostikka, S., Kling, T. & Paajanen, A. Simulation of fire behaviour and human operations using a new stochastic operation time model. Proceedings of the 11th International Probabilistic Safety Assessment and Management Conference and The Annual European Safety and Reliability Conference, PSAM 11 & ESREL 2012, Helsinki, 25.–29.6.2012, Stochastic Modelling and Simulation Techniques, 08–Mo3, 10 s. 3. Hostikka, S., Kling, T., Vaari, J., Rinne, T. & Ketola, J. Pelastustoimen vasteen simulointi suurpalossa – SIREENI-projektin tulokset. Espoo: VTT, 2012. 77 s. + 13 liites. (VTT Technology 61.) ISBN 978-951-38-7895-5 4. Kling, T., Tillander, K. & Hakkarainen, T. Toimintavalmiuden vaikuttavuus asuntopaloissa. Helsinki: Helsingin kaupungin pelastuslaitos, 2014. 81 s. + 6 liites. (Helsingin kaupungin pelastuslaitoksen julkaisuja.) ISBN 978-952-272-729-9.

Pelastustieto – vahva myös verkossa! Ajankohtaista asiaa Kiinnostavat Facebook-sivut Verkkolehden tilaus sisältää myös kaikki lehtiarkiston näköislehdet vuodesta 2007! Huom! Printtilehden tilaus sisältää kaikki näköislehdet vuodesta 2007

Tykkää: facebook.com/pelastustieto

Tilauksen voi jättää kätevästi osoitteeseen tilaukset@pelastustieto.fi, numeroon (03) 4246 5358 tai osoitteessa www.pelastustieto.fi.


Tarja Ojala, Markus Grönfors, Nina Martikainen, Anne Lounamaa Terveyden ja hyvinvoinnin laitos THL Mannerheimintie 166 / PL 30, 00271 Helsinki

Sosiaali- ja terveydenhuollon paloturvallisuuteen liittyvät käytännöt kotipalveluissa, tuki- ja palveluasumisessa; STEP II -hanke TIIVISTELMÄ Sosiaali- ja terveydenhuollossa ollaan siirtymässä laitosvaltaisesta hoitokulttuurista kotiin annettaviin palveluihin. Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL:n) 2013 kyselyn mukaan laitoksissa turvallisuus on hyvällä tasolla, mutta kodinomaisissa olosuhteissa asuvien riskiryhmiin kuuluvien asiakkaiden paloturvallisuus voi vaarantua. Turvallisuusongelma on ilmiönä kansainvälinen. THL on tutkinut ongelmakenttää tekemällä haastattelututkimuksen tuetun asumisen ja kotiin annettavien palveluiden paloturvallisuusongelmista ja hyvistä käytännöistä. Tutkimuksessa tehtiin viisi ryhmähaastattelua, joihin osallistui koko palveluketju asiakkaasta tilaajaan ja pelastuslaitoksen edustajaan. Tulosten perusteella tuetussa asumisessa ja kotiin annettavissa palveluissa on paloturvallisuusriskejä. Toisaalta sekä asiakkailla itsellään että eri toimijoilla on käytettävissä toimintamalleja, joilla turvallisuutta voidaan konkreettisesti parantaa. Paloturvallisuutta pystytään parantamaan osaamisella ja hyvillä käytännöillä. Merkittävä osa keinoista on maksuttomia tai niiden kustannukset ovat hyvin alhaiset. Joissakin tilanteissa turvallisuuden parantamisen edellytyksenä voi olla taloudellinen panostus.

Tausta Sosiaali- ja terveydenhuollossa ollaan muuttamassa toimintatapoja ja siirtymässä laitosvaltaisesta hoitokulttuurista kohti kotiin annettavia palveluja. Tämän seurauksena asiakkaat asuvat aiempaa useammin ja toimintakyvyltään entistä huonokuntoisempina yksittäisissä asunnoissa, joko omissa kodeissaan tai kodinomaisissa ympäristöissä. Näin asuvat myös ne asiakkaat, joiden joukossa on paloturvallisuuden riskiryhmään kuuluvia ikääntyneitä, päihde- tai mielenterveysongelmaisia henkilöitä. Hoitolaitoksissa paloturvallisuus on hyvällä tasolla, mutta sosiaali- ja terveyspalvelujen muutoksen vaikutuksesta asukkaiden paloturvallisuuteen on aihetta olla huolissaan: Samaan aikaan kun maassamme menehtyy laitospalossa vain harvoin ihmisiä, tuetussa asumisessa tai kotiin annettavien palveluiden piirissä asuville

on vuosittain sattunut useita vakavia tulipaloja [1]. Palojen taustalla voi olla asiakkaan heikentynyt toimintakyky, joka voi altistaa paloon johtaville virheille ja myös viiveelle palon havaitsemisessa. Lisäksi riskiä voi lisätä asukkaan heikentynyt liikuntakyky, jolloin palotilanteesta pelastautuminen voi olla liian hidasta tai mahdotonta (kuva 1). Koska toimintakyvyn parantaminen tasolle, joka varmistaisi paloturvallisuuden on epärealistista, pitää ympäristön palo- ja poistumisturvallisuutta parantaa. THL on tutkinut ongelmakenttää ja pyrkinyt etsimään ongelmaan ratkaisua sekä tutkimuksella että kehittämällä sosiaali- ja terveystoimen toimijoille tarkoitettua koulutusaineistoa paloturvallisuuden parantamiseksi. Vuonna 2013 tehdyssä kyselytutkimuksessa näyttää siltä, että paloturvallisuuteen kiinnitettäisiin vähemmän huomiota kotiin annettavissa palveluissa kuin laitoshoidossa. Tästä osoituksena kotiin annettavissa palveluissa on harvemmin mm. toimintasuunnitelmia paloturvallisuuden parantamiseksi kuin laitoshoidossa. [2, 12] Vaikka paloturvallisuus on kotona tai kodinomaisissa olosuhteissa asuvalle ja palvelun tarjoajalle vain yksi arjen turvallisuuden osa-alue, se on sitäkin tärkeämpi. Tulipalojen vaikutukset voivat olla nopeita, laajoja ja tuhoisia. Vahingot voivat olla sekä inhimillisesti että taloudellisesti sietämättömiä. THL:n laadullisen tutkimuksen tavoitteena on lisätä ymmärrystä työntekijöiden arkeen ja asiakkaiden omatoimiseen varautumiseen liittyvistä keinoista parantaa paloturvallisuutta muun tyyppisissä asumisratkaisuissa kuin laitoksissa. Toimintatapojen muutoksen mukanaan tuoma turvallisuusongelma on ilmiönä kansainvälinen [4] ja ongelmaan tarvitaan myös kansallista tutkimusta.  

Menetelmä Aineisto kerättiin ryhmähaastatteluilla. Haastattelut toteutettiin joulukuun 2014 ja kevään 2015 välisenä aikana. Jokaiseen haastatteluun oli kutsuttu tuetun asumisen tai kotiin annettavien palvePALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

33


Kuva 1. Liikuntarajoitteisen asukkaan asunnossa sattunut tulipalo. [3]

luiden asiakas, tämän omainen, käytännön hoitotyötä tekevä henkilö, tämän esimies, palvelun tilaajan edustaja ja pelastuslaitoksen edustaja. Lisäksi asiakkaalla oli mahdollisuus pyytää haastatteluun mukaan omainen tai läheinen henkilö tuekseen. Tutkimuksessa tehtiin yhteensä viisi ryhmähaastattelua. Haastattelut tehtiin eri puolilla Suomea. (Tämän artikkelin tiedot perustuvat neljään haastatteluun.) Haastatellut edustivat erilaisia sosiaali- ja terveystoimen asiakaskuntia, ikääntyneitä, muistisairaita, päihde- ja mielenterveysongelmaisia sekä vammaisia. Ryhmät edustivat erilaisia tuetun asumisen ja kotiin annettavien palveluiden käyttäjiä, palveluketjua ja pelastuslaitoksia. Haastattelumenetelmänä käytettiin teemahaastattelua. Teemoina olivat turvallisuus ja vaaratilanteet, yhteistyö turvallisuuden parantamiseksi sekä tuki ja koulutus. Keskeisinä tavoitteina oli saada tietoa tuetun asumisen ja kotiin annettavien palveluiden asiak­ kaiden paloturvallisuusriskeistä ja palveluketjun hyvistä paloturvallisuuteen liittyvistä käytännöistä. Haastatteluaineisto litteroitiin, sisällön analyysi tehtiin kesän aikana ja tutkimusraportti julkaistaan syksyllä 2015. THL:n ettinen toimikunta puolsi tutkimusta ja jokaiseen haastatteluun on saatu tutkimuslupa asukkaan kotikunnan sosiaalija terveystoimelta. TULOKSET Aineisto osoittaa palo- ja poistumisturvallisuuteen liittyviä riskejä kaikissa tarkastelluissa asiakasryhmissä ja asumismuodoissa. Paloturvallisuuteen liittyvät riskit tunnistetaan, ne tunnustetaan ja niistä kannetaan huolta. Huoli voi olla sekä asiakkaan, omaisen, palvelun tuottajan että pelastuslaitoksen yhteinen. Ideaalitilantees34

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

sa jokainen osapuoli toimii omalta osaltaan paloturvallisuuden parantamiseksi. Ongelmia syntyy siinä vaiheessa, kun asukkaan oma toimintakyky on heikko, omaisia tai läheisiä ei ole arjessa tukena ja apuna eikä palveluketjun tukitoimet tavoita riittävästi. Haastatteluissa tuli esiin ideaalitilanteita, mutta myös tosiasia, että kaikilla tasoilla voi olla heikkouksia. Paloturvallisuuden riittämättömän tuen taustalla voi olla useita tekijöitä: - asukkaan/asiakkaan oma pysyvästi tai tilanteenmukaisesti alentunut toimintakyky yhdistettynä tupakointiin tai muuhun tulentekoon, kuten kynttilöiden polttamiseen - omaisten/ulkopuolisen tuen puuttuminen - riittämätön palvelu esimerkiksi niukan henkilöstömitoituksen tai palvelun sisällön rajauksen vuoksi, palveluntarjoajan henkilövaihdokset - koneiden ja laitteiden paloturvallisuusriskit - asunnon rakenteelliset paloturvallisuusriskit - yksin eläminen ja toimiminen - arjen askareet, kuten ruuanlaitto ja pyykinpesu. Haastatteluissa tuli esille tilanteita, joissa on ryhdytty paloturvallisuuden parantamiseen, mutta toimenpidettä ei ole testattu ja jossain vaiheessa on huomattu, että toimintatapa ei syystä tai toisesta toimi. Esimerkkinä tällaisesta voi mainita pelastuslakanan käytön tai poistumisteiden konkreettisen käyttökelpoisuuden. Joissakin tapauksissa turvallisuus ja paloturvallisuus olivat ristiriidassa ja yhteensovittaminen on ongelmallista. Esimerkkinä varmuusketjun tai varmuuslukon käyttö voi olla perusteltua asukkaan henkilökohtaisen turvallisuustunteen parantamiseksi, mutta se voi hidastaa pelastamista tai poistumista mahdollisessa hätätilanteessa, kuten palon syttyessä.


Haastatteluissa tuli selkeästi esiin kunkin toimijan heikkoudet, mutta myös yhteistyön voima ja hyvien käytäntöjen mahdollisuus turvallisuuden varmistamisessa. Ongelmat tunnistettiin ja tunnustettiin ja riskit pyrittiin minimoimaan. Käytännön toimenpiteinä olivat henkilön omat toimet, omaisten ja hoitoketjun havainnot ja puuttuminen ja tilaajan asettamat turvallisuusvaatimukset.

Ä Y T H I I V A LUP tiedon parissa ammatillisen

POHDINTA JA JOHTOPÄÄTÖKSET Alustavien havaintojen perusteella näyttää siltä, että tuetussa asumisessa ja kotiin annettavissa palveluissa on paloturvallisuusriskejä, joihin voidaan vaikuttaa. Kotipalveluasiakkaan asuinolosuhteet ovat tavanomaiset, eikä asunnolle aseteta erillisiä rakenteellisia paloturvallisuustoimia, kuten sammutusjärjestelmää. Paloturvallisuus lähtee sen vuoksi turvallisesta toiminnasta, syttymislähteiden ja palokuorman minimoimisesta ja turvallisen ympäristön ylläpitämisessä tarvittavasta tuesta. Vastuu tuesta voidaan jakaa henkilön, omaisten ja palvelun tarjoajan kesken. Pelastuslaitoksen edustajalta saa tukea vain viime kädessä. Vaikka turvallisuutta voidaan parantaa useilla tasoilla ja useiden eri toimijoiden voimin, jokaisella tasolla on omia heikkouksiaan. On kuitenkin havaittavissa, että on olemassa hyviä käytäntöjä, joilla turvallisuutta voidaan konkreettisesti parantaa. Nämä hyvät käytännöt pitää tehdä näkyväksi ja levittää tietoa kaikkien toimijoiden tietoon. Turvallisuuden parantamisen edellytyksenä voi joissakin tilanteissa olla taloudellinen panostus, mutta usein myös osaaminen ja ennen kaikkea hyvät käytännöt. Osa keinoista on täysin maksuttomia, tai ne eivät aiheuta lisäkustannuksia.

Tilaa mukaasi Pelastustieto-lehden verkkotunnukset reiluun tarjoushintaan

20 €/vsk. Tarjouksemme on voimassa 30.9.2015 asti.

Kiitokset Haastattelututkimus on osa laajempaa Sosiaali- ja terveydenhuollon paloturvallisuuteen liittyvät käytännöt kotipalveluissa, tuki- ja palveluasumisessa; STEP II -tutkimus ja -kehityshanketta. Hankkeessa tehdään myös kyselytutkimus ja aineistojen perusteella tuotetaan koulutusaineistoa. Tutkimus on jatkoa Paloturvallisuuteen liittyvät käytännöt ja pelastuslaki laitos-, asumis- ja kotipalveluja tarjoavissa yksiköissä (STEP)-hankkeelle. Tämä artikkeli on esitietoa tutkimuksesta. Tutkimusraportti valmistuu syksyllä 2015. Tutkimus on tehty Palosuojelurahaston tuella. Kiitämme sekä Palosuojelurahastoa että kaikkia haastattelututkimukseen osallistuneita ja haastatteluiden järjestämiseen osallistuneita henkilöitä tuesta, sekä Länsi-Uudenmaan pelastuslaitosta kuvamateriaalista. Lähdeluettelo 1. Sten, T. 2013. Hoitolaitoksissa ja palvelu- ja tukiasunnoissa vuonna 2012 sattuneet tulipalot. Tampere: Pirkanmaan pelastuslaitos. 2. Lounamaa, A., Råback, M., Grönfors, M., Impinen, A., Martikainen, N. & Lillsunde P. 2013. Paloturvallisuuteen liittyvät käytännöt ja pelastuslaki laitos- asumis- ja kotipalveluja tarjoavissa yksiköissä Turvallisuuskysely 2013 -perusraportti. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos. Saatavissa sähköisesti: https://www.thl.fi/documents/10531/72195/ turvallisuuskysely2013.pdf/8076a9e3-9d89-4077-9cc8c31c9db51337 3. Liikuntarajoitteisen asukkaan asunnossa sattunut tulipalo. Kuva: Länsi-Uudenmaan pelastuslaitos. 4. Macdonald, M. T., Lang, A., Storch, J., Stevenson, L., Barber. T. Iaboni, K. & Donaldson, S. 2013. Examining markers of safety in homecare using the international classification for patient safety. BMC Health Services Research 2013, 13:191.

www.pelastustieto.fi PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

35


Jari Soininen, Josbit Oy Puustilantie 7, 70820 Kuopio

Varanto – puuttuva palanen pelastustoimen evoluutioon

TIIVISTELMÄ Tässä artikkelissa käydään läpi data-analyysin kasvavaa merkitystä ja sen vaikutusta etenkin pelastustoimelle. Käytettävissä olevan raakadatan määrä kasvaa huomattavasti lähivuosina. Osa datasta on pelastustoimen itsensä keräämää sisäistä dataa, merkittävä osa kuitenkin syntyy toimialan ulkopuolella. Ulkopuolisen datan merkitys kasvaa myös onnettomuuksien ehkäisemisessä ja vahinkojen vähentämisessä. Datan kerääminen ja sen analysointi eivät kuitenkaan ole itseisarvoja. Kun dataa analysoidaan pelastustoimen kontekstista lähtien, sen avulla voidaan tehdä päätelmiä joita aiemmin ei ole pystytty tekemään. Tavoitteena datan keräämiselle ja analysoinnille on turvallisempi yhteiskunta: riskit voidaan tunnistaa ja eliminoida entistä aiem­min. Samalla pystytään myös alentamaan kustannuksia merkittävällä tavalla. Artikkelin tarkoituksena on herättää keskustelua toiminnan kehittämisen suuntaviivoista ja syntyvän keskustelun pohjalta ohjata aiheeseen liittyvien sovellusten toteuttamista oikeaan suuntaan.

Johdanto Voimassaoleva pelastustoimen strategia 2025 [1] on vuodelta 2012 ja sitä ollaan parhaillaan päivittämässä. Päivityskierros saataneen päätökseen lokakuun 2015 loppuun mennessä. Nykyinen strategia nostaa esille muutamia keskeisiä asioita nykyisestä olevasta tilanteesta: 1) Pelastustoimen toimintaympäristö muuttuu aikaisempaa no­ peammin. 2) Onnettomuuksien laadussa ja määrässä ei ole odotettavissa suu­ ria muutoksia vuoteen 2025 mennessä. 3) Ilman erityisiä toimia onnettomuudet ja niistä aiheutuvat va­ hingot todennäköisesti lisääntyvät jonkin verran. 4) Pelastustoimen on kyettävä kehittämään uusia toimintatapo­ ja ja tehostamaan yhteistyötä muiden turvallisuusalan toimi­ joiden kanssa. Yksi esitetty strateginen päämäärä on: Onnetto­ 36

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

muuksia ehkäistään tehokkaasti ennalta yhteistyössä muiden tahojen kanssa. Onnettomuuksien ja vahinkojen määrä vähe­ nee olennaisesti. Tiina Männikkö viittaa blogissaan [2] strategisen ajattelun erääseen määrittelyyn: se tarkoittaa kykyä käyttää mielikuvitusta siten, että hiljaista tietoa hyödyntäen katsotaan tavanomaista analyysiä syvemmälle haastamalla ilmeisiltä tuntuvia vaihtoehtoja. Blogikirjoituksessa tähdennetään, että strategiatyö suuntautuu tulevaan ja se tekee työstä haasteellisen. Miten tietää mitä on edessä vuosien päässä kun muutamien kuukausienkin päähän katsominen tuottaa haasteita? Varmuudella ei kukaan tiedä mitä tulevaisuus tuo, mutta toimintaympäristöä tarkastelemalla voidaan luoda käsitys mitä se voisi olla. Männikkö nostaa esille myös, että pelastustoimen strategiavalmistelun aikana on hyvä pohtia, mikä ohjausvaikutus pelastustoimen strategialla on tai mikä sen tulisi olla. Voimassaoleva strategia on monessa suhteessa varsin haasteellinen ja tuskin se päivityksen jälkeen tuota osin ainakaan helpommaksi muuttuu. Toisaalta tunnustetaan yhteiskunnassa tapahtuvat muutokset ja toisaalta onnettomuuksien määrän uskotaan lisääntyvän. Samalla hyväksytään se tosiasia, että ennustaminen on edelleen vaikeaa. Kuitenkin päämääräksi asetetaan onnettomuuksien ehkäiseminen ja vahinkojen vähentäminen. Strategisten haasteiden kanssa samanaikaisesti yhteiskunnassa on tarvetta alentaa kustannuksia pysyvästi. Tämä ongelma on yhteinen sekä taajamissa että harvaan asutuilla alueilla. Tulevaisuudessa etenkin näillä harva-alueilla on oletettu, että pelastushenkilöstön saatavuus vaikeutuu. Pitkät välimatkat eivät tule jatkossakaan lyhenemään, joten on vaikea nähdä, että nykyisen kaltaista toimijaverkkoa merkittävästi pystyttäisiin harventamaan. Resursseja on siis kohdennettava entistä tarkemmin. Resurssit uhkaavat vähentyä, ja lähtökohtaisesti riskit eivät saa kasvaa. Miten siis riskit voidaan tunnistaa entistä paremmin ja entistä nopeammin? Miten voimme tunnistaa riskit jo ennen kuin vahin-


koja on lainkaan syntynyt? Tai millä keinoilla voimme eliminoida tunnetut riskit kokonaan? Eräs esimerkki on esitetty Petri Meron blogissa [3]. Siinä esitellään lyhyesti sähkön aiheuttamat suurvahingot vuonna 2013. Yli 200000 euron arvoisia omaisuusvahinkoja korvattiin 218 kertaa. Niistä korvauksia maksettiin yhteensä 103 M€. Kaikkien suurvahinkoja aiheuttaneiden tulipalojen syytä ei pystytä selvittämään, mutta tiedetyistä aiheuttajista lähes kolmannes johtui sähkölaitteesta tai sähköasennuksista. Sähköpaloja saattaa olla jopa tilastojen kertomaa enemmän, sillä noin neljännes palojen syttymissyystä jää selvittämättä. Jos näiden tulipalojen syttymissyy pystyttäisiin selvittämään entistä paremmin, meillä olisi parempia mahdollisuuksia vähentää vahinkoja ja ehkäistä onnettomuuksia. Jo viiden prosentin vähennys merkitsee nettosäästönä vähintään viittä miljoonaa euroa ja vahinkojen kokonaismäärän vähentymistä 11:llä. Miten siis voisimme selvittää näiden sähköpalojen syttymissyyt entistä paremmin? Suurvahinkoja syntyy tulipalojen lisäksi jopa myrskytuhojen seurauksena. Sään ääri-ilmiöiden voimistuminen lisää tuhoriskiä edelleen. Ääri-ilmiöille emme voi mitään, mutta millä tavoin voimme vähentää niiden aiheuttamia vahinkoja? Kokki & Jäntti toteavat raportissaan [4], että palokunnan toimintavalmiusaika tai pelastustoimet eivät ole merkittävä tekijä Suomen palokuolemalukujen parantamisessa. Tämä johtuu siitä, että ratkaiseva viive on jo tapahtunut palon syttymisen ja havaitsemisen välillä. Raportissa todetaan lisäksi, että erittäin merkittävä osa palokuolleista tai heidän mahdollisista seuralaisista eivät olleet toimintakykyisiä. Teknisillä apuvälineillä tällaisia ongelmia voi olla hyvin vaikea ratkaista. Palokuolemia on tutkittu huolellisesti ja niiden syntymekanismit tunnetaan. Jopa riskiryhmät tunnetaan, mutta aivan kiinteistö- tai yksilötasolle ei riskien tunnistamisessa sentään vielä ole päästy. Muiden onnettomuuksien osalta ei olla vielä yhtä pitkällä. Tulipalojen osuus hälytystehtävistä (ilman ensihoitoa) vuonna 2013 oli vajaa viidennes [5]. On pyrittävä kokoamaan entistä enemmän tietoa vahingoista ja etenkin tapahtumista ennen vahinkoa. Julkisessa keskustelussa käytetään usein termiä big data. Big datalle on esitetty erilaisia määritelmiä. Eräs niistä kuuluu: big data on datajoukko, joka on niin suuri ja monimutkainen, että sen käsittely tavanomaisilla tietokannan hallintavälineillä tai perinteisillä datan käsittelymenetelmillä ei ole mahdollista. Big datan olemus käy ilmi seuraavasta kuvitteellisesta tilanteesta: Voiko ylittää vilkkaasti liikennöidyn kadun 5 min vanhan valokuvan perusteella? Voinko tehdä sen reaaliaikaisen tiedon perusteella? Ei voi. Sen voi tehdä ainoastaan oletetun tulevaisuuden perusteella: milloin tuo auto on kohdalla tai pystyykö se pysähtymään ennen kohtaamista, siis pääseekö kadun yli turvallisesti? Mitkä asiat voivat vaikuttaa lähestyvän auton saapumiseen? Voiko jokin asia aiheuttaa ongelmia omassa toiminnassa; voiko vaikkapa liukastua ja kaatua keskellä katua? Voiko jostakin kulman takaa tulla vielä näkymättömissä olevia yllätyksiä? Jo tällaisissa arkisissa asioissa törmäämme big dataan aivan huomaamattamme. Viime aikoina on esitetty myös ajatus, että big data on mennyt, jäljellä on ainoastaan data. Kumpikaan käytetyistä termeistä ei kuitenkaan kuvaa sitä, mistä todella on kysymys. Näiden tilalle on tullut paljon arkipäiväisempi ja paremmin sisältöä kuvaava termi data-analyysi. Se tarkoittaa erilaisia menetelmiä ja lähestymistapoja, joita yhdistää pyrkimys muodostaa eri tavoin kerätystä tiedosta (data) kiinnostavaa korkeamman tason tietoa ja malleja, jotka puolestaan mahdollistavat erilaisten hyödyllisten johtopäätösten tekemisen [6]. Kehittyneillä menetelmillä pystytään

lisäksi ennakoimaan tulevia tapahtumia heikkojen signaalien perusteella riittävällä tarkkuudella. Zolfagharifard esittää artikkelissaan [7] esimerkin tällaisesta ennustavasta järjestelmästä. Automaattisen HealthMap-tarkkailujärjestelmän [8] algoritmit käyvät yötä päivää läpi erikielisiä sivustoja, terveysraportteja, blogeja ja sosiaalisen median sisältöjä sen varalta, että niissä ilmenee viitteitä uhkaavien tartuntatautien leviämisestä. Kevättalvella 2014 HealthMap-tarkkailujärjestelmän tutkijoille selvisi, että Länsi-Afrikassa on meneillään jotakin epätavallista. Kaikki merkit viittasivat ebolaan. Näin HealthMap paljasti ebola-epidemian yhdeksän päivää ennen Maailman terveysjärjestön ilmoitusta. Toisena esimerkkinä data-analyysin käytöstä on sydäninfarktin tunnistaminen. Infarkti voidaan havaita jopa 6–24 kuukautta etukäteen. Tällä hetkellä infarkti iskee usein ilman, että sen vaaraa on osattu ennakoida tai diagnoosi sydänsairaudesta on tehty alle viisi vuotta aiemmin. Yhdysvaltain terveysvirasto NIH on antanut IBM:lle kaksi miljoonaa dollaria projektiin, jossa tutkitaan potilastietoja data-analyysin avulla [9]. NIH:n usko asiaan on luja, mutta tuloksia odotellaan vielä. Boeing 747 lentokone kerää dataa jokaiselta lennolta 500 Gtavun verran. Yrityksellä on olemassa erityinen Fleet Services -palvelu [10], joka analysoi dataa ja tarjoaa asiakkailleen, eli lentoyhtiöille, erityisiä optimointipalveluja muun muassa polttoaineen kulutukseen ja laivueen suorituskykyyn. Olennaista on, että nimenomaan lentokoneen valmistajana Boeingilla on parhaat edellytykset rakentaa tällainen palvelu, sen sijaan, että jokainen lentoyhtiö rakentaisi omat analysointipalvelut. Kyseessä on siis data-analyysia palveluna (DAaaS, Data Analysis as a Service). Millaisia ovat siis ne oikeat ja systemaattiset toimenpiteet joiden avulla voidaan alentaa kustannuksia, tehostaa toimintaa, turvata toiminta harva-alueilla, ehkäistä onnettomuuksia ja vähentää vahinkoja? Jos tähän jollakin olisi vastaus valmiina, varmaan nämä keinot olisi jo otettu käyttöön. Uudella tavalla dataa keräämällä, yhdistelemällä ja analysoimalla on kuitenkin mahdollisuus päästä sellaiseen tilanteeseen, että pystytään tekemään entistä tehokkaampia ja tarkempia johtopäätöksiä entistä nopeammin. Jotta pelastustoimessa on mahdollisuus päästä tarkemmin onnettomuuksien syihin, tarvitaan dataa paljon nykyistä enemmän ja se on oltava rakenteista ja valtakunnallisesti yhteismitallista. Tällä tavoin syntyy toimialalle looginen tietovaranto. Näin saatu sisäinen data on yhdisteltävä ulkoiseen dataan entistä tehokkaammin. Sekä ulkoiset että sisäiset tiedot on pystyttävä analysoimaan yhdessä. Analyysin perusteella tehdään johtopäätökset ja muutetaan toimintaa oikeaksi ajateltuun suuntaan. Jäljempänä oletetaan, että pelastustoimi on siinä määrin yhtenäinen, että se haluaa jakaa omat saavutuksensa toimialan parhaiksi käytännöiksi. Toiseksi oletetaan, että toimialalla pystytään sellaiseen päätöksentekoon, että organisatoriset tai alueelliset erot eivät muodostu toiminnan esteiksi. Ja vielä kolmanneksi, syntyvät säästöt pystytään käyttämään merkittäviltä osin toiminnan kehittämiseen ja strategisten tavoitteiden toteuttamiseen sen sijaan että toimintaan kohdistettuja menoja supistettaisiin.

Data-analyysi pelastustoimessa Jotta yhteiskunnalle koituvia kustannuksia voidaan alentaa toimintaa vaarantamatta, paras tapa on pyrkiä ehkäisemään onnettomuuksia. Mutta miten se voidaan tehdä kaikkein tehokkaimmin? On tunnettava erilaisten onnettomuuksien syntymekanismi jo ennakolta ja pystyttävä ehkäisemään niitä. Yhteiskunnan jatkuvan muutoksen seurauksena myös pelastustoimen riskien tunnistamismekanismin on pystyttävä uudistumaan alati. On siis etsittävä jatkuvasti uusia syy-yhteyksiä heikkojen ennakoivien signaalien PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

37


tällainen kehittämisen ympyrä saadaan kokonaisuutena toimimaan, järjestelmä tuottaa jatkuvasti uutta tietoa onnettomuuksien ehkäisemiseksi ja vahinkojen vähentämiseksi.

ja tapahtuneiden onnettomuuksien välillä ja lopulta tunnistettava riskit riittävän ajoissa onnettomuuksien ehkäisemiseksi. Edellytyksenä on datan jatkuva kerääminen. Käytännössä tämä tarkoittaa ensinnäkin toimialalle yhteisen loogisen tietovarannon muodostamista. Kaikki tietovarannon tiedot ovat yhteismitallisia, ajantasaisia ja niitä on riittävästi saatavana. Toimialan sisäisen tietovarannon lisäksi on hyödynnettävä muita kansallisia perustietovarantoja ja muiden viranomaisten sekä eri alojen loogisia tietovarantoja. Syntyvää dataa automaattisesti ja jatkuvasti analysoimalla sekä analysointimenetelmiä kehittämällä pystytään löytämään jo tapahtuneiden onnettomuuksien syyt entistä kattavammin. Lopulta tällaisiin onnettomuuksiin liittyvät riskit voidaan tunnisKuva 1. Pelastustoimen evoluution puuttuva rengas taa etukäteen ja toimintaa muuttamalla vastaavat tilanteet voiKuva 2. Pelastustoimen evoluution puuttuva rengas. daan kokonaan välttää. Esineiden internet (Internet of Things, IoT) mahdollistaa sen, et- Tarkkaa euromääräistä säästöä ei voida ennustaa. Jatkossa on arvioitu, että kustannussäästöjä tä dataa syntyy myös muutoin kuin pelkästään ihmisen tietoisen on mahdollista Kun datasaavuttaa muutetaan informaatioksi ja edelleen jälonnettomuuksia ehkäisemällä, niiden tiedoksi, vaikutuksiasen pienentämällä ja tehostamalla. Onnettomuuksien ja riskien toimenpiteistä. väheneminen aiheuttavat toiminnan seurauksena. Pelastustoimen kontekstissa erilaiset tek- toimintaa keen tarvitaan tietoon perustuvia päätöksiä Niitä jollakin mahdollisuuksia myös toimintavalmiuden alentamiseen. niset järjestelmät tekevät omaa työtänsä ja keräävät dataa eri jär- aikavälillä on tehtävä hyvin monella tasolla: osa on poliittisia, osa operatiijestelmien käyttöön. IT-arkkitehtuurin viimeisin aalto, SMAC (So­ Taulukko1 visia ja perustuu loput siltä väliltä. Päätösten seurauksena syntyy tietenkin ProntoX-projektin loppuraporttiin [11]. Raportissa esitetyt kustannukset tässä taulukossa päivitetty vuosille 2012…2014. Varanto-järjestelmällä saatavat hyödyt on cial, Mobile, Analytic, Cloud) aiheuttaa sen, että dataa syntyy jatku- ontoimenpiteitä. Oikeiden päätöksen seurauksena esitetyt tavoitteet esitetty yksinkertaistettuna siten, että hyöty on laskettu mukaan ainoastaan vasti digitaalisen aktiivisuuden lisääntyessä. Älypuhelimet, tabletit, onnettomuuksien ehkäisystä ja vahinkojen vähentämisestä sekäviidennestä käyttövuodesta eteenpäin. Kuitenkin järjestelmästä on odotettavissa hyötyä jo heti älykellot ja -lasit sekä kaikki muut mukana kannettavat interne- ensimmäisen kustannusten pienentämisestä pystytään saavuttamaan. Jos toitoimintavuoden jälkeen. Sen jälkeen hyöty kasvaa tietämyksen lisääntyessä aina tiin kytkeytyvät laitteet tuottavat jatkuvasti lisää raakadataa ihmi- viidenteen menpide synnyttää kokonaan ontässä myös datan arvioitu. vuoteen ja varmasti myös senuudenlaista jälkeen, mutta dataa, niitä ei ole yhteydessä Hyöty-% 5v tarkoittaa kyseisen menoluokan oletettua prosentteina sen omasta toiminnasta. On ennustettu, että vuodesta 2005 vuo- Sarakkeessa keräysjärjestelmää muutettava vastaavasti jotta uusipienentymistä data saadaan viidentenä toimintavuotena ja siitä eteenpäin. teen 2020 digitaalinen maailma kasvaa 300-kertaiseksi. Toisaaljälleen analyysijärjestelmän käyttöön. ta on ennustettu, että vuoteen 2020 saakka digitaalisen maailma 6 volyymi kaksinkertaistuu joka toinen vuosi. Tämä aiheuttaa huoTULOKSET mattavasti lisää ihmisten ja järjestelmien generoimaa raaka-dataa. Osa syntyvästä tiedosta on sellaista, jolla on merkitystä onnetPelastustoimen yhteisen tietovarannon ja siihen liittyvän datatomuusriskejä ajatellen. Osalla taas ei ole mitään tekemistä vahinanalyysin lopputuloksena saadaan aikaan kuvassa 2 esitetty loogikojen ja onnettomuuksien kanssa. Edeltä käsin on vaikea sanoa, nen kokonaisuus. Siinä on mukana elementtejä tiedon keräämiskumpaan joukkoon data kuuluu. Näiden syy-yhteyksien löytätä, analysointia ja johtopäätösten tekemistä varten. Pelastustoimen minen voi joskus olla hyvin työlästä. Osa datasta ei ole sellaisessa organisaatioissa on jo olemassa käytännöt toimenpiteille, joilla muodossa, että sitä olisi mahdollista hyödyntää tämän tutkimukjohtopäätökset siirretään toiminnaksi. Kun tällainen kehittämisen tuottavat jatkuvasti lisää raakadataa ihmisen omasta toiminnasta. On ennustettu, että vuodesta sen tarkoittamissa yhteyksissä. Tämä osuus tiedosta on tietenkin ympyrä saadaan kokonaisuutena toimimaan, järjestelmä tuottaa 2005 vuoteen 2020 digitaalinen maailma kasvaa 300-kertaiseksi. Toisaalta on ennustettu, että helposti tunnistettavissa, mutta sen merkitystä lopputuloksen kanjatkuvasti uutta tietoa onnettomuuksien ehkäisemiseksi ja vahinvuoteen 2020 saakka digitaalisen maailma volyymi kaksinkertaistuu joka toinen vuosi. Tämä nalta voidaan vain lisää arvailla. kojen vähentämiseksi. aiheuttaa huomattavasti ihmisten ja järjestelmien generoimaa raaka-dataa. Data-analyysityökalujen voidaan nähdä palvelevan ensisijaisesTarkkaa euromääräistä säästöä ei voida ennustaa. Jatkossa on Osati syntyvästä tiedosta on sellaista, jolla on merkitystä onnettomuusriskejä Osallaettä kustannussäästöjä on mahdollista saavuttaa onnetkonversiota datasta informaatioksi. Tiedon lisäämisen tapauk- ajatellen. arvioitu, taassessa ei ole mitään tekemistä vahinkojen ja onnettomuuksien kanssa. Edeltä käsin on vaikea korostetaan inhimillistä kosketusta eli ihmisen mieleen kutomuuksia ehkäisemällä, niiden vaikutuksia pienentämällä ja toisanoa, kumpaan joukkoon data tietotaitoa kuuluu. Näiden syy-yhteyksien löytäminen joskus olla muloitunutta tietämystä, tai intuitiota. Koska tieto ja voi mintaa tehostamalla. Onnettomuuksien ja riskien väheneminen hyvin työlästä. Osa datasta ei ole sellaisessa muodossa, että sitä olisi mahdollista hyödyntää tietämys määritelmällisesti liittyvät ihmisiin ja esiintyvät ihmisisaiheuttavat jollakin aikavälillä mahdollisuuksia myös toimintavaltämän tutkimuksen tarkoittamissa yhteyksissä. Tämä osuus tiedosta on tietenkin helposti sä, ei niitä voida algoritmeilla automaattunnistettavissa, muttahienostuneimmillakaan sen merkitystä lopputuloksen kannalta voidaan vain arvailla.miuden alentamiseen. tisesti tuottaa, ainakaan vielä. Kuva 2 esittää näiden käsitteiden Taulukko 1 perustuu ProntoX-projektin loppuraporttiin [11]. keskinäistä riippuvuutta. Raportissa esitetyt kustannukset on tässä taulukossa päivitetty vuosille 2012…2014. Varanto-järjestelmällä saatavat hyödyt on esitetty yksinkertaistettuna siten, että hyöty on laskettu mukaan ainoastaan viidennestä käyttövuodesta eteenpäin. Kuitenkin järjestelmästä on odotettavissa hyötyä jo heti ensimmäisen toimintavuoden jälkeen. Sen jälkeen hyöty kasvaa tietämyksen lisääntyessä aina viidenteen vuoteen ja varmasti myös sen jälkeen, mutta niitä ei ole tässä yhteydessä arvioitu. Sarakkeessa Hyöty-% 5v tarkoittaa kyseisen menoluokan oletettua pienentymistä prosentteina viidentenä toimintavuotena ja siitä eteenpäin. On selvää, että euromääräisesti suurimmat hyödyt voidaan taulukon mukaan löytää sieltä, mihin keskittyvät suurimmat kustannukset eli pelastustoimen sisäiset kustannukset ja rakennuspaloista aiheutuneet vahingot. Onnettomuuksien määrään suhteutettuna pelastustoimen taskutilaston mukaan [5] muut merkittävät Kuva 1. Data ja informaatio ovat koneiden tuotoksia tai raaka-ainetta, tieto ja tietämys kohdat ovat luultavasti kategorioissa muut onnettomuudet ja vaKuva 1. Data ja informaatio ovat koneiden tuotoksia tai raaka-ainetta, jäävät ihmisten työstettäväksi. [12] hingontorjunta. Näistä ei kuitenkaan ole saatavana kootusti eutieto ja tietämys jäävät ihmisten työstettäväksi. [12] romäärisiä vahinkotietoja samalla tavoin kuin rakennuspaloisData-analyysityökalujen voidaan nähdä palvelevan ensisijaisesti konversiota datasta informaatioksi. Tiedon lisäämisen tapauksessa korostetaan inhimillistä kosketusta eli ihmisen 38 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 mieleen kumuloitunutta tietämystä, tietotaitoa tai intuitiota. Koska tieto ja tietämys määritelmällisesti liittyvät ihmisiin ja esiintyvät ihmisissä, ei niitä voida


ta. Voidaankin olettaa, että data-analyysin avulla voidaan myös näissä lukumääräisesti merkittävissä vahingoissa saada suurempaa hyötyä kun pystytään ennakolta ehkäisemään ja ainakin vähentämään vahinkoja. Taulukossa esitetyt hyödyt eivät kaikki kohdistu suoraan pelastustoimen säästöiksi. Osa tulee yleisesti yhteiskunnan hyödyksi, kuten esimerkiksi rakennuspalojen vähenemisestä syntyvä hyöty. Pelastustoimen yhteisen tietovarannon avulla pystytään alentamaan myös toimialan ICT-kustannuksia. Se sijaan, että jokainen pelastuslaitos yksinään tai pienessä ryhmässä kehittävät omia järjestelmiään, voidaan yhteisen tiedon tallennuksen ja käsittelyn avulla jakaa kustannukset koko toimialalle. Tiedon hyödyntäminen eli tiedon muuttaminen tietämykseksi on edelleen kontekstiin sidottua ja vaatii merkittävää pelastustoimen tuntemusta ja alueellisten erityispiirteiden huomioonottamista.

tä sisäisen datan tallentaminen ja kaikki analysointi on pidettävä omissa käsissä.

Lähdeluettelo [1] Sisäasiainministeriö, Pelastustoimen strategia 2025, 2012. s. 15–16. ISSN 1236-2840 [2] T. Männikkö, Pelastustoimi askel eteenpäin - strategisen ajattelun voimin, 2014. [Online]. Available: http://pelastustoimi.fi/ajankohtaista/blogi/1/0/neuvotteleva_virkamies_ tiina_mannikko_pelastustoimi_askel_eteenpain_-_strategisen_ajattelun_voimin_57011. (Viitattu 27.4.2015) [3] P. Mero, Sähkö aiheuttaa maamme suurvahingot, pelastustoimi.fi, 2014. [Online]. Available: http://pelastustoimi.fi/ ajankohtaista/blogi/1/0/johtava_asiantuntija_petri_mero_ sahko_aiheuttaa_maamme_suurvahingot_56825. (Viitattu 27.4.2015) [4] E. Kokki and J. Jäntti, Vakavia henkilövahinkoja aiheuttaneet JOHTOPÄÄTÖKSET tulipalot 2007–2008, 2009. s. 105–106, ISSN 1795-9160 Ne mitä edellä on esitetty säästöiksi, eivät välttämättä toteudu [5] J. Ketola and E. Kokki, Pelastustoimen taskutilasto 2009sellaisenaan. Jos etukäteen tiedettäisiin, mitä ja miten asiat pi2013, s. 10, 2014. ISSN 1795-9187 tää tehdä, datan kokoaminen ja analysoinnin järjestäminen oli[6] Wikipedia, Data-analyysi, [Online]. Available: http:// si tarpeetonta. fi.wikipedia.org/wiki/Data-analyysi. (Viitattu 27.4.2015) Varanto-järjestelmän hinnaksi on arvioitu muutamia miljoonia [7] E. Zolfagharifard, Ebola was flagged up by computer softeuroja. Tämä arvio sisältää yhteisen pelastustoimen tietovaranware nine days BEFORE it was announced: HealthMap usnon, datan keräämiseen tarvittavat sovellukset keskisillä osa-alued social media to spot disease, 2014. [Online]. Availabeilla (kuten valvontatoiminta) ja käyttöönoton. Jos keskitetyn tiele: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2722164/ tovarannon avulla pystytään säästämään yhteiskunnalle aiheutuvia Ebola-flagged-computer-software-nine-days-BEFORE-ankokonaiskustannuksia vaikkapa vain puolet edellä esitetystä, silnounced-HealthMap-used-social-media-spot-disease.html ti investoinnin takaisinmaksuaika on vähemmän kuin yksi vuosi. (Viitattu: 29.4.2015). Keskeinen ongelma on, miten saadaan aikaan sellainen toi[8] J. Brownstein and C. Freifeld, HealthMap. [Online]. Availabmintatapa ja -kulttuuri, joka huolehtii jatkuvasti muuttuvan dale: http://www.healthmap.org/en/. (Viitattu 27.4.2015) tan keräämisestä ja sen analysoinnista, vaikka osa datasta ei var[9] A. Patrizio, IBM to help doctors fight heart disease with On selvää, euromääräisesti suurimmat voidaan taulukon mukaan löytää masti olekaanettä relevanttia. Lisäksi tulee tunnistaa hyödyt pelastustoimen smarter use of data, sieltä, 2013. [Online]. Available: http://www. mihin keskittyvät suurimmat kustannukset, eli pelastustoimen sisäiset kustannukset ja ulkopuolisen datan merkitys onnettomuuksien ja vahinkojen ehciteworld.com/article/2115640/big-data-analytics/ibm-tokäisyssä. rakennuspaloista aiheutuneet vahingot. Onnettomuuksien help-doctors-fight-heart-disease-with-smarter-use-of-data. määrään suhteutettuna Julkishallinnolla taskutilaston on erityinen rooli data-analyysi -ilmiössä. html. (Viitattu pelastustoimen mukaan [5] muut merkittävät kohdat ovat 27.4.2015) luultavasti Lainsäädännöllinen kaipaa selkeytystä. Epätietoisuus The Boeing ole Edge, 2015. [Online]. Available: http://www.bokategorioissa muutviitekehys onnettomuudet ja vahingontorjunta. Näistä[10] ei kuitenkaan saatavana vallitsee siitä, millaistavahinkotietoja dataa saa kerätäsamalla ja hyödyntää ja mileing.com/commercial/boeing-edge/#/services/fleet-services/ kootustivielä euromäärisiä tavoin kuin rakennuspaloista. Voidaankin loin esimerkiksi henkilörekisteri muodostuu ja mihin se velvoitoverview/. (Viitattu 27.4.2015) olettaa, että data-analyysin avulla voidaan myös näissä lukumääräisesti merkittävissä taa. Globaalit pilvipalvelut asettavat vielä lisähaasteensa. Lain[11] P. Kortelainen and J. Ketola, Pelastustoimen rekisteri- ja tilasvahingoissa saada suurempaa hyötyä kun pystytään ennakolta ehkäisemään ja ainakin säädäntö on paikallista, mutta suurimpien pilvipalveluntarjoajitointijärjestelmien tarpeet ja toteutusmalli, 2012, S. 94, ISSN vähentämään vahinkoja. en, kuten Amazonin, Googlen, IBM:n ja Microsoftin palvelin1795-9160 keskukset sijaitsevat useilla mantereilla. Tämä johtaa siihen, et[12] I. Salo, Big data & pilvipalvelut. Jyväskylä: Docendo Oy, 2014, Taulukko1. Varanto-järjestelmästä saatava hyöty S. 33, ISBN 978-952-291-032-5 Järjestelmän ominaisuus

Hyöty

Mittari

Valvontatiedot ja onnettomuustiedot voidaan yhdistää

Valvontatoiminta onnettomuuksien ehkäisyssä

Rakennuspalojen vahingot Kuolemantapaukset rakennuspaloissa Loukkaantuneet rakennuspaloissa

Kohdetiedot operat. toiminnan käyttöön

Pelastustoiminta tehokkaampaa

Operatiivinen pelastustoiminta rakennuspaloissa Suurpalojen aiheuttamat vahingot

Toiminnan taustatietoa

Toiminnan ohjaus tehostuu

Pelastustoimen kokonaiskustannus

Varanto-järjestelmän avulla saatava hyöty yhteensä M€, arvio

Kantaluku

Hyöty% 5v

121 M€

5

Hyöty M€/v 5v -> 6,05

11.6 M€

3

0,35

0.375 M€

4

0,01

33 M€

5

1,65

35 M€

5

1,75

382 M€

3

11,46

(=58hlö*200 000 €/hlö)

(=563 hlö*570 €/hlö)

(=5700 kpl*5800 €/kpl)

Taulukko 1. Varanto-järjestelmästä saatava hyöty.

21.27

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Taulukossa esitetyt hyödyt eivät kaikki kohdistu suoraan pelastustoimen säästöiksi. Osa tulee

39


Hassinen Marko Pelastusopisto Hulkontie 83, 70820 Kuopio

Tulevaisuuden tietotekniset ratkaisut pelastustoimen operatiivisessa toiminnassa

TIIVISTELMÄ Pelastusopiston tutkimus- ja kehittämispalveluiden toteuttaman ja Palosuojelurahaston pääasiallisesti rahoittaman VOTI-hankkeen (Vakioitu Operatiivinen TyöasemaInfrastruktuuri) tavoitteena oli määritellä vakioitu työasemakonsepti pelastustoimen käyttöön. VOTI-hankkeeseen hyvin läheisesti liittyneen TUPO-hankkeen (Pelastustoimen operatiivisten tietojärjestelmien tietoturvapolitiikka) tavoitteena oli luoda edellytyksiä pelastustoiminnan tulevaisuuden tietojärjestelmien käyttöön tarvittavan toimintaympäristön rakentamiseen. Olennaisena osana näiden ympäristöjen rakentamista ovat tietojärjestelmien asettamien tietoturvavaatimusten tyydyttäminen. Pelastuslaitoksilta kerättiin tietoa nykyään käytössä olevista laitteista ja toimintaympäristöstä sekä vaatimuksia ja toiveita tulevaisuuden ominaisuuksista. Näiden saatujen tietojen pohjalta lähdettiin rakentamaan kokonaisuutta, joka tarjoaa pelastustoimelle operatiivisen työaseman, tietoliikenteen, tietoturvan ja tämän konseptin päällä käytettävät pelastustoimea tukevat ohjelmat sekä tätä kokonaisuutta tukevan palvelinympäristön.

Johdanto Pelastustoimen tietojenkäsittely-ympäristö on muuttumassa vauhdilla, jollaista aiemmin ei ole koettu. Uusien tietojärjestelmien myötä paineita tulee sekä työprosessien muutokseen, että erityisesti työympäristön muuttumiseen. Pelastustoimi on aiemmin toiminut tietojenkäsittely-ympäristönsä osalta varsin autonomisena ja muista viranomaisista erillään kuntatoimijana, joka on itsenäisesti voinut tehdä päätöksiä ja linjavetoja tietojenkäsittelyn toimintatavoista ja välineistöstä. Päätöksenteko on ollut kuntasektorille ominaisesti hyvin autonomista, ja pelastuslaitoksittain on päädytty usein verraten erilaisiin toimintatapoihin. Turvallisuusviranomaisille yhteiset tietojärjestelmät, kuten ERICA ja KEJO, luovat tarpeen pelastustoimelle näyttäytyä yhtenä viranomaistahona, nykyisen 22 tahon sijaan. Jotta olennainen hyöty tulevista järjestelmistä saadaan käyttöön, tulee pelastustoimel40

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

la olla selkeitä, toimialalle yhteisiä tavoitteita, toimintamalleja ja linjauksia, joiden mukaan pelastustoimi esiintyy muiden viranomaisten suuntaan. VOTI- ja TUPO-hankkeet ovat lähtökohdiltaan tähdänneet toimiin, joilla edellä kuvattua yhtenäisyyttä voidaan tuoda pelastustoimeen. Hankkeiden tavoitteena on ollut kehittää koko maan pelastustoimen ICT-työtä tukevaa materiaalia, tutkittua tietoa, parhaita käytänteitä ja konkreettisia ympäristöjä. Hankkeiden perustavoite on ollut mahdollistaa pelastustoimen menestyminen tulevaisuuden yhtenevässä turvallisuusviranomaisten toimintaympäristössä. VOTI-hankkeen tavoite oli luoda yhtenäinen, vakioitu operatiivisen toiminnan tietojenkäsittely-ympäristö, joka on tuotettu pelastustoimen tarpeita vastaamaan. TUPO-hankkeen tavoite oli tuottaa tarvittavat tietoturvaan liittyvät määrittelyt ja toimintatavat työasemavakiointiin sekä pelastustoimen operatiiviseen toimintaan laajemminkin. Tässä julkaisussa tiivistetysti esitellään lähinnä VOTI-hankkeen tuloksia. Hankkeiden tärkeimpinä yhteistyökumppaneina olivat pelastuslaitokset, Viestintävirasto, Erillisverkot Oy, Sunit Oy sekä Istekki Oy. Hankkeen itselleen asettamana tavoitteena oli ensimmäisen vuoden aikana tuottaa ST IV -tason (ST=suojaustaso) tietoturvavaatimukset täyttävä kohtuuhintainen työasemavakiointi ja pilotoida tämä. Tämän määrittelytyön ollessa jo käynnissä ilmeni, että TUVE-verkon käyttöönoton myötä vakiointi ja tietoturvamääritykset tulevat KUNTU-hankkeesta, jolloin VOTI- ja TUPOhankkeiden fokus siirrettiin vakioinnin päälle tuotettaviin palveluihin ja niiden kehittämiseen. Samalla laadittiin toimintasuunnitelma (Pelastustoimen tietoturvastrategia 2017), jolla seuraavien kolmen vuoden aikana pelastustoimi pääsee turvallisuusviranomaisten yhteisten tietojärjestelmien käyttöön riittävälle tietoturvallisuuden tasolle. Hankkeiden luoma kokonaisuus jäi pilottina elämään Pohjois-


Savon pelastuslaitoksen johtoautoon. Käytännön kokemukset ovat osoittaneet kokonaisuuden toimivaksi, ja se on saanut kiitosta käyttäjäkunnalta. Jatkotyöskentely on kuitenkin tarpeen, etenkin tulevaisuudessa häämöttävien uusien, turvallisuusviranomaisten yhteisten tietojärjestelmien (KEJO, ERICA) käyttöönottoa silmällä pitäen. Tekninen kehitys ICT-ympäristöissä on siinä määrin nopeaa, että pelastustoimi tarvitsee riittävästi resursoidun, keskitetysti hallinnoidun ICT-kehitysorganisaation. Jotta nykyresurssein voitaisiin tuottaa tyydyttäviä ICT-palveluita pelastustoimeen, tulee yksittäisten laitosten kehityshankkeet saada yhteisiksi, koko pelastustoimen hankkeiksi hyödyttämään laajempaa käyttäjäkuntaa. VOTI-HANKE VOTI-hanke alkoi 1.9.2013 ja päättyi 31.8.2014. Hankkeen rahoitus tuli pääosin Palosuojelurahastolta. Hankkeen toteuttamisesta vastasi Pelastusopiston tutkimus- ja kehittämispalvelut. Hankkeessa toimi yksi työntekijä päätoimisesti, toinen osa-aikaisesti.

Ulkoiset vaatimukset Hankkeen yhtenä vahvana alkuunpanija on ollut tieto pelastustoimen mahdollisesta liittymisestä tulevaan TUVE-verkkoon, kuten myös uusien tietojärjestelmien, esimerkiksi KEJO [1] ja ERICA [2] käyttöönotto lähivuosina. Olennaiseksi ulkoiseksi vaatimukseksi muodostui siis näiden uusien järjestelmien asettamat tietoturvaja mahdolliset laitteistovaatimukset. Toinen tärkeä tunnistettu ulkoinen tekijä oli pelastuslaitoksen ICT-ympäristön ja -palveluiden tuottaja, eli toistaiseksi käytännössä kunnat ja näiden vaatimukset. Tältä osin vaatimukset kohdistuivat lähinnä tietoturvaan ja pääsyyn kunnan palveluihin ulkoisesta verkosta käsin. Laitteiston osalta pelastuslaitosten operatiivisen toiminnan tarpeet poikkeavat huomattavasti kunnan muusta laitekannasta, ja tältä osin mitään selkeää vakiointia ei tä7. Toiminnanjaotus män suhteen oikeastaan ollut olemassa paria poikkeusta 8. Videokuva (ajoneuvosta, ole kohteesta, toiselta viranomaiselta, lämpökamera, yms) lu9. Anturidata (sää, ajoneuvon vesi ja vaahto, pelastajan elintoiminnot, yms.) kuun ottamatta. 10. Liikennevalojen ohjaus (nykyään useita toteutuksia) Selvitystyö TULEVAISUUDEN VISIO JA HANKKEESSA TEHTY PILOTTI Hankkeen aikana pyrittiin tutustumaan mahdollisimman laajaTehdyn kartoitustyön perusteella määriteltiin tulevaisuuden pelastustoimen operatiivisen työaseman malli.pelastustoimen Tulevaisuudessa pelastustoimen operatiivinen työasema toimii monelta osin laialaisesti operatiivisen toiminnan nykyiseen täysin itsenäisesti ja automaattisesti sekä mahdollistaa kaikkien tarvittavien lisälaitteiden liittekantaan, järjestelmiin toimintatapoihin puolillakäsittelyn Suomea. tämisen. Työasema hoitaa autosta ja ja ympäristöstä kerättävän tiedoneri ja anturidatan ja puskuroinnin sekä välittämisen eteenpäin keskitettyihin tietojärjestelmiin. Valitettavasti aika eivätkä kustannukset sallineet kaikilla pelastusKaikki tieto mitä kentältä kerätään (sää,uskoimme paikka, ääni, kuva, pelastajan elintoiminnot, yms.) on hylaitoksilla vierailua, mutta saaneemme kohtuullisen käytettävissä sekä ajoneuvossa, että kaikkialla PEIP (Pelastustoimen IP verkko) verkossa revän kuvan kokonaisuudesta nykyiselläkin otannalla. aaliajassa (Tilannekeskus TIKE, Johtokeskus JOKE). Kaikki tieto myös tallennetaan automaattisesti ja pystytään jakamaan helposti halutuille ihmisille myös oman laitoksen ulkopuolelle. Tietoa pystytään myös tarkastelemaan jälkeenpäin vaikkapa aikaperspektiivissä.



Kuva 1. VOTI pilottiympäristön komponentit ja niiden väliset yhteydet

Kuvatyöaseman 1. VOTI-pilottiympäristön komponentit niiden väliset yhteydet. Tällaisen pilottia varten rakennettiin pilotti Pohjois-Savonja pelastuslaitoksen Kuopion aseman johtoautoon, johon asennettiin: 

Selvitysten aikana kävi nopeasti selväksi, että oikeastaan jokaisella laitoksella on omia toimintamallejaan. Laitekanta on hyvin kirjava ja tietoturvan taso liki olematon. Useimmiten ICT-palvelut tulevat kunnilta tai yritykseltä, joka tuottaa ko. palvelut kunnalle. Laitoksilla on jossain määrin myös omaa osaamista ja tietotaitoa ICT-asioissa, käytännössä arkirutiinien pyörittäminen tuntuu vain syövän suurimman osan ajasta, jolloin kehityshankkeille ei juurikaan jää resursseja. Tietoliikenteessä käytetään yleisimmin kuntien verkkoa, josta käytettävät peruspalvelut, kuten sähköposti tai videoneuvottelu, saadaan erilaisilla kaupallisilla 3/4g- tai @450-yhteyksillä yksittäisille työasemille käytettäväksi kentälle operatiivisen toiminnan tukena.

Tärkeiksi koetut palvelut Tehtyjen selvitysten perusteella laadittiin lista palveluista joita vakioidusta työasemasta täytyy pystyä käyttämään ja jota vakioinnin tulee omalta osaltaan tukea. 1. Tilannekuva, kenttäjohtaminen (PEKE, MERLOT, KEJO) 2. Kohdetietopalvelu (rakennukset, ajoneuvot, turvalaitteet) 3. Taustatietopalvelu (Luova, Tokeva, Boris, Usva, yms) 4. Kunnalliset palvelut (email, verkkolevy, kartat, intra) helposti käytettävissä 5. Tilannepäiväkirja (helppokäyttöinen usean toimijan bloki: auto/tike/joke) 6. Tiedonsiirtopalvelut (offline kansiot, smartboard, eBeam, videoneuvottelu) 7. Toiminnanjaotus 8. Videokuva (ajoneuvosta, kohteesta, toiselta viranomaiselta, lämpökamera, yms) 9. Anturidata (sää, ajoneuvon vesi ja vaahto, pelastajan elintoiminnot, yms.) 10. Liikennevalojen ohjaus (nykyään useita toteutuksia) TULEVAISUUDEN VISIO JA HANKKEEN PILOTTI Tehdyn kartoitustyön perusteella määriteltiin tulevaisuuden pelastustoimen operatiivisen työaseman malli. Tulevaisuudessa pelastustoimen operatiivinen työasema toimii monelta osin täysin itsenäisesti ja automaattisesti sekä mahdollistaa kaikkien tarvittavien lisälaitteiden liittämisen. Työasema hoitaa autosta ja ympäristöstä kerättävän tiedon ja anturidatan käsittelyn sekä puskuroinnin ja välittämisen eteenpäin keskitettyihin tietojärjestelmiin. Kaikki tieto mitä kentältä kerätään (sää, paikka, ääni, kuva, pelastajan elintoiminnot, yms.) on käytettävissä sekä ajoneuvossa, että kaikkialla PEIP-verkossa (Pelastustoimen IP-verkko) reaa­ li­ajassa (Tilannekeskus TIKE, Johtokeskus JOKE). Kaikki tieto myös tallennetaan automaattisesti ja pystytään jakamaan helposti halutuille ihmisille myös oman laitoksen ulkopuolelle. Tietoa pystytään myös tarkastelemaan jälkeenpäin vaikkapa aikaperspektiivissä. Tällaisen työaseman pilottia varten rakennettiin pilotti Pohjois-Savon pelastuslaitoksen Kuopion aseman johtoautoon, johon asennettiin: • Sunitin uusin ajoneuvotietokone • 2 kpl 20" näyttöjä takatilaan + 7" karttanäyttö kuljettajalle • Axis videoserveri + valvomo-ohjelmisto • Bullard langaton lämpökamera • Goodmill monikanavareititin • kiinteä dataradio VIRVE-dataa varten Asennusjärjestely on esitetty kuvassa 1. Tietoliikenneyhteydet ajoneuvoon oli rakennettu jo aiemmin MoniKa-hankkeen yhteydes-



PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

41


Sunitinuusin uusinajoneuvotietokone ajoneuvotietokone •• Sunitin kpl20" 20"näyttöjä näyttöjä takatilaan + karttanäyttö 7" karttanäyttö kuljettajalle •• 22kpl takatilaan + 7" kuljettajalle Axisvideoserveri videoserveri + valvomo-ohjelmisto • Axis + valvomo-ohjelmisto • Bullard Bullardlangaton langatonlämpökamera lämpökamera • Goodmill Goodmillmonikanavareititin monikanavareititin sä ••[3].kiinteä Ajoneuvoon oli asennettu tällöin Goodmill varten kiinteädataradio dataradioVIRVE-data:a VIRVE-data:a varten

W24R-monikanavareititin, jossa oli kaksi 3G-yhteyttä ja @450-yhteys. Datame jo Kaaviona asennusjärjestely onon esitetty kuvassa 1. Tietoliikenneyhteydet ajoneuvoon oli rakennettu Kaaviona asennusjärjestely esitetty kuvassa 1. Tietoliikenneyhteydet ajoneuvoon oli rakennettu jo Oy:n mentyä konkurssiin, käyttämättömäksi, aiemmin MoniKa -hankkeen yhteydessä @450-yhteys [3]. Ajoneuvoon oli jäi asennettu tällöin Goodmill W24Rjomoniaiemmin MoniKa -hankkeen yhteydessä [3]. Ajoneuvoon oli asennettu tällöin Goodmill W24R monikanavareititin, jossa oli kaksi 3G yhteyttä ja @450 yhteys. Datame Oy:n mentyä konkurssiin, @450 ten yhteys jossa oli käytännössä kahden operaattorin kanavareititin, oli kaksi 3G yhteyttä ja @450eri yhteys. Datame Oy:n 3G-yhteyksimentyä konkurssiin, @450 yhteys jäi käyttämättömäksi, joten yhteys oli käytännössä kahden eri operaattorin 3G yhteyksien vayhteys jäi käyttämättömäksi, joten yhteys oli käytännössä kahden oli eri operaattorin yhteyksien varassa. Lisäksi itse Lisäksi ajoneuvotietokoneessa oli VIRVE yhteys. Yhteyksien rakentumista on3G kuvattu alla en varassa. itse ajoneuvotietokoneessa VIRVE-yhteys. rassa. Lisäksi itse2. ajoneuvotietokoneessa oli VIRVE yhteys. Yhteyksien rakentumista on kuvattu alla olevassa kuvassa Yhteyksien on kuvattu kuvassa 2. olevassa kuvassarakentumista 2.

VOTI-hankkeen vakioitu ympäristö rakennettiin heti hankkeen alusta lähtien sellaiseksi, että se voi toimia muiden viranomaisten kanssa yhteensopivana alustana pelastustoimen operatiivisessa toiminnassa.

nen anturitiedon keruu, siirto ja jakamisväylä koko pelastustoimelle. Hankkeessa lähdettiin alusta alkaen rakentamaan järjestelmää siten, että itse työaseman perusvakioinnin päälle saadaan seuraavassa vaiheessa luotua toimiva konsepti, jossa kaikki ajoneuvon ympäristössä olevat mittarit ja anturit saadaan liitettyä Kuva 2. Tietoliikenteen rakentuminen VOTI pilotissa ajoneuvoon, ja näiden tuottama tieto välitettyä eteenpäin halutKuva 2. Tietoliikenteen rakentuminen VOTI pilotissa tuun kohteeseen PEIP-verkkoa myöten. Kuva 2. Tietoliikenteen VOTI-pilotissa. Laitteistoksi valittiin Sunit Oy:nrakentuminen kiinteä ajoneuvotietokone mallia FD2 (kuva 3). Yhtenä vaTiedon siirron ja liityntöjen tekeminen erilaisiin laitteisiin ei lintakriteerinä oli poliisin juuri tekemä hankinta vastaavasta laitteesta [4], jolloin uskoimme mahdollisten KEJO tuomien täyttyvän laitteiston kuulunut vielä tämän hankkeen sisältöön, mutta laitteiden järkeLaitteistoksi valittiin Sunit vaatimusten Oy:n kiinteäainakin ajoneuvotietokone malliaosalta. FD2 (kuva 3). Yhtenä valintakriteerinä oli poliisin juuri tekemä hankinta vastaavasta laitteesta [4], jolloin uskoimme vän testaamisen helpottamiseksi ja seuraavassa vaiheessa suunmahdollisten KEJO tuomien vaatimusten ainakin täyttyvän laitteiston osalta. niteltujen asioiden edistämiseksi hankkeen ulkopuolella tehtiin useita apuvälineitä ja ohjelmistoja puhtaasti työntekijöiden henkilökohtaisen mielenkiinnon vuoksi. Ajoneuvon puoleen rakennettiin liityntäohjelmisto, joka mahdollistaa kaikkien kuviteltavissa olevien erilaisten antureiden kyt kemisen, tiedon jakamisen ajoneuvon sisällä sekä välittämisen Kuva 3. Pilotissa käytetty työasemalaitteisto eteenpäin ajoneuvon ympäristöön WLANin kautta sekä PEIPSunit:in ovat yleisesti ottaen ajoneuvotietokoneiden kentällä laadukkaina pidettyjä Kuvalaitteet 3. Pilotissa käytetty työasemalaitteisto.  verkon palvelimelle. joskin myös hieman kilpailijoitaan kalliimpia. Vierailumme Sunit Oy:n tuotantotiloissa ja Kuva 3. Pilotissa työasemalaitteisto tutustuminen heidänkäytetty tuotantoja testauskäytäntöihinsä antoivat kuitenkin erittäin hyvän kuvan

Ajoneuvon sääasema ja anturidataliitäntä

Sunit:in laitteet ovat yleisesti ottaen ajoneuvotietokoneiden kentällä laadukkaina pidettyjä  joskin myös hieman kilpailijoitaan kalliimpia. Vierailumme Sunit Oy:n tuotantotiloissa Laitteistoksi valittiin Sunit Oy:n kiinteä ajoneuvotietokone mallia jaTestausta varten hankittiin ajoneuvoon sopiva sääasema mallia  tutustuminen heidän tuotantoja testauskäytäntöihinsä antoivat kuitenkin erittäin hyvän kuvan FD2 (kuva 3). Yhtenä valintakriteerinä oli poliisin juuri tekemä Airmar 150WX (kuva 5). Tämä on tarkoitettu ensisijaisesti me-

hankinta vastaavasta laitteesta [4], jolloin uskoimme mahdollisten  tuomien vaatimusten ainakin täyttyvän laitteiston osalta. Sunit:in laitteet ovat yleisesti ottaen ajoneuvotietokoneiden kentällä laadukkaina pidettyjä – joskin myös hieman kilpailijoitaan kalliimpia. Vierailumme Sunit Oy:n tuotantotiloissa ja tutustuminen heidän tuotanto- ja testauskäytäntöihinsä antoivat kuitenkin erittäin hyvän kuvan tuotteiden laatuun panostamisesta ja sitä kautta perusteita ehkä hieman korkeammalle hinnalle. Ympäristöä rakennettaessa pyrittiin huomiomaan esiin nousseita vaatimuksia ja tarpeita mahdollisimman monelta kannalta ja luomaan ympäristö, joka vastaisi myös käyttäjien toiveita niin käytettävyydeltään kuin vaikkapa ergonomialtaan. Ympäristöstä haluttiin mahdollisimman ”konttorimainen” (kuva 4), isot näytöt ja kunnollinen näppäimistö ja hiiri.

KEJOn

Pilotoinnista saadut kokemukset Laitteisto on ollut kesän toukokuusta 2014 alkaen operatiivisessa käytössä ja palaute käyttäjiltä on ollut hyvää pienten alkuvaikeuksien jälkeen. Ergonomiaa ja työympäristöä on kehuttu. Hyvin toimivat ja helposti ajonaikanakin käytettävät yhteydet kunnan palveluihin ja mm. Prontoon on koettu hyödylliseksi. Kokonaisuus, jossa P3 voi operoida kahdella isolla näytöllä ja kuljettajalle on PEKEn reititys omalla näytöllään auki, on koettu erityisen toimivaksi. Koko laitteiston yhteinen virrankulutus on kohtuullisen suuri. Laitteiden ollessa aina päällä tämä on aiheuttanut pientä huolta tilanteissa, jossa autolla ollaan pidempään paikallaan ilman ulkoista sähkönsyöttöä.   Tiedon keruu ja anturit Vakioitu työasema tarjoaa myös hyvän alustan toteuttaa yhtenäi42

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

renkulkuun, mutta soveltuu erinomaisesti myös pelastustoimen käyttöön. Tuulen suunnan ja voimakkuuden mittaus perustuu ultraääneen eikä laitteessa ole mitään mekaanisesti liikkuvia osia [5]. Laite voidaan siis asentaa ajoneuvoon kiinteästi, jolloin mittausdataa ajoneuvosta on saatavilla vaikkapa TIKEen aina ilman tuotteiden laatuun panostamisesta ja sitä kautta perusteita ehkä hieman korkeammalle hinnalkäyttäjän erillisiä toimenpiteitä. le. Laitteessa on sisäinen GPS, jonka lisäksi siitä saadaan lämpötiYmpäristöä rakennettaessa pyrittiin huomiomaan esiin nousseita vaatimuksia ja tarpeita mahla, ilmanpaine, tuulen nopeus ja suunta sekä kallistuskulmat. Lidollisimman monelta kannalta ja luomaan ympäristö joka vastaisi myös käyttäjien toiveita sävarusteena laitteeseen hankkia sademääräja kosteusniin käytettävyydeltään kuin vaikkapavoidaan ergonomialtaan. Ympäristöstä haluttiin mahdollisimman "konttorimainen" (kuva 4), isot näytöt ja kunnollinen näppäimistö ja hiiri. anturi sekä lämmitysvastus. 



Kuva 4 Työaseman näyttöjen ja oheislaitteiden sijoittelu

Kuva 4. Työaseman näyttöjen ja oheislaitteiden sijoittelu.

Pilotoinnista saadut kokemukset

Laitteisto on ollut kesän toukokuusta 2014 alkaen operatiivisessa käytössä ja palaute käyttäjiltä on ollut hyvää pienten alkuvaikeuksien jälkeen. Ergonomiaa ja työympäristöä on kehuttu. Hyvin toimivat ja helposti ajonaikanakin käytettävät yhteydet kunnan palveluihin ja mm. Pronto:on on koettu hyödylliseksi. Kokonaisuus, jossa P3 voi operoida kahdella isolla näytöllä ja kuljettajalle on PEKE:n reititys omalla näytöllään auki, on koettu erityisen toimivaksi.


laitteessa ole mitään mekaanisesti liikkuvia laitteessa osiaole [5]. mitään Laitemekaanisesti voidaan siis asentaa liikkuvia ajoneuvoon osia [5]. Laite voidaan siis asentaa ajoneuvoon kiinteästi, jolloin mittausdataa ajoneuvosta kiinteästi, on saatavilla jolloin mittausdataa vaikkapa TIKE:en ajoneuvosta aina ilman on saatavilla käyttä-vaikkapa TIKE:en aina ilman käytt jän erillisiä toimenpiteitä. jän erillisiä toimenpiteitä. Kuva 6. Anturidatan liityntälaite.

Kuva 5. Pilotissa käytetty sääasema.





Kuva 6. AnturidaKuva 5. Pilotissa käytetty sääasema Kuva 5. Pilotissa käytetty sääasema Kuva 6. Anturid tan liityntälaite tan liityntälaite Laite osaa mitata tuulen nopeuden ja suunnan myös liikkuvasPelastustoimen tietoturvakysymysten ratkaiseminen akutisoituu ta ajoneuvosta. Parin kuukauden käytännön testauksen perusteellähivuosina uusien, viranomaisten yhteisten tietojärjestelmien­tulla tämä toimii kohtuullisen hyvin. Laite on kuitenkin melko tarklessa käyttöön. Näiden tietojärjestelmien myötä pelastustoimeen ka asennuspaikan suhteen eli ajoneuvon aiheuttamat virtaukset kohdistuu uusia tietoturvavaatimuksia, joita ei ole aiemmin ol  ympäristö lähdettiin heti hankkeen vaikuttavat luonnollisesti mittaustulokseen. Samat ongelmat toki lut. VOTI-hankkeen vakioitu   vaivaavat perinteisempiäkin antureita. Yhteenvetona voisi todeta, alusta rakentamaan siten, että se voi toimia muiden viranomaisettä pelastustoimen tarpeisiin laite soveltuu varsin hyvin kiinteän ten kanssa yhteensopivana alustana pelastustoimen operatiivisesasennusmahdollisuuden ansiosta. sa toiminnassa. Itse ajoneuvosta on tarve mitata useaa erilaista tietoa, joista joKiitokset kainen on saatavissa hieman erilaisen liitynnän kautta. Hankkeessa pyrittiin testaamaan edullinen ja yksinkertainen liityntälaite, Tämän julkaisun taustalla olevan hankkeen toteutukseen ovat jota voidaan käyttää hyvinkin erilaisissa tapauksissa halutun tieosallistuneet hyvin monet pelastuslaitokset. Haluamme osoittaa don mittaamiseen. kiitokset laitosten henkilöstölle avoimesta ja ennakkoluulottoLiityntälaitteeksi valittiin MOXA E1242 ethernet IO -moduli [6] masta suhtautumisesta hankkeeseen ja sen tavoitteisiin. Erityinen (kuva 6), joka mahdollistaa 4 analogista tuloa, 4 digitaalista tuloa kiitos on kohdallaan Pohjois-Savon pelastuslaitokselle pilottikohja 4 digitaalista lähtöä. Laite liitetään ajoneuvon sisäiseen etherteena toimimisesta. Hankkeen rahoitti pääosin Palosuojelurahasnet-verkkoon ja sitä kautta ajoneuvotietokoneeseen. to, jota ilman hanketta ei olisi syntynyt. Kiitos tästä PalosuojeluAnturiliitäntöihin voidaan tarpeen mukaan kytkeä halutut anrahastolle. turit ja välittää vaikkapa kohteeseen matkalla olevan ajoneuvon   Lähdeluettelo vesimäärästä tieto esimerkiksi TIKEen tai prosessoida sitä automaattisesti palvelimella, ja lähettää VIRVE-kapulaan hälytys, jos [1] KEJO-tietojärjestelmähankinta käynnistyy. http://www.pehallissa seisovan ajoneuvon akku on tyhjä. lastuslaitokset.fi/index.php?p=Ajankohtaista&id=50 [2] Uusi valtakunnallinen hätäkeskustietojärjestelmä otetaan käyttöön vuonna 2016–2017. http://www.112.fi/hatakeskusPOHDINTAA uudistus/uusi_tietojarjestelma [3] MoniKa-hankkeen loppuraportti. Monikavanareitityksen VOTI-hankkeen pilotti arvioitiin selkeästi onnistuneeksi ja se suunnittelu viranomaistoimintaan. http://www.pelastusopistäytti käyttäjien tarpeet hyvin. Työtä konseptin rakentamisessa to.fi/fi/tutkimus-_ja_tietopalvelut/kirjasto-_ja_tietopalvelut/ jäin luonnollisesti hankkeen jälkeen runsaasti tehtäväksi, pääosin julkaisut/julkaisusarjat/b_tutkimusraportit hankkeesta riippumattomista syistä. Nykyisestä pilotista saatavat [4] Poliisi lukee rekisterinumerosi – tekee 4 miljoonalla it-hankokemukset antavat suuntaa jatkokehitykselle ja mahdollisuuksia kintoja. http://www.tivi.fi/Uutiset/2013-10-25/Poliisi-lutunnistaa sellaisia tarpeita, joita hankkeen aikana ei tullut esiin. kee-rekisterinumerosi---tekee-4-miljoonalla-it-hankintoOlennaista pelastustoimen operatiivisessa työasemainfrastrukja-3205027.html tuurissa on saada aikaan sellainen konsepti, jota koko Suomen pe[5] 150WX – WeatherStation® Instrument. http://www.airlastustoimi voi käyttää, sen sijaan että tätä samaa työtä tehtäisiin martechnology.com/2009/products/marine-product. jokaisella laitoksella erikseen. Tällä tavoin voidaan saavuttaa toasp?prodid=150 dellisia kustannussäästöjä ja helpottaa työntekijöiden päivittäisiä [6] ioLogik E1242 Ethernet Remote I/O with 2-port Ethernet työtehtäviä. Yhtenäiset menettelyt ja ympäristöt myös helpottavat switch, 4 AIs, 4 DIs, and 4 DIOs. http://www.moxa.com/proyhteistoimintaa ja henkilöstön liikkuvuutta. duct/ioLogik_E1242.htm Työasemakonseptin kehittäminen ei kuitenkaan riitä pitkällä aikavälillä, vaan ympäristöt vaativat myös ylläpitoa, eikä tätä työtä voi juurikaan rakentaa hanketoiminnan varaan. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

43


Terhi Kling ja Tuula Hakkarainen, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, PL 1000, 02044 VTT Kati Tillander, Helsingin kaupungin pelastuslaitos, PL 10, 00099 Helsingin kaupunki

Operaatioaikamallinnus asuntopalo­ vahinkojen arvioinnissa

TIIVISTELMÄ Todenmukainen ja tarkka riskianalyysi tarvitsee lisää tutkittua tietoa onnettomuusriskeihin vaikuttavista tekijöistä sekä pelastuslaitoksen toiminnan vaikuttavuudesta. ”Toimintavalmiuden vaikuttavuus asuntopaloissa” -hankkeessa tuotettiin stokastiseen operaatioaikamallinnukseen perustuva laskennallinen menetelmä, jolla voidaan arvioida eri osatekijöiden vaikutusta henkilöja omaisuusvahinkojen määrään asuntopaloissa. Mallin käyttömahdollisuuksia havainnollistettiin esimerkkilaskelmien avulla ja mallin antamia tuloksia verrattiin todellisiin onnettomuuksiin pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustilasto PRONTOn tilastoaineiston avulla.

Johdanto Tässä tutkimuksessa toimintavalmiutta sekä siitä saatavaa hyötyä tarkasteltiin asuntopalon aiheuttamien henkilö- ja omaisuusvahinkojen näkökulmasta. Asiaa lähestyttiin stokastisen operaatioaikamallinnuksen [1] keinoin. Samaa menetelmää on aikaisemmin käytetty ydinvoimalaitoksen laitospalokunnan toiminnan mallinnukseen [2] sekä pelastuslaitoksen resurssien saatavuuden arviointiin suurpalon yhteydessä [3]. Pelastustoimi käyttää riskimäärittelyissään 1 km × 1 km ruutuja, jotka on niille määritetyn riskitason perustella luokiteltu neljään riskiluokkaan [4, 5]. Tyypilliset riskiluokan I ruudut ovat tiheästi asuttuja ja rakennettuja alueita, kun taas riskiluokan IV alueet ovat tyypillisesti harvaan asuttuja ja rakennettuja. Jotta Suomen maantieteelliset erot tulisivat riittävällä tavalla huomioitua hankkeen tarkasteluissa, tulokset määritettiin kullekin riskiluokalle I-IV erikseen. Mallin muodostamisessa hyödynnettiin tilastotietoja, jotka rajattiin vuosina 2009−2012 tapahtuneisiin asuntopaloihin, joiden osuus kyseisenä aikana oli noin 1,5 % kaikista pelastustoimen tehtävistä. Samalla aikajaksolla noin 6 % pelastustoimen tehtävissä kirjatuista vakavista henkilövahingoista (kuolemat ja vakavat loukkaantumiset) tapahtui rakennuspaloissa, joista suurin osa 44

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

(88 %) asuinrakennusten paloissa. Rakennuspalojen aiheuttamista omaisuusvahingoista noin 37 % syntyi asuinrakennusten paloissa.

Operaatioaika Stokastinen operaatioaikamallinnus on menetelmä, jossa pelastusoperaation yksittäisiä tapahtumia kuvataan aikaviiveinä ja mahdollisina erilaisten poikkeavien tapahtumien aiheuttamina lisäviiveinä. Ihmisten toimintoja ja niiden välisiä kytkentöjä kuvataan vuokaaviolla (kuva 1), jonka perusteella muodostetaan laskentamalli. Laskentamallissa tapahtumien aiheuttamat aikaviiveet määritellään todennäköisyysjakaumina, joiden parametrit arvioidaan tilastojen tai asiantuntija-arvioiden perusteella. Lopuksi suoritetaan Monte Carlo -simulointi käyttäen Excel-pohjaista Probabilistic Fire Simulator -työkalua (PFS) [6]. Monte Carlo -simulointien avulla muodostetaan realisaatioita tapahtumasarjan kokonaisaikaviiveelle. Tässä projektissa operaatioaikamallia käytettiin asuntopaloihin liittyvän pelastustoiminnan aikaviiveiden mallintamiseen. Operaatioaika alkaa palon syttymishetkestä. Kun palo havaitaan, ilmoitetaan siitä hätäkeskukseen, joka hälyttää pelastuslaitoksen. Pelastuslaitos lähtee kohteeseen ja saavuttuaan perille suorittaa ensitoimenpiteet (tiedustelu, selvitykset). Tehokas pelastustoiminta voi alkaa, kun paikalla on riittävä vahvuus (1+3) ja selvitykset on tehty. Operaatioaika päättyy, kun tilanne on ”saatu hallintaan”, mikä henkilövahinkojen yhteydessä tarkoittaa, että henkilöt on pelastettu (tai yritetty pelastaa), ja omaisuusvahinkojen yhteydessä, että palo on sammutettu ja savutuuletus suoritettu. Mallilla laskettua operaatioaikaa voidaan verrata henkilö- ja omaisuusvahinkojen kertymiseen tarkastelupisteissä 1 ja 2 (kuva 1), jolloin voidaan arvioida pelastuslaitoksen toiminnan vaikuttavuutta tilanteessa. Operaatioaikamallin parametrien määrittämisessä käytettiin mm. pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustilastoa (PRONTO), joka on sisäministeriön järjestelmä pelastustoimen seurantaa ja kehittämistä varten [7]. Toimenpiderekisteriin on kirjattu


eri arvoilla. Kriteerinä kuolettaville olosuhteille käytettiin FED=1 tai T=200 °C mittapisteen operaatioaikaa voidaan verrata henkilö- ja omaisuusvahinkojen kertymiseen ollessa 1,6 metrin korkeudessa. Simulointien tuloksena saatiin kuvassa 2b esitetty tarkastelupisteissä 1 ja 2 (kuva 1), jolloin voidaan arvioida pelastuslaitoksen toiminnan kertymäkäyrä, jonka mukaan 80 %:ssa tapauksista kuolettavat olosuhteet syntyvät ensimmäisten 10 minuutin aikana. vaikuttavuutta tilanteessa.

FEDraja-arvo

Vakavat haittavaikutukset (% altistuneista)

1,0 Kuvassa 3 50on esitetty mallin tuloksena saatuja pelastustoiminnan 0,3 11,4 riskiluokan I alueella syttyvässä tulipalossa. Kuvassa 4 on esitet syntyneille henkilövahingoille pelastustoiminnan eri vaiheissa. Kuva 0,1 1,1 kun pelastettava on saatu ulos asunnosta, vakava henkilövahink loukkaantuminen) on jo syntynyt 80 %:ssa tapauksista. Kullekin  a) 1000 realisaatiota, jolloin saatiin kuvan 6a mukainen tulos. Kuvasta Kuvassa esitetty mallin tuloksena saatuja pelastustoiminnan henkilövahingon todennäköisyys asuntopalossa onaikaviiveiden riskiluokassa IV Kuva 2. 3 a)on FED-raja-arvo [17] ja poistumista vakavasti haittaavien vaikutusten jakaumia riskiluokan alueella syttyvässä Kuvassa 4 on esitetty jo Kuva 2.I a) FED-raja-arvo [17]tulipalossa. ja poistumista vakavasti muodostuminen. b) Henkilövahinkojen kertyminen simuloinneissa, kunhaittaavien kriteerinätodennäköisyydet olivaiFED=1 muissa riskiluokissa, mutta herkkyys operaatioajan pituudelle on vähä syntyneille eri on vaiheissa. Kuvasta voidaan nähdä, että tai T=200 henkilövahingoille °C korkeudella 1,6 pelastustoiminnan m. Kuvan jakaumasta jätetty pois tapaukset, joissa

kutusten muodostuminen. b) Henkilövahinkojen kertyminen simuloinkun pelastettava ulos asunnosta, vakava henkilövahinko (kuolema kuolettavia olosuhteita eisaatu lainkaan (8,2T=200 % simuloiduista tapauksista) [10]. neissa, kun on kriteerinä oli syntynyt FED=1 tai °C korkeudella 1,6 m. Kuvan tai vakava

KuvaKuva 1. 1. Operaatioaikamallin rakenne.Kaaviossa Kaaviossa jokaisella toimijalla loukkaantuminen) (palo, hätäkeskus, on jo syntynyt 80 %:ssa tapauksista. Kullekin riskiluokalle simuloitiin Operaatioaikamallin rakenne. jokaisella toimijaljakaumasta on jätetty pois tapaukset, joissa kuolettavia olosuhteita ei 1000 realisaatiota, pelastuslaitos) on oma pelastuslaitos) aikajanansa, on jossa kulkee jossa vasemmalta oikealle. Informaatiojolloin saatiin kuvan 6a mukainen tulos. Kuvasta nähdään, että vakavan la (palo, hätäkeskus, omaaika aikajanansa, aika lainkaan syntynyt (8,2 % simuloiduista [10]. IV selvästi suurempi kuin henkilövahingon∆ttodennäköisyys asuntopalossatapauksista) on riskiluokassa kulkee pystysuoraan toimijoiden välillä nuolten suuntaisesti. 2= kulkee vasemmaltaeri oikealle. Informaatio kulkee pystysuoraan eri toi-∆t1=Ilmoitusaika, 3 muissa riskiluokissa, mutta herkkyys operaatioajan pituudelle on vähäisempi. Hälytysaika, ∆t3=nuolten Lähtöaika, ∆t4∆t =Ajoaika, ∆t5=Ensitoimenpiteisiin kuluva aika, mijoiden välillä suuntaisesti. ∆t2= Hälytys1=Ilmoitusaika, hallintaan saamiseen kuluva aika. [10] ∆t6=Tilanteen aika, ∆t3= Lähtöaika, ∆t4=Ajoaika, ∆t5=Ensitoimenpiteisiin kuluva aika, ∆t6=Tilanteen hallintaan saamiseen kuluva aika. [10]

Operaatioaikamallin parametrien määrittämisessä käytettiin mm. pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustilastoa (PRONTO), joka on sisäministeriön järjestelmä pelastustoimen seurantaa ja kehittämistä varten [7]. Toimenpiderekisteriin on kirjattu kaikki hätäkeskuksen välittämät pelastustoimen tehtävät vuodesta 2000 alkaen. PRONTO:n sisällön luotettavuudesta tehdyn kaikki hätäkeskuksen välittämät pelastustoimen tehtävät vuodesselvityksen perusteella suurin osa niin sanotuista avaintiedoista on ta 2000 alkaen. PRONTO:n sisällön luotettavuudesta tehdyn sel-kirjattu järjestelmään kiitettävällä tarkkuudella [8].

vityksen perusteella suurin osa niin sanotuista avaintiedoista on

kirjattu järjestelmään kiitettävällä on tarkkuudella [8]. Asuntopaloihin liittyviä selvitysaikoja mitattu aikaisemmin mm. Jäntin ym. [9] toimesta Asuntopaloihin selvitysaikoja on mitattuyhdeltä aikaisemmin Pelastusopistolla, missäliittyviä tarkasteltiin harjoitusolosuhteissa yksiköltä kohteessa kuluvaa

mm. Jäntin ym. [9] toimesta Pelastusopistolla, missä tarkasteltiin harjoitusolosuhteissa yhdeltä yksiköltä kohteessa kuluvaa aikaa 3. 2 kerroksen huoneistopalossa. Näitä tietoja täydennettiin HelsinKuva 3. Pelastustoiminnan eri vaiheiden vakavien henkilövahinkojen tai vakava Kuva 3. Pelastustoiminnan erijavaiheiden ja vakavien (kuolema henkilövahinko gin pelastuslaitoksen harjoitusalueella sekä Keskuspelastusase- loukkaantuminen) muodostumiseneriaikariippuvuudet 1000henkilövahinkorealisaatiossa riskiluokan I Kuva 3. Pelastustoiminnan vaiheiden ja vakavien loukkaantuminen) muodostumisen aikariippuvuudet 1000 realis [10] malla suoritetuissa kokeissa [10], joissa mitattiin selvitysaikoja 1. asuinrakennuksissa. jen (kuolema tai vakava loukkaantuminen) muodostumisen aikariipasuinrakennuksissa. [10] puvuudet 1000 realisaatiossa riskiluokan I asuinrakennuksissa. [10] ja 6. kerrokseen ns. Pelastusopiston mallilla [11]. Pelastustoimintaan liittyviä puuttuvia tietoja täydennettiin asiantuntija-arvioilla [10], jotka määritettiin projektin työryhmän istunnoissa keväällä ja syksyllä 2013. Tällaisia puuttuvia tietoja olivat mm. tiedusteluun kuluvat ajat sekä selvitysajan lisäviiveet esim. kulkutie-esteiden tai laiterikkojen vuoksi. Työryhmään osallistui Helsingin pelastuslaitoksen, Tampereen aluepelastuslaitoksen ja VTT:n edustajia.

Henkilövahingot Henkilövahinkojen ajallista kertymistä sprinklaamattomassa tapauksessa arvioitiin ”Palokuolemien ehkäisykeinojen vaikuttavuuden arviointi” -projektissa [12, 13] luodun simulointiaineiston perusteella. Em. projektissa asuinhuoneistoille määritettiin kerrosalojen, tilojen korkeuksien ja tilavuuksien sekä irtaimiston ja kokonaispalokuormien jakaumat [14, 15], joiden perusteella laadittiin simulointimallit asuntopaloille. Simuloinnit suoritettiin Fire Dynamics Simulator (FDS) -ohjelmaa [16] ja Probabilistic Fire Simulator (PFS) -laskentatyökalua käyttäen Monte Carlo -tekniikalla todennäköisyyspohjaisesti. Myrkyllisistä savukaasuista johtuvien lamauttavien olosuhteiden muodostumista arvioitiin 365 realisaatiossa ns. FED-indeksin avulla (FED = Fractional Effective Dose). Kuvassa 2a on esitetty, kuinka suuri osa altistuneista saa poistumista vakavasti haittaavia vaikutuksia FED:n eri arvoilla. Kriteerinä kuolettaville olosuhteille käytettiin FED=1 tai T=200 °C mittapisteen ollessa 1,6 metrin korkeudessa. Simulointien tuloksena saatiin kuvassa 2b esitetty kertymäkäyrä, jonka mukaan 80 %:ssa tapauksista kuolettavat olosuhteet syntyvät ensimmäisten 10 minuutin aikana. Kuvassa 3 on esitetty mallin tuloksena saatuja pelastustoiminnan aikaviiveiden jakaumia riskiluokan I alueella syttyvässä tulipalossa. Kuvassa 4 on esitetty todennäköisyydet jo syntyneille henkilövahingoille pelastustoiminnan eri vaiheissa. Kuvasta voi-

Kuva 4. Todennäköisyys sille, että vakava henkilövahinko (kuolema tai vakava loukkaantuminen) on jo syntynyt pelastustoiminnan eri vaiheissa, mikäli asukas ei poistu palavasta asunnosta riskiluokan I asuinrakennuksissa. Laskelma perustuu 1000 realisaatioon. [10]

Kuva 4. Todennäköisyys sille, että vakava henkilövahinko (kuolema tai Suomessa. Sprinklauksen vaikutusta henkilöturvallisuuteen tarkasteltiin ”Asuntosprinklaus Kuva 4.loukkaantuminen) Todennäköisyys sille, että vakava henkilövahinko vakava jo syntynyt vaiVaikuttavuuden arviointi. Osa 2” on –projektin [18] pelastustoiminnan tulosten perusteella.eri Projektissa toteutettiin koesarja, johon osallistuneet sammutusjärjestelmät (8 kpl) edustivat laajaa kirjoa heissa, mikäli asukas ei poistu palavasta asunnosta riskiluokan asuinloukkaantuminen) on jo syntynyt pelastustoiminnan Ivarsin eri vaiheissa, vesipohjaisia sammutusjärjestelmiä. Kokeissa palokuormat materiaaleista, rakennuksissa. Laskelma perustuu 1000 realisaatioon. [10]oli koottu palavasta asunnosta riskiluokan I käytetyt asuinrakennuksissa. Laskelma peru

[10] 4 daan nähdä, että kun pelastettava on saatu ulos asunnosta, vakaSprinklauksen vaikutusta henkilöturvallisuuteen tarkasteltiin va henkilövahinko (kuolema tai vakava loukkaantuminen) on jo ”Asun Vaikuttavuuden arviointi. Osa 2” –projektin [18] tulosten perusteella syntynyt 80 %:ssa tapauksista. Kullekin riskiluokalle simuloitiin koesarja, johon osallistuneet sammutusjärjestelmät (8 kpl) 1000 realisaatiota, jolloin saatiin kuvan 6a mukainen tulos. Kuvas- edustiv vesipohjaisia sammutusjärjestelmiä. Kokeissa käytetyt palokuormat o ta nähdään, että vakavan henkilövahingon todennäköisyys asuntopalossa on riskiluokassa IV selvästi suurempi kuin muissa riskiluokissa, mutta herkkyys operaatioajan pituudelle on vähäisempi. 4 tarkasteltiin Sprinklauksen vaikutusta henkilöturvallisuuteen ”Asuntosprinklaus Suomessa. Vaikuttavuuden arviointi. Osa 2” -projektin [18] tulosten perusteella. Projektissa toteutettiin koesarja, johon osallistuneet sammutusjärjestelmät (8 kpl) edustivat varsin laajaa kirjoa vesipohjaisia sammutusjärjestelmiä. Kokeissa käytetyt palokuormat oli koottu materiaaleista, joita tyypillisesti PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

45


kuvassa 5 esitetty jakauma. Kuvassa on vertailun vuoksi esitetty kertym arvolle 0,3.

käytetään palotestauksessa. Lämpötilamittausten lisäksi mitattiin kaasupitoisuuksia, joiden vaikutusta ihmiseen arvioitiin FED-mallilla. Lämpötilakriteeriä ei ylitetty yhdessäkään sprinklatussa tapajoita tyypillisesti käytetään palotestauksessa. Lämpötilamittausten lisäksi mitattiin uksessa. 45 %:ssa tapauksista FED ei lainkaan ylittänyt kriteerinä kaasupitoisuuksia, joiden vaikutusta ihmiseen arvioitiin FED-mallilla. Lämpötilakriteeriä ei käytettyäyhdessäkään arvoa 1. 55 %:ssa tapauksista kriteeri ylittyi, jolloin yliylitetty sprinklatussa tapauksessa. 45 %:ssa tapauksista FED ei lainkaan ylittänyt tysajalle saatiin kuvassa 5 esitetty Kuvassa onkriteeri vertailun kriteerinä käytettyä arvoa 1. 55 jakauma. %:ssa tapauksista ylittyi, jolloin ylitysajalle saatiin vuoksi esitetty kertymäkäyrä raja-arvolle 0,3. vuoksi esitetty kertymäkäyrä myös rajakuvassa 5 esitetty jakauma.myös Kuvassa on vertailun arvolle 0,3.riskiluokalle simuloitiin 1000 realisaatiota, jolloin saaKullekin tiin kuvan 6b mukainen tulos. Tulosten perusteella vakavien henkilövahinkojen todennäköisyys sprinklatussa tapauksessa on huomattavasti alhaisempi kuin sprinklaamattomassa. Toisaalta havaitaan, että sprinklatussa tapauksessa riskiluokan IV alueilla vakavien henkilövahinkojen todennäköisyys on monikertainen muiKuva 5. Sprinklattu tapaus: Kertymäkäyrät ajanhetkille, jolloin mit­ 5. Sprinklattu tapaus: Kertymäkäyrät ajanhetkille, jolloin mitt hin riskiluokkiin verrattuna ja myös herkkyys operaatioajan pi- Kuva taus­ten perusteella ylitettiin FED-raja-arvot 0,3 tai 1,0. Kuvan (FED=1) ylitettiin FED-raja-arvot 0,3 tai 1,0. Kuvan (FED=1) jakaumasta on jäte jakaumasta on jätetty pois tapaukset, joissa kuolettavia olosuhteita ei tuudelle on nyt suurempi kuin muissa riskiluokissa. joissa kuolettavia olosuhteita ei lainkaan syntynyt (45 % tapauksista). [10] lainkaan syntynyt (45 % tapauksista). [10] Parametreihin liittyvää epävarmuutta tutkittiin herkkyystarkastelujen ja erilaisten skenaarioiden vaikutusta tapahtumapuutarkasKullekin riskiluokalle simuloitiin 1000 realisaatiota, jolloin saatiin kuvan telujen avulla. Taulukossa 1 on esitetty joitakin tuloksia. Tulosten perusteella vakavien henkilövahinkojen todennäköisyys sprinkl TO-tietojen ensimmäisen yksikön hälytysajan ja toimintavalmion huomattavasti alhaisempi kuin sprinklaamattomassa. Toisaalta havaitaan usajan summa). Kuvassa 7IV esitetään Tila-muuttujan arvojen jaOMAISUUSVAHINGOT tapauksessa riskiluokan alueilla vakavien henkilövahinkojen to kauma kunakin ajanhetkenä. Kuviin on piirretty suorat, jotka operaatio monikertainen muihin riskiluokkiin verrattuna ja myös herkkyys Omaisuusvahinkojen tarkasteltiin PRONTO-tietokuvaavat kunkin tilan %-osuuden lineaarista riippuvuutta palonyt suurempi kuinperusteella muissa riskiluokissa. Kuva 5. Sprinklattu kertymistä tapaus: Kertymäkäyrät ajanhetkille, jolloin mittausten jen perusteella. Tarkasteluissa tarkoitettiin saapumisajasta. ylitettiin FED-raja-arvot 0,3 omaisuusvahingoilla tai 1,0. Kuvan (FED=1) jakaumastakunnan on jätetty pois tapaukset, joissa kuolettavia olosuhteitajohon ei lainkaan % tapauksista).Kuvissa [10] esitettyjä lineaarisia riippuvuuksia käyttäen voidaan enrakennuksen sitä pinta-alaa, palo olisyntynyt levinnyt.(45 Omaisuusvahinkojen laajuutta kuvattiin muuttujalla ”Tila”, ja tutkittiin tinustaa palon laajuutta palokunnan saapuessa, kun tiedetään paloKullekin riskiluokalle simuloitiinsyttymishuoneeseen 1000 realisaatiota, jolloin saatiinkunnan kuvan saapumisaika. 6b mukainen Lisäksi tulos. tarvittiin todennäköisyys sille, että lanteita, joissa palo oli rajoittunut (Tila=1), Tulosten perusteella vakavien henkilövahinkojen todennäköisyys sprinklatussa tapauksessa levinnyt syttymishuoneesta (Tila=2) tai levinnyt vähintään rakenpalo laajenee vielä lisää palokunnan ollessa paikalla. Tätä todenon huomattavasti alhaisempi kuin sprinklaamattomassa. Toisaalta havaitaan, että sprinklatussa nuksen yhteen osastoon (Tila=3). Seuraavaksi tutkittiin, miten näköisyyttä kuvattiin tilansiirtomatriiseilla. Lisäksi malliin liitettapauksessa riskiluokan IV alueilla vakavien henkilövahinkojen todennäköisyys on Tilamuuttujan arvo riippui palokunnan saapumisajasta (PRONtiin todennäköisyydet sille,onmistä huoneesta palo saa alkunsa semonikertainen muihin riskiluokkiin verrattuna ja myös herkkyys operaatioajan pituudelle nyt suurempi kuin muissa riskiluokissa.

Kuva 6. Vakavien henkilövahinkojen todennäköisyyden riippuvuus riskiluokasta  a) sprinklaamattomassa b)  sprinklatussa tapauksessa. [10]







Kuva 6. Vakavien henkilövahinkojen todennäköisyyden riippuvuus riskiluok laamattomassa b) sprinklatussa tapauksessa. [10]   Parametreihin liittyvää epävarmuutta tutkittiin herkkyystarkastelujen 5 ja erilaisten skenaarioiden vaikutusta tapahtumapuutarkastelujen avulla. Taulukossa 1 on esitetty joitakin tuloksia.      Taulukko 1. Herkkyys- ja tapahtumapuutarkastelujen tuloksia. Kuva 6. Vakavien henkilövahinkojen todennäköisyyden riippuvuus riskiluokasta a) sprinklaamattomassa b) sprinklatussa tapauksessa. Skenaario[10] Vaikutus tuloksiin Taulukko 1. Herkkyys- ja tapahAsukas ei ilmoita palosta, naapurin tekemän Henkilövahinkojen todennäköisyys kasvaa tumapuutarkastelujen tuloksia. ilmoituksen5aikaviive kaksinkertaistetaan riskiluokasta riippuen 3–7 prosenttiyksikköä Lähtöaika kasvaa 3 min riskiluokassa 1 Operaatioaika kasvaa 3 min, mikä kasvattaa vakavien henkilövahinkojen todennäköisyyttä n. 3,5 prosenttiyksikköä ja keskimääräistä tuhoutunutta pinta-alaa n. 5 m2. Sprinklattujen asuntojen osuus kasvaa 20 pro- Henkilövahinkojen todennäköisyys vähenee senttiyksiköllä 15 prosenttiyksiköllä Väestö ja vähintään 65-vuotiaiden osuus väVuotuinen vakavien henkilövahinkojen määestöstä kasvavat Tilastokeskuksen ennusteen rä kasvaa vuoteen 2060 mennessä n. 130:een. mukaisesti ja muut asiat pysyvät samoina (ko- (Tarkastelujaksolla 2009−2012 se oli n. 120) tona asuvien osuus, asuntopalojen määrä) Kotona olevien muistisairaiden määrä kakVuotuinen vakavien henkilövahinkojen määsinkertaistuu. rä kasvaa n. 140:een.(Tarkastelujaksolla 2009−2012 se oli n. 120) 46

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 OMAISUUSVAHINGOT


         Kuva 7. Palon laajuuden (palokunnan saapuessa) riippuvuus palokunnan saapumisajasta. Tilojen % -osuuksien korrelaatiot saapumisajan suhteen ovat seuraavat: a) Tila=1 (-0,54), Tila=2 (-0,56), Tila=3 (0,78) b) Tila=1 (-0,79), Tila=2 (0,82), Tila=3 (0,55), c) Tila=1 (-0,76), Tila=2 (0,73), Tila=3 (0,41). [10]

 

    

                       

               

       

 

  

   

       



 



   

    Kuva 7. Palon laajuuden (palokunnan saapuessa) riippuvuus palokunnan saapumisajasta. Tilojen -osuuksien korrelaatiot saapumisajan suhteen ovat seuraavat: Tila=1 (-0,54), Kuva 7.%Palon laajuuden (palokunnan saapuessa) riippuvuus palokunnana) saapumisajasta. Tila=2 Tila=3korrelaatiot (0,78) b) Tila=1 (-0,79), suhteen Tila=2 (0,82), Tila=3 (0,55), c) Tila=1 (Tilojen (-0,56), % -osuuksien saapumisajan ovat seuraavat: a) Tila=1 (-0,54), 0,76), (0,73), Tila=3 (0,41). [10] (-0,79), Tila=2 (0,82), Tila=3 (0,55), c) Tila=1 (Tila=2Tila=2 (-0,56), Tila=3 (0,78) b) Tila=1   0,76), Tila=2 (0,73), Tila=3 (0,41). [10]

Kuva 8. Asunnon tuhoutuneen pinta-alan a) jakauma b) kertymä, 1000 realisaatiossa (riskiluokka I). [10]

Kuva 7. Palon laajuuden (palokunnan saapuessa) riippuvuus palokunnan saapumisajasta. Tilojen % -osuuksien korrelaatiot saapumisajan suhteen ovat seuraavat: a) Tila=1 (-0,54), Tila=2 (-0,56), Tila=3 (0,78) b) Tila=1 (-0,79), Tila=2 (0,82), Tila=3 (0,55), c) Tila=1 (0,76), Tila=2 (0,73), Tila=3 (0,41). [10]

Operaatioajan systemaattisen muuttamisen vaikutus on esitetty kuvassa 9. Kullekin riskiluokalle 5000 realisaatiota suurta, kuvassa että suurempi määrä Operaatioajansimuloitiin systemaattisen muuttamisen(vaihtelu vaikutusolionniinesitetty 9. Kullekin realisaatioita oli tarpeen), jolloin tulokseksi saatiin, että keskimääräinen tuhoutunut pinta-ala riskiluokalle simuloitiin 5000 realisaatiota (vaihtelu oli niin suurta, että suurempi määrä riskiluokkien I, tarpeen), II, III jajolloin IV alueilla on saatiin, 27 m2, että 42 keskimääräinen m2, 61 m2 ja tuhoutunut 81 m2 vastaavasti. realisaatioita oli tulokseksi pinta-ala Operaatioajan min27 vaikuttaisi Âą 6 − 7 b) m2 . a)Âą 5 on riskiluokkien systemaattinen I, II, III ja IVmuutos alueilla m2, 42 kussakin m2, 61 riskiluokassa m2 ja 81 m2n. vastaavasti.

Operaatioajan systemaattinen muutosa) Âą 5 min kussakin riskiluokassa n. Âąa)6jakauma − 7 b) m2. b) kertymä, 1000 realisaatiossa (riskiKuva 8. vaikuttaisi Asunnon tuhoutuneen pinta-alan

luokka [10] tuhoutuneen pinta-alan a) jakauma b) kertymä, 1000 realisaatiossa (riskiKuva 8.I).Asunnon luokka I). [10] a)

b)

Kuva 9. Operaatioajan systemaattisen

7 jakauma b)muuttamisen Kuva 8. Asunnon tuhoutuneen pinta-alan a) kertymä, 1000 realisaatiossa vaikutus riskiluokan(riskiI simuluokka I). [10] loinneissa: a) palon laajuus palokunnan 7

saapuessa ja tilanteen lopussa ja b) tuhoutunut pinta-ala eri simuloinneissa. [10]

7

a)

b)

a) Kuva 9. Operaatioajan systemaattisen muuttamisenb)vaikutus riskiluokan I simuloinneissa: a) kä tiedot huoneiden ja asuntojen Oikeanpuoleisesta kuvasta (b) nähdään, että 70 %:ssa tapalon laajuus palokunnan saapuessapinta-alajakaumista. jamuuttamisen tilanteen lopussa jaSyttymisb)riskiluokan tuhoutunutItuottaa. pinta-ala eri simuKuva 9. Operaatioajan systemaattisen vaikutus simuloinneissa: a) tilojen jakaumat määritettiin PRONTOn tilastoaineistosta. Huopauksista asunnon tuhoutunut pinta-ala on alle 20 m2 ja 80 %:ssa loinneissa. [10] palon laajuus palokunnan saapuessa ja tilanteen lopussa ja b) tuhoutunut pinta-ala eri simu-

nekokojen[10] määrittämiseen käytettiin �Palokuolemien ehkäisyloinneissa.

tapauksista alle 45 m2. keinojen vaikuttavuuden arviointiâ€? -hankkeen asuntotietokanOperaatioajan systemaattisen muuttamisen vaikutus on esitettaa ja koko asuntojen pinta-alojen määrittämiseen VäestĂśrekisty kuvassa 9. Kullekin riskiluokalle simuloitiin 5000 realisaatioYHTEENVETO JA JOHTOPĂ„Ă„TĂ–KSET terikeskuksen ylläpitämän väestĂśtietojärjestelmän (VTJ) rakenta (vaihtelu oli niin suurta, että suurempi määrä realisaatioita oli YHTEENVETO JA JOHTOPĂ„Ă„TĂ–KSET Hankkeen pääasiallinen voidaan tarkastella nuksia koskeva tietoja. tarkoitus oli tuottaa laskentamalli, jonka avullatarpeen), jolloin tulokseksi saatiin, että keskimääräinen tuhoutulähtĂśarvoissa tapahtuvien muutosten vaikutusta lopputulokseen. Malli tarkastella koskee Hankkeen pääasiallinen tarkoitus oli tuottaa laskentamalli, jonka avulla voidaan Kun riskiluokan I tiedoilla simuloitiin 1000 tapausta, saatiin nut pinta-ala riskiluokkien I, II, III ja IV alueilla on 27 m2, 42 m2, syttymisasunnossa tapahtuvia muutosten vahinkoja vaikutusta ja porraskäytävät ym. rajattiin tarkastelun 2 lähtĂśarvoissa tapahtuvien lopputulokseen. Malli koskee omaisuusvahinkojen osalta kuvan 8 mukainen tulos. Vasemman61 m ja 81 m2 vastaavasti. Operaatioajan systemaattinen muutos ulkopuolelle. Hankkeessa käytetyillä lähtĂśarvoilla simuloitujenym. asuntopalojen kaltaisissa syttymisasunnossa tapahtuvia vahinkoja ja porraskäytävät rajattiin tarkastelun puoleisesta kuvasta (a) nähdään 5 min vaikuttaisi kussakin riskiluokassa n. Âą 6 − 7 m2. olosuhteissa pelastuslaitos ehtisimillaisia pelastaarealisaatioita kuolemalta simulointi tai vakavaltaÂą loukkaantumiselta ulkopuolelle. Hankkeessa käytetyillä lähtĂśarvoilla simuloitujen asuntopalojen kaltaisissa riskiluokasta noin 13−20 syttymisasuntoon henkilĂśistä. Pelastustoimen olosuhteissa riippuen pelastuslaitos ehtisi %pelastaa kuolemaltajääneistä tai vakavalta loukkaantumiselta resurssija onnettomuus-tilastojärjestelmä PRONTO:n aineistossa Helsingin ja Pirkanmaan riskiluokasta riippuen noin 13−20 % syttymisasuntoon jääneistä henkilĂśistä. Pelastustoimen rakennuspaloista vuosilta 2009−2012 pelastuslaitoksen pelastamiaHelsingin henkilĂśitäja (jotka eivät resurssi- ja onnettomuus-tilastojärjestelmä PRONTO:n aineistossa Pirkanmaan kuolleet tai loukkaantuneet vakavasti) oli noin 32−35 % asuntoon jääneistä henkilĂśistä. Ero rakennuspaloista vuosilta 2009−2012 pelastuslaitoksen pelastamia henkilĂśitä (jotka eivät

PALOTUTKIMUKSEN PĂ„IVĂ„T 2015

47


YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET Hankkeen pääasiallinen tarkoitus oli tuottaa laskentamalli, jonka avulla voidaan tarkastella lähtöarvoissa tapahtuvien muutosten vaikutusta lopputulokseen. Malli koskee syttymisasunnossa tapahtuvia vahinkoja ja porraskäytävät ym. rajattiin tarkastelun ulkopuolelle. Hankkeessa käytetyillä lähtöarvoilla simuloitujen asuntopalojen kaltaisissa olosuhteissa pelastuslaitos ehtisi pelastaa kuolemalta tai vakavalta loukkaantumiselta riskiluokasta riippuen noin 13−20 % syttymisasuntoon jääneistä henkilöistä. Pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustilastojärjestelmä PRONTOn aineistossa Helsingin ja Pirkanmaan rakennuspaloista vuosilta 2009−2012 pelastuslaitoksen pelastamia henkilöitä (jotka eivät kuolleet tai loukkaantuneet vakavasti) oli noin 32−35 % asuntoon jääneistä henkilöistä. Ero voi johtua esimerkiksi laskennallisessa mallissa käytettyjen henkilövahinkojen syntymismallin tai arvioitujen pelastuslaitoksen aikaviiveiden konservatiivisuudesta, joka johtaa konservatiiviseen arvioon laskennallisesta pelastettujen osuudesta. Laskennallisen mallin tulosten perusteella minuutin muutos operaatioajassa muuttaa arviota vakavien henkilövahinkojen määrästä noin 1−3 prosenttiyksiköllä tarkastelutavasta riippuen. Tarkasteluissa sprinklaus vähensi merkittävästi vakavan henkilövahingon todennäköisyyttä ja antoi lisäaikaa asuntoon jääneiden henkilöiden pelastamiseen. Omaisuusvahinkojen kohdalla palon laajuuden ja operaatioajan välillä oli selvä tilastollinen yhteys: mitä pidempi operaatioaika, sitä laajemmat vahingot. Tilastojen perusteella suurimmassa osassa tapauksista omaisuusvahinkojen määrä jäi sille tasolle, jossa se oli palokunnan saapuessa, eli palokunnan toiminnalla pystyttiin useimmiten estämään palon leviäminen laajemmalle.

Kiitokset Työ toteutettiin Helsingin ja Pirkanmaan pelastuslaitosten sekä VTT:n yhteistyönä. Hankkeen päärahoittajana toimi Palosuojelurahasto. Hankkeessa suoritettiin myös selvitysaikamittauksia, jotka toteutti Helsingin Pelastuskoulu. Lähdeluettelo 1. Kling, T., Hostikka, S., Rinne, T., Vaari, J. & Hakkarainen, T. Stochastic operation time modelling of rescue situations. Teoksessa: Interflam 2013, Proceedings of the thirteenth international conference, Vol. 2. Royal Holloway College, University of London, UK, 24–26th June, 2013. London, England: Interscience Communications Limited. Pp. 1347–1358. ISBN 978-0-9556548-9-3 (set) 2. Hostikka, S., Kling, T., Mangs, J. & Matala, A. Implementation of Quantitative Fire Risk Assessment in PSA (FIRAS). FIRAS summary report. Teoksessa: Puska, E.-K. & Suolanen, V. (Eds.). SAFIR2010. The Finnish Research Programme on Nuclear Power Plant Safety 2007–2010. Final Report. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Pp. 538– 548. (VTT Research Notes 2571.) ISBN 978-951-38-7689-0 (soft back ed.) 3. Hostikka, S., Kling, T., Vaari, J., Rinne, T. & Ketola, J. Pelastustoimen vasteen simulointi suurpalossa. SIREENI-projektin tulokset. Espoo: Valtion teknillinen tutkimuskeskus, 2012. 77 s. + liitt. 13 s. (VTT Technology 61.) ISBN 978-951-387895-5 4. Sisäasiainministeriö. Pelastustoimen toimintavalmiuden suunnitteluohje. Helsinki: Sisäasiainministeriö, 2012. 24 s. (Sisäasiainministeriön julkaisut 21/2012.) ISBN 978-952491-748-3 (nid.) 48

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

5. Tillander, K., Matala, A., Hostikka, S., Tiittanen, P., Kokki, E. & Taskinen O. Pelastustoimen riskianalyysimallien kehittäminen. Espoo: Valtion teknillinen tutkimuskeskus, 2010. 117 s. + liitt. 9 s. (VTT Tiedotteita – Research Notes 2530.) ISBN 978-951-38-7573-2. 6. Hostikka, S. & Keski-Rahkonen, O. Probabilistic simulation of fire scenarios. Nuclear Engineering and Design, 2003. Vol. 224, no. 3, s. 301–311. doi:10.1016/S0029-5493(03)00106-7 7. Ketola, J. PRONTO pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustilastojärjestelmä. Pelastusopisto 27.7.2012. Esittelykalvot. 18 s. Viitattu 4.11.2013. http://www.pelastusopisto.fi/download/35548_PRONTOn_esittely_2012.pdf?ff0e50f66c65d088 8. Majuri, M. & Kokki, E. PRONTOn luotettavuus. Kuopio: Pelastusopisto, 2010. 60 s. + liitt. 4 s. (Pelastusopiston julkaisu, B-sarja: Tutkimusraportit, 4/2010.) ISBN 978-952-5515-978 (pdf) 9. Jäntti, J., Miettinen, P. & Tillander, K. Pelastusyksikön ensimmäisiin toimenpiteisiin kohteessa kuluva aika. Kuopio: Pelastusopisto, 2009. 90 s. + liitt. 28 s. (Pelastusopiston julkaisu, B-sarja: Tutkimusraportit, 3/2009.) ISBN 978-952-5515-749 (nid.) 10. Kling, T., Tillander K. & Hakkarainen, T. Toimintavalmiuden vaikuttavuus asuntopaloissa. Hesinki: Helsingin kaupungin pelastuslaitos, 2014. (Helsingin kaupungin pelastuslaitoksen julkaisuja.) ISBN 978-952-272-729-9. 11. Miettinen, P. Pelastusyksikön ensitoimenpiteisiin kuuluvat selvitykset vedenkuljetuksessa. Kuopio: Pelastusopisto, 2007. 44 s. (Pelastusopiston julkaisu, A-sarja: Oppimateriaalit, 2/2007.) ISBN 978-952-5515-28-2 12. Keski-Rahkonen, O., Karhula, T. & Hostikka, S. Palokuolemien ehkäisykeinojen arviointiohjelma – tuloksia esitutkimuksesta. Pelastustieto, 2009, vol. 60, nro 6, ss. 28–33. 13. Keski-Rahkonen, O., Karhula, T., Sikanen, T. & Hostikka, S. Palokuolemien ehkäisykeinojen arviointiohjelma pilottina tulevaisuuteen. Palotutkimuksen päivät 2011, Espoo, 23.– 24.8.2011. Pelastustieto, Palontorjuntatekniikka-erikoisnumero, vol. 62, ss. 22–26. 14. Keski-Rahkonen, O., Karhula, T. & Hostikka, S. Palokuormien jakaumat palokuoleman ehkäisykeinojen arviointiohjelmassa. Palotutkimuksen päivät 2009, Espoo, 25.–26.8.2009. Pelastustieto, Palontorjuntatekniikka-erikoisnumero, vol. 60, ss. 108–114. 15. Karhula, T., Sikanen, T., Hostikka, S. & Keski-Rahkonen, O. A Monte Carlo simulation platform of housing fires in Finland forecasting life and property loss. In: The Eleventh International Probabilistic Safety Assessment and Management Conference and the Annual European Safety and Reliability Conference 2012 (PSAM11 ESREL 2012). Helsinki, Finland, 25–29 June, 2012. IAPSAM & ESRA. Pp. 1584–1593. ISBN 978-1-62276-436-5 16. McGrattan, K., McDermott, R., Hostikka, S. & Floyd, J. Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’s Guide. Gaithersburg, MD, USA: National Institute of Standards and Technology, 2010. 246 p. (NIST Special Publication 1019-5.) 17. ISO 13571. Life-threatening components of fire – Guidelines for the estimation of time to compromised tenability in fires. Geneva: International Organization for Standardization, 2012. Second Edition 2012-09-12. 21 s. 18. Vaari, J., Tillander, K., Rinne, T. & Paloposki, T. Asuntosprinklaus Suomessa. Vaikuttavuuden arviointi. Osa 2. Espoo: Valtion teknillinen tutkimuskeskus, 2010. 134 s. (VTT Tiedotteita – Research Notes 2527.) ISBN 978-951-38-75664 (nid.)


Tuomas Laine Tampereen johtamiskorkeakoulu Kanslerinrinne 1, 33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

Kannattavuus- ja vaikuttavuusarvioinnin taloustieteelliset menetelmät ja pelastustoimen palvelut

TIIVISTELMÄ Artikkeli käsittelee kustannus–hyöty- ja kustannus–vaikuttavuusanalyysin soveltuvuutta pelastustoimen palvelujen sisäiseen ja ulkoiseen arviointiin. Hankkeen edistyessä pyritään määrittelemään analyysimenetelmien soveltamisen edellyttämää tietotarvetta ja sen saatavuuteen liittyviä haasteita toiminnan sisällön ja toiminnan raportointiin liittyvien käytänteiden näkökulmasta. Menetelmien tuottamaa tietoa tarkastellaan erityisesti johtamisen ja toiminnan suunnittelun näkökulmasta. Tarkoituksena on tuoda esiin menetelmien vahvuudet ja heikkoudet sekä niiden mahdollinen lisäarvo pelastusalan tietojohtamisessa.

Johdanto Julkiseen talouteen kohdistuvat leikkausvaatimukset ovat lisänneet painetta palvelutuotannon tehostamiseen sekä toiminnallisen tehokkuuden että allokatiivisen tehokkuuden eli resurssien tehokkaan kohdentamisen mielessä. Tämä korostaa tarvetta mitata palveluista saatuja hyötyjä ja palvelutoiminnan vaikuttavuutta ja vertailla eri palvelumuotoja toisiinsa. Taloudellista arviointia on Suomen pelastustoimessa tehty lähinnä helposti mitattavien taloudellisten panostusten suhteen. Toiminnan hyötyjen ja vaikuttavuuden arviointi on huomattavasti vaikeampaa, joten kustannus– hyöty- tai kustannus–vaikuttavuustarkasteluja ei ole Suomessa aiemmin hyödynnetty pelastusalan päätöksenteon ohjaamisessa. Toimialoittaiseen sisäiseen ja ulkoiseen tarkasteluun on olemassa useita erilaisia taloustieteellisiä sovelluksia, joita myös käytetään yhä yleisemmin mm. terveydenhuollossa. Käytetyimpiä me-

Taloudellista arviointia on Suomen pelastustoimessa tehty lähinnä helposti mitattavien taloudellisten panostusten suhteen.

netelmiä ovat kustannus–vaikuttavuus- ja kustannus–hyötyanalyysit. Tutkimus perustuukin yhteiskunnallisen kannattavuusarvioinnin menetelmien teoreettiseen ja empiiriseen läpikäymiseen. Tutkimuksessa tarkastellaan eri menetelmien etuja ja puutteita, niiden sovellettavuutta Suomen pelastustoimeen sekä niiden antia alan tietojohtamiselle. Analyysin pohjalta ja käytettävissä olevan tilastoaineiston perusteella tarkennetaan ja valitaan soveltuvat pelastustoimen palvelut, joihin sovelletaan valittua analyysimenetelmää. Tutkimushanke toteutetaan Tampereen yliopiston johtamiskorkeakoulussa. Tutkimuksen vastuuprofessoreina toimivat Hannu Laurila (taloustiede) ja Lasse Oulasvirta (julkinen taloushallinto). Hankkeen päätoimisena tutkijana toimii Tuomas Laine. Hankkeen ohjausryhmä koostuu laajasta asiantuntijajoukosta. Ohjausryhmään kuuluvat riskienhallintapäällikkö Vesa-Pekka Tervo (Keski-Uudenmaan pelastuslaitos), riskienhallintapäällikkö Paavo Tiitta (Pohjois-Savon pelastuslaitos), tutkimuspäällikkö Kati Tillander (Keski-Uudenmaan pelastuslaitos ), palotarkastusinsinööri Thomas Nyqvist (Pohjanmaan pelastuslaitos), kehittämispäällikkö Tiina Salminen (Pirkanmaan pelastuslaitos), tutkimusjohtaja Esa Kokki (Pelastusopisto), riskienhallintapäällikkö Jarkko Jäntti (Keski–Suomen pelastuslaitos) sekä pelastusylitarkastaja Taito Vainio sisäministeriöstä ja pelastustoimen kehittämispäällikkö Jussi Rahikainen Kuntaliitosta.

Aineisto Tutkimuksessa hyödynnettävä aineisto koostuu pääosin keskeisistä pelastustoimen käytössä olevista talous– ja tietojärjestelmistä kuten Pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustietojärjestelmästä (PRONTO), pelastustoimen alueilla käytössä olevista palotarkastusjärjestelmistä sekä alueellisten pelastuslaitosten kustannuslaskennan tuottamista tiedoista sekä asiantuntijalausunnoista. Mahdollisten kontrollimuuttujien ja taustatietojen hankinnassa hyödynnetään kansallisia tietorekistereitä. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

49


slaitosten Taloudellisen kustannuslaskennan tuottamista tiedoista sekä asiantuntijalausunnoista. Mahdollisarvioinnin menetelmät trollimuuttujien ja taustatietojen hankinnassa hyödynnetään kansallisia tietorekistereitä. Palo-onnettomuuden aiheuttamat Kustannus–vaikuttavuusanalyysin avulla on mahdollista mitata suorat julkiset kustannukset yksittäisten toimenpiteiden ja toimenpidekokonaisuuksien seuUDELLISEN ARVIOINNIN MENETELMÄT rauksia eli vaikuttavuutta ja niistä aiheutuvia keskimääräisiä kuskohdistuvat pääosin sosiaali- ja tannuksia. Onnistunut kustannus–vaikuttavuusanalyysi antaa terveyssektorille, pelastustoimelle, nus – vaikuttavuusanalyysin avulla on mahdollista mitata toimenpiteiden ja toimenpiteiden luotettavaa tietoa eri toimenpiteiden ja suoritteiden vaikutukisuuksien seurauksia eli vaikuttavuutta ja niistä aiheutuvia keskimääräisiä kustannuksia. Onpoliisille ja oikeuslaitokselle. sesta paloturvallisuuteen. Sen perusteella voidaan arvioida ent kustannus – vaikuttavuusanalyysi antaa luotettavaa tietoa eri toimenpiteiden ja suoritteiden naltaehkäisevien toimenpiteiden optimaalista osuutta ja määrää ksesta paloturvallisuuteen. Sen perusteella voidaan arvioida ennaltaehkäisevien toimenpiteivaihtoehtoisten toimenpiteiden ja toimenpiteiden palvelujen kustanimaalista vertaamalla osuutta ja määrää vertaamalla vaihtoehtoisten ja palvelujen kustannusvaikuttavuutta. Hyödyksi lasketaan myös ne kustannukset, joita toimenpiteiden uttavuutta. Tarkasteltaessa vaihtoehtoisia toimenpiteitä tai palveluja, keskiavulla voidaan välttää. Palo-onnettomuuden aiheuttamat suorat eltaessa vaihtoehtoisia toimenpiteitä tai palveluja, keskimääräinen määräinen kustannusvaikuttavuussuhde (KKVS) kertookustannusvaikuttavuustarkasjulkiset kustannukset kohdistuvat pääosin sosiaali- ja terveyssekKKVS) kertoo tarkasteltavien toimenpiteiden suhteellisen tehokkuuden tavoiteltavaa ennalteltavien toimenpiteiden suhteellisen tehokkuuden tavoiteltavaa torille, pelastustoimelle, poliisille ja oikeuslaitokselle. Suorat yksisevää vaikutusyksikköä kohti. Tilanteessa, jossa vaikuttavuuden mittarit ovat identtisiä, voiennaltaehkäisevää vaikutusyksikköä kohti. Tilanteessa, jossa vaityiset kustannukset koostuvat omaisuuteen, terveyteen ja hyvinimenpiteiden tehokkuutta mitata inkrementaalisten kustannusvaikuttavuussuhteiden (IKVS) kuttavuuden mittarit ovat identtisiä, voidaan toimenpiteiden tevointiin kohdistuvista haitoista. hokkuutta mitata inkrementaalisten kustannusvaikuttavuussuhEri hyötytekijöiden määrittäminen perustuu pitkälti olemasteiden (IKVS) avulla: sa olevaan tutkimustietoon. Kiinnostus mm. tulipalojen aiheuttamien loukkaantumisten kustannusten, omaisuusvahinkojen ja       muiden välittömien kustannusten arviointiin on ollut olemassa    jo pitkään [1][2][3][4]. Aikaisempaa kansallista ja kansainvälistä aindeksit jossa i ja j viittaavat toimenpiteisiin, on toimenpiteen aiheuttamat keski-on tehty myös aineettomien suorien kustannusten ja alaindeksitvertailtaviin i ja j viittaavat vertailtaviin K toimenpiteisiin, K on tutkimusta et kustannukset ja V on toimenpiteen keskimääräiset vaikutukset. toimenpiteen aiheuttamat keskimääräiset kustannukset ja V on hyötyjen arvioimiseksi. Tällaisia ovat esimerkiksi uhrien ja uhrikeskimääräiset vaikutukset. en omaisten entaalinentoimenpiteen kustannusvaikuttavuussuhde vertaa kahta toimenpidevaihtoehtoa niiden tuottami- kokema henkinen kärsimys, turvallisuuden tunteesInkrementaalinen kustannusvaikuttavuussuhde vertaa kahta paljon ta tai sen puutteesta syntyvät kokemukset ja ympäristön viihtyutusten ja kustannusten näkökulmasta. IKVS vastaa kysymykseen ”Kuinka korvaai vaihtoehtoisella toimenpiteellä aikaansaatu lisävaikutus maksaa ja verrattavaan toimenpidevaihtoehtoa niiden tuottamien vaikutusten kustan- vaihtoehtoivyyteen ja elinoloihin liittyvät vaikutukset [5]. Aineettomien hyömenpiteeseen nähden?” nusten näkökulmasta. IKVS vastaa kysymykseen ”Kuinka paljon tyjen arvioiminen ja niiden mittaamiseen käytettyjen menetelmikorvaavalla taikustannus–vaikuttavuusanalyysista vaihtoehtoisella toimenpiteellä aikaansaatu entoimenpitutkimus on kuitenkin varsin hajanaista ja tutkimusten tuottanus-hyötyanalyysi eroaa ensinnäkinlisäsiksi, että vaikutus maksaa verrattavaan vaihtoehtoiseen mat arviot eroavat jonkin verran toisistaan menetelmällisesti seoehtojen keskinäisen paremmuuden lisäksi se arvioi niidentoimenpiteeseen yhteiskunnallista kannattavuutta. nähden?” laajuudeltaan. Kirjallisuudessa esitettyjä estimaatteja onkin tarmerkittävä ero on rahamitallisuus, joka tekee eri toimintojen, toimenpiteiden ja kä palvelujen Kustannus–hyötyanalyysi eroaa kustannus–vaikuttavuusanakasteltava misesta yhteismitallista silloinkin, kun mitattavien vaikutusten ominaisuudet eroavat toisis-varovaisesti ja niitä on sovellettava ja tulkittava aina talyysista ensinnäkin siksi, että toimenpidevaihtoehtojen keskinäipauskohtaisetsi. sen paremmuuden lisäksi se arvioi niiden yhteiskunnallista kanEpäsuorien kustannusten määrittäminen on suorien ja välitpien menetelmien toteuttaminen edellyttää sekä vaikuttavuusanalyysin että kustannusanalyynattavuutta. Toinen merkittävä ero on rahamitallisuus, joka tekee tömien kustannusten määrittämistä haastavampi tehtävä. Epäintaa. Toimenpiteiden määrän ja kohdentumisen analysoiminen sekä vaikutusten mittaamieriosat toimintojen, toimenpiteiden ja palvelujen vertaamisesta yh-volyymin suorien kustannusten ja hyötyjen arvioiminen perustuu suurelta t keskeiset vaikuttavuusanalyysin toteutusta. Samalla toimenpiteiden määritteismitallista silloinkin, kun mitattavien vaikutusten ominaisuuosin laskennallisiin arvoihin. Epäsuorat kustannukset yksityiselle n toimii pohjana kustannusten kohdentamisessa ja kustannusanalyysin laadinnassa. det eroavat toisistaan. sektorille kohdistuvat haitoista liiketoimintaan ja työtuloon. Julnus-hyötyanalyysiin kuuluva hyötyjentoteuttaminen arviointi pyrkiiedellyttää mittamaan toimenpiteiden vaikutukMolempien menetelmien sekä vaikutkiselle sektorille kanavoituvat epäsuorat kustannukset koostuvat ntynyttä hyötyä ja miten mahdolliset hyödyt ja haitat kanavoituvat eri tahoille, kuten pelastavuusanalyysin että kustannusanalyysin laadintaa. Toimenpiteimm. laskeneesta taloudellisesta toimeliaisuudesta ja siitä seuraaelle, kansalaisille, julkistaloudelle ja koko kansantaloudelle den määrän ja kohdentumisen analysoiminen sekä vaikutusten vasta verotulojen laskusta. unnallinen näkökulma ovat onkin yleisimmin lähtökohta julkishyödykkeiden taloudellimittaaminen keskeiset osat käytetty vaikuttavuusanalyysin toteutusta. Edellytykset ja haasteet vioinnissa. Yhteiskunnallinen näkökulma estää osaoptimoinnista syntyvää haitallista kusSamalla toimenpiteiden volyymin määrittäminen toimii pohjana en ja resurssien vieritystä eri päätösyksiköiden välillä. kustannusten kohdentamisessa ja kustannusanalyysin laadinnassa. Tutkimuksen suurimmat haasteet johtuvat yhtäältä sovelluskelKustannus–hyötyanalyysiin kuuluva hyötyjennykyarvoon arviointi pyrpoisen aiemman tutkimuksen vähäisyydestä ja toisaalta analyysiä uloksena saatava nettohyödyn nykyarvo (NNA) muodostuu diskontattujen hyökii mittamaan toimenpiteiden vaikutuksesta syntynyttä hyötyä ja varten kerättävän pohjatiedon laadullisista ja määrällisistä rajoitH) ja kustannusten (K) erotuksesta, miten mahdolliset hyödyt ja haitat kanavoituvat eri tahoille, kuteista. Erityisen haasteen aiheuttaa pelastustoimialaan tyypillisesti ten pelastustoimelle, kansalaisille, julkistaloudelle ja koko kanliittyvä epävarmuus ja onnettomuustapausten ennakoimattomuus. santaloudelle Ennaltaehkäisevän paloturvallisuustyön vaikutus palokuolemiin Yhteiskunnallinen näkökulma onkin yleisimmin käytetty lähtöja omaisuusvahinkoihin on teoriassa mitattavissa, mutta kausalikohta julkishyödykkeiden taloudellisessa arvioinnissa. Yhteiskunteetin osoittaminen on toistaiseksi ollut haastavaa. Esimerkiksi panallinen näkökulma estää osaoptimoinnista syntyvää haitallista lotarkastusten vähentävää vaikutusta tulipalojen frekvenssiin ja tukustannusten ja resurssien vieritystä eri päätösyksiköiden välillä. lipalojen aiheuttamaan haittaan on tutkittu niin kansallisella [6] KHA:n tuloksena saatava nettohyödyn nykyarvo (NNA) muokuin kansainvälisellä tasolla [7] [8], mutta selkeää kausaalisuutta dostuu nykyarvoon diskontattujen hyötyjen (H) ja kustannusten ei yleisellä tasolla ole onnistuttu havaitsemaan. Sen sijaan palotar(K) erotuksesta, kastuksien vaikuttavuutta on onnistuttu havaitsemaan ja todenta  maan paremmin joissakin erityiskohteissa [9][10].        Aikaisemmissa kansallisissa vaikuttavuustutkimuksissa on hajossa t ajanhetkeen viittaa ajanhetkeen r on diskonttokorko. vaittu puutteita ja eroja pohjatietojen laadussa, mikä on estänyt jossa t viittaa ja r onja diskonttokorko. Kustannus–hyötyanalyysin tuottama tieto toiminnan hyödyistä riittävän luotettavan ja laajan analyysin toteutuksen. Esimerkiksi Kustannus-hyötyanalyysin tuottama tieto toiminnan sisältäävalvontatiedon tietoa myös hyödyn muodossisältää tietoa myös hyödyn muodostumisesta ja hyödyistä sen jakautumikeräämisessä on havaittu alueellisia eroja [6]. Toitumisesta ja sen jakautumisesta. Tämä mahdollistaa erilaisten vahinkotyyppien seurausten vertailun, sesta. Tämä mahdollistaa erilaisten vahinkotyyppien seurausten saalta myös onnettomuuksien ehkäisytyön sisältö saattaa erota mikä onvertailun, keskeinen osaonriskienhallinnan tehtäväkenttää. mikä keskeinen osa riskienhallinnan tehtäväkenttää. huomattavasti alueellisten pelastuslaitosten välillä [11][12][13]. Kokonaishyöty koostuu useista suorista ja epäsuorista hyödyisTilastointiin toimenpiteiden sisältöihin liittyvä vaihtelu asettaa Kokonaishyöty koostuu useista suorista ja epäsuorista hyödyistä. Suorien hyötyjenjamäärittäminen tä. Suorien hyötyjen määrittäminen on usein yksinkertaisempaa. tiedon laadulle rajoitteita, jotka on tunnistettava ja huomioitava

on usein yksinkertaisempaa. Hyödyksi lasketaan myös ne kustannukset, joita toimenpiteiden avulla voidaan välttää. Palo-onnettomuuden aiheuttamat suorat julkiset kustannukset kohdistuvat pääosin PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 poliisille ja oikeuslaitokselle. Suorat yksityiset kussosiaali-50 ja terveyssektorille, pelastustoimelle, tannukset koostuvat omaisuuteen, terveyteen ja hyvinvointiin kohdistuvista haitoista.


analyysin laadinnassa. Valmiiden ja yleisesti hyväksyttyjen standardien sekä aikaisempien vaikutusanalyysien puutteiden ei tarvitse kuitenkaan olla este hyvien käytänteiden määrittämiselle. Onnistunut vaikuttavuusanalyysi edellyttää riittävän laajan ja laadukkaan pohjatiedon lisäksi mahdollisimman hyvää kokeellista tutkimusasetelmaa, jossa muuttujien ja taustamuuttujien vaikutuksia voidaan havainnoida ja kontrolloida riittävällä tarkkuudella. Mm. viimeaikainen alueellistamiskehitys on osaltaan edesauttanut laajempien yhtenäisten aineistojen muodostumista. Samalla vertailukelpoisten alueiden määrä on kasvanut, joka omalta osaltaan edesauttaa alueellisten erojen tarkastelua. Määttälän (2013) alueellisia pelastuslaitoksia ja vuosia 2007–2010 käsittelevä kustannusanalyysi havaitsi merkittäviä alueiden välisiä eroja resurssien kohdentamisen näkÜkulmasta. Osa resurssien kohdentumisessa havaituista eroista saattaa johtua puhtaasti raportointiin ja kirjaamiseen liittyvistä eroista. Siitäkin huolimatta on mahdollista, että resurssien kohdentamisessa on havaittavia eroja, jotka johtuvat mm. tyÜkulttuurista, ympäristÜn vaatimuksista ja tottumuksesta. Esimerkiksi valvontaan ja viestintään kohdennettujen kustannusten osuudet vaihtelivat 1,6 prosentista 18,5 prosenttiin pelastuslaitosten kokonaiskustannuksista [14].

Menetelmien käyttÜkelpoisuus johtamisen näkÜkulmasta Toiminnan ohjaaminen ja kehittäminen on perinteisesti perustunut suurelta osin tekniseen tehokkuuteen eli siihen, miten paljon annetuilla panoksilla tuotetaan suoritteita. Kustannus–hyÜtyanalyysille ja kustannus–vaikuttavuusanalyysille on yhteistä, että niillä tehokkuutta mitataan vaikuttavuuden näkÜkulmasta. Mittaamalla toimintokohtaista vaikuttavuutta mitataan samalla toiminnan vaikuttavuutta yhteiskunnalle. Vaikuttavuuden määrä ei itsessään vielä ohjaa strategista päätÜksentekoa, koska myÜs aikaansaatujen vaikutusten kustannukset on otettava huomioon. Vaihtoehtoisia ja toisiaan täydentäviä palveluja voidaan vertailla keskimääräisten kustannusvaikuttavuuksien ja inkrementaalisten kustannusvaikuttavuussuhteiden avulla. Kuvassa 1. esitetään analyysin tuottamaa tietoa vertailtaessa yksittäisen toiminnan suhteellista kustannushyÜtyä vaihtoehtoisiin toimintamuotoihin. Vertailtavien vaihtoehtoisten ja toisensa poissulkevien toimintamuotojen keskimääräiset kustannusvaikuttavuussuhteet kertovat mihin neljännekseen toiminta sijoittuu keskimääräisten kustannusvaikuttavuussuhteiden näkÜkulmasta.

Useimpien ennaltaehkäisevien toimenpiteiden tarkoitus on parantaa turvallisuuskulttuuria ja lopulta ennaltaehkäistä palokuolemien, tulipaloissa loukkaantuneiden uhrien ja omaisuudelle aiheutuneen haitan määrää. Tällä tavalla ajateltuna turvallisuusviestinnän, koulutuksen, tiedottamisen ja valvontatoimenpiteiden vaikuttavuutta tulisi mitata samojen loppumuuttujien osalta ja näin antaa tietoa toimenpiteiden keskinäisestä kustannusvaikuttavuudesta. Vaikutuksia on mahdollista mitata myÜs välitulosten eli ns. korvikemuuttujien avulla, jotka indikoivat haluttua muutosta. Tällainen korvikemuuttuja voisi olla esimerkiksi turvallisuustietoisuuden lisääntyminen. Taulukossa 1. on esitetty pääpiirteittäin menetelmien tuottaman tiedon soveltuvuus johtamisen näKuva 2. Keskimääräinen kustannus–vaikuttavuus seurannan välineenä. kÜkulmasta.

Useimpien ennaltaehkäisevien toimenpiteiden tarkoitus on parantaa turvallisuuskulttuuria ja lopult ennaltaehkäistä palokuolemien, tulipaloissa loukkaantuneiden uhrien ja omaisuudelle aiheutuneen Taulukko 1. Menetelmien haitan määrää. Tällä tavallasoveltuvuus ajateltuna turvallisuusviestinnän, koulutuksen, tiedottamisen ja valvon tatoimenpiteiden vaikuttavuutta tulisi SOVELTUVUUS mitata samojen loppumuuttujien osalta ja näin antaa tietoa toimenpiteiden keskinäisestä kustannusvaikuttavuudesta. Vaikutuksia on mahdollista mitata myÜs Yhteiskunnallisen Vaihtoehtoisten Poissulkevien Toiminnan Ulkoinen välitulosten eli ns. korvikemuuttujien avulla, jotka indikoivat haluttua muutosta. Tällainen korvikannattavuuden toimintamuotojen toimintamuotojen laajuuden arviointi kemuuttuja arviointi voisi olla esimerkiksi turvallisuustietoisuuden vertailu arviointi lisääntyminen. arviointi Taulukossa 1. on esitetty pääpiirteittäin menetelmien tuottaman tiedon soveltuvuus Samassajohtamisen näkÜkulmasta. yksikÜssä KVA

Ei

IKVS/KKVS

KHA 1. Menetelmien Kyllä NNA Taulukko soveltuvuus

IKVS

Ei

NNA

Kyllä

mitattava vaikuttavuus Kyllä

SOVELTUVUUS Yhteiskunnallisen Vaihtoehtoisten Taulukko 1. Menetelmien soveltuvuus.Poissulkevien

Toiminnan

Ulkoinen Tieto toimenpiteiden vertailukelpoisista keskimääräisistä kustannusvaikuttavuuksista kannattavuuden toimintamuotojen toimintamuotojen laajuuden (KKVS) ohjaa arviointi resurssien allokaatiota vertailtavien toimenpiteiden välillä ja mahdollistaa annetuilla resursseilla arviointi vertailu arviointi arviointi Samassa yksikÜssä toiminta mitattava tuottaa suhteellisen suuren vaikutuksen, mutta sen vaatimatvaikuttavuus kus-

KVA Ylimpään Ei oikeanIKVS/KKVS puoleiseen

IKVS neljännekseen

Ei sijoittuva

KHA NNA NNA tannuksetKyllä ovat myÜs suhteellisen korkeat. VastaavastiKyllä ylimpään Kyllä oi-

keanpuoleiseen neljännekseen sijoittuva toiminta on kustannuksiltaan suhteellisen kallista ja vaikutus on suhteellisen vähäinen. Alimpaan vasemmanpuoleiseen neljännekseen sijoittuvat ne ver-(KKVS) ohja Tieto toimenpiteiden vertailukelpoisista keskimääräisistä kustannusvaikuttavuuksista resurssien allokaatiota vertailtavien välillä mahdollistaa annetuilla resursseilla tailtavat toiminnot, joidentoimenpiteiden kustannukset ja ja vaikuttavuus ovat matalat. Alimpaan oikeanpuoleiseen neljännekseen sijoittuvat toiminnot ovat kustannuksiltaan edullisesti tuotettavia ja vaikuttavuudeltaan suhteellisen tehokkaita. Kustannus–vaikuttavuusanalyysiä voidaan soveltaa vertailevan tarkastelun lisäksi myÜs tyÜkaluksi yksittäisen toimenpiteen kustannusvaikuttavuuden arvioimiseen ja muutosten havaitsemiseen tarkasteltaessa toiminnan vaikuttavuutta yhtä tarkastelujaksoa pidemmällä aikavälillä. TällÜin analyysi toimii toiminnan kehittämisen ja seurannan välineenä. Kustannukset Keskimääräisen kustannusvaikuttavuussuhteen muutos tarkastelujaksojen välillä kertoo muutoksista toimenpiteen tuottaman vaikutuksen tasossa ja kustannuksissa (kuva.2 esittää asiaa). Tar      kastelemalla kuvaa 2. voidaan havaita vaikuttavuuden kasvavan 

 

 resursseja kasvattamalla. Kasvattamalla resursseja ei kuitenkaan      voida parantaa kustannusvaikuttavuussuhdetta loputtomasti vaan   paras kustannusvaikuttavuussuhde eli matalin kustannus vaikuttavuusyksikkÜä kohti asettuu esimerkin mukaisesti ajanjaksolle 2. Vaikuttavuus Kuvassa 2. esiintyvät muutokset vaikuttavuuden tasossa voivat johtua toiminnan kohdentumiseen ja sisältÜÜn liittyvistä muutok    sesta tai ympäristÜssä tapahtuneesta muutoksesta. Vastaavasti kus

 

 tannusten muutokset voivat olla seurausta toiminnan tehokkuu      den tai panoshintojen muutoksista. Havaitut muutokset ajanjak  sojen välillä saattavat muuttaa myÜs eri toimenpiteiden keskinäistä järjestystä kustannusvaikuttavuuden näkÜkulmasta ja samalla resurssien kohdentamista toimenpiteiden välillä. Useimpien ennaltaehkäisevien toimenpiteiden tarkoitus on paKuva 1. Kustannus–vaikuttavuussuhde. rantaa turvallisuuskulttuuria ja lopulta ennaltaehkäistä palokuonus–vaikuttavuusanalyysiä voidaan soveltaa vertailevan tarkastelun lisäksi myÜs tyÜkaluksi

sen toimenpiteen kustannusvaikuttavuuden arvioimiseen ja muutosten havaitsemiseen taressa toiminnan vaikuttavuutta yhtä tarkastelujaksoa pidemmällä aikavälillä. TällÜin analyysi oiminnan kehittämisen ja seurannan välineenä.

ääräisen kustannusvaikuttavuussuhteen muutos tarkastelujaksojen välillä kertoo muutoksista

PALOTUTKIMUKSEN PĂ„IVĂ„T 2015

51


lemien, tulipaloissa loukkaantuneiden uhrien ja omaisuudelle aiheutuneen haitan määrää. Tällä tavalla ajateltuna turvallisuusviestinnän, koulutuksen, tiedottamisen ja valvontatoimenpiteiden vaikuttavuutta tulisi mitata samojen loppumuuttujien osalta ja näin antaa tietoa toimenpiteiden keskinäisestä kustannusvaikuttavuudesta. Vaikutuksia on mahdollista mitata myös välitulosten eli ns. korvikemuuttujien avulla, jotka indikoivat haluttua muutosta. Tällainen korvikemuuttuja voisi olla esimerkiksi turvallisuustietoisuuden lisääntyminen. Taulukossa 1. on esitetty pääpiirteittäin menetelmien tuottaman tiedon soveltuvuus johtamisen näkökulmasta. Tieto toimenpiteiden vertailukelpoisista keskimääräisistä kustannusvaikuttavuuksista (KKVS) ohjaa resurssien allokaatiota vertailtavien toimenpiteiden välillä ja mahdollistaa annetuilla resursseilla vaikuttavuuden maksimoinnin tilanteessa, jossa toimenpiteet ovat toisistaan riippumattomia. Sen sijaan IKVS soveltuu paremmin poissulkevien vaihtoehtoisten toimenpiteiden tarkasteluun. Kustannus–vaikuttavuusanalyysi (KVA) toimii lähtökohtaisesti toiminnan sisäisen arvioinnin työkaluna, mutta tulosten ollessa riittävän yleistettäviä ja luotettavia sen tuottamia tuloksia voidaan käyttää myös alueellisten pelastuslaitosten keskinäiseen vertailuun eli toiminnan ulkoiseen arviointiin. KHA:n tuloksena saatava toimenpiteen nettohyöty antaa vastaavalla tavalla indikaation vaihtoehtoisten ja toisiaan täydentävien toimenpiteiden ja palvelujen tehokkuudesta. KHA antamat tulokset ovat yhteismitallisia siitäkin huolimatta, että mitattavat vaikutukset olisivat keskenään hyvin erilaisia. Tässä mielessä KHA on monikäyttöisempi ja soveltuu toiminnan arviointiin KVA:a laajemmin erityisesti julkisten palvelujen ulkoisen arvioinnin näkökulmasta. Tuloksena saatavat nettohyödyt kertovat toimenpiteiden keskinäisen tehokkuuden lisäksi myös toiminnan yhteiskunnallisesta kannattavuudesta ja toimenpiteen määrän optimaalisesta tasosta. Positiivinen nettohyöty indikoi resurssien alimitoituksesta ja toimenpiteen hyvästä kustannus–hyötysuhteesta. Vastaavasti negatiivisen nettohyöty indikoi toimenpiteen heikosta kustannushyötysuhteesta ja mahdollisesti palvelun ylimitoituksesta. Nettohyödyn antama informaatio antaa siis vertailupohjan vaihtoehtoisten toimintamuotojen tehokkuudesta, mutta myös tietoa budjetoitujen resurssien optimaalisesta tasosta yhteiskunnan näkökulmasta. Analyysiin aina kuuluvan epävarmuuden vuoksi KVA:n ja KHA:n antamat tulokset toimivat vain harvoin päätöksenteon ainoana ohjaavana avainmuuttujana. Yleisempi tilanne onkin, että analyysien tuottamaa tietoa käytetään yhtenä päätöksentekoa ohjaavana muuttujana. JOHTOPÄÄTÖKSET Tutkimushankkeen tavoitteena on tuottaa konkreettinen ja käytäntöön sovitettavissa oleva käsitys kustannus-hyöty/vaikuttavuusanalyysin toimivuudesta valikoiduissa pelastustoimen palveluissa. Tavoitteena on myös vahvistaa pelastustoimen tietojohtamisen edellytyksiä ja tuottaa suoraan hyödynnettävää tietoa ja toimintamalleja päätöksenteon avuksi. Hankkeen tuotoksena saadaan myös uutta tietoa pelastusalan toiminnan vaikuttavuudesta, mikä auttaa osaltaan vastaamaan keskeisiin pelastustoimen päätöksenteon ja palveluiden tuottamisen taloudellisen ohjaamisen haasteisiin. Tulosten perusteella voidaan rakentaa sitä lähestymistapaa, jolla pelastusalan palvelut voidaan tuottaa yhteiskuntaa parhaiten hyödyttävällä tavalla. Tutkimustavoitteiden saavuttaminen edellyttää itse analyysimenetelmien soveltuvuuden testausta niiden sisäisen ja ulkoisen luotettavuuden näkökulmasta. Toisaalta menetelmien onnis52

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Menetelmien onnistunut käyttö johtamisen apuna edellyttää myös tietotarpeiden ja tietojärjestelmiin kerätyn tiedon määrän ja luotettavuuden arviointia. Tässä mielessä hanke tuottaa arvokasta tietoa pelastusalan tietojärjestelmien kehittämisen ja standardoinnin avuksi. tunut käyttö johtamisen apuna edellyttää myös tietotarpeiden ja tietojärjestelmiin kerätyn tiedon määrän ja luotettavuuden arviointia. Tässä mielessä hanke tuottaa arvokasta tietoa pelastusalan tietojärjestelmien kehittämisen ja standardoinnin avuksi. Menetelmien soveltamisen ja kehittämisen näkökulmasta on määriteltävä yhteisiä, kansallisella tasolla sovellettavissa olevia käytänteitä ja tapoja, jotka edesauttavat yhteiskunnallisen kannattavuusarvioinnin kehittymistä myös tulevaisuudessa.

Lähteet [1] Haikonen, Kari. 2013. Liekkivammatilanne Suomessa sekä vammojen sairaalahoitokustannukset. Palotutkimuksen päivät 2013 [2] Tillander, Kati; Hakkarainen, Tuula ja Rinne, Tuomo. 2013. Onnettomuusvahingot pelastustoimen toimintavalmiuden suunnittelussa. Palotutkimuksen päivät 2013 [3] Tillander, Kati; Oksanen, Tuuli; Kokki, Esa. 2009. Paloriskin arvioinnin tilastopohjaiset tiedot. Espoo, VTT [4] John, R, Hall Jr., 2014. The total Cost of Fire in the United States. NFPA [5] Heikkilä, Jouko ja Reiman, Teemu. Economic value of safety. Research highlights in safety & security nro.10. VTT [6] Laaksonen, Juha-Pekka 2002. Pelastustoimen ennaltaehkäisyn vaikuttavuus. Sisäasiainministeriö [7] Ray, Robert. 1998. Fire prevention effectiveness – can we measure what did not happen? An applied research project submitted to the National Fire Academy as part of the Executive Fire Officer Program [8] Cain, Raymond 2009. Fire Prevention Inspection Effectiveness – Creating an Assessment Methodology for the Cary Fire Department. Cary Fire and Rescue Department, Cary, North Carolina [9] Suikkanen, Joonas. 2012. Palotarkastustoiminnan vaikuttavuuden arviointi – Pirkanmaan erityisriskikohteet 2006– 2010. Opinnäytetyö. Savonia Ammattikorkeakoulu [10] Laikola, Jarno 2012. Palotarkastusten vaikutus hoitolaitoksien paloturvallisuuteen. Opinnäytetyö. Savonia Ammattikorkeakoulu [11] Ryynänen, Erkki,.Raivio, Tuomas., Hokkanen, Niina ja Lunabba, Johan. 2013. Pelastustoimen valvontotoiminnan seurantamalli ja vaikuttavuus. Gaia. [12] Häkkinen, Sami. 2010. Pelastustoiminnan turvallisuusviestinnän mitattavuus. Suomen Palopäällystöliitto. Helsinki: Suomen Palopäällystöliitto. [13] Häkkinen, Sami. 2012. Paloturvallisuuskatsaus 2011 – aiheutuneet vahingot. Suomen Palopäällystöliitto. Helsinki: Suomen Palopäällystöliitto. [14] Määttälä, Jaana. 2013. PELASTUSTOIMEN TILINPÄÄTÖSJA KUSTANNUSANALYYSI 2007–2010. Julkaisusarja A – Turun yliopiston kauppakorkeakoulu, Porin yksikkö


Antti Paajanen ja Tuula Hakkarainen Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, PL 1000, 02044 VTT Kati Tillander1 Helsingin kaupungin pelastuslaitos, PL 10, 00099 Helsingin kaupunki 1 Nykyinen työnantaja: Keski-Uudenmaan pelastuslaitos, Pelastuskeskus, Teknikontie 4, 01530 Vantaa

Rakennuspalojen omaisuusvahinkoriskin ennakointi

TIIVISTELMÄ Rakennuspalojen omaisuusvahinkoriskin ennakointiin on kehitetty malli, jota pelastuslaitokset voivat käyttää riskinarviointityökaluna. Malli tuottaa rakennuskohtaisia riskilukuja, jotka perustuvat saman rakennustyypin samaa kokoluokkaa olevien rakennusten palotilastoihin. Mallissa yhdistetään rakennuskohtainen syttymistaajuus ja vahingon odotusarvo. Kussakin rakennustyypissä vahingon odotusarvo saadaan mallista, joka ennustaa tämänkaltaisten rakennusten keskimääräistä tuhoutumisastetta kerrosalan perusteella. Näiden yhden muuttujan vahinkomallien todettiin ennustavan omaisuusvahinkoja riittävällä tarkkuudella. Riskiarviot esitetään karttamuodossa tavoitteena tukea pelastuslaitoksia oman alueensa omaisuusvahinkoriskien tunnistamisessa ja palveluiden mitoittamisessa riskejä vastaaviksi.

omaisuusvahingon odotusarvo. Toisin sanoen

Johdanto Onnettomuusvahingot pelastustoimen toimintavalmiuden suunnittelussa -hankkeen tavoitteena oli tunnistaa ja tarkastella onnettomuuksien seurauksia selittäviä tekijöitä ja luoda menettelyjä, joiden avulla onnettomuuksien todennäköiset seuraukset voidaan huomioida pelastustoimen riskianalyysissä. Hankkeessa kehitettiin käytännön työvälineiksi mallit, joilla voidaan arvioida omaisuusvahinkoriskiä rakennuspaloissa, henkilövahinkoriskiä asuinrakennuspaloissa ja henkilövahinko-onnettomuusriskiä maanteillä [1]. Tulosten havainnollistamiseksi riskiarviot esitetään karttamuodossa ja karttaruudut luokitellaan vahinkoriskiluvun perusteella, jotta suuren vahinkoriskin alueet voidaan tunnistaa ja tuoda esiin. Tässä artikkelissa esitellään malli rakennuspalojen omaisuusvahinkoriskin arviointiin.

Käytetty aineisto Omaisuusvahinkotarkastelun lähtöaineistona käytettiin pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustilastojärjestelmän (PRONTO) tietoja rakennuspaloista vuosilta 2009–2012 ja Väestörekisterikeskuksen ylläpitämän väestötietojärjestelmän (VTJ) tietoja rakennuksista vuonna 2013. PRONTO-tietokannasta poimittiin tiedot rakennuspaloista vuosilta 2009–2012. Rakennuspalovaarat jätettiin tarkastelun ulkopuolelle, koska tavoitteena oli malli rakennuspaloissa aiheutuvista vahingoista. Mallin muodostamisen kannalta olennaisimmat tiedot olivat rakennuksen käyttötarkoitus, kerrosala, asuntojen lukumäärä, vahingon pinta-ala, rakennuksen ikä, ilmoitusaika (so. vuorokaudenaika) ja toimintavalmiusaika. Karttamuotoisten riskiarvoiden muodostamista varten tarvittavat rakennustiedot saatiin VTJ-aineistosta vuodelta 2013. Näitä tietoja olivat rakennuksen käyttötarkoitus, kerrosala, asuntojen lukumäärä, rakennuksen ikä ja rakennuksen sijaintitunniste.

RAKENNUSPALOJEN OMAISUUSVAHINKORISKI Rakennuspalon omaisuusvahinkoriski R voidaan määrittää kahden komponentin tulona. Nämä komponentit ovat tarkasteltavan rakennuksen i) syttymistaajuus ja ii) rakennuspalon aiheuttaman

R = f ∙ v 

(1)

missä f on syttymistaajuus (a-1) ja ν on omaisuusvahingon odotusarvo (m2). On ilmeistä, että kumpikaan komponentti ei voi olla vakioarvoinen. Syttymistaajuuden tiedetään riippuvan muun muassa rakennustyypistä ja rakennuksen kerrosalasta [2]. Omaisuusvahingon odotusarvon voidaan odottaa sisältävän vähintään nämä riippuvuudet. Rakennuskohtaisen omaisuusvahinkoriskin määrittämiseksi luotiin erilliset mallit syttymistaajuudelle (syttymistaajuusmalli) ja omaisuusvahingon odotusarvolle (omaisuusvahinkomalli).

Rakennusten luokittelu Tilastokeskuksen rakennusluokituksessa vuodelta 1994 rakennukPALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

53


Kuva 2 on esitetty tuhoutumisasteen jakauma erillisten pientalojen rakennuspaloissa kerrosalaluokittain. Tarkastelu osoittaa, että vahingot ovat tyypillisesti joko vähäisiä (alle 10 %) tai hyvin suuria (yli 90 %). Tuhoutumisasteen keskiarvo sijoittuu kaikissa kerrosalaluokissa näiden ääripäiden välille, ja vähenee monotonisesti kerrosalan kasvaessa.

set luokitellaan käyttötarkoituksen mukaan 13 pääluokkaan [3]. Omaisuusvahinkotarkasteluun valittiin asuinrakennukset (A), liikerakennukset (C), teollisuusrakennukset (J) sekä yhdistettynä toimisto-, liikenteen, hoitoalan, kokoontumis-, opetus-, varasto- ja palo- ja pelastustoimen rakennukset (so. rakennusluokat D, E, F, G, H, K ja L). Asuinrakennuksilla on suuri edustus rakennuskannassa. Liike- ja teollisuusrakennukset otettiin omiksi ryhmikseen niiden selkeästi eroavan käyttötavan ja suuren edustuksen vuoksi. Nämä luokat vastaavat yhteensä noin 80 % rakennuskannan kerrosalasta ja tulipaloissa tuhoutuneesta pinta-alasta. Vapaa-ajan asuinrakennukset (B), maatalousrakennukset (M) ja muut rakennukset (N) jätettiin tarkastelun ulkopuolelle, koska näihin luokkiin kuuluvia rakennuksia ei ole kattavasti kirjattu rakennuskantaan ja syttymistaajuustiheyksien luotettava määrittäminen niille on käytännössä mahdotonta. Vahinkoriskimallien muodostamista varten asuinrakennukset jaoteltiin rakennusluokituksen mukaisesti alaluokkiin: erilliset pientalot, rivi- ja ketjutalot sekä asuinkerrostalot. Asuinrakennusten tarkempi jaottelu oli tarpeen, koska alaluokilta odotettiin keskenään erilaista vahinkokäyttäytymistä. Asuinrakennustyypit poikkeavat ominaisuuksiltaan merkittävästi toisistaan: erillisissä pientaloissa on tyypillisesti vain yksi tai korkeintaan kaksi palo-osastoa, kun taas asuinkerrostaloissa on useampia palo-osastoja, joihin palon vaikutukset (esim. savuvahinko) voivat levitä. Syttymistaajuus- ja omaisuusvahinkomallit muodostettiin erikseen kullekin tarkasteluun valituista rakennusluokista. Seuraavissa kappaleissa esitellään mallien muodostaminen esimerkinomaisesti erillisille pientaloille. Muiden rakennusluokkien mallit muodostettiin vastaavalla menettelyllä.

Kimmo K

Poistettu

KuvaKuva 2. Tuhoutumisaste erillisten erillisten pientalojenpientalojen rakennuspaloissa: (vas.) jakauma ja(vas.) (oik.) kes2. Tuhoutumisaste rakennuspaloissa: kiarvo eri kerrosalaluokissa. Virhepalkeilla on esitetty keskiarvon keskivirhe.

jakauma ja (oik.) keskiarvo eri kerrosalaluokissa. Virhepalkeilla on esi-

tetty keskiarvon kehittäminen keskivirhe.aloitettiin yritteellä, jossa tuhoutumisasteen odotusarvo Omaisuusvahinkomallin riippuu pelkästään rakennuksen kerrosalasta. Malli luotiin sovittamalla sopiva analyyttinen funktio keskimääräisen tuhoutumisasteen tilastolliseen kerrosalariippuvuuteen. Erillisten pientalojen tapauksessa sovitefunktioksi valittiin rationaalifunktio

Omaisuusvahingot        (3)         Rakennuskohtaisen omaisuusvahinkoriskin (1) jälkimmäinen komponentti on kerrosala rakennuspalon aiheuttaman omaisuusvahingon missä A on rakennuksen ja  ja  ovat soviteparametreja. Parametrien arvot ovat:    , joka   , määrittää   ja   . Havaintoodotusarvo,   , rakennusluokkakohtaisen, voidaan raaineisto ja sovite on esitetty kuvassa 3 (vas.). kennuksen kerrosalasta riippuvan, tuhoutumisasteen odotusarYksi tutkimuksen tavoitteista tunnistaa sellaiset rakennuspaloon liittyvät tekijät, joilla on rakennus Kuva 2 onRakennuksen esitetty olituhoutumisasteen jakauma erillisten pientalojen von avulla. tuhoutumisaste on tulipalossa vaurioimerkittävää vaikutusta omaisuusvahinkojen laajuuteen. Lähempään tarkasteluun valittiin kerrosalaluokittain. Tarkastelu osoittaa, että vahingot ovat tyypillisesti joko vähäisiä tuneenkokemuksen pinta-alan ja rakennuksen kokonaiskerrosalan osamäärä. aiemman perusteella seuraavat tekijät: i) rakennuksen kerrosala, ii) rakennuksen %)iii) ilmoitusaika tai hyvinja iv) suuria (yli toimintavalmiusaika. 90 %). Tuhoutumisasteen keskiarvo ikä, palokunnan Yritemallin toimivuutta testattiin Yhden sen muuttujan vahinkomalliin päädyttiin alla kuvatun tarkas-ja sijoittuu laskemalla antama ennuste palotapaukselle käytetyssämonotonisesti havaintoaineistossa, kerrosalaluokissa näiden jokaiselle ääripäiden välille, ja vähenee kerrosalan kasva telun kautta. vertaamalla toisiinsa ennustetun ja toteutuneen tuhoutumisasteen keskiarvoja näiden suureiden suhteen luokitellussa aineistossa. Erillisten pientalojen havaintoaineistossa oli yhteensä 1815 paloa, joista 1655 yhdentarkasteluja asunnonvarten pientaloissa 160 kahden Havaintoaineisto luokiteltiin siten, että ja jokaiseen luokkaan asunkuuluu vähintään noin 50 paloa. Poikkeuksena on ilmoitusaikatarkastelu, jossa vuorokausi jaettiin non pientaloissa. Alkuperäisestä aineistosta (2378 paloa) poistetkolmeen jaksoon: klo 0–8, 8–16 ja 16–24. Vertailu on esitetty kuvissa Kuva 3 ja Kuva 4. Kimmo K Kuvista havaitaan, että ainoa rakennus huomattava poikkeama ennustetun ja toteutuneen keskiarvon Muotoil tiin tapaukset, joissa ei sopinut pientalon määritelmään, tarkista o välillä löytyy rakennuksen iän suhteen luokiteltuna, yli 100-vuotiailla rakennuksilla. Tämän tai jonkinmerkitys keskeisen suureenkoko kirjauksessa ilmeinen Kimmo K poikkeaman on kuitenkin maan tasollaolivähäinen, sillävirhe. vanhimpaan Poistettu pientaloluokkaan vain noin 2 % kaikista pientaloista. Muidenerillisten suureiden piensuhteen Kuvassa 2kuuluu on esitetty tuhoutumisasteen jakauma Kimmo K luokiteltuna keskiarvojen poikkeamat ovat vähäisiä. Poistettu talojen rakennuspaloissa kerrosalaluokittain. Tarkastelu osoittaa, Syttymistaajuus että vahingot ovat tyypillisesti joko vähäisiä (alle 10 %) tai hyvin Rakennuskohtaisen omaisuusvahinkoriskin (1) ensimmäinen­ suuria (yli 90 %). Tuhoutumisasteen keskiarvo sijoittuu kaikissa Syttymistaajuus komponentti on rakennuspalon syttymistaajuus, joka voi­ kerrosalaluokissa näiden ääripäiden välille, ja vähenee monotodaan­­määrittää rakennusluokkakohtaisen, rakennuksen­ker­ nisesti kerrosalan kasvaessa. Rakennuskohtaisen omaisuusvahinkoriskin ((1) ensimmäinen komponentti on rakennuspalon Kuva 2. Tuhoutumisaste erillisten pientalojen rakennuspaloissa: (vas.) jakauma ja (o ros­­­ alasta riippuvan syttymistaajuustiheyden avulla [2]. Syt­ Omaisuusvahinkomallin kehittäminen aloitettiin yritteellä, josKimmo Kaisto 30.7.2015 10.53 syttymistaajuus, joka voidaan määrittää rakennusluokkakohtaisen, rakennuksen kerrosalasta kiarvo eri kerrosalaluokissa. Virhepalkeilla on esitetty keskiarvon keskivirhe. Poistettu: 1 ty­ mis­taajuustihey­ den tiedetään riippuvan ja sa tuhoutumisasteen riippuvan syttymistaajuustiheyden avulla [2].rakennustyypin Syttymistaajuustiheyden tiedetään riippuvanodotusarvo riippuu pelkästään rakennuksen rakennuksen kerrosalan lisäksi vuorokaudenajasta ja vuodenajas- jakerrosalasta. Malli luotiin sovittamalla sopiva analyyttinen funkrakennustyypin ja rakennuksen kerrosalan lisäksi vuorokaudenajasta vuodenajasta. Koska Omaisuusvahinkomallin kehittäminen aloitettiin yritteellä, jossa tuhoutumisasteen odo juus ta. Koska tutkimuksen oli omaisuusvahinkoriskin keskimääräisen tuhoutumisasteen tilastolliseen kerrosalariiptutkimuksen tavoitteenatavoitteena oli omaisuusvahinkoriskin alueellinenaluvertailu,tio nämä ajalliset vaihteriippuu pelkästään rakennuksen kerrosalasta. Malli luotiin sovittamalla sopiva anal lut jätettiin huomioimatta. funktio keskimääräisen tuhoutumisasteen tilastolliseen kerrosalariippuvuuteen. E eellinen vertailu, nämä ajalliset vaihtelut jätettiin huomioimatta. puvuuteen. Erillisten pientalojen tapauksessa sovitefunktioksi vataisen omaisuusvahinkoriskin ((1) ensimmäinen komponentti on rakennuspalon Kimmo Kaisto 30.7.2015 10.53 pientalojen tapauksessa sovitefunktioksi valittiin rationaalifunktio us, joka voidaan määrittää rakennusluokkakohtaisen, rakennuksen kerrosalasta Suomen rakennuspalojen syttymistaajuustiheyteen f" on aiemlittiin rationaalifunktio Poistettu: 1 Suomen rakennuspalojen syttymistaajuustiheyteen riippuvan onkutsutaan aiemmin sovitettu kahden potenssitymistaajuustiheyden avullakahden [2]. Syttymistaajuustiheyden tiedetäänjota min sovitettu potenssifunktion summa, in ja rakennuksen kerrosalan lisäksi vuorokaudenajasta ja vuodenajasta. Koska ((2)) [4, 5].        funktion summa, jota kutsutaan yleistetyksi Barrois’n malliksi  yleistetyksi Barrois’n malliksi (2) [4, 5]. (3)    Kimmo Kaisto 30.7.2015 11.05 avoitteena oli omaisuusvahinkoriskin alueellinen vertailu, nämä ajalliset vaihte        Muotoiltu: suomi, Älä tarkista omioimatta.  (2) kerrosala         oikeinkirjoitusta tai kielioppia (2) missä A on rakennuksen jajapijaovat qi ovat soviteparametresoviteparametreja. Parametrien arv missä A on rakennuksen kerrosala ja  Kaisto Kimmo –4  30.7.2015 10.53–2 nnuspalojen syttymistaajuustiheyteen  on aiemmin sovitettu kahden potenssi  ja. Parametrien arvot ovat: p = 0,81 m , p =–141,6 m , p3 =8616, 1 2    ,    ,   ,    ja   . H     Poistettu: (2) ma, jota kutsutaan yleistetyksi Barrois’nkerrosala malliksi ((2)) [4, 5]. Missä A on rakennuksen ja  ,  ,  ja  ovat tilastoaineistoon perustuvia parametre–2   Missä A on rakennuksen kerrosala ja c1, c2, r ja s ovat tilastoaineis- Kimmo qaineisto = –109,6 m 11.05 ja qesitetty =5275. Havaintoaineisto ja sovite on esitetja sovite on kuvassa 3 (vas.). 1 Kaisto 30.7.2015 2 ja. Yleistetyn Barrois’n mallin parametreja on määritetty useaan kertaan [2,suomi, 4–9]. Muotoiltu: Älä tarkista tuttoon perustuvia parametreja. Yleistetyn Barrois’n mallin parametty kuvassa 3.Tässä (2)   oikeinkirjoitusta tai kielioppiatavoitteista kimuksessa malli sovitettiin uuteen aineistoon vuosilta 2009–2012. Erillisten pientalojen taYksi tutkimuksen oli tunnistaa sellaiset rakennuspaloon liittyvät tekijät, j reja on määritetty useaan kertaan [2, 4–9]. Tässä tutkimuksessa Yksi tavoitteista oli tunnistaa sellaiset rakennuspaKaisto tutkimuksen 30.7.2015 pauksessa parametrien arvot ovat:      ,      , Kimmo  merkittävää  ja vaikutusta  10.53 . omaisuusvahinkojen laajuuteen. Lähempään tarkasteluun (2) sovitettiin aineistoon 2009–2012. Erillis- Poistettu: loon liittyvät tekijät, joilla on merkittävää vaikutusta omaisuusvakennuksenmalli kerrosala ja  ,  , uuteen  jasovite  ovat tilastoaineistoon perustuvia parametreaiemman kokemuksen perusteella seuraavat tekijät: i) rakennuksen kerrosala, ii) rake Havaintoaineisto ja on esitetty vuosilta kuvassa Kuva 1. Kimmo Kaisto 30.7.2015 10.53Yritemallin Barrois’n ten mallin parametrejatapauksessa on määritettyparametrien useaan kertaanarvot [2, 4–9]. Tässä tut- -3, pientalojen ovat: c1 =3,7∙10 hinkojen laajuuteen. Lähempään tarkasteluun valittiin aiemmantoimivuutta t ikä, iii) ilmoitusaika ja iv) palokunnan toimintavalmiusaika. malli sovitettiin uuteen vuosilta 2009–2012. Erillisten pientalojen ta- on Poistettu: Kuva 1i) rakennuksen laskemalla senperusteella antama ennuste jokaiselle palotapaukselle käytetyssä havaintoaineist c2 = 2,8 ∙10-6aineistoon , r = –1,56 ja s=–0,01. Havaintoaineisto ja sovite kokemuksen seuraavat tekijät: kerrosametrien arvot ovat:      ,      ,    ja   . vertaamalla toisiinsa ennustetun ja toteutuneen tuhoutumisasteen esitetty kuvassa 1. ala, ii) rakennuksen ikä, iii) ilmoitusaika ja iv) palokunnan toi-keskiarvoja sto ja sovite on esitetty kuvassa Kuva 1. suureiden suhteen luokitellussa aineistossa. Kimmo Kaisto 30.7.2015 10.53 Yritemallin toimivuutta testattiin laskemalla mintavalmiusaika. Poistettu: Kuva 1 Kuva 1. Yleistetty sen antama ennuste jokaiselle palotapaukselle käytetyssä havain- luokkaan Havaintoaineisto luokiteltiin tarkasteluja varten siten, että jokaiseen Barrois’n malli erillivähintään noin ja 50vertaamalla paloa. Poikkeuksena ilmoitusaikatarkastelu, jossa vuorokausi toaineistossa, toisiinsaonennustetun ja toteutuneen sille pientaloille. Rakolmeen jaksoon: klo 0–8, 8–16 ja 16–24. Vertailu on esitetty kuvissa tuhoutumisasteen keskiarvoja näiden suureiden suhteen luoki- Kuva 3 ja kennuspaloaineistoon Kuvista havaitaan, että ainoa huomattava poikkeama ennustetun ja toteutuneen kes tellussa aineistossa. perustuvat havainnot välillä löytyy rakennuksen iän suhteen luokiteltuna, yli 100-vuotiailla rakennuksilla. Havaintoaineisto tarkasteluja varten siten,vähäinen, että jo- sillä vanh poikkeaman merkitysluokiteltiin on kuitenkin koko maan tasolla on merkitty pisteillä ja pientaloluokkaan vain noin 2 % kaikista pientaloista. Muiden suureiden sovite yhtenäisellä viikaiseen luokkaankuuluu kuuluu vähintään noin 50 paloa. Poikkeuksena luokiteltuna keskiarvojen poikkeamat ovat vähäisiä. valla. Virhepalkit kuon ilmoitusaikatarkastelu, jossa vuorokausi jaettiin kolmeen jakvaavat havaintopisteisoon: klo 0–8, 8–16 ja 16–24. Vertailu on esitetty kuvissa 3 ja 4. siin sisältyvien palotaKuvista havaitaan, että ainoa huomattava poikkeama ennustetun pausten lukumäärää. ja toteutuneen keskiarvon välillä löytyy rakennuksen iän suhteen Kuva 1. Yleistetty Barrois’n malli erillisille pientaloille. Rakennuspaloaineistoon perustuvat   

havainnot on merkitty pisteillä ja sovite yhtenäisellä viivalla. Virhepalkit kuvaavat havainto-

tetty Barrois’n malli sisältyvien erillisille pientaloille. Rakennuspaloaineistoon perustuvat pisteisiin palotapausten lukumäärää. 54 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 kuvaavat havaintomerkitty pisteillä ja sovite yhtenäisellä viivalla. Virhepalkit ltyvien palotapausten lukumäärää.

Omaisuusvahingot


TOIMINTAVALMIUSAJAN MERKITYS

Kuva 3. Erillisten pientalojen vahinkomallin ennusteet tuhoutumisasteen keskiarvolle (vas.) Kuva 3. Erillisten pientalojen vahinkomallin ennusteet tuhoutumisasrakennuksen kerrosalan ja (oik.) rakennuksen iän mukaan luokiteltuna.

teen keskiarvolle (vas.) rakennuksen kerrosalan ja (oik.) rakennuksen

Kuvaiän 3. mukaan Erillisten luokiteltuna. pientalojen vahinkomallin ennusteet tuhoutumisasteen keskiarvolle (vas.) rakennuksen kerrosalan ja (oik.) rakennuksen iän mukaan luokiteltuna.

Omaisuusvahinkomallia kehitettäessä ei löydetty yksiselitteistä riippuvuutta tuhoutumisasteen odotusarvon ja toimintavalmiusajan välillä. Sen arveltiin johtuvan siitä, että toimintavalmiusaika ja rakennuksen kerrosala eivät ole toisistaan riippumattomia suureita, ja kerrosala on näistä tärkeämpi tuhoutumisastetta ennustava tekijä. Tästä syystä päädyttiin tarkastelemaan toimintavalmiusajan vaikutusta kerrosalaluokkien sisällä. Kuvassa 5 on esitetty tuhoutumisasteen odotusarvon riippuvuus toimintavalmiusajasta erillisille pientaloille (vas.) ja rakennusluokkiin D, E, F, G, H, K ja L kuuluville rakennuksille (oik.). Omaisuusvahinkomallia muodostettaessa keskimääräisen tuhoutumisasteen havaittiin kasvavan kun rakennuksen kerrosala pienenee, joten kerrosalaluokkien väliset tasoerot aiheutuvat rakennuksen koosta. Kuvasta (oik.) havaitaan lisäksi keskimääräisen tuhoutumisasteen kasvavan toimintavalmiusajan kasvaessa erityisesti suuremmissa kerrosalaluokissa. TULOSTEN HAVAINNOLLISTAMINEN JA KÄYTTÖ

Kuva 4. Erillisten pientalojen vahinkomallin ennusteet tuhoutumisasteen keskiarvolle (vas.) ilmoitusajan ja (oik.) toimintavalmiusajan mukaan luokiteltuna. KuvaKuva 4. Erillisten pientalojen vahinkomallin ennusteet tuhoutumisasteen keskiarvolle (vas.) 4. Erillisten pientalojen vahinkomallin ennusteet tuhoutumisasilmoitusajan ja (oik.) toimintavalmiusajan mukaan luokiteltuna. Erillisten pientalojen tuhoutumisasteen keskiarvo pysyy rakennuksen iän, ilmoitusajan teen keskiarvolle (vas.) ilmoitusajan ja (oik.) toimintavalmiusajan mu- ja toimintavalmiusajan suhteen likimain vakiona, tai ainakaan luokkakeskiarvojen kaan luokiteltuna. keskivirheiden puitteissa ei voida osoittaa selvää riippuvuutta. Ainoa selkeä riippuvuus Erillisten pientalojen tuhoutumisasteen havaittiin rakennuksen kerrosalan suhteen.keskiarvo pysyy rakennuksen iän, ilmoitusajan ja toimintavalmiusajan suhteen likimain vakiona, tai ainakaan luokkakeskiarvojen keskivirheiden puitteissa eimalli voida(3)osoittaa riippuvuutta. Ainoa selkeä riippuvuus Koska yhden muuttujan riittää selvää toistamaan keskimääräisen tuhoutumisasteen havaittiin rakennuksen suhteen. luokiteltuna, ylikerrosalan 100-vuotiailla poikkeaman käytöksen edellä kuvatulla tarkkuudella, se rakennuksilla. katsottiin riittäväksi Tämän tämän tutkimuksen tarpeisiin. Mallin käyttöalueeksi asetettiin pienimmän ja suurimman pinta-alaluokan välinen alue. merkitys on kuitenkin koko maan tasolla vähäinen, sillä vanhimKoska yhden muuttujan malli (3) riittää toistamaan keskimääräisen tuhoutumisasteen Tämän alueen ulkopuolella tuhoutumisaste vakioitiin. Omaisuusvahinkomalli luotiin muille käytöksen edellä kuvatulla se katsottiin riittäväksi tutkimuksen tarpeisiin. paan pientaloluokkaan kuuluu vain noin 2 %tämän kaikista pientaloisrakennusluokille samalla tarkkuudella, menettelyllä. Kaikissa tapauksissa päädyttiin pelkästään Mallin käyttöalueeksi pienimmän ja suurimman pinta-alaluokan välinen alue. rakennuksen kerrosalastaasetettiin riippuvaan, yhden muuttujan vahinkomalliin. ta. Muiden suureiden suhteen luokiteltuna keskiarvojenluotiin poikkeTämän alueen ulkopuolella tuhoutumisaste vakioitiin. Omaisuusvahinkomalli muille rakennusluokille samalla menettelyllä. Kaikissa tapauksissa päädyttiin pelkästään amat ovat vähäisiä. rakennuksen kerrosalasta riippuvaan, yhden muuttujan vahinkomalliin.

Erillisten pientalojen tuhoutumisasteen keskiarvo pysyy rakennuksen iän, ilmoitusajan ja toimintavalmiusajan suhteen likimain vakiona, tai ainakaan luokkakeskiarvojen keskivirheiden puitteissa ei voida osoittaa selvää riippuvuutta. Ainoa selkeä riippuvuus havaittiin rakennuksen kerrosalan suhteen. Koska yhden muuttujan malli (3) riittää toistamaan keskimääräisen tuhoutumisasteen käytöksen edellä kuvatulla tarkkuudella, se katsottiin riittäväksi tämän tutkimuksen tarpeisiin. Mallin käyttöalueeksi asetettiin pienimmän ja suurimman pinta-alaluokan välinen alue. Tämän alueen ulkopuolella tuhoutumisaste vakioitiin. Omaisuusvahinkomalli luotiin muille rakennusluokille samalla menettelyllä. Kaikissa tapauksissa päädyttiin pelkästään rakennuksen kerrosalasta riippuvaan, yhden muuttujan vahinkomalliin.

Kaavasta (4) lasketut omaisuusvahinkoriskin numeroarvot vaihtelivat aineistossa välillä 0,0002−1,8×10–6. Hyvin suuret omaisuusvahinkoriskin arvot ovat todennäköisesti virheitä ja johtuvat VTJ-aineistossa olevista kerrosalavirheistä. Kuvassa 6 on esitetty omaisuusvahinkoriskitulosten kertymä. Kuten nähdään, 85 % ruutukohtaisista omaisuusvahinkoriskin arvoista on alle 1. Ruudut luokiteltiin omaisuusvahinkoriskiarvon perusteella, tarkoitukKimmo Kaisto 30.7.2015 tulokset 10.53 sena visualisoida kartalla ja saada aineistosta erottumaan Poistettu: (3) nimenomaan ne ruudut, joissa omaisuusvahinkoriski on korkein. Alueellinen omaisuusvahinkoriski Kimmo Kaisto 30.7.2015 10.53 Suuren omaisuusvahinkoriskin ruudut jaettiin kahteen luokkaan Poistettu: (3) Rakennuskohtainen omaisuusvahinkoriski voidaan määrittää edellä kuvattuja malleja käyttäsiten, että alemman luokan alarajaksi määritettiin 50 ja ylemmän en. Syttymistaajuustiheysmalli (2) antaa rakennuksen kerrosneliötä kohden määritetyn, vuoluokan alarajaksi 100. Tällöin alempaan omaisuusvahinkoriskisittaisen syttymistodennäköisyyden, ja omaisuusvahinkomalli (3) tuhoutumisasteen odotusarvon. Pelastustoimen ruutuaineistoon ruutukohtainen omaisuusvahinkoriski luokkaan tuli koko maassalaskettiin 600 riskiruutua, mikä vastaa 0,5 % Rruuk, joka on ruudun rakennusten omaisuusvahinkoriskien summa. duista, joissa on rakennuksia. Ylempään riskiluokkaan tuli 271 ruutua (0,2 %). Kuvassa 7 on esitetty Helsingin pelastuslaitoksen         (4) alueelle   sijoittuvat suuren omaisuusvahinkoriskin ruudut kartalla.



kennuskohtainen vahingon odotusarvo rakennustyypin mukairakennustyypissä vahingon odotusarvo saadaan mallista, joka yksiselitteistä ennustaa rakennuksen tuhouOmaisuusvahinkomallia kehitettäessä ei löydetty riippuvuutta tuhoutumisasteen odotusarvon ja toimintavalmiusajan välillä. Sen arveltiin johtuvan siitä, muuttujan että toimintavalmiustumisastetta kerrosalan perusteella. Näiden yhden vaaika ja rakennuksen kerrosala eivät ole toisistaan riippumattomia suureita, ja kerrosala on hinkomallien todettiin ennustavan omaisuusvahinkoja riittävälnäistä tärkeämpi tuhoutumisastetta ennustava tekijä. Tästä syystä päädyttiin tarkastelemaan toimintavalmiusajan vaikutusta kerrosalaluokkien sisällä. Kuvassa Kuva 5 on esitetty tuhoulä tarkkuudella. tumisasteen odotusarvon riippuvuus toimintavalmiusajasta erillisille pientaloille (vas.) ja raOmaisuusvahinkomalli tuottaa kullekin rakennukselle sen kerkennusluokkiin D, E, F, G, H, K ja L kuuluville rakennuksille (oik.). Omaisuusvahinkomallia muodostettaessa keskimääräisen tuhoutumisasteen havaittiin kun rakennuksen kerrosalasta riippuvan tuhoutumisasteen, jokakasvavan on keskiarvo samanrosala pienenee, joten kerrosalaluokkien väliset tasoerot aiheutuvat rakennuksen koosta. Kukaltaisten (so. lisäksi samankokoisten) rakennusten rakennuspaloissa vasta (oik.) havaitaan keskimääräisen tuhoutumisasteen kasvavan toimintavalmiusajan

     

TOIMINTAVALMIUSAJAN MERKITYS

Kim

Pois

TOIMINTAVALMIUSAJAN MERKITYS seen syttymistaajuuteen. Kussakin

(4) (4)  missä fj" on rakennusluokan j syttymistaajuustiheysfunktio, Aijk on missä  on rakennusluokan  syttymistaajuustiheysfunktio,  on ruudussa  sijaitsevan raKuva 5. Keskimääräisen tuhoutumisasteen riippuvuus toimintavalmiusajasta: (vas.) erilliset ruudussa k sijaitsevan rakennustyypin j rakennuksen i kerrosala, pientalot rakennusluokat tuhoutumisasteen D, E, F, G, H, K ja L.riippuvuus Käyrien kukin piste on liukuva kesKuvaja5.(oik.) Keskimääräisen toimintavalmikennustyypin  rakennuksen  kerrosala, ja  on kerrosalasta riippuva tuhoutumisasteen odo ja χj on kerrosalasta riippuva tuhoutumisasteen odotusarvo raken- kiarvo 60 palotapauksesta. usajasta: (vas.) erilliset pientalot ja (oik.) rakennusluokat D, E, F, G, H, tusarvo rakennusluokassa . Summat lasketaan rakennusluokkien sijaitsevien yknusluokassa j. Summat lasketaan rakennusluokkien ja ruudussaja ruudussa K ja L. Käyrien kukin piste on liukuva keskiarvo 60 palotapauksesta. sittäisten rakennusten yli. sijaitsevien yksittäisten rakennusten yli. 

Pois

missä  on rakennusluokan  syttymistaajuustiheysfunktio,  on ruudussa  sijaitsevan raJOHTOPÄÄTÖKSET JA YHTEENVETO kennustyypin  rakennuksen  kerrosala, ja  on kerrosalasta riippuva tuhoutumisasteen odotusarvo rakennusluokassa . Summat lasketaan rakennusluokkien ja ruudussa sijaitsevien yksittäisten rakennusten yli. omaisuusvahinkoriskimallissa yhdistetään raRakennuspalojen

Alueellinen omaisuusvahinkoriski Alueellinen omaisuusvahinkoriski Rakennuskohtainen omaisuusvahinkoriski voidaan määrittää edellä kuvattuja malleja käyttäen. Syttymistaajuustiheysmalli (2) kasvaessa erityisesti suuremmissa kerrosalaluokissa. Rakennuskohtainen omaisuusvahinkoriski voidaan määrittää edellä kuvattuja malleja käyttäantaa rakennuksen kerrosneliötä kohden määritetyn, vuosittaisen en. Syttymistaajuustiheysmalli (2) antaa rakennuksen kerrosneliötä syttymistodennäköisyyden, ja omaisuusvahinkomalli (3) tuhou- kohden määritetyn, vuoKimmo Kaisto 30.7.2015 10.53 sittaisen syttymistodennäköisyyden, ja omaisuusvahinkomalli (3) tuhoutumisasteen odotusartumisasteen odotusarvon. Pelastustoimen ruutuaineistoon lasketPoistettu: (2) von. Pelastustoimen ruutuaineistoon laskettiin ruutukohtainen omaisuusvahinkoriski Rk, joka tiin ruutukohtainen omaisuusvahinkoriski Rk, joka on ruudun raKimmo Kaisto 30.7.2015 10.53 on ruudun rakennusten omaisuusvahinkoriskien summa. Poistettu: (3) kennusten omaisuusvahinkoriskien summa.  

Kim

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

55

Kim

Pois


%). Kuvassa Kuva Helsingin 7 on esitetty Helsingin pelastuslaitoksen alueelle suuren sijoittuvat suuren omai%). Kuvassa Kuva 7 on esitetty pelastuslaitoksen alueelle sijoittuvat omaisuusvahinkoriskin ruudut kartalla. Ki suusvahinkoriskin ruudut kartalla.

Po

vuosina 2009–2012 toteutuneista tuhoutumisasteista. Kun tuhouKuva 6. Omaitumisaste kerrotaan rakennuksen kerrosalalla, saadaan rakennussuusvahinkoriskin palossa tapahtuvan vahingon odotusarvo (m2/rakennuspalo). Kun kertymä ja luoktämä luku edelleen kerrotaan rakennuksen kerrosalasta riippukarajat (punaiset pystyviivat). valla syttymistaajuudella (rakennuspaloa/a), saadaan rakennuk2 sen omaisuusvahinkoriski (m /a). Omaisuusvahinkoriski ei kuvaa vahingon todennäköistä suuruutta rakennuspalossa, vaan ennemKuva 7. Suuren minkin rakennuksen ”vahinkopotentiaalia”. omaisuusvahinkoMallia kehitettäessä havaittiin muutamissa tapauksissa jokin toiriskin ruudut Helnenkin vaikuttava suure, esimerkiksi toimintavalmiusaika, ja nähsingin pelastuslaitiin riippuvuus kerrosalan ja toimintavalmiusajan välillä. Muiden toksen alueella. tarkasteltujen muuttujien vaikutus tuhoutumisasteeseen kuitenkin Kuva 6. Omaisuusvahinkoriskin kertymä ja luokkarajat (punaiset pystyviivat). peittyi kerrosalan hallitsevan vaikutuksen alle, joten tuhoutumisKuva 6. Omaisuusvahinkoriskin kertymä ja luokkarajat (punaiset pystyviivat). aste ennustetaan mallissa vain kerrosalan perusteella. Toimintavalmiusajan merkitystä rakennuspalojen omaisuusvahinkojen kannalta tutkittiin erillisten pientalojen sekä luokkien D, E, F, G, H, K ja L rakennusten muodostaman ryhmän osalta. Kerrosalan ja toimintavalmiusajan välisen riippuvuuden vaikutus pyrittiin eliminoimaan jakamalla aineisto kerrosalaluokkiin. Tarkastelussa havaittiin luokkiin D, E, F, G, H, K ja L kuuluvien rakennusten osalta keskimääräisen tuhoutumisasteen kasvavan toimintavalmiusajan kasvaessa erityisesti suuremmissa kerrosalaluokissa. Tämä antaa viitteitä siitä, että toimintavalmiusajalla olisi merkitystä keskimääräisen tuhoutumisasteen kannalta. Vastaava tarkastelu ei tuonut esiin selkeää riippuvuutta toimintavalmiusajan ja keskimääräisen tuhoutumisasteen välillä erillisten pientalojen tapauksessa. Kuva 7. Suuren omaisuusvahinkoriskin ruudut Helsingin pelastuslaitoksen alueella. Mallin tulokset esitetään kartalla ruuduissa, joiden koko on 1 km × 1 km. Ruutukohtainen omaisuusvahinkoriski (m2/a) saabuildings. Espoo: VTT Building and Transport, 2004. 224 Kuva 7. Suuren omaisuusvahinkoriskin ruudut Helsingin pelastuslaitoksen daan yhdistämällä ruudussa sijaitsevien rakennusten syttymiss. + liitt. 37 s. (VTT Publications 537.) ISBNalueella. 951-38-6392-1; taajuustiheydet (rakennuspaloa/m2/a), kerrosalat (m2) ja omai951-38-6393-X. http://www.vtt.fi/inf/pdf /publications/2004/ suusvahinkojen odotusarvot (m2/rakennuspalo). Ruutuaineiston P537.pdf. ruudulle tuotettu luku on kyseisessä ruudussa sijaitsevien raken3. Rakennusluokitus 1994. Helsinki: Tilastokeskus, 1994. 49 s. nusten omaisuusvahinkoriskien summa (m2/a) mukaan lukien (Käsikirjoja 16.) ISBN 951-47-8735-8. http://www.stat.fi/tk/ kaikkien rakennustyyppien rakennukset. Tulosten havainnollistt/luokitukset/lk/rakennus_94_keh.html. tamiseksi karttaruudut luokitellaan omaisuusvahinkoriskiluvun 4. Rahikainen, J. Palotilastojen analysointi toiminnallisten perusteella, jotta suuren omaisuusvahinkoriskin alueet voidaan palosäädösten pohjaksi. Espoo: VTT Rakennustekniikka, tunnistaa ja tuoda esiin. 1998. 111 s. + liitt. 79 s. (VTT Tiedotteita 1892.) ISBN 951Vaikka malli tuottaa ruutukohtaisia numeroarvoja omaisuusva38-5198-2; 951-38-5199-0. http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedothingoille rakennuspaloissa, näitä arvoja ei voida suoraan verrata teet/1998/T1892.pdf. vuotuiseen omaisuusvahinkojen määrään jollakin tietyllä alueel5. Rahikainen, J. & Keski-Rahkonen, O. Determination of ignila. Numeroarvot voidaan ymmärtää ennusteina hyvin pitkän aition frequency of fires in different premises in Finland. Fire kavälin keskiarvoista, joilla ei ole suoraa vertailukohtaa todelliEngineers Journal, 1998. Nov, s. 33–37. suudessa. Ne soveltuvat kuitenkin ruudun riskialttiuden kuvaa6. Rahikainen, J. & Keski-Rahkonen, O. Statistical determinatimiseen, ja siten myös ruutujen ja alueiden keskinäiseen vertaion of ignition frequency of structural fires in different premiluun. Tätä kartta-aineistoa voidaan käyttää pelastuslaitosten risses in Finland. Fire Technology, 2004. Vol. 40, nro 4, s. 335– kianalyysityössä riskikuvaa täydentävänä aineistona. 353. 7. Tillander, K. & Keski-Rahkonen, O. Rakennusten syttymisKiitokset taajuudet PRONTO tietokannasta 1996–1999. Espoo: VTT Kiitokset Palosuojelurahastolle sekä Helsingin, Pirkanmaan, PohRakennus- ja yhdyskuntatekniikka, 2001. 66 s. + liitt. 16 s. janmaan ja Jokilaaksojen pelastuslaitoksille osallistumisesta hank(VTT Tiedotteita 2119.) ISBN 951-38-5929-0; 951-38-5930keen rahoitukseen. 4. http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2001/T2119.pdf. 8. Tillander, K. & Keski-Rahkonen, O. The ignition frequency Lähdeluettelo of structural fires in Finland 1996–99. Teoksessa: Fire Safety 1. Paajanen, A., Hakkarainen, T. & Tillander, K. OnnettoScience: Proceedings of the Seventh International Symposimuusvahingot pelastustoimen riskianalyysityössä. Helsinum, 16–21 June 2002, Worcester, Massachusetts, USA. Interki: Helsingin kaupungin pelastuslaitos, 2014. 69 s. + liitt. 19 national Association for Fire Safety Science, 2003. S. 1051– s. (Helsingin kaupungin pelastuslaitoksen julkaisuja.) ISBN 1062. 978-952-272-728-2. http://www.hel.fi/wps/wcm/connect/ 9. Tillander, K., Oksanen, T. & Kokki, E. Paloriskin arvioinnin e790974a-8376-48b0-aa5c-dd787f5639e5/Onnettomuusvatilastopohjaiset tiedot. Espoo: VTT, 2009. 106 s. + liitt. 5 s. hingot_pelastustoimen_riskianalyysity%C3%B6ss%C3%A4. (VTT Tiedotteita 2479.) ISBN 978-951-38-7287-8; 978-951pdf?MOD=AJPERES. 38-7288-5. http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2009/T2479. 2. Tillander, K. Utilisation of statistics to assess fire risks in pdf. 56

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Ki M ta


Hokkanen Laura Pelastusopisto Hulkontie 83, 70820 Kuopio

Sosiaalinen media tuo uusia tapoja turvallisuusviestintään

TIIVISTELMÄ Sosiaalinen media ja mobiiliteknologia avaavat uusia mahdollisuuksia viranomaisten viestintään. Ennalta ehkäisevässä turvallisuusviestinnässä, vaarasta varoittamisessa onnettomuuksien aikana ja niistä toivuttaessa sosiaalinen media tarjoaa viranomaisten käyttöön suoran yhteyden kansalaisiin. Sosiaalisen median (some) kautta on mahdollista tavoittaa suuriakin ihmisryhmiä nopeasti – yksisuuntaisen tiedon jakamisen lisäksi sitä voidaan hyödyntää myös tiedon keräämiseen ja monimuotoisen vuorovaikutuksen luomiseen. Some-viestinnän yleistyminen lisää vaatimuksia myös viranomaisten osallistumiselle sosiaalisessa mediassa. Pelastustoimen osalta ensimmäiset askeleet sosiaalisen median käyttöön on otettu: kaikilla pelastuslaitoksilla on oma Facebook-tili. Yhteisöpalvelujen hyödyntäminen on kuitenkin vielä alkuvaiheessa ja vaihtelevaa. Pelastusopisto on ollut ja on mukana useissa somen ja mobiiliteknologian hyödyntämiseen liittyvässä kansallisissa ja kansainvälisissä tutkimushankkeissa. Niiden tulosten perusteella sosiaalinen media avaa uudenlaisia kanavia viranomaisten viestintään. Uusien viestintäkanavien – ja -tapojen – tehokkaaseen hyödyntämiseen ei kuitenkaan riitä vain teknologisten valmiuksien luominen: operatiivisessa toiminnassa mukana olevien viranomaistoimijoiden asenteet ja osaaminen ovat avainasemassa. SOSIAALINEN MEDIA – KÄYTTÄJÄT SISÄLLÖN TUOTTAJINA Sosiaalisella medialla tarkoitetaan tietoverkkoja ja tietotekniikkaa hyödyntävää viestinnän muotoa, jossa sisältö tuotetaan vuorovaikutteisesti ja käyttäjälähtöisesti [1]. Laajemmin määriteltynä sosiaaliseksi mediaksi voidaan lukea myös ne tekniset välineet ja palvelut, joiden avulla käyttäjä voi virtuaalisesti luoda, saada ja jakaa tietoa [ks. esim. 2, s. 4]. Sosiaalisen median palveluja ovat muun muassa sisällönjakopalvelut (esimerkiksi YouTube), verkkoyhteisöpalvelut (Facebook, LinkedIn) sekä keskustelupalstat ja blogipalvelut (foorumit, mikroblogipalvelu Twitter).

Sosiaaliselle medialle ominaista on siirtyminen keskitetystä yksisuuntaisesta viestinnästä kaikkien viestintään, jossa kuka tahansa voi toimia keskustelun käynnistäjänä. Sisältöä tuottavat, suodattavat, jakavat ja näin myös kontrolloivat palvelujen käyttäjät. Somepalvelujen käyttäjät ovat aktiivisia toimijoita, jotka omalla toiminnallaan osallistuvat sisällön tuottamiseen ja kehittämiseen. Lisäksi viestintä on vuorovaikutteista ja verkottunutta. [3, s. 767] Mukana kulkevat mobiililaitteet ovat tehneet tiedon saannista, julkaisemisesta ja jakamisesta vaivatonta ja nopeaa, sekä madaltaneet kynnystä osallistua vuorovaikutukseen [4, s. 3]. Vuorovaikutteisen sosiaalisen median ominaispiirteet haastavat toimintamallit, joissa viestintä on pitkälti organisaation tarpeista lähtevää yksisuuntaista tiedottamista. Somen mukanaan tuoma viestintätapojen muutos, erityisesti juuri reaaliaikaisuus ja vuorovaikutteisuus, asettavat uusia odotuksia myös viranomaisten (ja julkishallinnon yleensä) viestinnälle. Sosiaalisen median ja mobiiliteknologian hyödyntämistä viranomaisten viestinnässä on tutkittu muun muassa EU:n komission seitsemännen puiteohjelman rahoittamissa tutkimushankkeissa • PEP – Public Empowerment Policies for Crisis Management • iSAR+ – Online and Mobile Communications for Crisis Respon­ se and Search and Rescue • SOTERIA – Online and Mobile Communications for Emergen­ cies Kansallista tutkimusta aiheesta on tehty Sisäministeriön rahoittamissa, Pelastusopiston ja Poliisiammattikorkeakoulun hankkeissa • Sosiaalinen media ja älypuhelinsovellukset kansalaisten avuksi hätätilanteissa • Sosiaalinen media ja mobiiliteknologia avuksi viranomaisvies­ tintään Tässä julkaisussa kootaan yhteen edellä mainittujen tutkimushankkeiden tuloksia liittyen somen ja mobiiliteknologian hyödyntämiseen pelastustoimen turvallisuusviestinnässä. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

57


MIKSI SOSIAALINEN MEDIA? Sosiaalinen media on lyhyessä ajassa vakiinnuttanut asemansa laajasti käytettynä viestintäkanavana. Tästä kertovat esimerkiksi Facebookin, Twitterin ja YouTuben kaltaisten some-palvelujen käyttäjämäärät: Facebookilla on maailmanlaajuisesti 1,39 miljardia käyttäjää, Twitterillä 288 miljoonaa. YouTubeen ladataan joka minuutti kolmesataa tuntia uutta sisältÜä. [6] Tilastokeskuksen mukaan suomalaisista yli puolet seuraa sosiaalisen median yhteisÜpalveluja – 16–24-vuotiaista osuus on jo 93 %. [7] Sosiaalinen media on myÜs mobiili media. Mobiiliteknologia on tuonut uudet viestintäkanavat käyttÜÜn missä ja milloin tahansa: jo 60 % suomalaisista käytti älypuhelinta vuonna 2014. Tabletti on käytÜssä 32 % suomalaisista kotitalouksista. [7] Mobiiliuden yleistyminen on nähtävissä myÜs sosiaalisen median palvelujen käyttämisessä: Twitterin käyttäjistä 80 % käyttää palvelua mobiilisti, Facebookia mobiilisti selaa 85 % käyttäjistä [6]. Some-viestinnän yleistyminen lisää vaatimuksia myÜs viranomaisten osallistumiselle sosiaalisessa mediassa. Osana iSAR+ -tutkimushanketta keväällä 2013 toteutetun kyselytutkimuksen mukaan kansalaiset (N=2128) odottavat viranomaisilta läsnäoloa somessa sekä uutta mediaa hyÜdyntäviä virallisia tiedotuskanavia. [8, s. 42] Pelastustoimen osalta ensimmäiset askeleet sosiaalisen median käyttÜÜn on otettu: kaikilla pelastuslaitoksilla käytÜssä oma Facebook-sivu, noin joka kolmannella myÜs Twitter-tili. MyÜs muutamat sopimuspalokunnat viestivät Facebookissa ja Twitterissä. Pelastusopiston ja Poliisiammattikorkeakoulun tutkimuksessa �Sosiaalinen media ja mobiiliteknologia avuksi viranomaisviestintään� haastatellut turvallisuus- ja pelastusviranomaiset näkivät läsnäolon somessa välttämättÜmäksi: viranomaisten tulee olla siellä missä kansalaisetkin ovat [5, s. 12]. Somen koetaan olevan hyÜdyllinen myÜs viranomaisten näkÜkulmasta: iSAR+ -tutkimushankkeen kyselytutkimukseen osallistuneista viranomaisvastaajista (N=106) kolme neljästä arvioi sosiaalisen median palvelujen olevan hyÜdyllisiä häiriÜtilanteiden hallinnassa [8, s. 17]. Sosiaalisen median hyÜdyntäminen pelastustoimessa on kuitenkin vielä alkuvaiheessa. Viestintä yhteisÜpalveluissa on pääosin yksisuuntaista, ennaltaehkäisevää tiedottamista, eikä somen koko potentiaalia ole vielä valjastettu käyttÜÜn. MILLÄ TAVOIN SOSIAALISTA MEDIAA VOIDAAN HYÖDYNTÄÄ? Sosiaalinen media on luonut uudenlaisen sosiaalisen vuorovaikuttamisen areenan, mutta myÜs uudenlaisen tiedonlähteen sekä kansalaisten että viranomaisten käytettäväksi. Viimeaikaisten luonnonkatastrofien, terrori-iskujen ja poliittisten mullistusten yhteydessä on huomattavissa, että sosiaalisen median käyttäminen hätä- ja häiriÜtilanteiden aikana on lisääntynyt ja että se tietolähteenä haastaa perinteiset mediat. [2, s. 15] Mobiili sosiaalinen media tarjoaa viranomaisille lisäkanavan tiedon jakamiselle ja dialogille kansalaisten kanssa, mutta se myÜs mahdollistaa samojen tyÜkalujen käyttämisen tiedon keräämisessä.

Tiedon jakaminen Sosiaalisen median hyÜdyntämisessä ensiaskel on usein uuden kanavan käyttÜ yksisuuntaiseen, tiedottavaan viestintään, jonka tarkoituksena on jakaa tietoa seuraajille ja edelleen heidän verkostoilleen. TällÜin viestinnän tavoitteena on pääosin onnettomuuksien ennaltaehkäisy ja somea käytetään normaalioloissa. Päivityksissä muistutellaan, varoitetaan ja informoidaan kansalaisia esimerkiksi heikoista jäistä tai maastopalovaarasta. Sosiaalisen median kautta voidaan viestiä suoraan kansalaisille ja saada siten esille viestejä, 58

PALOTUTKIMUKSEN PĂ„IVĂ„T 2015

)-(( ),(( )*((

Suosituimpien some-palvelujen käyttäjämäärät ja mobiilikäyttäjät. [6]

)(((

)"+/# )"*# )#

.((

$ %#

-(( ,((

$ %#

*(( (

$ %# $ %#

  



     



 

   

jotka eivät esimerkiksi perinteisessä rikkoisi[6]uutiskynSuosituimpien some-palvelujen käyttäjämäärätmediassa ja mobiilikäyttäjät

nystä. Kansalaisten näkÜkulmasta yksi somen eduista onkin se, että se mahdollistaa tiedonsaannin asioista, jotka eivät tule esiin Some-viestinnän yleistyminen lisää vaatimuksia myÜs viranomaisten osallistumisell valtamediassa [8, s. 35]. Sosiaalisessa mediassa tiedonkeväällä saanti voi sosiaalisessa mediassa. Osana iSAR+ -tutkimushanketta 2013 toteutetu käyttäjän näkÜkulmasta olla myÜs passiivista, kunviranomaisilta käyttäjän uutiskyselytutkimuksen mukaan kansalaiset (N=2128) odottavat läsnäoloa somess sekä uutta päivittyvät mediaa hyÜdyntäviä tiedotuskanavia. [8, s. 42] ja jakamivirtaan omienvirallisia verkostojen jäsenten tärkeinä sen arvoisinaosalta kokemat asiat [2, s. 16].sosiaalisen Pelastuslaitokset Suomessa Pelastustoimen ensimmäiset askeleet median käyttÜÜn on otettu: kaikill ovatkin ottaneet somenoma käyttÜÜn juuri tämän kaltaisessa ennalpelastuslaitoksilla käytÜssä Facebook-sivu, noin joka kolmannella myÜs Twitter-til MyÜs muutamat sopimuspalokunnat viestivät Facebookissa ja Twitterissä. Pelastusopiston j taehkäisevässä turvallisuusviestinnässä. Poliisiammattikorkeakoulun tutkimuksessa �Sosiaalinen media ja mobiiliteknologia avuk Erityisesti hätä- ja häiriÜtilanteiden aikana oikean, ymmärretviranomaisviestintään� haastatellut turvallisuus- ja pelastusviranomaiset näkivät läsnäolo tävän javälttämättÜmäksi: oikea-aikaisenviranomaisten tiedon tarve korostuu. nä-ovat [5, s. 12 somessa tulee olla sielläViranomaisten missä kansalaisetkin Somen koetaan olevan hyÜdyllinen myÜs viranomaistenhaasteita näkÜkulmasta: kÜkulmasta häiriÜtilanneviestinnän merkittävimpiä ovat iSAR+ tutkimushankkeen kyselytutkimukseen osallistuneista viranomaisvastaajista (N=106) kolm ajankohtaisen, tilanteen kannalta relevantin tiedon saaminen, täneljästä arvioi sosiaalisen median palvelujen olevan hyÜdyllisiä häiriÜtilanteiden hallinnass män nopeasti oikeille kohderyhmille ja toisaal[8, s. tiedon 17]. välittäminen Sosiaalisen median hyÜdyntäminen pelastustoimessa on kuitenkin viel alkuvaiheessa. yhteisÜpalveluissa pääosin yksisuuntaista, ennaltaehkäisevä ta resurssienViestintä osoittaminen viestintään.onSosiaalinen media koetaan tiedottamista, eikä somen koko potentiaalia ole vielä valjastettu käyttÜÜn. sekä kansalaisten että viranomaisten näkÜkulmasta erityisesti reaaliaikaiseksi, nopeaksi viestintäkanavaksi, jonka verkostoissa tieto MILLÄ TAVOIN SOSIAALISTA VOIDAAN HYÖDYNTÄÄ? voi levitä laajasti. [2, s. 13; 42] MEDIAA Samalla some kulkee mukana mobiililaitteissa melkeinpä missä tahansa. Somea voidaan siis hyÜdyntää Sosiaalinen media on luonut uudenlaisen sosiaalisen vuorovaikuttamisen areenan, mutta myÜ tiedon välittämisessä mahdollisimman mo-Viimeaikaiste uudenlaisen tiedonlähteen mahdollisimman sekä kansalaisten ettäpian viranomaisten käytettäväksi. nelle onnettomuuden vaikutuspiiriin kuuluvalle. Jakamalla tietoa luonnonkatastrofien, terrori-iskujen ja poliittisten mullistusten yhteydessä on huomattaviss että sosiaalisen median sosiaalisessa käyttäminen hätäja häiriÜtilanteiden aikanavähentää on lisääntynyt ja että s ja toimintaohjeita mediassa voidaan paitsi tietolähteenä haastaa perinteiset mediat. [2, s. 15] Mobiili sosiaalinen media tarjoa lisätietopyynnÜistä ja muista yhteydenotoista viranomaisille synty-mutta se myÜ viranomaisille lisäkanavan tiedon jakamiselle ja dialogille kansalaisten kanssa, vää kuormitusta, auttaa kansalaisia selviämään hätä- ja häirimahdollistaa samojenmyÜs tyÜkalujen käyttämisen tiedon keräämisessä. Ütilanteista ja auttaa heitä auttamaan itseään ja läheisiään [9, s. 24].  Tiedon kerääminen

+

Paitsi tiedon välittämiseen, sosiaalista mediaa voidaan hyÜdyntää tiedon keräämiseen. Jo normaalioloissa sosiaalista mediaa voidaan seurata hiljaisten tai ensimmäisten signaalien havaitsemiseksi esimerkiksi algoritmien, hakusanojen tai termien avulla. Some-keskusteluja seuraamalla viranomaisen on myÜs mahdollista kohdentaa omaa viestintäänsä väärien tietojen oikaisemiseen. Keskustelun vilkkaus kertoo myÜs käsiteltävän aiheen voimakkuudesta ja yhteiskunnallisesta merkittävyydestä. [10, s. 200] Tiedon kerääminen somesta voi perustua eri palvelujen käyttäjien julkaisemien päivitysten sisältÜjen seuraamiseen (monitorointi) tai viranomaisten kansalaisille osoittamaan pyyntÜÜn tiedon tuottamisesta. iSAR+ -hankkeen viranomaiskyselyssä vastaajia pyydettiin pohtimaan, miten kansalaiset voisivat mobiililaitteilla tuottaa häiriÜtilanteen hallinnassa hyÜdyllistä tietoa. Vastaajien mukaan kansalaiset voisivat esimerkiksi tekstin, valokuvan tai videokuvan muodossa tuottaa ensikäden havaintoja ja informaatiota tilanteesta tai tarjota kiireetÜntä tietoa esimerkiksi poikki olevista tieyhteyksistä. Mobiililaitteesta voidaan saada myÜs tarkkaa paikkatietoa. [8, s. 18] Samassa kyselyssä kuitenkin 42 % vastanneista arvioi, ettei pitäisi kansalaisten tuottamaa tietoa luotettavana. Varovaisen kriittisen suhtautumisen, väärän informaation vaaran tunnistamisen ja tiedon suodattamisen nähtiin kuitenkin lisäävän kansalaisten tuottaman tiedon käytettävyyttä. [8, s. 19]


iSAR-kyselyssä kansalaiset olisivat jokseenkin valmiita tuottamaan häiriötilanteessa tietoa viranomaiskäyttöön – vastanneista yhteensä 84 oli vähintään todennäköisesti valmis tuottamaan tietoa viranomaisille. Vastaajat olivat kuitenkin hieman epävarmoja siitä, mitä tietoa, millaista ja minne kansalaiset voisivat tuottaa, ja tähän kaivattiin viranomaisilta ohjeistusta. Tämän voi olettaa kertovan siitä, että kansalaiset kokevat viranomaisille tuotettavan tiedon olevan vaatimuksiltaan tiukempaa kuin se tieto, jota voi yleisesti jakaa kavereille. Tämän oletuksen perusteella valtaosa somea käyttävistä kansalaisista käyttäisi tavallista enemmän harkintaa toimittaessaan tietoa viranomaisten toiminnan tueksi. [8, s. 42–43] Hätä- ja häiriötilanteissa kansalaisten somessa jakaman tiedon suodattamisen merkitys korostuu, sillä tutkimusten mukaan sosiaalisen median hyödyntäminen suurten luonnononnettomuuksien aikana on kasvanut räjähdysmäisesti. Esimerkiksi Yhdysvaltojen Gustav ja Ike -hurrikaanien aikana vuonna 2008 asiaan liittyviä twiittejä julkaistiin 100000. Haitin vuoden 2010 maanjäristyksestä julkaistiin 4,2 miljoonaa ja Sandy-hurrikaanista vuonna 2012 jo 20 miljoonaa twiittiä. [11] Häiriötilanteen vaikutuspiirissä olevat kansalaiset voivatkin toimia paikan päällä olevina ”sensoreina” ja tiedon tuottajina. Some-päivitykset voivat sisältää kuvaa, videokuvaa sekä metadatana aika- ja paikkatietoja, jota voidaan hyödyntää tilannekuvan muodostamisessa. Viestien suodattamiseen ja analysointiin tarvitaan kuitenkin teknologisia ratkaisuja tapauksissa, joissa päivitysten massa on valtava. Lisäksi on otettava huomioon, että sosiaalisessa mediassa liikkuva tieto saattaa olla virheellistä tai vanhentunutta, tai jopa tahallisesti harhaanjohtavaa. Ammatti- ja medialukutaitoa somen kautta saatavan tiedon luotettavuuteen tarvitaankin. Luotettavuuden arvioinnissa viesteihin liittyvä data, esimerkiksi käyttäjä- tai sijaintitiedot, voivat lisätä niiden luotettavuutta [4, s. 7].

Monimuotoinen vuorovaikutus Viestintä sosiaalisessa mediassa on ominaispiirteiltään monisuuntaista ja vuorovaikutteista: se avaakin viranomaisille uudenlaisen mahdollisuuden olla suorassa vuorovaikutuksessa kansalaisten kanssa. Perinteinen yksisuuntainen ja tiedottava viestintä ei saa Erityisesti hätä- ja häiriötilanneviestintä on nähty yksisuuntaisena tiedottamisena sosiaalisessa mediassa välttämättä laajaa huomiota kuin tiedon toiviranomaisilta kansalaisille. Nykyisin kansalaiset niin eivät kuitenkaan ole vain passiivisia vastaanottajia, vaan aloitteellisia ja aktiivisia tiedon tuottajia ja jakajia myös hätä- ja vottaisiin. Vuorovaikutuksen tärkeys sosiaaliseen mediaan liithäiriötilanteiden aikana. Sosiaalisen median foorumien kautta kansalaiset voivat hakea ja saada informaatiota, vertaistukea ja jakaa kokemuksiaan. Some-alustoja voidaan hyödyntää tyvässä viestinnässä liittyy myös sosiaalisen median palvelujen myös yhteisöjen sisällä: niiden järjestäytymisessä, kiireettömissä avunpyynnöissä ja algoritmien toimintaan. Algoritmit määrittävät tärtarjouksissa. Sosiaalinen media onkin käytännöllinen väline perustaajulkaisujen ja ylläpitää erilaisia yhteisöjätai ja ryhmiä. Sosiaalisen median kohdistuneiden avulla voidaan kannustaa kansalaisia osallistumaan keysuutisarvoa niihin vuorovaikutteisten oman yhteisönsä kriisikestävyyden (resilienssi) lisäämiseen sekä yhteisölliseen toimien pohjalta: mitä enemmän käyttäjät tykkäävät julkaisuskriisinhallintaan. ta, osallistuvat siihen liittyvään keskusteluun tai jakavat sitä edelNykyisin yhteisöt voivat olla teknologiavälitteisesti saatavilla ja läsnä jatkuvasti, ilman leen, sitä useammalle näkyy. [12, esimerkiksi s. 42] Josasumisympäristöön. päivitys hepaikkariippuvuutta – eivätkä nejulkaisu ole välttämättä sidoksissa Tämä ubiikki yhteisöllisyys luo uudenlaisia mahdollisuuksia tiedon kommentoi liikkumiseen ja rättää lukijan mielenkiinnon, hän luultavasti tykkää, toimintaan, esimerkiksi digitaaliseen vapaaehtoisuuteen. Digitaalisia vapaaehtoisia ja tai jakaa viestin, edelleen päivityksen joukkoistamista voidaanmikä käyttääsiis apuna hätä- ja parantaa häiriötilanteiden hallinnassa. uutisar[9, s. 26] Joukkoistaminen on toimintaa, jossa tietty ongelma annetaan ratkaistavaksi tai tehtävä voa sekä sen tavoittavuutta [2, s. 30–31]. Tykkäämisen, kommensuoritettavaksi ennalta määrittelemättömälle joukolle avoimen kutsun avulla [1]. Esimerkiksi vuonna 2014 malesialaiskoneen etsintöihin satelliittikuvista noin selkaksi toinnin ja kadonneen jakamisen kautta viranomaisen viesti voiosallistui saavuttaa miljoonaa vapaaehtoista.

Sosiaalisen median hyödyntämisen tapoja

Sosiaalisen median hyödyntämisen tapoja.

Some viranomaisviestinnän työkaluksi Hätä- ja häiriötilanteiden aikana suosituimmaksi kanavaksi tiedon saamiseen hätä- ja häiriötilanteista oli edelleen mediauutinen; 93 % vastanneista haluaisi saada tietoa tällaisesta tilanteesta uutisena mediasta. Uutisena sosiaalisesta mediasta tietoa halusi hieman alle puolet vastaajista (47 %). [8, s. 37] Erityisesti hätä- ja häiriötilanteissa tuleekin huomioida viestinnän

laisetkin käyttäjät, jotka eivät lähtökohtaisesti ole kiinnostuneita viranomaisen viestinnästä. Uudet viestintäkanavat mahdollistavat uudella tavalla sekä aiemmin mainitun kansalaiskeskustelun seuraamisen että siihen osallistumisen. Luottamusta viranomaisen lähettämiin viesteihin rakennetaan vuoropuhelulla jo normaalioloissa. Osallistuminen keskusteluun some-areenoilla voi myös vahvistaa mielikuvaa viranomaisten läsnäolosta ja näin lisätä kansalaisten turvallisuuden tunnetta. [5, s. 10] Dialogi myös rakentaa verkostoja, joita voidaan hyödyntää hätä- ja häiriötilanteiden aikana viestien nopeaan jakamiseen. Se voi myös sitouttaa kansalaisia turvallisuuteen uudella tavoin: vuorovaikutteisella viestinnällä voidaan lisätä yleistä tietoisuutta onnettomuuksien ehkäisemisestä sekä vaikuttaa kansalaisten asenteisiin, uhkiin varautumiseen ja toimintakykyyn häiriötilanteessa. [2, s. 13] Erityisesti hätä- ja häiriötilanneviestintä on nähty yksisuuntaisena tiedottamisena viranomaisilta kansalaisille. Nykyisin kansalaiset eivät kuitenkaan ole vain passiivisia tiedon vastaanottajia, vaan aloitteellisia ja aktiivisia tiedon tuottajia ja jakajia myös hätä- ja häiriötilanteiden aikana. Sosiaalisen median foorumien kautta kansalaiset voivat hakea ja saada informaatiota, vertaistukea ja jakaa kokemuksiaan. Some-alustoja voidaan hyödyntää myös yhteisöjen sisällä: niiden järjestäytymisessä, kiireettömissä avunpyynnöissä ja -tarjouksissa. Sosiaalinen media onkin käytännöllinen väline perustaa ja ylläpitää erilaisia yhteisöjä ja ryhmiä. Sosiaalisen median avulla voidaan kannustaa kansalaisia osallistumaan oman yhteisönsä kriisikestävyyden (resilienssi) lisäämiseen sekä yhteisölliseen kriisinhallintaan. Nykyisin yhteisöt voivat olla teknologiavälitteisesti saatavilla ja läsnä jatkuvasti, ilman paikkariippuvuutta – eivätkä ne ole välttämättä sidoksissa esimerkiksi asumisympäristöön. Tämä ubiikki yhteisöllisyys luo uudenlaisia mahdollisuuksia tiedon liikkumiseen ja toimintaan, esimerkiksi digitaaliseen vapaaehtoisuuteen. Digitaalisia vapaaehtoisia ja joukkoistamista voidaan käyttää apuna hätä- ja häiriötilanteiden hallinnassa. [9, s. 26] Joukkoistaminen on toimintaa, jossa tietty ongelma annetaan ratkaistavaksi tai tehtävä suoritettavaksi ennalta määrittelemättömälle joukolle avoi­ men kutsun avulla [1]. Esimerkiksi vuonna 2014 kadonneen malesialaiskoneen etsintöihin satelliittikuvista osallistui noin kaksi miljoonaa vapaaehtoista.

Some viranomaisviestinnän työkaluksi Hätä- ja häiriötilanteiden aikana suosituimmaksi kanavaksi tiedon saamiseen hätä- ja häiriötilanteista oli edelleen mediauutinen; 93 % vastanneista haluaisi saada tietoa tällaisesta tilanteesta uutisena mediasta. Uutisena sosiaalisesta mediasta tietoa halusi hieman alle puolet vastaajista (47 %). [8, s. 37] Erityisesti hätäja häiriötilanteissa tuleekin huomioida viestinnän monikanavaisuus, sillä mikään viestintäkanava ei tavoita kaikkia kansalaisia. Sosiaalinen media kannattaa kuitenkin valjastaa yhdeksi viranomaisviestinnän kanavaksi. Suosittuja some-palveluja ei kuitenkaan voi käyttää yksinomaan virallisina työkaluina, sillä palvelun tarjoajat ovat usein monikansallisia yrityksiä, ja palvelun ja palveluun tallennetun tiedon omistajuus on muualla kuin käyttäjällä. Sosiaalisen median potentiaalin hyödyntäminen edellyttää siihen liittyvien viestintätapojen ymmärtämistä. Some-viestinnän kehittämisessä olennaista onkin vuorovaikutteisuuteen ja läsnäoloon panostaminen. Paitsi siirtyminen institutionaalisesta, usein yksisuuntaisesta viestinnästä vuorovaikutteiseen viestintään, sosiaalisen median hyödyntäminen haastaa viranomaiset tietoturvan ja yksityisyydensuojan kannalta, sillä palvelujen käyttämiseen edellytettävät sopimusehdot ovat suostumukseen perustuvia ja samat niin viranomaiselle kuin kansalaisellekin. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

59


Pelastusopiston ja Poliisiammattikorkeakoulun tutkimuksessa selvitettiin, miten pelastus- ja turvallisuusviranomaisten some-viestintää tulisi Suomessa kehittää [ks. 5]. Somen käyttäminen viranomaistoiminnassa koettiin pääosin positiivisena, mutta asenneilmapiirissä nähtiin yleisesti kehittämistä: sosiaalinen media mielletään vielä usein viihteelliseksi vapaa-ajan palveluksi eikä niinkään viranomaisten viestintäkanavaksi. Negatiivisen suhtautumisen arvioitiin johtuvan osittain some-osaamisen puuttumisesta. Tutkimuksen mukaan some tulisikin selkeästi tunnistaa yhdeksi viranomaisviestinnän kanavaksi ja keskeiseksi työvälineeksi, sillä läsnäolo ja vuorovaikutteisuus sosiaalisessa mediassa vaativat sekä osaamista että resursseja. Viestinnän koulutusta erityisesti sosiaalisen median osalta tulisikin kehittää ja itse viestinnän suunnitteluun luoda yhteistä suuntaa ja sanomaa. Tietotekniset välineet nähtiin pääosin riittävinä somen hyödyntämiseen, mutta tietoturvaan ja yksityisyyden suojaan liittyvästä lainsäädännöstä puuttuu vielä käytännönläheinen ohje pelastus- ja turvallisuusviranomaisille. POHDINTA JA YHTEENVETO Sosiaalisen median hyödyntäminen pelastustoimessa on vielä alkuvaiheessa ja vaihtelevaa toimialan sisällä. Sosiaalista mediaa käytetään pitkälti tiedottavaan, ennaltaehkäisevään ja ohjeistavaan viestintään, eikä somen hyödyntämiseen koko potentiaalia ole otettu käyttöön. Sosiaalista mediaa oltaisiin valmiita käyttämään nykyistä enemmän, mutta asenneilmapiirissä on vielä kehittämistä. Uusien viestintäkanavien käyttöönottoon ja hyödyntämiseen eivät riitäkään vain sovelluksen luominen tai teknologian käyttöönotto, vaan käyttäjien asenteet ja osaaminen ovat avainasemassa. [4, s. 31] Yhtenä ratkaisuna tälle esitettiin Sosiaalinen media ja mobiiliteknologia avuksi viranomaisviestintään -tutkimuksessa osaamisen lisäämistä ja eri viranomaistoimijoiden yhteistä suunnittelua [5, s. 10]. Sosiaalisen median hyödyntämisessä on tärkeää huomioida sille tyypilliset viestintätavat. Monimuotoisen sisällön (kuvat, video, päivitykset, tykkäykset) julkaiseminen voi lisätä viranomaisten ja kansalaisten välistä vuorovaikutusta ja siten myös parantaa viestien leviämistä ja viestinnän tavoittavuutta. Dialogi kansalaisten kanssa rakentaa verkostoa hätä- ja häiriötilanteita varten, mutta sosiaalisen median kanavat kannattaa valjastaa myös onnettomuuksien ehkäisyyn ja varautumiseen. Sosiaalinen media tarjoaa uudenlaisen alustan asioiden yhteisiksi tekemiselle ja ihmisten kutsumiselle mukaan osallistumaan, mikä myös sitouttaa niihin uudella tavalla. Sosiaalisen median verkostojen kautta voidaan saavuttaa sellaisetkin käyttäjät, jotka eivät lähtökohtaisesti ole kiinnostuneita viranomaisten viesteistä tai seuraa perinteistä mediaa. Viestintä on olennainen tekijä omatoimisen varautumisen ja resilienssin edistämisessä. Uudet mediat mahdollistavat uudenlaisen, suoran yhteydenpidon kansalaisten kanssa. Millaisia askelia niiden hyödyntämisessä pitäisi ottaa? Uusien viestintäkanavien – ja -tapojen – tehokkaaseen hyödyntämiseen ei riitä vain teknologisten valmiuksien luominen: operatiivisessa toiminnassa mukana olevien viranomaistoimijoiden asenteet ja osaaminen ovat avainasemassa. Pelastusopiston ja Poliisiammattikorkeakoulun tutkimuksen [5] perusteella viranomaisten some-viestinnän hyödyntämistä tulisikin kehittää mm. yhteisen koulutuksen avulla. Viranomaisviestinnän suunnitteluun kaivataan lisäksi eri toimialojen yhteistä suuntaa ja sanomaa.

Kiitokset Tämä julkaisu perustuu sosiaalista mediaa ja mobiiliteknologiaa viranomaisviestinnässä käsittelevien tutkimushankkeiden selvityksiin ja raportteihin. Kiitokset tutkimushankkeita rahoittaneelle 60

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Viestintä on olennainen tekijä omatoimisen varautumisen ja resilienssin edistämisessä. Uudet mediat mahdollistavat uudenlaisen, suoran yhteydenpidon kansalaisten kanssa. Millaisia askelia niiden hyödyntämisessä pitäisi ottaa? Uusien viestintäkanavien – ja -tapojen – tehokkaaseen hyödyntämiseen ei riitä vain teknologisten valmiuksien luominen: operatiivisessa toiminnassa mukana olevien viranomaistoimijoiden asenteet ja osaaminen ovat avainasemassa. Pelastusopiston ja Poliisiammattikorkeakoulun tutkimuksen [5] perusteella viranomaisten some-viestinnän hyödyntämistä tulisikin kehittää mm. yhteisen koulutuksen avulla. Viranomaisviestinnän suunnitteluun kaivataan lisäksi eri toimialojen yhteistä suuntaa ja sanomaa.

Euroopan unionin seitsemännelle puiteohjelmalle sekä Sisäministeriölle. Erityisesti kiitän Poliisiammattikorkeakoulun kollegoitani Kari Pylvästä ja Terhi Kankaanrantaa, joiden kanssa tämänkin julkaisun näkökulmiaKIITOKSET olemme eri yhteyksissä pohtineet ja esittäjulkaisu perustuu sosiaalista mediaa ja mobiiliteknologiaa viranomaisviestinnässä neet sekä kansallisessaTämä että kansainvälisessä kontekstissa. Kiitokkäsittelevien tutkimushankkeiden selvityksiin ja raportteihin. Kiitokset tutkimushankkeita rahoittaneelle Euroopan unionin seitsemännelle puiteohjelmalle sekä Sisäministeriölle. set myös Itä-Suomen yliopiston Päivisellekollegoitani sekä Taina KurjelErityisesti kiitän Niina Poliisiammattikorkeakoulun Kari Pylvästä ja Terhi Kankaanrantaa, joiden kanssa tämänkin julkaisun näkökulmia olemme eri yhteyksissä pohtineet ja esittäneet sekä-hankekumppaneille kansallisessa että kansainvälisessä kontekstissa. le sekä muille iSAR+ ja SOTERIA sekäKiitokset PEPmyös Itä-Suomen yliopiston Niina Päiviselle sekä Taina Kurjelle sekä muille iSAR+ ja SOTERIA hankekumppaneille sekä PEP -hankkeen konsortiolle. -hankkeen konsortiolle.

LÄHDELUETTELO

Lähdeluettelo 1. Sanastokeskus TSK. Sosiaalisen median sanasto. Saatavilla: http://www.tsk.fi/tsk/fi/sosiaalisen_median_sanasto_tsk_40-513.html (viitattu: 21.4.2015) 1. Sanastokeskus TSK. Sosiaalisen median sanasto. Saatavilla: 2. Hokkanen, L., Pylväs, K., Kankaanranta, T., Paananen, P., Sihvonen, H-M. & Honkavuo, H. Sosiaalinen media ja älypuhelinsovellukset kansalaisten avuksi hätätilanteissa. Osaraportti I – Sosiaalisen median ja älypuhelinsovellusten käyttö viranomaisten toiminnassa. http://www.tsk.fi/tsk/fi/sosiaalisen_median_sanasto_tsk_40Sisäasiainministeriön julkaisu 28/2013. Helsinki: Sisäasiainministeriö, 2013. 513.html (viitattu:3. Bechmann, 21.4.2015) A. & Lomborg, S. Mapping actor roles in social media: Different perspectives on value creation in theories of user participation. New Media & Society, 2012. S. 765–781. 2. Hokkanen, L., Pylväs, K., Kankaanranta, T., Paananen, P., Sih4. Pylväs, K., Hokkanen, L. & Kankaanranta, T. Kohti vuorovaikutteista viranomaisviestintää. Sosiaalinen media ja älypuhelinsovellukset kansalaisten avuksi vonen, H-M. & Honkavuo, H. Sosiaalinen media julkaisu ja älypuhehätätilanteissa -tutkimushankkeen loppuraportti. Sisäministeriön 5/2014. Helsinki: Sisäministeriö, 2014. linsovellukset kansalaisten avuksi hätätilanteissa. Osaraportti 5. Pylväs, K., Hokkanen, L. & Kankaanranta, T. Sosiaalinen media ja mobiiliteknologia avuksi viranomaisviestintään -hankkeen loppuraportti 2015. Ei vielä julkaistu. I – Sosiaalisen median ja älypuhelinsovellusten käyttö viran6. Yhteisöpalvelujen omilla sivuilla kerrotut käyttäjämäärät 4/2015. omaisten toiminnassa. 28/2013. 7. SuomenSisäasiainministeriön virallinen tilasto (SVT): Väestön tieto- jajulkaisu viestintätekniikan käyttö. Helsinki: Tilastokeskus, 2014. Saatavilla: http://www.stat.fi/til/sutivi/ (viitattu: 21.4.2015). Helsinki: Sisäasiainministeriö, 2013. 3. Bechmann, A. & Lomborg, S. Mapping actor roles in social media: Different perspectives on value creation in theories of user participation. New Media & Society, 2012. S. 765–781. 4. Pylväs, K., Hokkanen, L. & Kankaanranta, T. Kohti vuorovaikutteista viranomaisviestintää. Sosiaalinen media ja älypuhelinsovellukset kansalaisten avuksi hätätilanteissa -tutkimushankkeen loppuraportti. Sisäministeriön julkaisu 5/2014. Helsinki: Sisäministeriö, 2014. 5. Pylväs, K., Hokkanen, L. & Kankaanranta, T. Sosiaalinen media ja mobiiliteknologia avuksi viranomaisviestintään -hankkeen loppuraportti 2015. Ei vielä julkaistu. 6. Yhteisöpalvelujen omilla sivuilla kerrotut käyttäjämäärät 4/2015. 7. Suomen virallinen tilasto (SVT): Väestön tieto- ja viestintätekniikan käyttö. Helsinki: Tilastokeskus, 2014. Saatavilla: http://www.stat.fi/til/sutivi/ (viitattu: 21.4.2015). 8. Hokkanen, L., Pylväs, K., Kankaanranta, T., Päivinen, N., & Kurki, T. Sosiaalisen median käyttö hätä- ja häiriötilanteissa – viranomaisten ja kansalaisten näkemyksiä. Poliisiammattikorkeakoulun katsauksia 1/2014. Tampere: Poliisiammattikorkeakoulu, 2014. 9. Vos, M., van het Erve, A., de Gouw, N., Haataja, M., Hokkanen, L., Johansson, C., Linnell, M., Olofsson, A., Öhman, S., Rantanen, H., Sullivan, H.T., Stal, M., Vergeer, F. & Wall, E. Public empowerment – Guidelines for engaging the public in crisis management, 2014. Saatavilla: http://crisiscommunication.fi/images/pep/ROADMAP-291214.pdf 10. Seeck, H., Lavento, H. & Hakala, S. Kriisijohtaminen ja viestintä. Tapaus Nokian vesikriisi. Helsinki: Suomen kuntaliitto (Acta Nro 206), 2008. 11. Palen, L. How Social Media Might Help You Survive the Next Big Disaster. Santa Fe Institute, 2013. Luentotaltiointi. Saatavilla: https://www.youtube.com/watch?v=7SNFbPA-96o (21.4.2015) 12. Pylväs, K., Hokkanen, L., Paananen, P., Kankaanranta,T. & Sihvonen, H-M. Tiedontuotannosta viestintäprosesseihin. Sosiaalinen media ja älypuhelinsovellukset kansalaisten avuksi hätätilanteissa -hanke, osaraportti II. Pelastusopiston julkaisu B-sarja: Tutkimusraportit 1/2014, 2014. 



Pelastusopiston ja Poliisiammattikorkeakoulun tuottamat raportit löytyvät myös Pelastusopiston Paloportista.


Satu Mänttäri, Petri Tuomi*, Sirkka Rissanen, Hannu Rintamäki, Sirpa Lusa, Juha Oksa Työterveyslaitos, Aapistie 1, 90220 Oulu *Oulu-Koillismaan pelastuslaitos, Oulun paloasema, PL 21, 90015 Oulun kaupunki

Pelastustyöntekijöiden toimintakyky kuumassa: lihaksiston väsymyksen ja palautumisen arviointi ja palautumista nopeuttavat menetelmät TIIVISTELMÄ Raskaan fyysisen työn aiheuttamaa väsymystä, jota kuumuus ja raskaat suojavarusteet lisäävät, voidaan palomiehen työssä pitää yhtenä työturvallisuutta heikentävänä tekijänä. Mitä voimakkaampaa väsymys on, sitä suurempi on sen aiheuttama toimintakyvyn lasku ja turvallisuusriskin kasvu. Tässä tutkimuksessa selvitettiin savusukellusta ja raivausta jäljittelevässä työsimulaatiossa (20 min kestävä yhtäjaksoinen työ savusukellusvarustuksessa 35 °C lämpötilassa) palomiesten raskaimpien työvaiheiden aiheuttama lihasten kuormittumisen ja väsymisen taso sekä palautumisen kesto. Lisäksi tutkimuksessa selvitettiin voidaanko raskaan työn jälkeistä palautumista nopeuttaa palauttavilla menetelmillä. Lihasten keskimääräinen kuormittuneisuus ylitti raskaan työsuorituksen aikana suositusten mukaisen tason kaikissa mitatuissa lihasryhmissä. Yksittäisen raskaan työsuorituksen jälkeen kaikki yläraajan lihaksista mitatut ominaisuudet muuttuivat tilastollisesti merkitsevästi. Näistä lihaksen hapenkulutus ja rakenne eivät ehtineet palautua neljän tunnin seurannan aikana. Kaikki aktiiviset palauttavat menetelmät (kofeiini, venyttely, kylmävesiterapia, kontrastivesiterapia) nopeuttivat kuitenkin lihasten palautumista. Sekä koehenkilöiden oman arvion että mitattujen parametrien perusteella kontrastivesiterapia edisti lihaksiston palautumista tehokkaimmin.

Tausta Palomiehen työnkuvaan kuuluu raskaita fyysisiä työvaiheita kuten kantamista, vetämistä, raivausta ja savusukellusta. Raskaiden työtehtävien ohella kuumuus ja raskaat suojavarusteet lisäävät työn kuormittavuutta ja aiheuttavat väsymystä [1]. Suojavarustuksen aiheuttama noin 25 kg:n lisäpaino lisää verenkiertoelimistön kuormittumista jopa 30 % alentaen maksimaalista työtehoa noin 20 % [2]. Raskaan fyysisen työn aiheuttamaa lihasväsymystä voidaan palomiehen työssä pitää yhtenä työturvallisuutta heikentävänä tekijänä. Väsyminen heikentää lihasvoimaa ja -koordinaatio-

ta sekä lisää kömpelyyttä, mikä johtaa virheisiin työsuorituksessa sekä lisääntyneeseen tapaturma- ja onnettomuusriskiin. Mitä voimakkaampaa väsymys on, sitä suurempi on sen aiheuttama toimintakyvyn heikentymä ja turvallisuusriskin kasvu. Tämän lisäksi erityisesti kroonisen väsymyksen on katsottu olevan myös riskitekijä tuki- ja liikuntaelinvaivojen kehittymiselle [3]. Tuki- ja liikuntaelinvaivat ovatkin suurin yksittäinen syy palomiesten ennenaikaiselle eläköitymiselle [4]. Lihaksiston työ- ja toimintakyvyn sekä työturvallisuuden kannalta on oleellista riittävä palautuminen raskaan työsuorituksen jälkeen ennen seuraavaa työvaihetta. Tiedetään, että puutteellinen palautuminen voi johtaa krooniseen väsymystilaan ja pitkäkestoisesti heikentyneeseen toimintakykyyn, jotka puolestaan altistavat liikuntaelinoireille ja -vaivoille [3, 5]. Kyseisen riskin pienentämiseksi ja työturvallisuuden parantamiseksi on lihaksiston toimintakyvyn mahdollisimman nopeaan palauttamiseen syytä kiinnittää erityistä huomiota, varsinkin raskaiden työsuoritusten jälkeen. Palomiesten työn aikaista hengitys- ja verenkiertoelimistön kuormittumista on tutkittu aikaisemmin [6–8], mutta raskaiden työvaiheiden aiheuttamaa yksittäisten lihasryhmien kuormittumista ja väsymisen tasoa ei ole aiemmin selvitetty. Kirjallisuudesta ei myöskään löydy tutkimuksia palomiesten raskaasta fyysisestä työstä palautumisen edistämiseen. Urheiluun liittyvistä tutkimuksista kuitenkin tiedetään, että palautumista voidaan edistää erilaisilla palautumismenetelmillä. Tehokkaiksi ovat osoittautuneet paikallinen kylmä - kuumavesi altistus (nk. kontrastivesiterapia) [9, 10], kylmävesialtistus [11, 12], aktiivinen venyttely [13] ja kofeiinin nauttiminen [14]. Molempien vesialtistusmallien on havaittu palauttavan maksimaalisen voimatason nopeammin, parantavan voimantuoton tehoa, lisäävän palautumisen jälkeistä maksimaalista työskentelyaikaa, edistävän verenkiertoa ja nopeuttavan maitohapon poistoa sekä vähentävän raskaan työn jälkeistä lihasturvotusta [11]. Lisäksi vesialtistusten PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

61


on todettu vähentävän raskaan työn jälkeistä lihaskipua [12]. Aktiivisella venyttelyllä voidaan palauttaa lihaksen normaali toimintapituus [15], jonka seurauksena lihasvoima ja lihastyön teho paranevat. Säännöllisen aktiivisen venyttelyn on todettu myös ylläpitävän ja parantavan lihasvoimaa [16]. Kofeiinin on todettu vaikuttavan toimintakykyyn sekä keskushermoston kautta että suoraan lihaksen tasolla [14]. Lisäksi kofeiinin on todettu vähentävän raskaan työn jälkeistä lihaskipua [17]. TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tämän kaksiosaisen tutkimussarjan ensimmäisessä osassa selvitettiin palomiesten raskaimpien työvaiheiden aiheuttamaa lihasten kuormittumisen ja väsymisen tasoa. Lisäksi tavoitteena oli arvioida palautumisen kestoa työn jälkeen. Toisen osatutkimuksen tavoitteena oli selvittää voidaanko raskaan työn jälkeistä palautumista nopeuttaa käyttämällä aktiivisia palauttavia menetelmiä. Tutkimuskysymyksiä olivat: (1) Kuinka kauan lihaksen palautuminen yksittäisestä ras- kaasta työvaiheesta kestää? (2) Voidaanko palautumista nopeuttaa aktiivisen palautta van menetelmän avulla? (3) Kuinka paljon palautumista voidaan nopeuttaa erilaisil la aktiivisilla menetelmillä? AINEISTO JA MENETELMÄT

nen työtä he olivat samassa varustuksessa ja samassa lämpötilassa 20 minuutin ajan. Työ koostui seuraavista osa-alueista, jotka suoritettiin tauoitta: - 60 cm korkean esteen ylitys ja alitus (2,5 minuuttia) - 57 kg painavan kuorma-auton renkaan liikuttaminen moukaroimalla 7 kg moukarilla (2,5 minuuttia) - porrasnousu- ja lasku (2,5 minuuttia, 20 cm korkeat porrasvälit) - kuorma-auton renkaan moukarointi (2,5 minuuttia) - letkun rullaus (2,5 minuuttia) - kuorma-auton renkaan moukarointi (2,5 minuuttia) - kävely 4,5 km/h nopeudella, kahden 13 kg painoisen letkurullan kanssa (2,5 minuuttia, ensimmäinen minuutti ilman rullia) - kuorma-auton renkaan moukarointi (2,5 minuuttia) Työskentelyn aikana koehenkilöiltä mitattiin lihasten sähköistä aktiivisuutta, sydämen sykintätaajuutta, iholämpötiloja kymmenestä kehon osasta ja syvälämpötilaa. Lisäksi heitä pyydettiin arvioimaan oma fyysisen- ja lämpökuormittuneisuuden tasonsa käyttäen vakioituja asteikkoja [18, 19]. Työn jälkeen lihaksiston palautumista seurattiin 0, 20, 40, 60 minuuttia sekä 2 ja 4 tuntia työn päättymisen jälkeen mittaamalla muutoksia lihasvoimassa, hermostollisessa säätelyssä, aineenvaihdunnassa sekä lihasrakenteessa. Palautumisen seuranta kohdistui kyynärvarren alueen lihaksiin eli ranteen koukistajiin ja ojentajiin. Lisäksi koehenkilöiltä kysyttiin arviota palautumisestaan.

Kuormittumisen, väsymyksen ja Palautumista nopeuttavat menetelmät työstä palautumisen arviointi Lihasten kuormittumisen, väsymyksen ja palautumisen arvioinToisessa tutkimuskokonaisuudessa koehenkilöinä toimi 13 vapaatitutkimukseen osallistui 15 vapaaehtoista ja tervettä pelastajaa ehtoista pelastajaa (Taulukko 2). Kaikki koehenkilöt olivat miehiä. Oulu-Koillismaan pelastuslaitokselta (Taulukko 1). Yksi koehenJokainen koehenkilö suoritti testiradan yhteensä viisi kertaa. kilöistä oli nainen. Kuormitustestien väli oli vähintään kaksi vuorokautta. KuormiKoehenkilöt kävivät laboratoriossa kaksi kertaa. Ensimmäiseltuksen aikana suoritettiin samat mittaukset kuin edellä kuvatuslä käyntikerralla tehtiin maksimaaliset lihasvoimatestit ranteen, sa osatutkimuksessa 1. Palautumista seurattiin mittaamalla muukyynärvarren, vartalon ja reiden koukistajille ja ojentajille. Lisäktoksia lihasvoimassa, hermostollisessa säätelyssä, lihaksen aineensi mitattiin käden maksimaalinen puristusvoima. Maksimaalisen vaihdunnassa ja lihasrakenteessa 0, 30, 60 minuuttia sekä 2, 4, 22 voimatestin aikana mitattiin kunkin lihasryhmän maksimaalinen ja 28 tuntia työn päättymisestä. Neljällä mittauskerralla palautusähköinen aktiivisuus (EMG). Kun maksimaaliseen aktiivisuuteen mista pyrittiin aktiivisesti nopeuttamaan kofeiinilla, venyttelylsuhteutettiin työsimulaation aikana mitattu lihasten sähköinen lä, kylmävesiterapialla tai kontrastivesiterapialla ja viides mittaaktiivisuus, voitiin määrittää lihasten kuormittuneisuuden taso. uskerta oli vertailumittaus (ei aktiivista palautumismenetelmää). Toisella käyntikerralla koehenkilöt suorittivat testiradalla saPalautumismenetelmät vusukellusta ja raivausta jäljittelevää työtä yhtäjaksoisesti 20 minuuttia 35 °C pukeutuneena savusukellusvarustukAktiivista palauttavaa menetelmää käytettiin palautumisjakson aikaTaulukko 1. lämpötilassa Lihaksen kuormittumisen, väsymyksen ja palautumisen arviointitutkimukseen seen (pois lukienkoehenkilöiden alushuppu ja paineilmalaitteen kasvo-osa). Ennakehon kolmesti; 10 minuuttia sekä 1,5 osallistuneiden ikä, pituus, paino, rasvaprosentti, painoindeksi (BMI) ja ja 2,5 tuntia työn päättymisestä. työkokemus vuosina (keskiarvo±SD). Ikä (v) Pituus (cm) Paino (kg) Rasvaprosentti (%) BMI (kg/m2) Työkokemus (v) 35±9 176±6 83±10 17,6±3,5 26,6±2,5 11,4±7,9 Toisessa tutkimuskokonaisuudessa koehenkilöinä toimi 13 vapaaehtoista pelastajaa (Taulukko 2). Kaikki koehenkilöt olivat miehiä. Taulukko 1. Lihaksen kuormittumisen, väsymyksen ja palautumisen arviointitutkimukseen osallistunei-

Taulukko 2. Palautumista nopeuttavien menetelmien tutkimukseen osallistuneiden koehenkilöiden Koehenkilöt kävivät laboratoriossa kaksi kehon kertaa. Ensimmäisellä käyntikerralla tehtiin den koehenkilöiden ikä, pituus, paino, rasvaprosentti, painoindeksi (BMI) ja työkokemus vuosina (keskiarvo±SD). ikä, pituus, paino, rasvaprosentti, painoindeksi (BMI)ja jareiden työkokemus vuosina maksimaaliset lihasvoimatestit ranteen,kehon kyynärvarren, vartalon koukistajille ja (keskiarvo±SD). ojentajille. Lisäksi mitattiin käden maksimaalinen puristusvoima. Maksimaalisen voimatestin aikana mitattiin kunkin lihasryhmän maksimaalinen sähköinen aktiivisuus (EMG). Kun 2 maksimaaliseen suhteutettiin työsimulaation aikana mitattu lihasten sähköinen Ikä (v) Pituus aktiivisuuteen (cm) Paino (kg) Rasvaprosentti (%) BMI (kg/m ) Työkokemus (v) aktiivisuus, voitiin määrittää lihasten kuormittuneisuuden taso. 38±2 180±6 87±11 14,7±4,9 26,8±2,8 12,8±7,9 Toisella käyntikerralla koehenkilöt suorittivat testiradalla savusukellusta ja raivausta jäljittelevää työtä yhtäjaksoisesti 20nopeuttavien minuuttia menetelmien 35 °C lämpötilassa pukeutuneena savusukellusvarustukseen Taulukko 2. Palautumista tutkimukseen osallistuneiden koehenkilöiden ikä, pituus, (pois lukien alushuppu ja paineilmalaitteen kasvo-osa). Ennen työtä he olivat samassa paino, rasvaprosentti, kehon painoindeksi (BMI) ja työkokemus vuosina (keskiarvo±SD). Jokainen koehenkilö suoritti testiradan yhteensä viisi kertaa. Kuormitustestien väli oli vähintään varustuksessa ja samassa lämpötilassa 20 minuutin ajan. Työ koostui seuraavista osa-alueista, kaksi vuorokautta. Kuormituksen aikana suoritettiin samat mittaukset kuin edellä kuvatussa jotka suoritettiin tauoitta: osatutkimuksessa 1. Palautumista seurattiin mittaamalla muutoksia lihasvoimassa, hermos- 60säätelyssä, cm korkeanlihaksen esteen ylitys ja alitus (2,5 minuuttia) tollisessa aineenvaihdunnassa ja lihasrakenteessa 0, 30, 60 minuuttia sekä 2, 62 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 57 kg painavan kuorma-auton moukaroimalla kg moukarilla (2,5 4, 22 ja 28 tuntia työn päättymisestä.renkaan Neljälläliikuttaminen mittauskerralla palautumista7 pyrittiin aktiivisesti minuuttia)

Kontrastivesiterapia kenttäkokeissa. Kuva: Kimmo Kaisto


käden puristusvoima alenivat noin 10 %. Perinteisesti maksimaalisen voimatason alentumista pidetään merkkinä lihasten väsymisestä. Lihasvoiman palautuminen kesti 20-60 minuuttia (kuva 1). Kuva 1. Ranteen koukistusvoima (a) ja käden puristusvoima (b) työn alussa sekä palautumisen aikana. * = tilastollisesti merkitsevä ero suhteessa alkumittaukseen, p < 0,05. 17,8±0,8°, p < 0,05). Työn jälkeen koholla oleva hapenkulutus osoittaa energiavarastojen täydentämiseen kuluvaa energiaa sekä lihaksesta raskaan työn aiheuttamien kuona-aineiden poistoon tarvittavaa energiaa. Mitä suurempaa hapenkulutus on, sitä enemmän lihas tarvitsee energiaa selviytyäkseen kahdesta em. tehtävästä. Lihaksen pennaatiokulma on koko lihaksen päällimmäisen kalvon ja yksittäisten lihassäikeiden kalvojen välinen kulma. Mitä suurempi kulma on, sen isompi on nk. lihaksen fysiologinen poikkipinta-ala ja kyky tuottaa voimaa. Pennaatiokulman muutosta suuremmaksi voidaan pitää lihaksen kykynä kompensoida työn aiheuttamaa väsymystä (maksimaalisen voimatason alenemista) ja sen palautumista normaaliksi osoituksena lihaksen palautumisesta [20].

Kuva 1. Ranteen koukistusvoima (a) ja käden puristusvoima (b) työn alussa sekä palautumisen Kontrastivesiterapiassa koehenkilö upotti kyynärvartensa yhaikana. * = tilastollisesti merkitsevä ero suhteessa alkumittaukseen, p < 0,05. deksi minuutiksi ensin 15 °C vesihauteeseen ja sen jälkeen minuutiksi 38 °C vesihauteeseen. Tätä sykliä toistettiin kolme kertaa, yhteensä 6 minuutin ajan. Kontrastivesiterapian tarkoituksena onvaativat tulosten mukaan lihaksen hapenkulutus (kuva 2) ja Pisimmän palautumisajan kylmähauteella ensin hidastaa verenkiertoa ja sen(ns. jälkeen lämpilihasrakenne pennaatiokulma, kuva 3). Kumpikaan parametri ei ehtinyt palautua neljän mällä aikaansaada nopea verenkierron lisääntyminen lihaksessa. tunnin seurannan aikana (hapenkulutus: perustaso 12,9±1,7 ml O2·min-1·100 g-1, neljän tunnin Äkillisesti lisääntynyt verenkierto huuhtoo pois aineenvaihdunarvo 17,5±1,6 ml O2·min-1·100 g-1, p<0,05; pennaatiokulma: 15,7±0,8°, neljän tunnin arvo tatuotteita ja nopeuttaa lihaksen energia-aineenvaihduntaa. Kylmävesiterapiassa käytettiin vain 15 °C vettä, johon koehenkilö  upotti kyynärvartensa 5 minuutiksi. Terapian tavoitteena on no peuttaa työn aiheuttaman lihaksen lämpötilan nousun palautumista normaaliksi ja vähentää tulehduksellisia reaktioita. Venyttelyssä koehenkilö teki ranteen ojentaja- ja koukistajalihasten asteittain pidentyviä ja voimistuvia dynaamisia venytyksiä kummallekin lihasryhmälle. Harjoituksen kesto oli yhteensä 5 minuuttia. Kuva 2. Lihaskudoksen hapenkulutus alussa sekä palautumisen Kuva 2. Lihaskudoksen hapenkulutus työn alussa työn sekä palautumisen aikana. * = tilastollisesti Tavoitteena on lihaksiston palauttaminen normaaliin pituuteen merkitsevä alkumittaukseen, p < 0,05. aikana.ero * =suhteessa tilastollisesti merkitsevä ero suhteessa alkumittaukseen, p työn aiheuttaman lyhenemisen jälkeen. Kofeiinia koehenkilöt < 0,05. nauttivat pillerin muodossa 2 mg·kg –1 kullakin kerralla (yhteensä 6 mg · kg –1). Tavoitteena on kofeiinin avulla nopeuttaa lihaksen sisäisen kalsiumtasapainon palautumista ja stimuloida keskushermostoa. Tutkimuksen päätyttyä koehenkilöiltä pyydettiin arvio mikä palauttava menetelmä oli heidän mielestään tehokkain.

Tilastolliset menetelmät Parametristen testien edellyttämä normaalijakaumaoletus testattiin Shapiro-Wilkin testillä. Tutkimuksessa käytettiin toistettujen mittausten varianssianalyysiä. Varianssianalyysin yhteydessä muuttujien varianssien homogeenisyys tarkistettiin Mauchlyn sfäärisyystestillä ja tarvittaessa tehtiin vapausasteiden korjaus (Greenhouse-Geisser). Parivertailussa käytettiin Bonferroni posthoc -testiä. Tilastollisen merkitsevyyden tasona oli p < 0,05.





TULOKSET

Lihaksiston kuormittuneisuus Lihasten keskimääräinen kuormittuneisuus ylitti raskaan työsuorituksen aikana suositusten mukaisen (14 % maksimaalisesta) aktiivisuustason kaikissa mitatuissa lihasryhmissä. Työsuoritusten kuormittavuus oli täten riittävä aiheuttamaan työskentelevien lihasten väsymistä. Lisäksi työn aikainen syvälämpötilan ja keskimääräisen iholämpötilan nousu osoittaa, että koehenkilöt altistuivat merkittävälle kuumakuormalle. Syvälämpötila nousi korkeimmillaan työn loputtua 38,2 (±0,51) °C:een ja iholämpötila 36,9 (±0,65) °C:een. Koehenkilöt arvioivat lämpötuntemuksensa työn lopussa kuumaksi ja työn kuormittavuuden hyvin rasittavaksi. Lihaksiston väsyminen ja palautuminen Tulosten perusteella yksittäisen raskaan työsuorituksen jälkeen kaikki yläraajan lihaksista mitatut parametrit muuttuivat tilastol-

Kuva 3.Ranteen Ranteen koukistajalihaksen pennaatiokulma alussaaikana. sekä * = Kuva 3. koukistajalihaksen pennaatiokulma työn alussa sekätyön palautumisen tilastollisesti merkitsevä ero *suhteessa alkumittaukseen, p < 0,05. ero suhteessa alkupalautumisen aikana. = tilastollisesti merkitsevä mittaukseen, p < 0,05. Aktiiviset palautumismenetelmät Keskimäärin kaikki aktiiviset palauttavat menetelmät nopeuttivat lihasten palautumista vertailutasoon (referenssi, ei palautumismenetelmää) verrattuna. Koehenkilöiden oman arvion perusteella kontrastivesiterapia edisti lihaksiston palautumista tehokkaimmin. Muihin verrattuna ero oli 2,1 (kofeiini), 1,9 (venyttely) ja 1,5 (kylmä vesi) kertainen. Osa koehenkilöistä koki kofeiinin epämiellyttäväksi. Kommenttien perusteella kofeiini vaikutti yöuneen sekä aiheutti levottomuutta, rauhattomuutta ja hermostuneisuutta.

lisesti merkitsevästi (p < 0,05). Sekä ranteen koukistusvoima että käden puristusvoima alenivat noin 10 %. Perinteisesti maksimaalisen voimatason alentumista pidetään merkkinä lihasten väsymiLihasrakenteen (pennaatiokulma) palautumisessa havaittiin tilastollisesti erittäin merkitsevä ero sestä. Lihasvoiman palautuminen kesti 20–60 minuuttia (kuva 1). (p < 0,001) palauttavien menetelmien välillä. Referenssiin verrattuna paras palautumismenetelmä Pisimmän vaativat tulosten lihaksen oli kontrastivesipalautumisajan (p = 0,007, kuva 4). Kontrastivesiterapian avullamukaan lihaksen rakenne palautui (ennen kuormitusta) tasolle 30 min jälkeen, vertailumittauksessa (ei aktiivisesti ha­palkuperäiselle enkulutus (kuva 2) ja lihasrakenne (niin sanottu pennaatiopalauttavaa menetelmää) palautuminen kesti kaksi tuntia. Tulosten perusteella myös kylmävesiterapia palautumista vertailumitatukseen verrattuna (palautuminen tunnin kulma, kuva 3).nopeuttaa Kumpikaan parametri ei ehtinyt palautua neljän tunnin seurannan aikana (hapenkulutus: perustaso 12,9±1,7 ml   –1 O2·min ·100 g –1, neljän tunnin arvo 17,5±1,6 ml O2·min–1·100 g–1, p<0,05; pennaatiokulma: 15,7±0,8°, neljän tunnin arvo 17,8±0,8°, p < 0,05). Työn jälkeen koholla oleva hapenkulutus osoittaa enerPALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

63


palautumiselle.

giavarastojen täydentämiseen kuluvaa energiaa sekä lihaksesta raskaan työn aiheuttamien kuona-aineiden poistoon tarvittavaa energiaa. Mitä suurempaa hapenkulutus on, sitä enemmän lihas tarvitsee energiaa selviytyäkseen kahdesta em. tehtävästä. Lihaksen pennaatiokulma on koko lihaksen päällimmäisen kalvon ja yksittäisten lihassäikeiden kalvojen välinen kulma. Mitä suurempi kulma on, sen isompi on nk. lihaksen fysiologinen poikkipinta-ala ja kyky tuottaa voimaa. Pennaatiokulman muutosta suuremmaksi voidaan pitää lihaksen kykynä kompensoida työn aiheuttamaa väsymystä (maksimaalisen voimatason alenemista) ja sen palautumista normaaliksi osoituksena lihaksen palautumisesta [20].

Aktiiviset palautumismenetelmät Keskimäärin kaikki aktiiviset palauttavat menetelmät nopeuttivat lihasten palautumista vertailutasoon (referenssi, ei palautumismenetelmää) verrattuna. Koehenkilöiden oman arvion perusteella Kuva 4. koukistajalihaksen Ranteen koukistajalihaksen pennaatiokulma työnpalautumisen alussa se- aikana. Kuva 4. Ranteen pennaatiokulma työn alussa sekä kä palautumisen aikana. Vertailumittauksessa ei käytetty palauttavaa Vertailumittauksessa ei käytetty palauttavaa menetelmää, kontrastivesiterapiassa kyynärvarsi kontrastivesiterapia edisti lihaksiston palautumista tehokkaimmenetelmää, kontrastivesiterapiassa kyynärvarsi upotettiin vuoron upotettiin vuoron perään viileään (15 °C) ja lämpimään (35 °C) veteen. *** = tilastollisesti min. Muihin verrattuna ero oli 2,1 (kofeiini), 1,9 (venyttely) ja 1,5 erittäin merkitsevä ero, ** (15 = tilastollisesti merkitsevä ero veteen. suhteessa*** ennen testirataa tehtyyn perään viileään °C) ja lämpimään (35 °C) = tilastollises(kylmä vesi) kertainen. Osa koehenkilöistä koki kofeiinin epämielalkumittaukseen (BL).merkitsevä ero, ** = tilastollisesti merkitsevä ero suhteessa ti erittäin lyttäväksi. Kommenttien perusteella kofeiini vaikutti yöuneen seennen testirataa tehtyyn alkumittaukseen (BL). kä aiheutti levottomuutta, rauhattomuutta ja hermostuneisuutta.Lihaksen hienorakennetta tutkittiin myotonometrin (nk. lihasvasara) avulla. Tulosten perusteella molempien tutkittujen kyynärvarren lihasten elastisuus sekä koukistajan kiinteys ja jäykkyys Lihasrakenteen (pennaatiokulma) palautumisessa havaittiin timuuttuivat tilastollisesti erittäin merkitsevästi (p < 0,001) rasituksen aikana. Esimerkiksi lastollisesti erittäin merkitsevä ero (p < 0,001) palauttavien memuuttuivat tilastollisesti erittäin merkitsevästi (p < 0,001) rasitukkoukistajalihaksen elastisuuden palautumisessa havaittiin tilastollisesti merkitsevä ero (p < 0,05) netelmien välillä. Referenssiin verrattuna paras palautumismenesen aikana. Esimerkiksi koukistajalihaksen elastisuuden palautu- oli palauttavien menetelmien välillä. Vertailuarvoon verrattuna paras palautumismenetelmä jälleen kontrastivesi (p = 0,002).tilastollisesti merkitsevä ero (p < 0,05) palauttelmä oli kontrastivesi (p = 0,007, kuva 4). Kontrastivesiterapian misessa havaittiin avulla lihaksen rakenne palautui alkuperäiselle (ennen kuormitustavien menetelmien välillä. Vertailuarvoon verrattuna paras paJOHTOPÄÄTÖKSET ta) tasolle 30 min jälkeen, vertailumittauksessa (ei aktiivisesti palautumismenetelmä oli jälleen kontrastivesi (p = 0,002). lauttavaa menetelmää) palautuminen kesti kaksi tuntia. Tulosten Tutkimuksessa käytetyn testiradan aiheuttama kuumakuormittuneisuus sekä lihaksiston ja hengitys- ja verenkiertoelimistön kuormittuneisuus oli korkea ja vastasi kaikilta osa-alueilta perusteella myös kylmävesiterapia nopeuttaa palautumista vertaiJOHTOPÄÄTÖKSET lumitatukseen verrattuna (palautuminen tunnin jälkeen). Kofeii  nilla tai venyttelyllä ei ollut merkitystä lihaksen rakenteen (penTutkimuksessa käytetyn testiradan aiheuttama kuumakuormittunaatiokulman) palautumiselle. neisuus sekä lihaksiston ja hengitys- ja verenkiertoelimistön kuorLihaksen hienorakennetta tutkittiin myotonometrin (nk. lihasmittuneisuus oli korkea ja vastasi kaikilta osa-alueilta palomiehen vasara) avulla. Tulosten perusteella molempien tutkittujen kyytodellisessa työssä kokemia raskaimpia työvaiheita. On kuitennärvarren lihasten elastisuus sekä koukistajan kiinteys ja jäykkyys kin huomattava että laboratorio-olosuhteissa puuttuu psyykki-

64

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


nen kuormitus, joka todellisessa tilanteessa edelleen lisää kuormittuneisuutta. Lihaksiston palautumisen kesto vaihteli eri lihastoiminnan komponenttien välillä ja riippui henkilön iästä ja työvuosien määrästä. Tutkimuksen koehenkilöjoukko oli hyväkuntoista, huonokuntoisemmilla palautuminen voi kestää kauemmin. Tulosten perusteella erittäin raskaista työvaiheista palautumiseen voidaan suositella 2–4 tunnin palautumisaikaa. Palautumista voidaan kuitenkin nopeuttaa. Tulosten perusteella kaikki tutkimuksessa käytetyt aktiiviset palautumismenetelmät nopeuttivat lihaksen palautumista. Tuloksissa esiintyi yksilöllisiä eroja mutta keskimäärin lihaksiston palautumista voidaan nopeuttaa tehokkaimmin kontrastivesiterapian avulla. Palautumismenetelmät voidaan helposti siirtää käytännön työelämään nopeuttamaan palautumisprosessia ja vähentämään lihasväsymyksen aiheuttamaa toimintakyvyn heikentymistä ja liikuntaelinoireiden riskiä. Näin voidaan parantaa työturvallisuutta ja vähentää tapaturmien ja onnettomuuksien riskiä. Tämän tutkimuksen tulokset ovat helposti sovellettavissa ja hyödynnettävissä kaikissa pelastustoimen ammateissa sekä vastaavissa raskasta fyysistä työtä sisältävissä ammateissa.

Kiitokset Tekijät kiittävät tutkimukseen osallistuneita vapaaehtoisia palomiehiä sekä Oulu-Koillismaan pelastuslaitoksen yhteistyökumppaneita. Tutkimuksen toteuttamisen on mahdollistanut Palosuojelurahaston ja Työsuojelurahaston myöntämä rahoitus.

Kuva: Kimmo Kaisto

Lähdeluettelo 1. Rissanen, S., Jousela, I., Jeong, J-R. & Rintamäki, H. Heat stress and bulkiness of chemical protective clothing impair performance of medical personnel in basic lifesaving tasks. Ergonomics, 2008. Vol. 51, s. 1011–1022. ISSN 0014-0139. 2. Siekkinen, K., Hakonen, H. & Havas, E. Ikääntyvän palomiehen terveys, työkyky ja eläköityminen. Palomiesten eläkeikä ja pe-

lastustoimen suorituskyky. Jyväskylä: LIKES, 2008. 48 s. + liitt. 4 s. 3. Buckle, P. & Deveraux, J. Work-related neck and upper limb musculoskeletal disorders. European Agency for Safety and Health at work, 1999. 104 s. + liitt. 11 s. ISBN 92-828-8174-1 4. Koski-Pirilä, A. Tilastotietoa palomiehistä. 2000–2010. KEVA, 2011. 5. Sjøgaard, G. & Søgaard, K. Muscle injury in repetitive motion disorders. Clinical Orthopaedics and Related Research, 1998. Vol. 351, s. 21–31. 6. Louhevaara, V., Soukainen, J., Lusa, S., Tulppo, M., Tuomi, P., Kajaste, T. Development and evaluation of a test drill for assessing physical work capacity of fire-fighters. International Journal of Industrial Ergonomics, 1994. Vol. 13, s. 139–146. 7. Lusa, S. Job demands and assessment of the physical work capacity of fire fighters. Jyväskylä: University of Jyväskylä, 1994. (Studies in Sport, Physical Education and Health 33) ISBN 95134-0244-4. 8. Sothmann, M., Saupe, K., Raven, P., Pawelczyk, J., Davis, P., Dotson, C., Landy, F. & Siliunas, M. Oxygen consumption during fire suppression: Error of heart rate estimation. Ergonomics, 1991. Vol. 34, s. 1469–1474. 9. King, M. & Duffield, R. The effects of recovery interventions on consecutive days of intermittent sprint exercise. Journal of Strength and Conditioning Research, 2009. Vol. 23, s. 1795–1802. 10. Pournot, H., Bieuzen, F., Duffield, R., Lerpetre, P.M., Cozzolino, C. & Hausswirth C. Short term effects of various water immersions on recovery from exhaustive intermittent exercise. European Journal of Applied Physiology, 2011. Vol. 111, s. 1287-95. 11. Heyman, E., De Geus, B., Mertens, I. & Meeusen R. Effects of four recovery methods on repeated maximal rock climbing performance. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2009. Vol. 41, s. 1303–1310. 12. Ingram, J., Dawson, B., Goodman, C., Wallman, K. & Beilby J. Effect of water immersion methods on post-exercise recovery from simulated team sport exercise. Journal of Science and Medicine in Sport, 2009. Vol. 12, s. 417–421. 13. Miladi, I., Temfemo, A., Mandengue, S.H. & Ahmaidi S. Effect of recovery mode on exercise time to exhaustion, cardiorespiratory responses, and blood lactate after prior, intermittent sprint exercise. Journal of Strength and Conditioning Research, 2011. Vol. 25, s. 205–210. 14. Bazzucchi, I., Felici, F., Montini, M., Figura, F. & Sacchetti, M. Caffeine improves neuromuscular function during maximal dynamic exercise. Muscle & Nerve, 2011. Vol. 43, s. 839-844. 15. Sharman, M.J., Cresswell, A.G. & Riek S. Proprioceptive neuromuscular facilitation stretching: mechanisms and clinical implications. Sports Medicine, 2006. Vol. 36, s. 929–939. 16. Shrier, I. Does stretching improve performance? A systematic and critical review of the literature. Clinical Journal of Sports Medicine, 2004. Vol. 14, s. 267–273. 17. Maridakis, V., O’Connor, P.J., Dudley, G.A. & McCully, K.K. Caffeine attenuates delayed-onset muscle pain and force loss following eccentric exercise. Journal of Pain, 2007. Vol. 8, s. 237–243. 18. Borg, G. Borg’s perceived exertion and pain scales. Champaign, IL: Human Kinetics, 1998, 104 s. ISBN 978-0880116237. 19. ISO 10551. Ergonomics of the thermal environment – assessment of the influence of the thermal environment using subjective judgement scales. International Standards Organization, 1995. 18 s. 20. Oksa, J., Rintamäki, H., Takatalo, K., Mäkinen, T., Lusa, S., Lindholm, H. & Rissanen S. Firefighters muscular recovery after heavy work bout in the heat. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 2013. Vol. 38, s. 292–299. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

65


Juha Laitinen, Pirjo Heikkinen, Mika Jumpponen, Tuula Lindholm, Helga Naumanen Rauno Pääkkönen, Heli Sistonen, Janne Halonen ja Harri Lindholm Työterveyslaitos, Topeliuksenkatu 41 a A, 00025 HELSINKI Ismo Huttu ja Esa Kokki Pelastusopisto, Hulkontie 83, 70821 Kuopio

Tehostesavujen haitallisten keuhko- ja verisuonivaikutusten torjunta

TIIVISTELMÄ Hankkeessa selvitettiin Suomessa myytävien tehostesavujen koostumusta ja myös savusukellusopettajien altistumista nesteistä valmistetuille tehostesavuille savusukellussimulaattoriharjoituksissa. Samalla selvitimme opettajien akuutteja ja viivästyneitä keuhkoja verisuonivasteita altistumisen jälkeen. Kenttäkokeiden tueksi mittasimme myös vapaaehtoisten koehenkilöiden keuhko- ja verisuonivasteita, altistettuamme heitä glykoli- ja mineraaliöljypohjaisille tehostesavuille tunnetuilla pitoisuuksilla. Työntekijöiden ja altistumiskammiossa altistuneiden koehenkilöiden oireilua tehostesavuille kartoitettiin oirekyselyjen avulla. Glykolipohjaisten tehostesavunesteiden pääliuottimia olivat propyleeni- ja trietyleeniglykoli. Huolimatta simulaattoreissa käytetyistä korkeista tehostesavupitoisuuksista opettajien keuhko- ja verisuonivasteissa ei havaittu poikkeavia muutoksia altistumisen jälkeen, mikä osoitti heidän henkilökohtaisen suojauksensa toimivaksi. Sen sijaan altistumiskammiossa altistetuilla vapaaehtoisilla koehenkilöillä havaittiin mineraaliöljypohjaisella tehostesavulla keuhkojen ärsyyntyvän altistumisen jälkeen. Tehostesavuille altistuneilla koetuista oireista tavallisimpia olivat lievät ja satunnaiset ylähengitysteiden ja silmien ärsytysoireet. AINEISTO JA MENETELMÄT

XAD-2 -adsorptioputkiin ja molemmat näytteet analysoitiin kaasukromatografisesti käyttäen massaselektiivistä ilmaisinta. Näytteistä analysoitiin 16 EPA:n (Environmental Protection Agency) suosittelemaa PAH-yhdistettä. Hiukkasmaiset glykoliyhdisteet kerättiin IOM-keräimellä lasikuitusuodattimelle ja höyrymäiset silikageelia sisältävään adsorptioputkeen. Silikageelikeräimen edessä oli esisuodatin, joka poisti hiukkasmaiset glykolit adsoptioputkesta. Näytteet uutettiin molemmista keräysmatriiseista 3 ml:aan metanolia välittömästi keräyksen jälkeen. Molemmat näytteet analysoitiin kaasukromatografisesti käyttäen liekki-ionisaatio­ detektoria. Öljysumu kerättiin Milliporen 37 mm kasetilla teflon suodattimelle käyttäen open face -teknikkaa. Näytteet uutettiin suodattimelta tetrakloorietyleenillä ja analysoitiin IR-laitteella. Aldehydit kerättiin 2,4-dinitrofenyylihydratsiinilla päällystettyyn Sep-pak -silikakeräimeen. Yhdisteiden pitoisuudet analysoitiin nestekromatografisesti diodirividetektorilla aallonpituudella 360 nm. Hiilidioksidi, hiilimonoksidi, kloori, ammoniakki, typpidioksidi ja typpimonoksidi mitattiin suoraan osoittavilla kaasumittareilla X-am 7000, X-am 5600, Pac III ja PAC 7000 (Dräger). Savusukellussimulaattoreissa tehtyihin mittauksiin sisältyi suurempi mittausepävarmuus, johtuen simulaattorin normaalia huoneilmaa selvästi kuumemmista ja kosteammista mittausolosuhteista.

Menetelmät työhygieenisissä mittauksissa Hengittyvä pöly kerättiin IOM-keräimellä selluloosaesteriasetaattikalvosuodattimelle ja näytteet analysoitiin gravimetrisesti. Hengittyvän pölypitoisuuden vaihtelua seurattiin SPILT-2 (SKC Inc) aerosolimonitoreilla. Molempien tulokset korjattiin gravimetrisesti. Ilman haihtuvat orgaaniset yhdisteet kerättiin Tenax TA-adsorptioputkeen ja ne analysoitiin kaasukromatorgafisesti käyttäen termodesorptiota ja massaselektiivistä ilmaisinta. Ilman polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen (PAH) hiukkasmainen osuus kerättiin Milliporen 37 mm kasetilla lasikuitusuodattimelle open face -tekniikalla. PAH-yhdisteiden höyrymäinen osuus kerättiin

Tehostesavunesteiden koostumus Yhdeksän tehostesavunesteen koostumus selvitettiin. Analysoitavat tehostesavunesteet olivat Quick Fog (Look Solution), Regular Fog (Look Solution), Slow-Fog (Look Solution), Blitz Reflex (Safex), MDG Neutral Fluid (MDG), MDG Low Fog (MDG), Jem ZR-Fluid (Martin Professional), Fast Smoke (Smoke Factory) ja Unique 2.1 Fluid (Look Solution). Tehostesavunesteistä analysoitiin aldehydit uuttamalla vedellä nestenäytteistä siihen liukenevat aldehydiyhdisteet. Aldehydijohdannaiset analysoitiin nestekromatografisesti UV-detektorilla. Haihtuvat orgaaniset yhdisteet määritettiin tuotteesta uuttamalla tehostesavunäyte metanolilla. Uutettu

66

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


ajien (4 kpl) hengitysvyöhykkeeltä VOC- ja aldehydipitoisuudet heid sen aikana. ja laimennettu näyte analysoitiin kaasukromatografisesti käyttäen liekki-ionisaatiodetektoria.

olla ensimmäisellä ja toisella mittauskerralla otimme näytteitä myös Palotal Tehostesavujen koostumus sa (kuva 2),altistumiskammioon jossa lämpö tuotettiin polttamalla puhdasta puuta ja sav Ensimmäisenä tuotettiin tehostesavua ZR33 Hi-Mass savukoneella. Tehostesavunesteenä oli glykolipohjaitehostettiin Brandax KS -tehostesavun (Rauplan Oy) avulla, joka sisäl nen ZR Fluid -tehostesavuneste. Muodostuvaa hengittyvän pölyn mitattiin suoraanosoittavalla noin oridia,pitoisuutta kaliumkloraattia ja hiukkaslaskurilla steariinihappoa. Teimme samat mittaukset kiintei 1,5 metrin korkeudelta kammiosta. Samanaikaisesti mitattiin keräävillä menetelmillä myös PAH- ja VOC-yhdisteiden keskimäähengitysvyöhykkeeltä kuin SAPALAB:kin, mutta emme mitanneet lainka räisiä pitoisuuksia sekä aldehydien keskimääräisiä pitoisuuksia. eitä. Kammiosta mitattiin tehostesavugeneroinnin aikana myös hiili- Kuva 1. SAPALAB. monoksidi- ja hiilidioksidipitoisuudet. Mittausaika oli noin 2 tuntia. Toisessa vaiheessa kammioon tuotettiin tehostesavua MDG Kuva 1. SAPALAB Atmosphere -savukoneella, jonka ponneaineena oli 100 % hiilidioksidi. Tehostesavunesteenä oli mineraaliöljypohjainen MGD Neutral Fluid -tehostesavuneste. Ilmamittaukset toistettiin muutoin samalla tavalla, mutta glykoliyhdisteiden sijasta mitattiin öljysumua. Kolmannessa vaiheessa kammioon tuotettiin tehostesavua MDG Ice Fog Compact -savukoneella, jonka ponneaineena oli myös 100 % hiilidioksidi. Tehostesavunesteenä oli glykolipohjainen MDG Low-Fog -tehostesavuneste. Mittaukset toistettiin samalla tavalla kuten ensimmäisessä mittauksessa.

Simulaatiomittaukset

Kaikkia tarvittavia kenttämittauksia ei Kenttämittaukset vuoksi teimme simulaatiomittauksia te Pelastusopiston harjoitusalueella ensimmäisellä ja toisella mitsimulaatiomittaukset tauskerralla otimme näytteitä SAPALAB-simulaattorin (kuva 1) Ensimmäiset yläkerrasta huoneisto 1:stä (huoneiston koko tilavuus 390 m ) huoneistossa 1 yläkerrassa (yläkerran t simulaattorin sisältä kiinteästä mittauspaikasta. SAPALAB -siKuva 2. Palotalo. ALABmulaattorissa käytettiin lämmöntuottoon maakaasua ja tehos- simulaattorissa. Kuva 2. Palotalo Mittasimme simulaatt tesavunesteenä oli glykolipohjainen Slow Fog (Look Solution) ja tehostesavukoneena Viper 2,6 (Look Solution). Savusukellushar- vaiheessa poltettiin katossa olevia kaas Kuva 3. Liekit joituksen aikana savusukellusopettajat käyttivät paineilmalaitteikatossa ja veta ja normaaleja palomiehen suojavälineitä. Simulaattorista mi- pelkkää tehostesavua Slow -t den pinnallaFog tattiin glykoliyhdisteet, aldehydit, haihtuvat orgaaniset yhdisteet SAPALAB:ssa. mittaukset ja polysykliset aromaattiset hiilivedyt. Näiden lisäksi mitattiin tehostesavukoneella ja kolmannessa va 3

suoraan osoittavilla mittareilla hiilimonoksidi- ja hiilidioksidi-, kloori- ja ammoniakkipitoisuuksien vaihtelua. Normaalin mittausrepertuaarin lisäksi mittasimme haihtuvien orgaanisten yhdisteiden ja hiilimonoksidin pitoisuuksia neljän savusukellusopettajan hengitysvyöhykkeellä heidän ollessa ilman paineilmalaitteita, kuten esimerkiksi heidän odottaessaan vuoroa seuraavaan sukellukseen ja antaessaan palautetta opiskelijoille. Savusukelluskertoja opettajille tuli päivän aikana 3–4 ja yksi savusukelluskerta oli Kuva3 3. Liekit katossa ja veden pinnalla SAPALAB:ssa pituudeltaan noin 20 minuuttia. Viimeisellä käynnillä mittasimme myös opettajien (4 kpl) hengitysvyöhykkeeltä VOC- ja aldeSimulaatiomittaukset Brandax KS -tehostesavun (Rauplan Oy) päästöjä testasimme palotalossa huone hydipitoisuudet heidän savusukelluksen aikana. 3 tilavuus noin 50 m (kuva 4), josta mittasimme ensin tekemään taustapitoisuudet ja Pelastusopistolla ensimmäisellä ja toisella mittauskerralla otimKaikkia tarvittavia kenttämittauksia ei pystytty norme näytteitä myös Palotalo-simulaattorissa poltimme (kuva 2), jossa läm- ison maalien harjoitusten aikana. Sen vuoksi Mittasimme teimme simulaatiomitsiellä Brandax KS –savupanoksen. huoneen ilma pö tuotettiin polttamalla puhdasta puuta jahiilimonoksidi-, savun muodostusta klooritauksia ja testataksemme simulaattorin ajo-olosuhteita tarkemmin.orgaanis ammoniakkipitoisuudet sekä haihtuvat tehostettiin Brandax KS -tehostesavun (Rauplan Oy) avulla, joEnsimmäiset simulaatiomittaukset Pelastusopiston SA- Oy) Myöhemmin testasimme pienellä Brandax VStehtiin –savulla (Rauplan ka sisältää ammoniumkloridia, kaliumkloraattia ja steariinihapPALAB-simulaattorissa huoneistossa 1 yläkerrassa (yläkerran tihuoneessa ja mittasimme syntyneet hiilimonoksidi, kloori- ja ammoniakkipitoisu poa. Teimme samat mittaukset kiinteistä ja opettajien hengityslavuus 195 m3) selvittääksemme aldehydien lähdettä simulaattovyöhykkeeltä kuin SAPALAB:kin, mutta emme mitanneet lainrissa. Mittasimme simulaattorista aldehydi- ja PAH-pitoisuuksia. kaan glykoliyhdisteitä. Ensimmäisessä vaiheessa poltettiin katossa olevia 3 kaasuliekkejä. Toisessa vaiheessa tuotimme simulaattoriin pelkkää tehostesavua Slow Fog -tehostesavunesteestä (Look Solution) Viper 2,6 -tehosSavusukellusharjoituksen aikana tesavukoneella ja kolmannessa vaiheessa tuotimme savua ja liekkejä samanaikaisesti. savusukellusopettajat käyttivät Pelastusopiston SAPALAB-simulaattorissa huoneistossa 3 (tilapaineilmalaitteita ja normaaleja vuus 320 m3) teimme toisen simulaation selvittääksemme kuinpalomiehen suojavälineitä. ka kaasun polttaminen vesipatjan päällä vaikuttaa simulaattorin aldehydi-, typenoksidi-, hiilidoksidi- ja hiilimonoksidipäästöihin

ttavia kenttämittauksia ei pystytty tekemään normaalienSAPALAB-simulaatto harjoitusten aikana. S Pelastusopiston me simulaatiomittauksia testataksemmesimulaation simulaattorinselvittääksemme ajo-olosuhteita tarkemm kuinka simulaatiomittaukset tehtiin Pelastusopiston SAPALAB-simulaattoris simulaattorin aldehydi-, typenoksidi-, aldehydien lähde 1 yläkerrassa (yläkerran tilavuus 195 katossa m ) selvittääksemme poltettavien kaasusuuttimien pä sa. Mittasimme simulaattorista aldehydija PAH-pitoisuuksia. Ensimmäises simulaattorissa poltettiin kaasua vede tettiin katossa olevia kaasuliekkejä. Toisessa tuotimme simulaattor katossa vaiheessa olevia suuttimia (kuva 3). ostesavua Slow Fog -tehostesavunesteestä (Look Solution) Viper 2,6 oneella ja kolmannessa vaiheessa tuotimme savua ja liekkejä samanaikaisesti.

on SAPALAB-simulaattorissa huoneistossa 3 (tilavuus 320 m ) teimme tois selvittääksemme kuinka kaasun polttaminen vesipatjan päällä vaikut aldehydi-, typenoksidi-, hiilidoksidi- ja hiilimonoksidipäästöihin verrattu ttavien kaasusuuttimien päästöihin. Mittasimme simulaattorista pitoisuuksia, k sa poltettiin kaasua veden päällä ja toisessa vaiheessa poltimme pelkästä a suuttimia (kuva 3). PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 67


Kuva 4. Brandax-tehostesavutestit palotalossa.

Kuva 4. Brandax –tehostesavutestit palotalossa

Vapaaehtoisille koehenkilöille tehtiin ennen mittauksia vielä lääkärintarkastus mahdollisten tulosten tulkintaa vaikeuttavien terveydellisten seikkojen poissulkemiseksi.

mmiomittaukset verrattuna katossa aloitettiin poltettavien kaasusuuttimien päästöihin. MitLääkäri valvoi testiä mahdollisten komplikaatioiden varalta. Koe iomittaukset glykolipohjaisella Slow-Fog (Look Solution) – tasimme simulaattorista pitoisuuksia, kun simulaattorissa poltettoistettiin kaksinkertaisella pitoisuudella samoilla koehenkilöillä. tiin kaasua veden päällä vaiheessa poltimme pelkästään Vastaavanlainen altistuskoe tehtiin mineraaliöljypohjaisella a testattavana olija toisessa 6 vapaaehtoista koehenkilöä. Tehostesavun tuottamiseen katossa olevia suuttimia (kuva 3). MDG Neutral Fluid tehostesavunesteellä kuudelle vapaaehtoiBrandax KS -tehostesavun (Rauplan Oy) päästöjä testasimme Professional). selle koehenkilölle käyttäen MDG Atmosphere -tehostesavuko- ensin 33 Hi-Mass –savukonetta (Martin Savu tuotettiin palotalossa huonetilassa, jonka tilavuus noin 50 m (kuva 4), josnetta (MDG). jostata mittasimme se manuaalisesti syötettiin ilmanvaihtokanavaan, josta kanavapuhallin ensin taustapitoisuudet ja sen jälkeen poltimme Keuhko- ja verisuonivasteiden mittaaminen siellä ison Brandax KS -savupanoksen. Mittasimme huoneen illtistumiskammioon. Altistumiskammiossa oli lisäksi puhallin joka sekoitti maan syntyneet hiilimonoksidi-, kloori- ja ammoniakkipitoisuuKeuhkotoimintaa ja verisuonten reagointia mitattiin sekä kentdet sekä haihtuvat orgaaniset yhdisteet. Myöhemmin testasimme tämittauksena aidossa työtilanteessa tapahtuvan tehostesavuilsa tasaisen pitoisuuden aikaansaamiseksi. Kammiosta mitattiintoteutetussa vähintään pienellä Brandax VS -savulla (Rauplan Oy) samanlaisessa huole altistumisen yhteydessä että laboratorio-oloissa neessa ja mittasimme syntyneet hiilimonoksidi, kloori- ja ammo­ kontrolloidussa koesarjassa. Vapaaehtoisille koehenkilöille tehslaskurilla hiukkaspitoisuuksia, jotta pystyimme pitoisuuden niakkipitoisuudet. tiin ennen mittauksiakontrolloimaan vielä lääkärintarkastus mahdollisten tulosten tulkintaa vaikeuttavien terveydellisten seikkojen poissulkemisena Altistumiskammiomittaukset testin aikana ja testien välillä. Lisäksi kammiosta mitattiin seksi. Onnistuneet kenttämittaukset tehtiin Pelastusopistolla 12 Altistumiskammiomittaukset aloitettiin glykolipohjaisella Slowhenkilölle ja laboratorioaltistumismittaukset henkilölle. Sekä lykolipitoisuudet, jokaisen koehenkilön mittausjakson ajalta 12sekä haihtuvat Fog (Look Solution) -tehostesavulla, ja testattavana oli kuusi vakenttä- että laboratoriomittaukset suorittivat fysiologisiin mittaTehostesavun tuottamiseen käytettiin uksiin hyvin perehtyneet ja paikalla oli kokokoehenkilön ajan lääkäri. teet paaehtoista sekä koehenkilöä. aldehydit mittaussarjan ensimmäisen jahoitajat viimeisen ZR 33 Hi-Mass -savukonetta (Martin Professional). Savu tuotetVälittömiä lääketieteellisiä jatkotoimenpiteitä edellyttäneitä löyensin sekoitussäiliöön, josta se manuaalisesti syötettiin ilmandöksiä ei missään osatutkimuksessa tullut esiin. Muutamilla oiämäntiin lisäksi altistumiskammion hiilimonoksidija hiilidioksidipitoisuuden vaihtokanavaan, josta kanavapuhallin toimitti savun altistumisreettomilla tutkittavilla todettiin jo ennen altistusta rajapintaisespuhallin joka sekoitti ti alentuneita puhallusarvoja ja heidät ohjattiin ottamaan yhteyttä tiin kammioon. koko Altistumiskammiossa altistuksenoli lisäksi ajan. Koehenkilö istui kammiossa 60 minuuttia. ilmaa kammiossa tasaisen pitoisuuden aikaansaamiseksi. Kamkontrollimittausta varten yhteyttä työterveyshuoltoonsa. Sairaukminuutin hänhiukkaslaskurilla antoi hiukkasarvionsien savun ärsyttävyydestä ja vastasi miosta mitattiinvälein vähintään kahdella muutoksia ei tullut esiin. pitoisuuksia, jotta pystyimme kontrolloimaan pitoisuuden pysyKoska hengitysteiden mahdolliset ärsytysreaktiot voivat olla jon hetkisten tuntemustensa Ennen koetta, kokeen ja mistä tasaisena testin aikana ja testien välillä.mukaisesti. Lisäksi kammiosta ko välittämiä tai viivästyneitä, heti keuhkotoiminta mitattiin jälkeen ensi vaimitattiin keskimääräiset glykolipitoisuudet, jokaisen koehenkilön heen osatutkimuksissa 8 koehenkilölle juuri ennen altistusta, heuna koehenkilöltä mitattiin tehostesavualtistumisen aiheuttamat keuhkoja mittausjakson ajalta sekä haihtuvat orgaaniset yhdisteet sekä alti sen jälkeen ja vielä seuraavana aamuna. Lisäksi tehtiin vielä toi3

dehydit mittaussarjan ensimmäisen ja viimeisen koehenkilön altistusajoilta. Tämän lisäksi altistumiskammion hiilimonoksidi- ja hiilidioksidipitoisuuden vaihtelua seurattiin koko altistuksen ajan. Koehenkilö istui kammiossa 60 minuuttia. Kahdenkymmen minuutin välein hän antoi arvion savun ärsyttävyydestä ja vastasi oirekyselyyn sen hetkisten tuntemustensa mukaisesti. Ennen koetta, heti kokeen jälkeen ja seuraavana aamuna koehenkilöltä mitattiin tehostesavualtistumisen aiheuttamat keuhko- ja verisuonivasteet. 68

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

nen täydentävä kenttätutkimus 4 koehenkilölle, jossa seuraavan päivän mittausta ei tehty työjärjestelyjen vuoksi. Keuhkotoiminnan muutoksia arvioitiin spirometrialla, oskillometrialla ja uloshengityksen typpioksidimäärityksellä. Verisuonten kuntoa seurattiin verisuonen sisäkalvon toimintaa mittaamalla. Lisäksi laboratorio-osiossa tutkittaville tehtiin EKG:n pitkäaikaisrekisteröinti ja seurattiin veren hiilidioksiditasoa. Hengitysteiden virtausvastus nousee, mikäli keuhkoputket


Savusukellussimulaattoreissa testattavassa tehostesavunesteessä esiintynyt formaldehy nosti simulaattorin ilman formaldehydipitoisuuden yli sen haitalliseksi tunnetun pitoisuuden

! $$ *,

Kuva 6. Pääliuottimet tehostesavunesteissä. 3422

!!'' ''

3222 922

962 842

692 682

822 552 522

622 422 2

3322 :72

4*6

552 492 3*9

2*27

472

6*6

$ $ %- !( &  %  -$  ! $4+3 . . . . &/ $! ./ ./  $. $"/ $"/ $"/ $ .  $"/ ./ !'/

Kuva 6. Pääliuottimet tehostesavunesteissä

supistuvat altistumisen yhteydessä. Impulssioskillometriassa aerosolianalyysien mukaan korkealla kiehuvia hiilivetyjä. Tehospaineaal­togeneraattori antaa hengitysteihin värähtelyä taajuuktesavunesteistä lĂśytyi myĂśs pieniä määriä form-, propioni- ja Nesteiden kuumentamisen yhteydessä syntyi lämpĂśhajoamistuotteina akroleiinia se silla 5â&#x20AC;&#x201C;35 Hz (Masterscreen IOS, Erich Jaeger, Saksa). Keuhkoasetaldehydejä sekä asetonia. Savusukellussimulaattoreissa tespropionibentsaldehydia. Muita olivat naftaleeni, putkien ääreisosat ovat herkkiä reagoimaanjahengitysteitä ärsyttattavassalämpĂśhajoamistuotteita tehostesavunesteessä esiintynyt formaldehydi nosti si-pyreeni fenantreeni, bentso[ghi]peryleeni, fluoranteeni ja asenaftyleeni. täville aineille. Jos ärsytys aiheuttaa pienten hengitysteiden sumulaattorin ilman formaldehydipitoisuuden yli sen haitalliseksi pistumista, suurenee pienten hengitysteiden virtausvastusta kutunnetun pitoisuuden. vaava Rsr5-arvo. Nesteiden kuumentamisen yhteydessä syntyi lämpĂśhajoamisHengitysteiden pintasolukon mahdollista tulehdusreaktiota altuotteina akroleiinia sekä propioni- ja bentsaldehydia. Muita tistumiseen liittyen mitattiin uloshengityksen typpioksidin määlämpĂśhajoamistuotteita olivat naftaleeni, pyreeni ja fenantreeni, rityksellä noin 15 sekunnin kestoisen ulospuhalluksen aikana. bentso[ghi]peryleeni, fluoranteeni ja asenaftyleeni. Lisäksi tehtiin keuhkotoiminnan perusmittauksena spirometSavusukellusopettajien altistuminen harjoitusten aikana hengitriatutkimus (Medikro, Suomi). Mikäli altistus aiheuttaa hengitystyvälle pĂślylle heidän ollessaan ilman suojaimia vaihteli 14â&#x20AC;&#x201C;44 % teissä poikkeavaa ärsytystä tehostetun ulospuhalluksen tilavuus orgaanisen pĂślyn kahdeksan tunnin haitalliseksi tunnetusta pi(FVC) sekä sekunnissa ulospuhallettu tilavuus (FEV1) pienenetoisuudesta. SAPALAB-simulaattorista mitatut trietyleeniglykovät ja uloshengityksen huippuvirtaus sekä ääreisosien virtauksia lipitoisuudet olivat 6,7â&#x20AC;&#x201C;15-kertaisia ja propyleeniglykolipitoisuuheijastava MEF50-arvo laskevat. Tulosten tulkinnasta on annetdet 0,92â&#x20AC;&#x201C;11-kertaisia etyleeniglykolin kahdeksan tunnin haitaltu kansalliset suositukset. liseksi tunnettuun pitoisuuteen nähden. Savusukelluksen aikana Pienhiukkaset ja ilman epäpuhtaudet voivat aiheuttaa verisuoopettajilta mitatut formaldehydipitoisuudet SAPALAB-simulaatnen sisäkalvon toimintahäiriĂśn, jotka toistuessaan voi nopeuttaa torissa olivat 3,2â&#x20AC;&#x201C;5,7- ja Palotalo-simulaattorissa 68â&#x20AC;&#x201C;78-kertaisia valtimoiden jäykistymistä ja altistaa sydän- ja verisuonisairaukformaldehydin kahdeksan tunnin haitalliseksi tunnettuun pitoisille. Sitä voidaan mitata seuraamalla sormivaltimon laajenemissuuteen nähden. Bentseenipitoisuudet savusukelluksen aikana olikykyä lyhyen valtimokierron sulkemisen jälkeen. Tuloksena saavat SAPALAB-simulaattorissa 0,52â&#x20AC;&#x201C;0,71- ja Palotalo-simulaattotu reaktiivinen hyperemiaindeksi (RHI EndoPat, Itamar, Israel) rissa 22â&#x20AC;&#x201C;23-kertaisia bentseenin kahdeksan tunnin sitovaan rajapienenee, jos hengitysilmassa olevat epäpuhtaudet pääsevät veriarvoon nähden. Palotalo-simulaattorin porraskäytävästä mitatut suonistoon. Verisuonimittaus tehtiin ennen altistumista, heti sen PAH-yhdisteiden pitoisuudet osoittivat, että palamisessa syntyvä jälkeen ja seuraavana päivänä. PAH-yhdisteseos on selvästi haitallisempi kuin SAPALAB-simuSydämen sykevälivaihtelu on verenkierron tilaa heijastava mitlaattorissa. TyĂśntekijĂśiden keuhko- ja verisuonivasteissa, mitattaus. Sen pieneneminen akuutin hengitystiealtistuksen yhteydestuna heti altistumisen jälkeen ja seuraavana aamuna verrattuna sä on haitallista verisuoniterveydelle. MyĂśs muita sydämen sähtilanteeseen ennen altistumista, ei havaittu poikkeamia huomioikĂśisen toiminnan muutoksia on raportoitu ilman epäpuhtauksille den normaalit vaihteluvälit. altistumisen yhteydessä. EKG:n tarkkaa analyysia varten (CentuSapalabissa esiintyneiden aldehydipitoisuuksien vuoksi halury 2000, BMS, Belgia) varten sydämen toiminta tallennettiin kosimme kokeilla erilaisia ajo-olosuhteita ja niiden vaikutusta simuko altistumisen ja palautumisen ajalta EKG:n pitkäaikaisrekistelaattorin sisäilman laatuun. Ilman laatua mittasimme polysyklisrĂśintilaitteella (BMS, Braemer, Belgia). ten aromaattisten hiilivetyjen ja aldehydien pitoisuuksien avulla. Tarkoituksenamme oli selvittää mikä on todennäkĂśisin lähde

Oirekysely Oirekyselyyn osallistui tehostesavuille altistuneita tyÜntekijÜitä Yleltä, Suomen Kansallisoopperasta, TTT-teatterista ja Pelastusopistolta sekä kymmenestä muusta teatterista. Kysely toteutettiin sähkÜisenä oirekyselynä. Kysely lähetettiin 650 tyÜntekijälle, joista 166 vastasi kyselyyn. TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU Glykolipohjaisten tehostesavunesteiden pääliuottimia olivat propyleeni- ja trietyleeniglykoli (kuva 6). Testissä olleen mineraaliÜljypohjaisen tehostesavunesteen todettiin sisältävän neste- ja

Pienhiukkaset ja ilman epäpuhtaudet voivat aiheuttaa verisuonen sisäkalvon toimintahäiriÜn, joka toistuessaan voi nopeuttaa valtimoiden jäykistymistä ja altistaa sydän- ja verisuonisairauksille.

PALOTUTKIMUKSEN PĂ&#x201E;IVĂ&#x201E;T 2015

69


Perinteisen simulaattorin on todettu altistavan savusukellusopettajia merkittävästi enemmän kuin uudet modernit savusukellussimulaattorit. Tämän vuoksi siirtyminen moderneihin savusukellussimulaattoreihin on viime vuosina nopeutunut työntekijöiden altistumisen ja kiristyvien ympäristösäännösten vuoksi. PAH-yhdisteille ja aldehydeille, tehostesavu vai propaanin polttaminen. Ensimmäisessä ajossa kokeilimme pelkästään propaanin polttamista suoraan ilmaan, toisessa tuotimme vain tehostesavua simulaattoriin ja kolmannessa vaiheessa tuotimme tehostesavua ja poltimme propaania. Pelkän propaanin polttaminen tuotti simulaattorin ilmaan PAH-yhdisteitä, joista merkittävimmät olivat naftaleeni, pyreeni, bentso[ghi]peryleeni, fluoreeni ja fenantreeni. Simulaattori tuuletettiin ja seuraavaksi sinne tuotettiin vain glykolipohjaisesta Slow Fog -tehostesavunesteestä aerosolia. Tällöin tärkeimmät PAH-yhdisteet olivat naftaleeni, pyreeni, fenantreeni, fluoranteeni, asenaftyleeni ja bentso[ghi]peryleeni. Liekkien lisääminen tehostesavun sekaan tuotti ilmaan enemmän naftaleenia, asenaftyleenia ja fenatreenia, joten nämä kolme viimeisintä ovat todennäköisimmät tehostesavun lämpöhajoamistuotteet. Propaanin polttamisessa syntyi eniten formaldehydiä, asetaldehydiä, akroleiinia, propionialdehydiä ja asetonia. Kun tuotimme tuuletuksen jälkeen pelkkää tehostesavua simulaattoriin, tärkeimmät aldehydit olivat formaldehydi, akroleiini, propionialdehydi ja bentsaldehydi. Lisättäessä tehostesavuun myös propaanin poltto lisääntyi formaldehydin, propionialdehydin ja bentsaldehydin pitoisuudet. Nämä kolme ovat myös todennäköisimpiä tehostesavun lämpöhajoamisessa syntyviä aldehydejä akroleiinin lisäksi. Vertailtaessa simulaatiokokeissa perinteistä kaasun polttoa suoraan ilmassa vesipatjan päällä tapahtuvaan polttoon havaitsimme, että vesipatjan päällä kaasun poltto synnyttää mittausten mukaan vähemmän formaldehydiä, asetaldehydiä, akroleiinia ja krotonaldehydiä. Näiden aldehydien pitoisuudet olivat 7,5–16-kertaisia poltettaessa kaasua ilmassa verrattuna polttoon veden päällä. Bentsaldehydipitoisuudet nousivat kaikista eniten ollen jopa 37 kertaisia verrattuna veden päällä polttoon. Vertailu tehtiin polttamalla molempia kaasupolttimia ajallisesti mahdollisimman tasaisesti. Brandax KS -tehostesavupatruunan päästöjä aldehydien, haihtuvien orgaanisten yhdisteiden, kloorin, ammoniakin ja hiilimonoksidin osalta testattiin Palotalossa olevassa huoneessa. Huoneen taustapitoisuudet mitattiin ensin ja sen jälkeen tilassa sytytettiin pieni Brandax VS -savupanos. Toisessa vaiheessa sytytimme suuremman Brandax KS -savun. Isommasta savusta syntyvät päästöt tilaan mitattiin hengitysvyöhykkeen korkeudelta tilan keskeltä. Keskimääräinen formaldehydipitoisuus tilan ilmassa oli 21 % sen HTP8h-arvosta ja akroleiinipitoisuudet 61 % sen HTP15min-arvosta. Brandax KS -savupanos tuotti ilmaan kloorattuja hiilivetyjä kuten, hiilitetrakloridia, dikloorimetaania, diklooriasetonitriiliä ja kloroformia. Muita altistavia kaasumaisia yhdisteitä ilmassa olivat ammoniakki, jota syntyi hetkellisesti panoksen sytyttämisen jälkeen molemmissa kokeissa. Ammoniakin suurimmat hetkelliset pitoisuudet olivat 106 % sen HTP15min-arvosta. Klooria syntyi tasaisesti kokeen aikana ja suurimmat hetkelliset pitoisuudet olivat 110 % kloorin HTP15min-arvosta. Mitatut tulokset osoittivat, että Brandax KS- ja VS -savupanosten käyttöön liittyy riski altistua kloorille, ammoniakille ja klooratuille hiilivedyille savusukellusharjoitusten aikana. Ensimmäisessä altistumiskammiokokeessa altistettiin koehenkilöitä Slow Fog -tehostesavunesteelle. Keskimääräiset hengitty70

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

vän pölyn ja trietyleeniglykolin pitoisuudet ensimmäisessä testeissä olivat 62 % ja 1,1 % sekä toisessa 92 % ja 3,2 % niiden kahdeksan tunnin haitalliseksi tunnetuista pitoisuuksista. Koehenkilöiden keuhko- ja verisuonivasteissa, mitattuna heti altistumisen jälkeen ja seuraavana aamuna verrattuna tilanteeseen ennen altistumista, ei havaittu poikkeamia huomioiden normaalit vaihteluvälit. Mineraaliöljypohjaisella tehostesavunesteellä keskimääräiset hengittyvän pölyn ja öljysumun pitoisuudet ensimmäisessä testeissä olivat 58 % ja 38 % sekä toisessa 108 % ja 110 % niiden kahdeksan tunnin haitalliseksi tunnetuista pitoisuuksista. Koehenkilöillä ei havaittu kummallakaan altistuspitoisuudella verisuonivasteissa muutoksia heti altistumisen jälkeen ja seuraavana aamuna mitatuissa vasteissa huomioiden normaalit vaihteluvälit. Sen sijaan koehenkilöiden uloshengitysilman typpioksidipitoisuuksissa oli havaittavissa lievää nousua jo pienemmällä altistuspitoisuudella sekä erityisesti seuraavan aamun viivästyneiden vasteiden mittauksessa. Merkittävämpi nousu nähtiin korkeammalla altistuspitoisuudella, näin ollen annos vastesuhde oli havaittavissa. Uloshengitysilman kohonnut typpioksidipitoisuus heijasteli keuhkojen ärsytystilaa altistumisen jälkeen. Koetuista oireista tavallisimpia olivat kenttätutkimuksissa, laboratoriomittauksissa ja työntekijäkyselyssä lievät ja satunnaiset ylähengitysteiden ja silmien ärsytysoireet. Kuitenkin 10–15 % työntekijäkyselyyn vastanneista raportoi myös keuhkoperäisiä oireita ja päänsärkyä. JOHTOPÄÄTÖKSET Savusukellussimulaatioharjoituksissa on kymmenen viime vuoden aikana siirrytty perinteisistä simulaattoreista uusiin moderneihin simulaattoreihin, joissa lämpö tuotetaan kaasulla ja keinotekoinen savu mineraaliöljy- ja glykolipohjaisista tehostesavunesteistä. Perinteisillä savusukellussimulaattoreilla tarkoitetaan simulaatiotilaa, joissa lämmön ja savun tuottamiseksi poltetaan mitä moninaisempia materiaaleja kuten lastulevyä, havuvaneria ja puhdasta puuta. Savun muodostusta on tehostettu polttamalla polyuretaanipatjoja ja materiaalien sytytysnesteenä on käytetty esimerkiksi kerosiinia, Liav 200:aa ja etanolia. Perinteisen simulaattorin on todettu altistavan savusukellusopettajia merkittävästi enemmän kuin uudet modernit savusukellussimulaattorit. Tämän vuoksi siirtyminen moderneihin savusukellussimulaattoreihin on viime vuosina nopeutunut työntekijöiden altistumisen ja kiristyvien ympäristösäännösten vuoksi. Altistumisen vähentämisessä tärkeä rooli on savusukellussimulaattorin käyttöohjeistuksella, jonka tulisi sisältää selkeät ohjeet siitä, että simulaattoriin ei ole mitään asiaan ilman paineilmalaitteita ja palomiehen normaaleja suoja-asusteita harjoitusten ollessa käynnissä. Simulaattorissa on noudatettava savusukellusohjetta siinä missä normaalissa operatiivisessa toiminnassakin tehdään. Jostakin syystä on olemassa vääriä uskomuksia, että tehostesavut ovat täysin turvallisia ja niitä vastaan ei tarvita suojaimia. Simulaattorin huoltohenkilökunnalla on myös oltava paineilmalaitteet, jos simulaattoria huolletaan harjoitusten aikana. Harjoitusten jälkeen simulaattori on tuuletettava hyvin ennen tilaan menemistä.


Simulaattoreiden savukoneiden nestesäiliöiden tilavuus tulisi olla sellainen että tarvetta säiliöiden täyttöön ei ole harjoitusten aikana. Ratkaisuna liian pieniin konekohtaisiin säiliöihin voisi olla keskitetty nestejärjestelmä, josta nesteet siirtyvät koneille putkistoja pitkin yhdestä isosta säiliöstä. Moderneissa savusukellussimulaattoreissa altistumista aldehydeille ja muille tehostesavun lämpöhajoamistuotteille on mahdollista kontrolloida tehostesavunesteen valinnalla. Sapalab-simulaattorissa käytettiin Slow Fog -tehostesavunestettä, joka sisälsi trietyleeniglykolia ja propyleeniglykolia (kuva 6). Turvallisimmat tehostesavunesteet sisältävät joko propyleeni- tai butyleeniglykolia eivätkä enää sisällä trietyleeniglykolia. Slow Fog -tehostesavu sisälsi myös form- ja asetaldehydiä. Erityisesti savusukellussimulaattoreissa nesteiden epäpuhtauspitoisuuksiin kannattaa kiinnittää huomiota, koska epäpuhtauspitoisuudet korostuvat käytettäessä suuria tehostesavupitoisuuksia. Puhtaimmilla nesteillä on mahdollista pudottaa simulaattorin formaldehydipitoisuuksia valitsemalla vähemmän formaldehydiä sisältävä tehostesavuneste. Formaldehydipitoisuuksia on mahdollista myös vähentää valitsemalla simulaattoriin kaasusuuttimia, joissa kaasu poltetaan veden pinnalla normaalin ilmassa tapahtuvan polton sijasta. Veden pinnalla kaasua poltettaessa formaldehydipitoisuudet olivat selvästi pienemmät kuin poltettaessa kaasua perinteisillä suuttimilla. Veden pinnalla kaasua poltettaessa liekit ovat myös helpommin havaittavissa ja liekin palaminen veden pinnalla tuottaa simulaattoriin kosteutta, jonka vuoksi simulaattorin kuumuus havainnoidaan pienimmissä lämpötiloissa ja simulaattoria ei tarvitse lämmittää niin kuumaksi kuin poltettaessa pelkästään kaasua ilmassa. Näiden havaintojen lisäksi Sapalab-simulaattorin hiilimonoksidipitoisuudet olivat selvästi matalampia poltettaessa kaasua veden päällä kuin perinteisillä suuttimilla ilmassa. Suurimmat hiilimonoksidipitoisuudet Sapalab-simulaattorissa poltettaessa kaasua suoraan ilmassa olivat yli 67-kertaisia verrattuna hiilimonoksidin HTP8h-arvoon verrattuna. Suurimmat hiilidioksidipitoisuudet olivat 10-kertaisia, typpidioksidipitoisuudet 2,2- ja typpimonoksidipitoisuudet 0,4-kertaisia niiden kahdeksan tunnin haitalliseksi tunnettuun pitoisuuteen verrattuna. Kaasumaisten epäpuhtauksien, kuten hiilimonoksidin ja hiilidioksidin korkeiden pitoisuuksien (yli heti terveydelle vaarallisen tason), sekä ärsyttävän typpidioksidin yli HTP8h-tason menevät pitoisuustasot tarkoittavat, että paineilmalaitteita on käytettävä ehdottomasti simulaattorissa työskenneltäessä. Koska perinteissä savusukellussimulaattoreissa on haluttu lähteä vähentämään epäpuhtauksia tuottavien materiaalien polttoa ja siirtyä käyttämään turvallisempia tuotteita kuten puhdasta puuta, on liian pienen savunmuodostuksen vuoksi alettu käyttää Brandax VS- ja KS-savupanoksia, jotka sisältävät ammoniumkloridia, kaliumkloraattia ja steariinihappoa. Brandax KS -savun emissiota selvitettiin Palotalossa ja savun käytön aikana syntyi kloorat-

Jostakin syystä on olemassa vääriä uskomuksia, että tehostesavut ovat täysin turvallisia ja niitä vastaan ei tarvita suojaimia. Simulaattorin huoltohenkilökunnalla on myös oltava paineilmalaitteet, jos simulaattoria huolletaan harjoitusten aikana.

tuja hiilivetyjä, kuten kloroformia, diklooriasetonitriiliä, hiilitetrakloridia ja dikloorimetaania. Tämän lisäksi savupatruunan sytytysvaiheessa syntyi lyhytaikaisesti ammoniakkia, mutta sen sijaan klooria syntyi koko savun muodostuksen ajan. Hetkelliset ammoniakkipitoisuudet ylittivät ammoniakin HTP15min-arvon ja suurimmat pitempiaikaiset klooripitoisuudet olivat kloorin HTP15min-arvon tuntumassa. Mikäli tavoitteessa parempien työolosuhteiden saavuttamiseksi halutaan edelleen edetä, ei Brandax-savujen polttamista palotalossa voi suositella. Simulaattoreissa altistumista voidaan vähentää rajoittamalla savusukelluspäiviä siten, että savusukelluksia ei saa tehdä peräkkäisinä päivinä vaan opettajien altistumisaikaa jaetaan tasaisemmin. Samalla käytäntö vähentää opettajien lämpökuormitusta, joka on toinen tärkeä huomioitava asia. Työntekijöiden tiedottamisella simulaattoreiden haitallisista pitoisuuksista on tärkeä rooli, jotta tehostesavujakaan ei mielletä täysin haitattomiksi. Tähän liittyen palamisessa syntyvien epäpuhtauksien hallintaa tulisi myös korostaa esimerkiksi kertomalla kuinka formaldehydipitoisuuksia voidaan vähentää käyttämällä enemmän veden pinnalla kaasua polttavia polttopisteistä kaasua suoraan ilmaan syöttävien polttopisteiden sijasta. Myös tehostesavusimulaattoreissa heti terveydelle vaarallisten pitoisuuksien raja-arvot ylittyivät, joten paineilmalaitteiden käyttö on välttämätöntä harjoitusten aikana ja suunniteltaessa harjoituksia simulaattorin sisällä. Hengityssuojainten toimivuuden varmistamiseksi tulisi suojainten tiiviys tarkistaa säännöllisesti, mutta myös ihonsuojauksesta on huolehdittava, koska palomiehen työssä myös ihoaltistumisella on suuri merkitys. Opettajien kokonaisaltistumista tulisi arvioida pistokoeluontoisten altistumismittausten kuten biomonitoroinnin avulla, jolloin voidaan kontrolloida suojainten toimivuutta ja puuttua mahdollisiin ongelmiin. Ihoaltistumisen katkaisemiseksi mahdollisimman nopeasti tulisi opettajien peseytyä välittömästi harjoitusten jälkeen, jotta ihon pinnalla altistavat PAH-yhdisteet eivät ennätä absorpoitua ihon läpi elimistöön. Pitkää saunomista tulisi välttää, koska simulaattoreissa saatua lämpökuorma ei kannata tietoisesti enää lisätä peseytymisvaiheessa. Pesun jälkeen on vaihdettava puhtaat vaatteet päälle ja sammutusasujen on matkustettava liukenevassa muovipussissa suoraan huoltoon, jottei paluumatkalla enää opettajien tarvitse altistua sammutusasuista vapautuville kaasuille ja höyryille. Samalla myös liukenevat pussit mahdollistavat sammutusasujen viemisen suoraan pesukoneeseen ilman, että huollon tarvitsee koskea likaisiin varusteisiin lainkaan.

Yhteistyötahot ja kiitokset Raportoitu osuus on osa suurempaa hankekokonaisuutta, jonka loppuraportin viitetiedot löytyvät alta. Raportissa on kuvattu koko hanke tarkemmin ja koko projekti on toteutettu Työsuojelurahaston, Palosuojelurahaston ja Valtiokonttorin tuella. Lisäksi rahoitukseen ovat osallistuneet Työterveyslaitos, Suomen Kansallisooppera, Yleisradio, Tampereen Työväen Teatteri, Pelastusopisto, Svenska Teatern, Suomen Kansallisteatteri, Tampereen Teatteri ja Kaupunginteatterit Jyväskylästä, Kuopiosta, Seinäjoelta, Oulusta, Turusta ja Lahdesta. Tutkijat kiittävät kaikki rahoittajia saamastaan tuesta. Lähdeviitteet Laitinen J., Jumpponen M., Heikkinen P., Lindholm T., Sistonen H., Halonen J. ja Lindholm H. Tehostesavujen haitalliset keuhkoja verisuonivaikutukset ja niiden torjunta. Raportti Työsuojelurahastolle (numero 112091), Palosuojelurahastolle ja Valtiokonttorille. Tietoa Työstä, Työterveyslaitos 2015. (raportti ladattavissa sähköisesti Työsuojelurahaston sivuilta linkistä http://www.tsr.fi/ tutkimustietoa/tata-on-tutkittu/hanke/?h=112091&n=aineisto) PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

71


Hassinen Marko Pelastusopisto, Hulkontie 83, 70820 Kuopio

Vauriopuiden raivauspaikan suunnittelu ja kannattavuuden arviointi

TIIVISTELMÄ Pelastuslaitokset joutuvat usein raivaamaan myrskyn tai muun syyn vuoksi kaatuneita puita, jotka aiheuttavat liikenne-esteen tai vaaratilanteen. Tällaisten puiden raivaaminen on riskialtista työtä ja vaatii koulutusta sekä harjaantumista. Tilanteita ei kuitenkaan ole niin usein, että operatiivisessa työssä vauriopuiden raivaamiseen harjaantuisi. Pelastajien peruskoulutuksessa opitaan perusasiat hakkuutekniikasta ja vauriopuiden käsittelystä. Tämän lisäksi Pelastusopisto kouluttaa täydennyskoulutuksena näitä taitoja kolmipäiväisellä kurssilla. Sopimuspalokuntalaiset ovat usein huonommassa asemassa hakkutekniikan koulutuksen osalta: puiden kaatamista ja käsittelyä ei juurikaan opeteta sopimuspalokuntien kurssimuotoisessa koulutuksessa. Toisaalta sopimuspalokuntien vahvuus on jäsenistön hyvin laaja-alainen ammattitaito pelastustoiminnan ulkopuolelta ja usein palokunnassa on metsureita tai metsätaloudesta toimeentulonsa hankkivia henkilöitä. Tämä artikkeli perustuu Pelastusopistolla tehdyn MYRTSI(Myrskytuhosimulaattori) tutkimushankkeen tuloksiin. Hanke oli osahanke laajemmassa Euroopan sosiaalirahaston rahoittamassa SELKO-tutkimushankkeessa. Tutkimuksessa kävi selkeästi esille, että vauriopuiden raivauksen koulutukselle on tarvetta pelastustoimen niin päätoimisella kuin sivutoimisella henkilöstöllä sopimuspalokuntia unohtamatta. Vähintään vastaava määrä koulutustarvetta tunnistettiin kuitenkin pelastustoimen ulkopuolelta. Puiden raivaustehtävät ovat yleisiä sähköverkon, rataverkoston ja teiden ylläpidosta vastaavissa organisaatioissa. Tutkimuksessa kartoitettiin yhdessä asiakaskunnan kanssa koulutustarpeita ja suunniteltiin näihin tarpeisiin vastaavia harjoituskohteita. Harjoituskohteiden simulaattorit suunniteltiin siinä tarkkuudessa, että niiden toteutukselle voitiin laatia kustannusarviot. Simulaattorit arvioitiin koulutustarpeen määrä huomioiden talou­ dellisesti kannattavaksi toteuttaa. 72

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

  Johdanto Myrskyn kaatamien puiden raivaaminen on tullut osaksi pelastuslaitosten päivittäistä toimintaa ja se työllistää niin energiayhtiöitä kuin tieverkon ylläpitäjiäkin. Laajojen myrskytuhojen johdosta varsinkin haja-asutusalueiden infrastruktuuri saattaa olla pitkään puutteellista ennen kuin tieyhteydet ja sähköverkko saadaan normalisoitua. Myrskyn kaatamien puiden raivaaminen on riskialtista ammattilaisen työtä ja vaatii oikeiden työtapojen osaamista ja ymmärrystä puissa olevien jännitysten muodostumisesta ja niiden oikeaoppisesta purkamisesta. Väärät menettelytavat ja puutteellinen tietotaito aiheuttavat yllätyksiä puun käyttäytymisessä ja voivat johtaa loukkaantumisiin, pahimmassa tapauksessa kuolemantapauksiin. Myrskyn kaatamien puiden raivaamisen turvallinen harjoittelu on olennaisen tärkeää, kun koulutetaan ammattilaisia näihin tehtäviin. Valitettavan usein harjoittelu jää puutteelliseksi ja "työssä oppiminen" voi tulla arvaamattoman kalliiksi. Jotta jännitteisiä, myrskyn kaatamia puita voitaisiin turvallisesti raivata, täytyy olla mahdollisuus harjoitella turvallisessa ympäristössä, jossa virheiden tekeminen ei aiheuta vaaratilanteita. Lisäksi jotta työhön voitaisiin kehittää uusia, aikaisempaa turvallisempia ja tehokkaampia välineitä ja menetelmiä, tarvitaan simulaatioympäristö, jossa erilaisia tekniikoita ja apuvälineitä voidaan testata ilman suhteettoman korkeita riskejä. Pelastusopisto kouluttaa pelastajia käsittelemään ongelmapuita ja raivaamaan myrskytuhoja osana heidän peruskoulutustaan. Lisäksi täydennyskoulutuksena opetusta annetaan kolmepäiväisellä kurssilla. Käytännön harjoittelu molemmissa tapahtuu metsässä, jossa haasteellisia vauriopuita tehdään kaivinkoneella kaatamalla pystyssä olevia puita konkeloon.

Koulutustarpeen kartoitus Simulaattorin käyttötarpeen määrittelyssä lähdettiin liikkeelle


Taulukko 1. TyĂśpajassa hahmoteltuja koulutuspaketteja

kontaktoimalla sellaisia tahoja, joilla oletettiin olevan koulutustarpeita vauriopuiden tai muutoin riskialttiiden puiden raivaustyĂślle. Alkuvaiheessa tällaisia tahoja tunnistettiin olevan Destia, VR Track, SähkĂś- ja energiayhtiĂśt (esimerkiksi Savon Voima ja Kuopion energia) ja heidän urakoitsijansa sekä huoltoyhtiĂśt. Lisäksi kartoitettiin metsäalan toimijoita, kuten metsänhoitoyhdistykset ja alan oppilaitokset. Koulutustarpeen tarkempaa määrittelyä ja asiakastarpeiden kartoitusta varten järjestettiin tyĂśpaja, johon kutsuttiin kattavasti edellä mainittujen tahojen edustajia. TyĂśpajassa käsiteltiin koulutustarvetta yleisesti sekä seuraavia erityiskysymyksiä: â&#x20AC;˘ Minkälaisia ovat vauriopuiden raivaamisen riskit? â&#x20AC;˘ Millaisia ovat raivaustyĂśssä sairauslomiin johtaneet tapaturmat ja mitkä ovat niiden kustannukset? â&#x20AC;˘ Millainen on loukkaantumisiin johtaneiden tyĂśtehtävien luonne? â&#x20AC;˘ Olisiko moniammatillisella koulutuksella saavutettavissa taloudellista hyĂśtyä? â&#x20AC;˘ Toisiko lisääntynyt koulutus säästĂśjä tilanteissa, joissa raivaustyĂś ruuhkautuu (esimerkiksi myrskyt)? Yleisen koulutustarpeen analysoinnin lisäksi käytiin toimialakohtaisesti läpi tarvittavan koulutuksen luonnetta, erityistarpeita sekä koulutusympäristĂśn mahdollista koulutustoiminnan ulkopuolista käyttÜä. Keskusteltavina aiheina olivat: â&#x20AC;˘ Eri aloille ominaiset tarpeet â&#x20AC;˘ Toimialojen koulutuksen tarve (henkilĂśtyĂśpäiväarviot) â&#x20AC;˘ Tutkimus â&#x20AC;˘ Tuotekehitys â&#x20AC;˘ Testaus Koulutusta tarvitsevien määrästä arviot tyĂśpajassa olivat: â&#x20AC;˘ VR kunnossapito ja rata (+Destia) 300 henkilÜä â&#x20AC;˘ Kuntasektori 500 henkilÜä â&#x20AC;˘ SähkĂśverkko 300 henkilÜä â&#x20AC;˘ Tienhoito 150â&#x20AC;Ś500 henkilÜä â&#x20AC;˘ Pelastustoimi 100 henkilÜä

 (  %â&#x20AC;Ż    %â&#x20AC;Ż

  %â&#x20AC;Ż %â&#x20AC;Ż ! !! %â&#x20AC;Ż# %â&#x20AC;Ż   ! ($)  %â&#x20AC;Ż   ! %â&#x20AC;Ż  !  %â&#x20AC;Ż  %â&#x20AC;Ż &

 !' %â&#x20AC;Ż %â&#x20AC;Ż  

 %â&#x20AC;Ż  %â&#x20AC;Ż !

     %â&#x20AC;Ż   %â&#x20AC;Ż    ! !  %â&#x20AC;Ż  !  %â&#x20AC;Ż    !!! %â&#x20AC;Ż   

Sopiva koulutusajankohta toimialoittain. Talviaika, tammi-helmi-maaliskuu todettiin Taulukko 1. TyÜpajassavaihteli hahmoteltuja koulutuspaketteja. parhaaksi ajankohdaksi rautatie- ja sähkÜverkkojen ylläpitoon keskittyville toimijoille, kun taas tien pitäjien ja kuntasektorin osalta elo-syyskuu sopisi parhaiten.

Näistä tässä tutkimuksessa käsiteltyä toimintaa lähinnä on Puuturva P3 â&#x20AC;&#x201C; Myrskypuiden käsittely [2]. Tämä standardien sarja haluttiin ottaa mukaan koulutusrakenteeseen, jotta koulutettava saisi saman standardoinnin mukaisen kelpoisuuden tehdä hakkuutyĂśtä. Koulutuspaketin tavoitteena on antaa koulutusta erillispätevyyksiin P0-P3. Sopiva koulutusajankohta vaihteli toimialoittain. Talviaika, tammiâ&#x20AC;&#x201C;helmiâ&#x20AC;&#x201C;maaliskuu todettiin parhaaksi ajankohdaksi rautatie- ja sähkĂśverkkojen ylläpitoon keskittyville toimijoille, kun taas tienpitäjien ja kuntasektorin osalta eloâ&#x20AC;&#x201C;syyskuu sopi parhaiten.

Saatujen tulosten perusteella suunniteltiin koulutuspaketteja yhdessä asiakasryhmien kanssa. Koulutuspaketteihin rakennettiin erilliset teoria- ja käytännĂśn osuudet. Näiden osuuksien sisältĂśjä on taulukossa 1. SUUNNITTELU Simulaattorin suunnittelu Lisäksi lĂśydettiin Hyrian koulutus Oy:n luonnonvara-alan yk- SIMULAATTORIN sikĂśn, Sedu Aikuiskoulutuksen sekä Metsätalouden kehittämisSimulaattorin konseptisuunnittelua (kuva 1) tehtiin hankkeeseen konseptisuunnittelua (Kuva 1) tehtiin hankkeeseen kuuluneessa tyĂśpajassa. keskus Tapion toteuttama hanke â&#x20AC;?PätevĂśitymisjärjestelmän ke- Simulaattorin kuuluneessa tyĂśpajassa. tavoitteiksi asetettiin Simulaattorin tavoitteiksi asetettiin Simulaattorin mahdollisimman totuudenmukaiset olosuhteetmahsiten, että turvallisuudesta ei tingitä. Samallaolosuhteet tavoitteena oli, ettäettä simulaattori mahdollistaa hittäminen puuston käsittelyyn ja hyvine käytäntĂśjen levittämi- harjoittelun dollisimman totuudenmukaiset siten, harjoittelun toistojen tekemisen kohtuullisessa ajassa. Tämä takaa sen, että koulutusvolyymi voidaan nenâ&#x20AC;?. Kyseisessä hankkeessa on koottu ja pilotoitu PUUTURVA- useiden nostaa huomattavasti metsässä tapahtuvaa harjoittelua suuremmaksi ja yksittäinen koulutettava saa erillispätevyyksien sarja [1]. riittävän määrän toistoja suoritteissa. Puuturva-erillispätevyydet ovat: R0 P0 P1 P2 P3 K0 K1 K2 K3 H0 H1 H2

Raivaussahan käyttÜ ja huolto Moottorisahan käyttÜ ja huolto Puunkaatotekniikka Vaativa puunkaatotekniikka Myrskypuiden käsittely Kiipeilytekniikat ja pelastaminen Puuston käsittelyssä avustaminen Puiden poisto kiipeilytekniikalla Puiden hoito kiipeilytekniikalla HenkilÜnostimen käyttÜ Puiden poisto henkilÜnostinta käyttäen Puiden hoito henkilÜnostimesta

Kuva 1. Kuva Simulaattorin ensimmäisetensimmäiset hahmotelmat hahmotelmat. 1. Simulaattorin Simulaattorista haluttiin myÜs tehdä mahdollisimman monikäyttÜinen siten, että siinä voidaan harjoitella langalle kaatuneen puun lisäksi esimerkiksi ajoneuvon, rakennuksen tai muun vastaavan esteen päälle kaatuneen puun raivaamista.

PALOTUTKIMUKSEN PĂ&#x201E;IVĂ&#x201E;T 2015

73

Simulaattorin pidemmälle vietyjen piirrosten tuottamisessa tehtiin yhteistyÜtä Savonia AMK:n kanssa. Kuvassa 2 on piirros simulaattorista, jossa on jo pidemmälle mietitty simulaattorin


luun ja jäljelle jäävät kolmen metrin tukit myytäisiin edelleen. Tätä artikkelia kirjoitettaessa on selvityksen alla harjoitusalueen läheisen kaupungin omistaman metsäalueen hyödyntäminen koulutuksen ja koulutusta varten tarvittavan puuraaka-aineen osalta. Olennainen osa selvitystyötä oli arvioida simulaattorin kustannukset. Alkuvaiheen harjoittelua varten löytyi Saksasta valmis, markkinoilla oleva cut-coach niminen tuote Serra Maschinenbau GmbH -nimiseltä yritykseltä [3]. Kyseinen yritys tuottaa pääasiassa kenttäsahoja, mutta heillä on myös Cut-coach -niminen tuote jännitteisten puiden sahaamisen harjoittelua varten (Kuva 3). Tämä tuote tulisi muodostamaan simulaattorin perustaitojen opetustoiminnon ja sovelletut harjoitukset tehtäisiin tarkoitusta varten rakennetussa simulaattorissa. Kuva 2. Savonia AMK:n kanssa yhteistyössä tuotettu suunnitelma simulaattorista Sovellettujen harjoitusten simulaattoria ja sen kustannusarviKuva 2. Savonia AMK:n kanssa yhteistyössä tuotettu suunnitelma simulaattorista. Olennainen osa selvitystyötä oli arvioida kustannuksia simulaattorin hankkimista varten. ota varten ostettiin insinöörityötä Rejlers Oy:ltä. Työn tavoitteeAlkuvaiheen harjoittelua varten löytyi Saksasta valmis, markkinoilla oleva cut-coach niminen tuote na oli viedä suunnittelu niin pitkälle, että toteutukselle voidaan Serra Maschinenbau GmbH –nimiseltä yritykseltä [3]. laatia luotettava kustannusarvio. Ote tuotetuista dokumenteista on kuvassa 4. turvallisuudesta ei tingitä. Samalla tavoitteena oli, että simulaattoToteutusvaiheen rahoituksen kannalta olennaista on myös kusri mahdollistaa useiden toistojen tekemisen kohtuullisessa ajassa. tannusarvio. Hankintavaiheen mahdollisia kilpailutuksia silmälTämä takaa sen, että koulutusvolyymi voidaan nostaa huomattalä pitäen kustannusarviota ei ole haluttu tässä vaiheessa julkistaa. vasti metsässä tapahtuvaa harjoittelua suuremmaksi ja yksittäinen koulutettava saa riittävän määrän toistoja suoritteissa. POHDINTAA Simulaattorista haluttiin myös tehdä mahdollisimman monikäyttöinen siten, että siinä voidaan harjoitella langalle kaatuneen Vauriopuiden raivaamisen koulutukselle on selkeä tilaus, asiakpuun lisäksi esimerkiksi ajoneuvon, rakennuksen tai muun vaskaita koulutukseen olisi niin pelastustoimen sisällä kuin muillataavan esteen päälle kaatuneen puun raivaamista. kin toimialoilla. Koulutusta järjestävät muutkin tahot, joten myös kilpailua koulutuksen osalta on. Pelastusopiston valtti koulutukSimulaattorin pidemmälle vietyjen piirrosten tuottamisessa tehsen järjestäjänä on valmis koulutusten järjestämiseen soveltuva tiin yhteistyötä Savonia AMK:n kanssa. Kuvassa 2 on piirros simuympäristö majoitus- ja ruokailupalveluineen. Pelastusopistolla on laattorista, jossa on jo pidemmälle mietitty simulaattorin mekaaKuva 3. Cut-coach (serra.de) myös vahva imago luotettavana, asiantuntevana turvallisuuskounisia osia, turva-järjestelyjä ja puumateriaalin logistiikkaa. KoneKyseinen yritys tuottaa pääasiassamäärää kenttäsahoja, mutta heillä on myös Cut-coach –niminen tuote luttajana, mitä voitaisiin hyödyntää myrskytilanteiden johtamisen turvallisuusdirektiivi tällaisen simulaattorin suunnittelua jännitteisten puiden sahaamisen harjoittelua varten (Kuva 3). Tämä tuote tulisi muodostamaan sen turvallisuussuunnittelun ja nämä määräyksen pyrittiinvarten ja myrskyihin varautumisen koulutuksessa. simulaattorin perustaitojen opetustoiminnonosalta ja sovelletut harjoitukset tehtäisiin tarkoitusta rakennetussa simulaattorissa. Perinteisesti vauriopuukoulutus on käytännön harjoittelun osalottamaan huomioon heti suunnittelun alkuvaiheesta lähtien. Meta tapahtunut metsässä, jossa vauriopuita on tuotettu keinotekoikaanisen laskennan perusteiksi tarkasteltiin eri puulajien tiheyksiä sesti, esimerkiksi kaivinkoneella. Tässä hankkeessa suunnitelluilKuva(http://www.metsateho.fi/files/metsateho/mittaus_maastossa/ 2. Savonia AMK:n kanssa yhteistyössä tuotettu suunnitelma simulaattorista la simulaattoreilla on mahdollista huomattavasti nopeuttaa kouTuoretiheystaulukot.pdf) ja kuuden metrin koivutukin massaklutuksen tahtia ja mahdollistaa aiempaa täysin toisenlaiset toissi arvioitiin 400 kg. Logistisesti arvioitiin, että voitaisiin hankkia Olennainen osa selvitystyötä olikolme arvioida kustannuksia simulaattorin hankkimista tomäärät suorituksissa. Perinteinen metsässävarten. tehty harjoittelu ei kuuden metrin tukkia, josta käytettäisiin metriä harjoitte-

Alkuvaiheen harjoittelua varten löytyi Saksasta valmis, markkinoilla oleva cut-coach niminen tuote Serra Maschinenbau GmbH –nimiseltä yritykseltä [3].

Kuva 3. Cut-coach (serra.de).

74 3. Cut-coach PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 Kuva (serra.de)


Rejlers Oy:ltä. Työn tavoitteena oli viedä suunnittelu niin pitkälle, että toteutukselle voidaan laati luotettava kustannusarvio. Ote tuotetuista dokumenteista on kuvassa 4.

Kuva 4. Layout -kuva simulaattorista Kuva 4. Layout-kuva simulaattorista.

Toteutusvaiheen rahoituksen kannalta olennaista on myös kustannusarvio. Hankinta-vaiheen mahdollisia kilpailutuksia silmällä pitäen kustannusarviota ei ole haluttu tässä vaiheessa julkistaa. usein pysty tarjoamaan riittävää määrää toistoja, jotta koulutettaHankkeen aikana ohjausryhmä kokoontui hyvin tiiviisti, kiitok-

va voisi harjaantua työsuoritteisiin. set arvokkaasta tuesta ja ohjauksesta kuuluvat seuraaville henkiSuunnitellussa simulaattorikokonaisuudessa on perustaitoihin löille: Arto Holopainen (Kuopio Innovation), Erkki Pärjälä (Kuoharjaannuttava, liikuteltava osa, joka voidaan viedä asiakkaan pion kaupunki), Taito Vainio (Sisäasiainministeriö), Ilkka Määtluokse. Näin ollen koulutuksen perustaito-osaa voidaan kouluttä (ISS-palvelut), Timo Tanninen (Savon Controlteam Oy), Taina taa paikkariippumattomasti. Sovellettuihin harjoituksiin suunniRautio (AVI) sekä Sami Viiliäinen (Savon Voima). POHDINTAA teltu osa on kiinteä harjoituspaikka ja siinä voidaan harjoitella moMekaniikkasuunnittelusta kiitokset Arto Urpilainen (Savonia nipuolisesti erilaisia eteen tulevia raivaustilanteita. Kantava idea AMK) ja Juha Borman (Rejlers Oy) ja liiketoimintasuunnitelVauriopuiden raivaamisen koulutukselle on selkeä tilaus,Liisa asiakkaita koulutukseen olisi niin simulaattoriharjoittelussa toistomäärän lisäksi on ollut harjoitteman tekemisestä Hyvärinen (LisaCon Oy). Lisäksi haluamlun turvallisuus. sisällä Simulaattorissa virheitäkin tehdä turvallisesti. me osoittaa erityskiitoksen kaikillemuutkin hankkeen työpajoissa pelastustoimen kuinvoimuillakin toimialoilla. Koulutusta järjestävät tahot, mukajoten myö Simulaattoreiden käyttökohteet eivät rajoitu pelkästään kouluna olleille henkilöille. kilpailua osalta on. tutkimuksellinen Pelastusopiston valtti koulutuksen järjestäjänä on valmi tukseen,koulutuksen vaan niillä on nähtävissä myös selkeä Lähdeluettelo käyttötarve.järjestämiseen Etenkin sovellettuihinsoveltuva harjoituksiin tarkoitetussa si- majoituskoulutusten ympäristö ja ruokailupalveluineen. Pelastusopistoll mulaattorissa voidaan tutkia ja testata esimerkiksi erilaisia turval[1] Puuturva – erillispätevyyksiin/kortteihin on myös vahva imago luotettavana, asiantuntevana turvallisuuskouluttajana, mitä voitaisiin lisuus- ja apuvälineitä. Taloudellisesta näkökulmasta simulaatto http://www.hyria.fi/koulutukset/aikuiskoulutukset/muu_ hyödyntää myrskytilanteiden myrskyihinkoulutus/puuturva_-_erillispatevyyksiin_kortteihin varautumisen koulutuksessa. reiden rakentaminen on kannattavaa,johtamisen edellyttäen että ja rahoituksessa voidaan hyödyntää julkista rahoitusta. Hanke etenee han[2] Puuturva P3 Erittäin vaativa puiden käsittely. Myrskypuiden kintavaiheeseen, mikäli Pelastusopistolla tehdään päätös simukäsittely. Perinteisesti vauriopuukoulutus on käytännön harjoittelun osalta tapahtunut metsässä, joss laattorin rakentamisesta. http://www.hyria.fi/files/8271/puuturva_P3_erittain_vaativa_puiden_kasittely_esite.pdf vauriopuita on tuotettu keinotekoisesti, esimerkiksi kaivinkoneella. Tässä hankkeessa suunnitelluill Kiitokset [3] Cut-coach Baumbiege-Simulator. Serra Maschinenbau Gmsimulaattoreilla on mahdollista huomattavasti nopeuttaa koulutuksen tahtia ja mahdollistaa aiempa Tutkimus tehtiin osittain Euroopan Sosiaalirahaston (ESR) avusbH. täysintuksella toisenlaiset toistomäärät suorituksissa. Perinteinen metsässä tehty harjoittelu ei usein pysty jonka myönsi Pohjois-Savon Elinkeino-, Liikenne- ja http://www.serra.de/de/produkte/spannungssimulator.html Ympäristökeskus. Haluamme kiittäätoistoja, hankkeen sujuvasta koordi http://www.serra.de/fileadmin/user_files/pdf/cutcoach-2.pdf tarjoamaan riittävää määrää jotta koulutettava voisi harjaantua työsuoritteisiin. noinnista Tuija Tuomelaa ja ensiarvoisen tärkeästä avusta hankevalmistelussa Timo Ollilaa. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

75


Olavi Keski-Rahkonen Eläkkeellä VTT:ltä

Niskan päällä! Palontorjunnan uusi tehokkuusmittari ja vahinkojen jakaumia

Tiivistelmä Palokuolemien torjunnan keinojen tehokkuutta arvioivassa tutkimusohjelmassa osatehtävänä oli rakennusten palovahingot. Kun vahinkojen kasvun kertymäfunktio esitetään toimintavalmiausajan funktiona, log-logistinen funktio on hyvä sovite ja antaa saman tien tuloksille selkeän tulkinnan. Jakauman hasardifunktio on kertymäfunktiota havainnollisempi graafinen kuvaaja. Alueen koko rakennuskantaa katsotaan järjestelmänä, jossa tulipalo tulkitaan viaksi ja sammutus- ja pelastustoimet vian korjaamiseksi. Asuinrakennuskannassa syttymän jälkeen hasardifunktio kasvaa palon saadessa kehittyessään lisää voimaa samoin kuin ikääntyvässä järjestelmässä, mutta vastatoimien käynnistyessä se saavuttaa maksimin ja alkaa sitten pienentyä, kuten lastentaudeista toipuva järjestelmä. Syttymistilan palokuolemiin operatiivinen toiminta ei ehdi vaikuttaa ja siksi kuolinpalojen jakauma on sama kuin kaikissa asuntopaloissa. Hasardifunktion maksimikohta on niskan päällä -aika. Tämä käyrä on uusi koko palontorjuntajärjestelmän ja operatiivisen palotoimiketjun tehokkuutta kvantitatiivisesti mittaava instrumentti. Vahinkojen kertymään pinta-alan funktiona voidaan sovittaa Weibullin jakauma, joka antaa myös tulkinnan. Hasardifunktio on kuolinpaloissa ikääntyvän, mutta kaikissa huonepaloissa toipuvan järjestelmän mukainen. KIEMURAISTA TAUSTAA Millä tavalla palon suuruutta ja etenemisnopeutta kuvaavat suureet kehittyvät ajallisesti tulipaloissa keskimäärin? Tämä on ollut keskeisiä palotekniikan ja -tieteen kysymyksiä koko näiden alojen historian ajan. Suoria tilastoaineistoja tai mittaustuloksia asias­ta on kuitenkin niukasti. Palokuolemien torjunnan keinojen tehokkuutta arvioivassa tutkimusohjelmassa [1] todellisen alkupalon kehittyminen oli suuri kysymys. Siksi yritimme haravoida kaikki saatavilla olevat lähteet sekä suoraan aiheesta että aihepiiriä jotenkin sivuavista tutkimuksista. Siksi tässä hieman laajemmin tehtävän taustaa. 76

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Vakuutusaktuaarit kaikkialla ovat pitkään tienneet, että vahinkotilastot ovat hyödyllisiä yhtion tilinpäätöksen ja vuosikertomuksen ilmestymisen jälkeenkin [2–9]. Kilpailusyistä ne eivät niitä julkaise. Ilmeisesti myöskin tilastojen analyysit pysyvät hyvin yh­ tiöiden sisällä. Pohjoismaat olivat alan tutkimuksen uranuurtajia viime vuosisadan alkupuolella ja vakuutusyhtiöiden tiivis yhteistyö ja tilastojen julkistaminen aina 1970-luvulle saakka antoi aktuaareille ja palonsinööreille hyvän tuntuman todellisuuteen [38]. Siksi myös vahingontorjunnan kohdistamisessa onnistuttiin hyvin. Näissä yhteyksissä julkaistut todelliset vahinkotilastot ehtivät päästä alan kansainvälisiin oppikirjoihin saakka [10–11]. Sitten vakuutusyhtiöiden yhteistyö tutkimusperinteineen hiipui ja paloinsinöörit lähes katosivat, kun taloudellinen kilpailu koventui kansainvälisten vakuutusmarkkinoiden avautuessa. Pohjoismaiset tilastot ja teoriat hyvästä taustasta huolimatta eivät riittäneet meidän ongelmaamme, mutta ne vihjasivat [9] käyttökelpoisen mallin jäljille palojen syttymistaajuuksien mallittamisessa. Englannin palotilastointi on pitkään ollut esimerkkinä muulle maailmalle. Julkisina organisaationa tehtävästä vastaavat laitokset ovat tuottaneet dataa, mitä yksityisistä yhtiöistä ei ole ollut saatavilla. Sikäläiset palotutkijat hyödynsivät niitä ja julkaisivat alalta pian toisen maailmansodan jälkeen useita uraauurtavia tutkimuksia [12]. Ramachandran [13] jatkoi tätä perinnettä ja kirjoitti tuloksistaan lopulta monografian [14], missä hän puki ongelmat nykyaikaisen tilastomatematiikan ja riskianalysin vaatimaan muotoon. Hänen artikkelinsa tilastollisesta palonkehityksestä [15] oli meillä VTT:llä kauan mallina, kun yritimme luoda mitoituspalojen mallia toiminnallista mitoitusta varten. Täysmittaisista palokokeista, joiden alkamisaika tunnetaan ja jotka sytytetään riittävän voimakkaasti, mittaustietoja on nykyisin kattavasti. Niiden palotehon mallittamisessa onnistuimme hyvin jo varhain yhdistämällä alkupalon ajan neliöön verrannollisen kehittymisen [16] täyden palon vakiotehoon ja eksponentiaaliseen hiipumiseen [17]. Koko palon kulku voitiin normittaa kohteen ko-


tulipalosta erityisesti palotoimen mitoituspalojen mallia toiminnallista mitoitusta varten. Täysmittaisista palokokeista, joiden näkökulmasta. VAHINGON KERTYMÄ TOIMINTAVALMIUSAJAN FUNKT alkamisaika tunnetaan ja jotka sytytetään riittävän voimakkaasti, mittaustietoja on nykyisin VAHINGON KERTYMÄ TOIMINTAVALMIUSAJAN FUNKT kattavasti. Niiden palotehon mallittamisessa onnistuimme hyvin jo varhain yhdistämällä Tehtävämme on sukua TOIMINTAVALMIUSAJAN omaisuusvahinkojen kehittymisnopeu VAHINGON KERTYMÄ alkupalon ajan neliöön verrannollisen kehittymisen palon vakiotehoon ja ekspo- yleiselle mallittamiselle, jo-FUNKT konaispalokuormaa käyttäen. Hiipumisaikojen kokeellisen[16] mää-täyden emmin [22] sekä omaisuusvahinkojen yritimme vaatimattomalla menestyksellä aiemmin [22] sekä om Tehtävämme on sukua omaisuusvahinkojen kehittymisnopeu nentiaaliseen hiipumiseen [17]. palon kulku ta voitiin normittaa kohteen rittämisen [18] jälkeen menetelmän kaikkiKoko osaset olivat kasassa, vuosien varrella olemme käsitelleet useissa julkaisuissa [23–25]. mallittamiselle, jotasukua vuosienomaisuusvahinkojen varrella olemme käsitelleet ju yritimme vaatimattomalla menestyksellä aiemmin [22]useissa sekä om Tehtävämme on kehittymisnopeu kokonaispalokuormaa käyttäen. Hiipumisaikojen kokeellisen määrittämisen [18] jälkeen ja sitä on käytetty Suomessa siitä lähtien runsaasti toiminnallisen Koska näiden artikkeliemme on ollut tilastomateriaalin näiden pääpaino on vuosien ollut pääpaino tilastomateriaalin esittelyssä, eikä sen mallittamiselle, jota varrella olemme käsitelleet useissa ju yritimme vaatimattomalla menestyksellä aiemmin [22] sekä om menetelmän kaikki osaset olivat kasassa ja sitä on käytetty Suomessa siitäsen lähtien runsaastivähäisiin tuloksiin ei ole kiinmitoituksen työkaluna. esittelyssä, eikä mallittamisessa, tuloksiin ei ole kiinnitetty paljoa huomiota. Kokeellisesti hav näiden artikkeliemme pääpaino on ollut tilastomateriaal mallittamiselle, jota vuosien varrella olemme käsitelleet useissa ju toiminnallisen mitoituksen Aitojen tulipalojen todellisentyökaluna. mitoituspalon määrittäminen sitänitetty paljoa huomiota. Kokeellisesti havaitsimme [26–27], että palovahinkojen kertymään toimintavalmiusajan funktionaeikä voidaa mallittamisessa, vähäisiin tuloksiin ei ole kiinnitetty näiden pääpaino on olluttoimintavalmiusajan tilastomateriaalin esittelyssä, sen vastoin jäi haaveeksi. Kun tehtävän todellinen luonne alkoi selvitä, palovahinkojen kertymään funktiona voi- paljo funktio havaitsimme [26 27], että palovahinkojen kertymään toimintaval tuloksiin eijäi olehaaveeksi. kiinnitetty paljoa huomiota. Kokeellisesti ha Aitojen tulipalojen todellisen mitoituspalon määrittäminen sitävastoin Kun sovelsimme Monte Carlo -menetelmää suurten kohteiden palodaan sovittaa erittäin tarkasti funktio sovittaa erittäin tarkasti funktio palovahinkojen kertymään toimintavalmiusajan funktiona voida riskianalyysissä, mikä tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvaes­ Monte Carlo-menetelmää suurten tehtävän todellinen luonne alkoi selvitä, sovelsimme n funktio ⎡ ⎤ τ sa tuli mahdolliseksi [19]. Monte Carlomikä -tekniikalla mitoituspalo⎛ ⎞ kohteiden paloriskianalyysissä, tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvaessa tuli F (t ; n, τ ) = 1 / ⎢⎡1 + ⎜ ⎟ n⎥⎤ (2) ongelman voi ratkaista kohteissa. mahdolliseksi [19]. kaikenkokoisissa Monte Carlo tekniikalla mitoituspalo-ongelman voi ratkaista τ ⎛ ⎞ t ⎢⎢1 + ⎝⎜ ⎠⎟ n ⎦⎥⎥ ⎣ ( ; , ) 1 / F t n τ = Tässä kysymyksemme oli, voidaanko määrittää tilastollinen pa⎡ ⎛ τ ⎞ ⎤ kaikenkokoisissa kohteissa. missä on [min] ja sovitettavat järjestelmä ) =toimintavalmiusaika 1toimintavalmiusaika / ⎢⎣⎢1 + ⎜⎝ t ⎟⎠ ⎥⎦⎥ F (t ; nt,tτon lon kehittymistä kuvaava paloteho tai jokin muu palon kokoa ja missä [min] ja sovitettavat järjestelt ⎠muotoindeksi ⎝ ⎢ ⎥ [min] sekä laaduton n. Silmävarainen sovite teht ⎣ ⎦ missä t on toimintavalmiusaika [min] ja sovitettavat järjestelmä sen kehittymistä kuvaava malli? Palokokeidenmäärittää mallimmetilastollinen ei täsmän parametrit ominaisaika τ [min] sekä laaduton muotoindekTässä kysymyksemme oli, voidaanko palon kehittymistä kuvaava tuloksen teoreettiseen perusteluun ollut käytettävissä suur [min] sekä laaduton muotoindeksi n. Silmävarainen sovite teh missä t on toimintavalmiusaika [min] ja sovitettavat järjestelmä sä toiminut.taiPalasimme Ramachandranin lähestymistapaan [15]. sikuvaava n. Silmävarainen tehtiin eikä niissä yhteyksissä tuloksen paloteho jokin muu palon kokoa ja sen kehittymistä malli? sovite Palokokeiden tutkimusohjelmassamme [1] sovittaessamme uudestaan kuvassa tuloksen teoreettiseen perusteluun ollut käytettävissä suu Englannistaei olitässä saatavissa tilastoja, jossa palonRamachandranin eteneminen oli il- lähestymistapaan teoreettiseen ollut käytettävissä suurempia resurs[min] sekä perusteluun laaduton muotoindeksi n. Silmävarainen sovite teht mallimme toiminut. Palasimme [15]. Englannista havaintoihin teoreettisia jakaumia käyrän (2) esittäv moitettu pinta-alana kolmellajossa eri ajanhetkellä: palonkunnan seja. Vasta tutkimusohjelmassamme [1]havaitsimme sovittaessamme uudestutkimusohjelmassamme [1] sovittaessamme kuvassa tuloksen teoreettiseen perusteluun ollut uudestaan käytettävissä suu oli saatavissa tilastoja, palon eteneminen olisaa-ilmoitettu pinta-alana kolmella eri kertymäfunktiota. Jakauma on logaritminen muunnos Verhulstin l puessa, sen saatua palon hallintaan sekä palon sammuttua vahintaan kuvassa 1A esitettyihin kokeellisiin havaintoihin teoreettisia havaintoihin teoreettisia jakaumia havaitsimme käyrän (2) esittä tutkimusohjelmassamme [1] sovittaessamme uudestaan kuvassa ajanhetkellä: palonkunnan saapuessa, sen saatua palon hallintaan sekä palon sammuttua 29]. Loglogistisen jakauman ominaisuuksista ja tulkinnoista ol gon lopullinen pinta-ala.pinta-ala. Ramachandran oletti Labesinoletti [20] esithavaitsimme käyrän (2) log-logistisen jakaukertymäfunktiota. Jakauma on esittävän logaritminen muunnos Verhulstin havaintoihin teoreettisia jakaumia havaitsimme käyrän (2) esittä vahingon lopullinen Ramachandran Labesinjakaumia [20] esittämän mukaan, että kirjallisuudessa [31 33] ja tulokset olivat suoraan käännettäviss tämän mukaan, että paloteho kasvaisi alkuvaiheissa ajan neliön man kertymäfunktiota. Jakauma on logaritminen muunnos Ver29]. Loglogistisen jakauman ominaisuuksista ja tulkinnoista o kertymäfunktiota. Jakauma on logaritminen muunnos Verhulstin paloteho kasvaisi alkuvaiheissa ajan neliön sijasta eksponentiaalisesti kielelle. sijasta eksponentiaalisesti hulstin logistisesta[31 jakaumasta Log-logistisen kirjallisuudessa - 33] ja[28–29]. tulokset olivat suoraan käännettävis 29]. Loglogistisen jakauman ominaisuuksista jajakauman tulkinnoista o ominaisuuksista ja[31 tulkinnoista runsaasti valmista tietoakäännettäviss kirkielelle. kirjallisuudessa - 33] ja(1)oli tulokset olivat suoraan A(t ) = Ao exp(t / t g )  (1) jallisuudessa [31–33] ja tulokset olivaton suoraan käännettävissä pa- τ ja mu Kun kertymäfunktion sovitteesta määritetty ominaisjan kielelle. missä A0 on vakio ja t g palon ominaiskasvuaika. Tällä oletukselloturvallisuustekniikan kielelle. loglogistisen jakauman hasardifunktio [30] avaaominaisjan uusia näkymiä Kun kertymäfunktion sovitteesta on määritetty τ ja mu t g palon missä vakio jatilastoista ominaiskasvuaika. Tällä oletuksella hän jakauman pystyi johtamaan la hän pystyi johtamaan yhtälön (1) parametrien arvot. Kunkertymäfunktion kertymäfunktion sovitteesta onon määritetty ominaisjan τ ja τ ja mu A0 on loglogistisen hasardifunktio [30] avaa uusia näkymiä Kun sovitteesta määritetty ominaisjan Meidän PRONTOn vahinkojen tilastointia muutettiin muotoindeksin n numeroarvot, jakauman hasardin tilastoista yhtälön (1) parametrien arvot. Meidän Englannin PRONTOn vahinkojen tilastointia muutettiin loglogistisen jakauman ⎡ log-logistisen dF / dtuusia⎛ nnäkymiä ⎞hasardifunktio ⎛ τ ⎞ ⎤ [30] avaa uusia näkymiä esikuvan suuntaan ilmoittamalla rakennuspalojen vahinko neliöfunktio [30] avaa ( ) h t n τ ; , / 1 = = + ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ n ⎢ ⎥ Englannin esikuvan suuntaan ilmoittamalla rakennuspalojen vahinko neliömetreinä. Tämän dF 1 − /Fdt ⎝⎛ tn⎠⎞ ⎣⎢⎡ ⎝⎛ tτ ⎠⎞n⎦⎥⎤ metreinä. Tämän työn tilastoaineistoksi PRONTOsta otettiin vuoh(t ; n,τ ) =palovahingot /⎡⎢1 + ⎜ ⎟ ⎤⎥ = ⎜ ⎟kaikissa työn tilastoaineistoksi PRONTOsta otettiin vuosilta 2006-07 välittömät dF−/Fdt ⎛⎝ nt ⎞⎠ ⎢ ⎛⎝τt ⎞⎠ ⎥ silta 2006–07 välittömät palovahingot kaikissa (N=3347) ja kuole( t ; n,τ ) = 1palossa = ⎜ tuhoutunut (N =3347) ja kuolemaan johtaneissa (N = 149) paloissa hyksikkönä (3) ⎟ / ⎢⎣1 + ⎜ ⎟ ⎥⎦ maan johtaneissa (N=149) paloissa yksikkönä palossa tuhoutunut 2 Fon pisteessä t ⎠ ⎣⎢ t⎝ t maksimiarvo 1 − palon ⎝ suuruuden ⎠ ⎦⎥ Tällä funktiolla h lattiapinta-ala [m ]. Ongelmaamme toisin kuin Englannissa mutkisti m N lattiapinta-ala [m2]. Ongelmaamme – toisin kuin Englannissa –  määritys ainoastaan sen päätyttyä. Siksi emme päässeet määrittämään yhtälön on (1)pisteessä parametreja Tälläfunktiolla funktiolla t N maksimiarvo mutkisti palon suuruuden määritys ainoastaan sen päätyttyä. SikTällä on pisteessä tN maksimiarvo hm hm 1 / n ja siitä syystä jatkoimme kokeiluja eri suuntiin. Tällä (n − 1) on pisteessä t N maksimiarvo hm si emme päässeet määrittämään yhtälön (1) parametreja ja siitä t = τfunktiolla N

1/ n syystä jatkoimme kokeiluja eri suuntiin. t N = τ (n −pyörittelimme 1) (4) Yrittäessämme uuttaa tilastoista vahingon ajallista käyttäytymistä dataa 1 /n Yrittäessämme uuttaa tilastoista vahingon ajallista käyttäyty( ) t = τ n − 1 1 monella tavalla ja etsimme kokeellisesti esitystapaanhNsoveltuvia (t N ; n,τ ) = tilastollisia (n − 1)1−1 / nmalleja. mistä pyörittelimme dataa monella tavalla jakuhunkin etsimme kokeelli1 τ 1−1 / n Kaksi tulosta, esitystapaan jotka eivät soveltuvia suoraan johtaneet sesti kuhunkin tilastollisiapäämaaliimme, malleja. Kaksi mutta hm =ovat h(t N hyödyllisiä, ; n,τ ) = (n esitellään − 1) (5) 1 1−1 / n tässä [21]. sekä mutta pinta-alan tulosta, jotkaKatsoimme eivät suoraanvahingon johtaneet kertymää päämaaliimme, ovat että  ( htoimintavalmiusajan t N ; n,τ ) = (n −τ1) funktiona ja löysimme niille sekä hyvätKatsoimme mallit ettävahingon ilmiöille luontevat Kuvassa selitykset1B luotettavuustekniikan τloglogistisen jakauman tiheys- ja hasardifunktiot on hyödyllisiä, esitellään tässä [21]. kertymää käyttäen. Sivuutamme edellisen, mutta hasardifunktio a Kuvassa1B1B loglogistisen jakauman ja hasardifunktiot on sekä pinta-alan että toimintavalmiusajan funktiona ja löysimme Kuvassa log-logistisen jakauman tiheys-tiheysja hasardifunktiot on palokäyttäytymiselle, kun kohdejoukkoa tarkastellaan systeeminä käyttäen. edellisen, mutta hasardifunktio Kuvassa 1BSivuutamme loglogistisen jakauman tiheysja hasardifunktiot ona niille sekä hyvät mallit että ilmiöille luontevat selitykset luotettapiirretty soviteparametreja käyttäen. Sivuutamme edellisen, mut2 syttyessä se on kooltaan pieni, mutta sillä on kyky kasvaa. Ja palokäyttäytymiselle, kun kohdejoukkoa tarkastellaan systeemin käyttäen. Sivuutamme edellisen, mutta hasardifunktio vuustekniikan kauan käyttämillä menetelmillä. Kumpikin lähesta hasardifunktio antaa loogisen selityksen palokäyttäytymiselle, vanhuudenheikko ja vahingon kasvutodennäköisyys lisääntyy nJ syttyessä se on kooltaan pieni, mutta sillä on kyky kasvaa. palokäyttäytymiselle, kun kohdejoukkoa tarkastellaan systeemin tymistapa antoi merkittävää uutta tietoa tulipalosta erityisesti pakun kohdejoukkoa tarkastellaan systeeminä. Liekehtivän asuntopuututa ulkoapäin. Erilaiset vastatoimet kuitenkin käynnistyvä vanhuudenheikko ja vahingon kasvutodennäköisyys lisääntyy syttyessä se on kooltaan pieni, mutta sillä on kyky kasvaa. J lotoimen näkökulmasta. palon syttyessä se on kooltaan pieni, mutta sillä on kyky kasvaa. vahingon kasvua. Toimintavalmiusaika onjakuitenkin ajallinen puututa ulkoapäin. vastatoimet käynnistyv Järjestelmä on haavoittuva, vanhuudenheikko vahingon mittarimme kasvanhuudenheikko ja Erilaiset vahingon kasvutodennäköisyys lisääntyy oleva. Ajanhetkellä ≈ 13,3 min hasardifunktiolla on maksimi, t VAHINGON KERTYMÄ TOIMINTAVALMIUSAJAN vutodennäköisyys nopeasti ellei tapahtumaan puututa vahingonulkoapäin. kasvua.lisääntyy Toimintavalmiusaika on kuitenkin ajallinen mittarimme puututa Erilaiset vastatoimet käynnistyvä N FUNKTIONA ulkoapäin. Erilaiset kuitenkin käynnistyvät vähitelvahingon kasvua. vastatoimet Toimintavalmiusaika on ajallinen mittarimme oleva. Ajanhetkellä min hasardifunktiolla on maksimi t N ≈ 13,3 len ja hidastavat vahingon on ajal3 ≈ 13,3 Toimintavalmiusaika min hasardifunktiolla on maksimi oleva. Ajanhetkellä t N kasvua. Tehtävämme on sukua omaisuusvahinkojen kehittymisnopeuden linen mittarimme – lähes ainut käytettävissä oleva. Ajanhetkellä tN 3 mallittamiselle, mitä yritimme vaatimattomalla menestyksellä ai≈13,3 min hasardifunktiolla on maksimi, ja sen jälkeen todennäsyys vahingon kasvamiseen pienenee. Tämä hetki t N on niskan päällä -aika. Silloin3palon voima on saatu hallintaan ja sen etenemisnopeus hidastuu kohti nollaa kuten lastentaudeista Kuva 1. (A) Log-logistisen toipuvassa järjestelmässä.

kertymäfunktion F sovittaminen kaikkien asuntopalojen (N=3347) ja kuolinpalojen (N=149) toimintavalmiusajan jakaumiin. (B) Log-logistinen tiheysfunktio f ja hasardifunktio h samoilla soviteparametreilla. Käyrän f maksimikohta tm ≈ 8,5 min ja käyrän h maksimikohta tN ≈ 13,3 min – niskan päällä -aika – on merkitty nuolilla.

Kuva 1. (A) Loglogistisen kertymäfunktion F sovittaminen kaikkien asuntopalojen (N = 3347) 2015 ja kuolinpalojen (N = 149) toimintavalmiusajan jakaumiin. PALOTUTKIMUKSEN (B) LoglogistinenPÄIVÄT tiheysfunktio f ja hasardifunktio h samoilla soviteparametreilla. Käyrän f maksimikohta tm ≈ 8,5 min ja

77


köisyys vahingon kasvamiseen pienenee. Tämä hetki tN on niskan päällä -aika. Silloin palon voima on saatu hallintaan ja sen eteneMonissa (N pelastusalan oppikirjoissa misnopeus kohti nollaa kuten lastentaudeista toipuvasKuva 1. (A)hidastuu Loglogistisen kertymäfunktion F sovittaminen kaikkien asuntopalojen = 3347) sa on koko Suomen jakaumiin. asuntokanta(B) Loglogistinen tiheysfunktio f ja järjestelmässä. kuolinpalojen Järjestelmämme (N = 149) toimintavalmiusajan on esitetty arvioita palovahingon ja tN kuvaa sen vastetta keskimäärin näytteemme ajanjaksolla. jaaika hasardifunktio h samoilla soviteparametreilla. Käyrän f maksimikohta tm ≈ 8,5 min ja kasvunopeudesta, jotka eivät ole Todennäköisyysteorian raja-arvolauseen mukaan ≈ 13,3 min – niskan päällä-aika – on merkitty nuolilla. käyrän h maksimikohta t N keskeisen usean riippumattoman satunnaismuuttujan summa johtaa norperustuneet mitattuun tietoon. maalijakaumaan [34]. Tämän suora seuraus on, että usean riippumattoman muuttujan tulo johtaa lognormaaliin jakaumaan [30]. Todennäköisyysteorian keskeisen raja-arvolauseen mukaan usean riippumattoman Jos jälkimmäisessä tapauksessa yksi tainormaalijakaumaan kaksi muuttujaa ovat[34]. val- Tämän kun katsomme tilannetta pinta-ala mittarina. Kuolinpasatunnaismuuttujan summa johtaa suora seuraus on, vahingon että litsevia niiden kesken onmuuttujan selvä korrelaatio että jakauma lojenjakaumaan osajoukko (kuva on sitävastoin vanhuudenheikko, joka usean tai riippumattoman tulo siten, johtaa lognormaaliin [30].2B)Jos on kapeampi kuintapauksessa lognormaali,yksi log-logistinen jakauma saattaa olla palon sytyttyä luhistuu. Koska pelastusviranomaisten toimet eijälkimmäisessä tai kaksi muuttujaa ovat vallitsevia tai niiden kesken on selvä sopiva yrite [31]. jakaumaan kokeellinen kuuluu, loglogistinen vät ehdi vaikuttaa liekehtivän korrelaatio siten,Kumpaan että jakauma on kapeampi kuinnäyte lognormaali, jakauma saattaapalon ensiminuutteina, tuo vanhuuolla sopiva yritekriteerillä [31]. Kumpaan jakaumaan kokeellinen kuuluu, voidaan tarkistaa voidaan tarkistaa [35], mikäli havaintoja on riittävännäytedenheikkous aiheutuu itse kohteessa sen asukkaista, tilan ominaikriteerillä [35], mikäli havaintoja on riittävän suuri määrä. Tässä tuota kriteeriä ei käytetä, suuri määrä. Tässä tuota kriteeriä ei käytetä, mutta noiden teoreesuuksista ja aineellisesta sisällöstä. mutta pohjalta noiden teoreemojen pohjalta löytyy selvä fysikaalinen selitys, miksi mojen löytyy selvä fysikaalinen selitys, miksi toimintavaltoimintavalmiusaikojen jakauma onAjoaika loglogistinen. t on matkaPELASTUSTOIMELLE s jaettuna miusaikojen jakauma on log-logistinen. t on matka sAjoaika jaetHAASTEITA ajonopeudella v; logaritmit ottaen päästään lineaarisummaan tuna ajonopeudella v; logaritmit ottaen päästään lineaarisummaan

Koska voitolla? Niskan päällä -aika antaa(6) meille palontorjunnan uuden kvantitatiivisen tehokkuusmittarin. Hasardifunktion maksimin ajallinen Nämäkaksi kaksimuuttujaa muuttujaas ja s vjaovat v ovat tärkeimmät toimintavalmiusaikaan vaikuttavat tekijät. Sennäytteen mukaan koko Suomessa on Nämä tärkeimmät toimintavalmiusailukuarvo, joka tässä käytetyn lisäksi on lukuisa joukko muita samalla tavalla vaikuttavia satunnaisia muuttujia, mutta niiden kaan vaikuttavat tekijät. Sen lisäksi on lukuisa joukko muita satN ≈13,3 min, kertoo, milloin keskimäärin palon lisääntyvä voima vaikutus jonkin alueen satunnaisia kaikkiin hälytysajoihin on näitä pienempi. Siksi loglogistinen malla tavalla vaikuttavia muuttujia, mutta niiden vaion saatu taltutetuksi.jakauma Niskan päällä -aika on paljon hyödyllisemon toimintavalmiusaikojen luonnollinen jakauma. kutus jonkin alueen kaikkiin hälytysajoihin on näitä pienempi. pi ja monipuolisempi kuin mikään nykyisin käytössä oleva opeSiksi log-logistinen jakauma on toimintavalmiusaikojen luonratiivista toimintaa tai paloturvallisuutta kuvaava aika. Kun käsiLoglogistinen jakauma on vino ja pitkienkään toimintavalmiusaikojen tilastoista nollinen jakauma. tämmepoistaminen tarkasteltavan alueen järjestelmänä, tämä yksi luku kertoo eiLog-logistinen ole perusteltua. Toimintavalmiusajoista puhuttaessa sensuroituja keskiarvoja ja mediaaneita jakauma on vino ja pitkienkään toimintavalmius­ koko järjestelmän dynamiikan palon sattuessa. Niskan päällä -ajan määritetään luotettavampi ajallinen mittari on niskanToimintaval­ päällä -aikalukuarvoon t N , joka aikojen poistaminen tilastoista ei ole perusteltua. vaikuttaa moni tekijä: alueen maantiede ja asutuksen toimintavalmiusajan kertymän soviteparametreista laskemalla kaavalla (4). Koska mius­ajoista puhuttaessa sensuroituja keskiarvoja ja mediaanejakauma, sen rakennetun ympäristön palotekninen laatu ja varustilastokohina asettaa määrittämisen tarkkuudelle rajan, sovittamiseen soveltuvan ja luotettavampi ajallinen mittari on niskan päällä -aika tN , joka teet, tieverkosto sekä ennen kaikkea asukkaiden toiminta. Sen lihavaintojoukon olisi oltava luokkaa 100 soviteparametreistai sitä suurempi. Tästä sekä ajallisen että huomioon kaiken toiminnan, joka määritetään toimintavalmiusajan kertymän säksisaa niskan päällä -aika ottaa paikallisen rajan alueelle, missä menetelmää voi soveltaa. ta laskemalla kaavalla (4). Koska tilastokohina asettaa määrittätapahtuu palon seurausten ehkäisemiseksi sekä ennen syttymää misen tarkkuudelle rajan, sovittamiseen soveltuvan havaintojouettä syttymän jälkeen. Siten mukana ovat kohteessa olevat henkikon olisi oltava luokkaa 100 tai sitä suurempi. Tästä saa sekä ajallöt, kaikki alkusammutusyrityksiin osallistuvat, naapurit ja sivulVAHINGON KERTYMÄ PINTA-ALAN FUNKTIONA lisen että paikallisen rajan alueelle, missä menetelmää voi soveltaa. liset palosta raportoivina sekä lopulta koko operatiivinen palotoimi. Olemme määrittäneet niskan päällä -ajat pelastusalueittain ja 4 muistakin osajoukoista. Niiden välillä on eroja tekijän 2 luokkaa. VAHINGON KERTYMÄ PINTA-ALAN FUNKTIONA

t = s / v; ln t = ln s − ln v  (6)

Mihin hintaan? Palovahinkojen kertymät pinta-alan A [m2] mukaan on esitetty pisteinä kuvassa 2A. Samanmuotoinen käyrästö saatiin jo aiemHasardifunktion huippuarvo – tässä näytteessä 0,174/min tai selmin, kun vahinkoa mitattiin rahayksiköillä [24, 36]. Kokeilemalvemmin prosentteina 17,4 %/min tarkoittaa sitä, että tällä ajan2 on esitetty hetkellä pisteinäsuoraa kuvassa 2A. Palovahinkojen kertymät pinta-alan A hyvin [m ] mukaan la nähtiin, että kumpaankin käyrään voi sovittaa Weibulpalovahinkoa syntyy nopeudella 17,4 %/min koko Samanmuotoinen käyrästö saatiin jo aiemmin, kun vahinkoa mitattiin rahayksiköillä [24, 36]. lin jakauman [37]. Sen kertymä- (F) ja hasardifunktiot (h) ovat vahinkokannasta AT =125 786 m2. Siten koko Suomen palotoimelKokeilemalla nähtiin, että kumpaankin käyrään voi hyvin sovittaa Weibullin jakauman [37]. [30, kertymä40–41] (F) ja hasardifunktiot (h) ovat [30, 40-41] le vitkuttelu 11 min toimintavalmiusajan kohdalla maksaa 21900 Sen m2/min. Ottamalla suoran vahingon hinnaksi asunnon neliöhin2 α ta – vaikka 3000 €/m (7) (7) – hinta koko Suomen yhteiskunnalle on F ( A;α , A0 ) = 1 − exp − (A / A0 ) 66 miljoonaa euroa minuutissa. Tämä vahingon arvio on ilmeisen alakanttiin, mutta esitettiin tässä, jotta mallista saataisiin selα −1 (8) Koska tulipaloja esimerkissämme oli yli h( A;α , A0 ) = (α / A0 )(A / A0 ) (8) vä konkreettinen tulos. 3000, hinta tulipaloa kohden on siten keskimäärin 20000 €/min. 2 2 missä ] skaalaustekijä, on skaalaustekijä, likiarvo lukea suoraan käyrältä, sillä 0 [m missä AA ] on jonkajonka likiarvo voidaanvoidaan lukea suo0 [m Vahingon kasvunopeus 0,632 saatiin kaikille α laaduton muotoparametri. Kuvan 2a sovitteista F ( A0käyrältä, ;α , A0 ) ≈sillä raan F(Asekä 0 ;α,A0) ≈ 0,632 sekä α laaduton muotopara2 metri. Kuvan 2Aαsovitteista kaikille palovahingoille α=0,6 Monissa pelastusalan oppikirjoissa on esitetty arvioita palovahinpalovahingoille = 0,6 ja Asaatiin 0 = 25 m sekä kuolemaan johtaneille vahingoille α = 1,4 ja A0 2 ja 75 A0 =25 sekä kuolemaan vahingoille α =1,4 ja gonsillä kasvunopeudesta, Tulosten tulkinta onjohtaneille nyt yksinkertaista analogian keinoin, funktio (7) onjotka eivät ole perustuneet mitattuun tie= m2. m A0 =75 m2. Tulosten tulkinta on nyt yksinkertaista keitoon. Kaava (2) antaa siihen selvän määräisen vastauksen Suomen lujuusopissa dynaamisesti kuormitetun kone-elimenanalogian elinajan kertymäfunktio [40 - 41]. noin, sillä funktio (7) on lujuusopissa dynaamisesti kuormitetun olosuhteissa. Vahinkojakauman syntytavan nyt myös ymmärrämkone-elimen kertymäfunktio me. Kasvunopeus kuvassa 1A esitetty ässän muotoinen käyrä Asiat voidaanelinajan taas suoraan kääntää[40–41]. palotekniikan kielelle: Asuntokanta Suomessaontai tarkasteltavassa pienemmässä alueessa on järjestelmä ja yksittäiset sen osia. Palo on sigmoidi. Vahingon kasvunopeus on paAsiat voidaan taas suoraan kääntää palotekniikan kielelle: Asun- asunnot – matematiikan kielellä osaa vaurioittava Paloturvallisuustoimien yhteisvaikutuksen kaikkipieni. asuntopalot tokanta Suomessavika. tai tarkasteltavassa pienemmässä alueessa on vuoksi lon alussa Se kiihtyy kuitenkin itsestään palossa vapautuovat lastentaudeista toipuva järjestelmä (kuva 2B), kun katsomme tilannetta vahingon pinta- saavuttaa huipun ja hidastuu hiljalleen, järjestelmä ja yksittäiset asunnot sen osia. Palo on osaa vaurioitvan energian voimasta, ala mittarina. Kuolinpalojen osajoukko (kuva 2B) on sitävastoin vanhuudenheikko, joka tava vika. Paloturvallisuustoimien yhteisvaikutuksen vuoksi kaikkun kaikki vahinkopalon kohteeseen on jo syntynyt. Koko maan lisäksi sytyttyä luhistuu. Koska pelastusviranomaisten toimet eivät ehdi vaikuttaa liekehtivän palon ki asuntopalot ovat lastentaudeista toipuva järjestelmä (kuva 2B), vastaavat käyrät voidaan piirtää pelastusalueittain ja niistä voidaan ensiminuutteina, tuo vanhuudenheikkous aiheutuu itse kohteessa sen asukkaista, tilan ominaisuuksista ja aineellisesta sisällöstä.

[

78

]

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


ominaisuuksista ja aineellisesta sisällöstä.

1,0

0,25

1,0

h kuolleet Weibull Kaikki Kuolleet

0,8

0,20

0,6

0,15

0,6

0,10

0,4

0,05

0,2

Kuolleet Kaikki Weibull

Kertymä

Kaikki 0,4

0,8

h [1/m2]

Kertymä

h kaikki Weibull

Kuva 2. Palovahingon (A) pinta-alan kertymäfunktiot (B) vikaantumistiheydet kaikille (sininen) ja kuolemaan johtaneille (punainen) paloille.

Kuolleet Weibull 0,2

0,0

A

0,00 1

10

100

Pinta-ala [m2]

1000

10000

B

1

10

100

1000

0,0 10000

2

Pinta-ala [m ]

Kuva 2. Palovahingon (A) pinta-alan kertymäfunktiot (B) vikaantumistiheydet kaikille (sininen) ja kuolemaan johtaneille (punainen) paloille. heti laskea ylläolevan esimerkin tapaan, mitkä siellä ovat operatiivisen toiminnan taloudelliset vaikutukset. Koska alueen maantieteellä, pinnanmuodoilla, tieverkoston tiheydellä ja laadulla sekä erityisesti asutuksen alueellisella jakaumalla on suurempi vaikuHAASTEITA PELASTUSTOIMELLE tus käyrän muotoon kuin operatiivisella toiminnalla, näitä lukuja ei saa käyttää asettamaan pelastuslaitoksia nokkimisjärjestykseen. Koska voitolla? Vertaamalla lukuja samalla alueella eri ajankohtina saa hyvän kuvan paloturvallisuuden kehittymisestä.

kin syystä homogeeninen. Niskan päällä -aika auttaa arvioimaan alueen nykytilannetta haasteena sekä mittaamaan, missä määrin pelastustoimen keinot pystyvät vaikuttamaan tilanteen kulkuun. Tutkimusohjelmamme pääteeman – palokuolemien ehkäisykeinojen tehokkuuden arvioinnin – osalta toimintavalmiusajan sovitejakauma kertoo ensiksi selkokielellä, että tapahtuma on niin nopea, että ulkoa päin tuleva apu ei ehdi paikalle. Kaikki tehokkaat palokuoleman ehkäisykeinot on suunniteltava siten, että ne Niskan päällä -aika antaa meille palontorjunnan uuden kvantitatiivisen tehokkuusmittarin. torjuvat heti syttymää seuraavien alkuminuuttien aikana. Toiseksi, palotoimen tehtävä on estäämukaan vahingon leviäminen syttymishuoHasardifunktion käytetyn näytteen koko LOPPUPÄÄTELMIÄmaksimin ajallinen lukuarvo, joka tässä neiston ulkopuolelle. Kolmanneksi, vahingon kertymästä pintaKun suoran palovahingon kertymä piirretään toimintavalmiusalan funktiona saatava hasardifunktio paljastaa, että kuolinpalon 5 ajan funktiona PRONTOon pinta-aloina kirjatuista rakennusympäristön ja tapahtumahetken olosuhteet ovat erilaiset kuin rapaloista sellaiselta alueelta ja ajanjaksolta, että havaintoja on kerkennuspaloissa yleensä. Pelastustoimen tehtävä on palonehkäisytynyt luokkaa sata tai enemmän, jakauma antaa pelastustoimelle työssä tunnistaa näitä kohteita sekä panna toimeen että ehdottaa uuden keinon arvioida alueen tilannetta. Tärkein havaintojoukon tarvittavia torjuntakeinoja. mittari saadaa hasardifunktiosta ja sen maksimin esiintymisajasIhmisten havaittiin jakautuvan palokuolemariskin perusteella ta, jota kutsutaan niskan päällä -ajaksi. Hasardifunktio on pienillä kolmeen joukkoon: (i) työikäisiin, (ii) senioreihin ja (iii) huollettoimintavalmiusajan arvoilla kasvava, saavuttaa maksimin ja pietaviin, mikä viimeinen on hyvin heterogeeninen ryhmä [42]. Suunenee sitten. Muilta tieteenaloilta lainatun analogian perusteelrimpina ongelmina näillä olivat ryhmien järjestyksessä lueteltuila tämä aika voidaan tulkita yksinkertaisesti ja havainnollisesti, na: (i) tupakka-alkoholi-päihteet, (ii) muistisairaudet-lääkkeiden kun koko käsiteltävää havaintojoukkoa tarkastellaan systeeminä. vaikutus sekä (iii) laaja kirjo eri tekijöitä. Vastatoimet ovat joka Se on aluksi vanhuudenheikko, mutta vastatoimien vuoksi muutryhmälle erilaiset, mutta erityisesti ryhmässä (iii) on osia, missä tuu ja lopulta on lastentaudeista toipuvan järjestelmän kaltainen. vain automaattinen sammutusjärjestelmä on riittävän tehokas paNiskan päällä -aika kuvaa yhdellä luvulla koko tarkasteltavan lokuolemien ehkäisijä. järjestelmän (maa, pelastusalue, kunta jne.) paloturvallisuutta paKiitokset remmin kuin mikään tähän saakka tunnettu mittari. Koska käyrään vaikuttavat kaikki paloturvallisuuden olennaiset osatekijät, Tutkimusta ovat rahoittaneet Palosuojelurahasto, Sisäasiainmisse on uusi koko palontorjuntajärjestelmän ja operatiivisen palonisteriö, Ympäristöministeriö, Sosiaali- ja terveysministeriö, Petoimiketjun tehokkuutta kvantitatiivisesti mittaava instrumentti. lastusopisto ja VTT. Kiitokset Teemu Karhulalle yhteistyöstä. Se voidaan koko valtakunnan lisäksi määrittää sellaisesta alueelta Lähdeluettelo ja ajanjaksolta, josta tapahtumia on kertynyt vähintään 100 kappaletta. Niskan päällä -ajat on määritetty samasta näytejoukosta sekä 1. Keski-Rahkonen, O., Karhula, T. & Hostikka, S., 2009. Palopelastus- että riskialueittain, mutta tuloksia ei ole tässä esityksessä. kuoleman ehkäisykeinojen arviointiohjelma – tuloksia esiKokeellisiin havaintoihin on sovitettavissa kohtuullisella tarkkuututkimuksesta, Pelastustieto 60, nro 6, 28–33. della log-logistinen jakauma tai kahden sellaisen jakauman sum2. Strauss, J., Feuerversicherungsmathematik, teoksessa Handma. Summan käyttö on perusteltua, kun näytejoukko ei ole jostawörterbuch der Versicherung, D. Farny, E. Helten, P. Koch, and R. Schmidt (toim.), VVW, Karlsruhe, 1988, s. 191–193. 3. Eklund, H., Om den större eldfarligheten hos stora brandrisker, Nordisk Försäkringstidskrift (1932) 315–335. 4. Berge, P.O., Some Remarks on Rating Fire Risks, teoksesKaikki tehokkaat palokuoleman sa Comptes Rendus du Onzième Congrès International d’Actuaires a Paris du 17 au 24 Juin 1937. Gauthier-Villars, ehkäisykeinot on suunniteltava Paris 1937, vol. II, s. 409–417. siten, että ne torjuvat heti syttymää 5. Storgårds, H., Due Jensen, J.M., Johnsen, T., Berge, P.O. & Andersson, H., Nordisk Brandförsäkringsstatistik, Häfte 1 seuraavien alkuminuuttien aikana. (1951), Centralstället för Nordisk Ömsesidig Brandförsäkrinsstatistik, Helsingfors, 1951. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

79


6. Storgårds, H., Knudsen, K.T., Schweder, C., Berge, P.O. & Andersson, H., Nordisk Brandförsäkringsstatistik, Häfte 4 (1953), Centralstället för Nordisk Ömsesidig Brandförsäkrins-statistik, Helsingfors, 1953. 7. Storgårds, H., Knudsen, K.T., Schweder, C., Berge, P.O. & Andersson, H., Nordisk Brandförsäkringsstatistik, Häfte 10 (1957), Centralstället för Nordisk Ömsesidig Brandförsäkrinsstatistik, Stockholm, 1957. 8. Depoid, P., Applications de la Statistique aux Assurances, Accidents et Dommages, Éditions Berger-Levrault, Paris, 2e édition, 1967, 295 s. 9. Benktander, G., Claims Frequency and Risk Premium Rate as a Function of the Size of the Risk, The Astin Bulletin, vol. VII, 1973, s.119–136. 10. Beard, R.E., Pentikäinen, T., Pesonen, E. 1984. Risk Theory. The Stochastic Basis of Insurance, 3. p. Chapman & Hall, London, 408 s. 11. Daykin, C.D., Pentikäinen, T., Pesonen, M. 1994. Practical Risk Theory for Actuaries, Chapman & Hall, London, 546 s. 12. Reed, R.E.H., 1994. A short history of the Fire Research Station, Borehamwood, Fire Research Station, Garston Watford, UK, 157 s. 13. Ramachandran, G. (1995), Stochastic models of fire growth, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2nd ed., National Fire Protection Association, s. 296–311. 14. Ramachandran, G., 1998. The Economics of Fire Protection, London, E & F Spon, 230 s. 15. Ramachandran, G., 1986, Exponential model of fire growth, Fire Safety Science: Proceedings of the First International Symposium, Hemisphere Publishing Corporation, New York, NY, s.657–66. 16. Heskestad, G. & Delichatsios, M.A., 1978. The Initial Convective Flow in Fire, 17th Symposium on Combustion, Pittsburgh, s. 1113–1124. 17. Keski-Rahkonen, O., Design fire construction for individual assessment, 3rd CIB/W14 Workshop Modelling, 25 26 Jan. 1993. Proceedings. Twilt, L. (toim.). TNO Building and Construction Research. Rijswijk (1995), 43–48. 18. Linkova, P. & Keski-Rahkonen, O., Palon hiipumisaikavakion määrittäminen, Palontorjuntatekniikka 32, Nro 1 (2002), 12– 14. 19. Hostikka, S., Keski-Rahkonen, O. & Korhonen, T., Probabilistic Fire Simulator. Theory and User's Manual for Version 1.2, VTT Publications 503, 2003. VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka, Espoo. 72 s. + liitt. 1 s. 20. Labes, W.G. 1966. The Ellis Parkway and Gary dwelling burns, Fire Technology 2, 287–297. 21. Karhula, T., Sikanen, T., Hostikka, S. & Keski-Rahkonen, O., A Monte Carlo simulation platform of housing fires in Finland forecasting life and property loss, Proceedings of the 11th International Probalistic Safety Assessment and Management Conference and The Annual European Safety and Reliability Conference, PSAM11 & ESREL 2012. Stochastic Modelling and Simulation Techniques, 25–29 June 2012, Helsinki, s. 08-Mo3, 10 s. 22. Tillander, K. & Keski-Rahkonen, O. 2000. Palokunnan saatavuuden merkitys rakennuksen paloriskitarkastelussa. VTT Tiedotteita 2013. Espoo. 213 s. + liitt. 55 s. 23. Lindblom, T., Tillander, K. & Keski-Rahkonen, O., 2001. Taloudelliset palovahingot Suomessa, Palontorjuntatekniikka 31, N:o 3–4, 12–14. 24. Tillander, K., Lindblom, T. & Keski-Rahkonen, O., 2002. Taloudelliset vahingot rakennuspaloissa, VTT Tiedotteita 2159, 80

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka, Espoo, 107 s. + 5 s. liitteitä. 25. Tillander, K. & Keski-Rahkonen, O., 2004. Property loss in structural fires in Finland, INTERFLAM 2004: proceedings of the 10th International Fires Science 6 Engineering Conference, Edinburgh, Scotland, 5–7 July 2004. Interscience Communications, London, 2004. Vol 1, p. 313–324. 26. Tillander, K., Korhonen, T. & Keski-Rahkonen, O., 2005. Pelastustoimen määräiset seurantamittarit, VTT Working Papers 19, VTT-WORK-19, Espoo, 122 s. + liitt. 5 s. 27. Tillander, K., Korhonen, T. & Keski-Rahkonen, O., 2005. Pelastustoimen määräiset mittarit, Pelastustieto 56, Palontorjuntatekniikka-erikoisnumero, Palotutkimuksen päivät 24. –25.8. 2005, Helsinki, s. 9–13. 28. Verhulst, P.-F., Notice sur la loi que la population suit dans son accroissement, Correspondance mathématique et physique, 10 (1838) 113–121. 29. Delmas, B., Pierre-François Verhulst et la Logistique de la Population, Mathématiques et Sciences Humaines, 42e année, no 167 (2004), 51–81. 30. McCormick, N.J. 1981. Reliability and Risk Analysis, Academic, Orlando, FA, 446 s. 31. Rausand, M. & Høyland, A., 2004. System Reliability Theory: Models, Statistical Methods and Applications, Wiley, Hoboken, NJ, Second Edition, 664 s. 32. Johnson, N.L., Kotz, S. & Balakrishnan, N., (1995), Continuous Univariate Distributions, Vol. 1, Second Edition, Wiley, New York, 756 s. 33. http://www.vosesoftware.com/ModelRiskHelp/index. htm#Distributions/Continuous_ distributions/Loglogistic_ distribution.htm 34. Lindeberg, J. W., Eine neue Herleitung des Exponentialgesetzes in der Wahrscheinlichkeitsrechnung, Mathematische Zeitschrift 15, (1922) 211–225. 35. Dey, A.K. & Kundu, D., Discriminating Between the LogNormal and Log-Logistic Distributions, Communications in Statistics 39 (2009) 280–292. 36. Tillander, K. & Keski-Rahkonen, O., Palokuolemat Suomessa, Palontorjuntatekniikka 32, Nro 2 (2002) 10–15. 37. http://en.wikipedia.org/wiki/Weibull_distribution. Jakauma on erikoistapaus ääriarvojen jakaumasta ja sen julkaisi ensin Fréchet [38]. Palotekniikassa se tunnetaan parhaiten Rosinin ja Rammlerin vesipisaroiden kokojakaumana [39]. 38. Fréchet, M., Sur la loi de probabilité de l'écart maximum, Annales de la Société Polonaise de Mathématique, VI (1927) 93–116. 39. Rosin, P. & Rammler, E., The laws governing the fineness of powder coal, Journal of the Institute of Fuel 7 (1933) 29–33. 40. Weibull, W., A statistical theory of the strength of materials, Ingeniörsvetenskapsakademiens handlingar Nr 151, Stockholm, 1939, 45 s. 41. Abernethy, R.B., The New Weibull Handbook, tekijän kustantama, Fifth Edition, North Palm Beach, FA, 2004. 42. Keski-Rahkonen, O. & Karhula, T., Palokuolemalle altistavista käyttäytymistavoista – Kyselyiden tulokset simuloinnin olioiden kvantitatiivisiksi ominaisuuksiksi, VTT Technology 56, VTT Espoo 2012, 51 s. + 24 s. liitt.


Simo Hostikka Aalto-yliopisto, Espoo Terhi Kling, Antti Paajanen, Anna Matala Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, Espoo

Palo-osastoinnin luotettavuuden laskennallinen arviointi

Tiivistelmä Palo-osastoinnin menettämisriskin arviointi edellyttää kykyä laskea osastoivien rakenteiden tehokkaan toiminnan todennäköisyys. Haasteena on se, että rakennekomponentin standardipaloon perustuvan luokituksen ja todellisen palon aiheuttaman vasteen välistä yhteyttä ei yleensä tunneta. Työn tavoitteena on ollut kehittää menetelmä osastoivissa rakenteissa tapahtuvien vaurioiden todennäköisyyden arviointiin yhdistämällä todennäköisyyspohjainen palosimulointi rakennusosien arvioinnin yksinkertaistettuihin menetelmiin. Osastoivan rakenteen mallinnuksen nopeuttamista yritettiin ns. suorituskykykäyrien avulla, jotta palosimuloinnin tuloksia voitaisiin yksinkertaisesti verrata ennalta määriteltyihin, hyväksyttävän vasteen tuottaviin aika–lämpötilakäyriin. Esimerkkisovellus suuren kaapelitilan tapauksessa kuitenkin osoitti, että intensiivisen palamisen alueen liikkuminen (ns. ’travelling fire’) tuottaa sekä ajallisesti että lämpötiloiltaan hyvin suuresti parametrisoiduista palokäyristä poikkeavia palotilanteita. Liikkuvien palojen tapauksessa osastoivan rakenteen analysointi onkin tehtävä jokaiselle stokastiselle palosimuloinnille erikseen. JOHDANTO Rakennetun ympäristön paloriskien hallinnan tärkein keino on palo-osastointi, jonka avulla pyritään rajoittamaan mahdollisessa palotilanteessa syntyviä vahinkoja. Osastointi tarkoittaa rakennuksen jakamista osiin rakenteilla, jotka ovat riittävän kestäviä estämään palon ja sen vaikutusten leviämisen rakennuksen käyttötavan kannalta riittävän pitkän ajan. Palo-osastoinnilla ei vaikuteta syttymistaajuuteen tai palon kehittymiseen sen alkuvaiheen aikana. Osastoivien rakenteiden palonkestävyysvaatimukset asetetaan rakentamismääräyskokoelman osassa E1 eristävyydelle (insulation I) ja tiiviydelle (integrity E). Vaatimuksenmukaisuus voidaan osoittaa luokittelustandardin SFS-EN13501-2 mukaisesti. Rakenteellisten palotestien yleiset vaatimukset on esitetty standardissa

EN 1363-1. Kokeellisessa testauksessa rakenne altistetaan toiselta puoleltaan ns. standardipalokäyrän mukaiselle lämpötilalle ja olosuhteita tarkkaillaan ns. kylmältä puolelta. Luokkamäärittelyt, kuten EI 60, viittaavat aikaan (minuuteissa), jonka kyseinen rakenne testissä täyttää annetut ehdot. Jos osastoiva rakenne on kantava, tulee sen luonnollisesti säilyttää myös kantavuutensa (R) koko vaaditun ajan. Lisäksi voidaan asettaa vaatimuksia muun muassa iskunkestävyydelle (M). Standardipalokäyrä määritellään standardissa ISO 834. Kattava yhteenveto rakenteiden palotestauksesta eurooppalaisilla menetelmillä löytyy vuoden 2007 Palotutkimuksen päivien julkaisusta [1]. Palo-osastoinnilla on merkittävä rooli myös ydinvoimaloiden turvajärjestelmien erottelun kannalta. Tulipalo on yksi merkittävimmistä ydinvoimaloiden onnettomuustyypeistä, ja rinnakkaisten, omiin turvallisuuslohkoihinsa sijoitettujen turvajärjestelmien on pystyttävä toimimaan toisistaan riippumatta myös tulipalotilanteissa. Eri turvallisuuslohkojen välisten osastoivien rakenteiden paloluokkavaatimus on vähintään EI-M 120, mutta pidempiäkin palonkestoaikoja voidaan vaatia suurten palokuor­mien yhteydessä [2, § 345]. Osastoinnin luotettavuuden arvioinnissa tulee ottaa huomioon sekä osastoivat rakenteet että osastojen rajapintojen muut komponentit, kuten palo-ovet, palopellit ja läpiviennit. Varsinkin ydinlaitoksissa luotettavuuden kannalta kriittisiksi muodostuvat osastoinnin aktiiviset komponentit, koska seinät ja välipohjat ovat tyypillisesti massiivisia teräsbetonirakenteita. Osastoivan rakenteen tai komponentin luotettavuus koostuu kahdesta tekijästä: käytettävyydestä sekä kyvystä toteuttaa suunniteltu turvallisuusfunktio eli tehokkuudesta. Ensimmäinen tekijä ottaa huomioon sen, että rakenne tai komponentti ei aina ole välttämättä paikallaan, tai että sen vasteaika voi olla hitaampi kuin palon kehittymisnopeus. Tehokkuus mittaa osastoinnin kykyä estää palon leviäminen ja rajoittaa sen vaikutuksia tilanteessa, jossa osastoiva komponentti on paikallaan ja toiminnassa. Esimerkiksi PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

81


palo-oven luotettavuus riippuu ennen kaikkea siitä onko ovi suljettu, mutta myĂśs oven eristyskyvystä ja tiiviydestä suhteessa palon kehittymiseen. Palo-osastoinnin menettämisriskin arviointi edellyttää siis sekä tietoa komponenttien vasteajoista ja toiminnallisesta luotettavuudesta että kykyä laskea osastoivien rakenteiden vaurioitumistodennäkĂśisyys. Haasteena on se, että rakennekomponentin standardipaloon perustuvan luokituksen ja todellisen palon aiheuttaman vaurioitumistodennäkĂśisyyden välistä yhteyttä ei yleensä tunneta. TodennäkĂśisyyspohjaisen laskennallisen tarkastelun raskaus muodostaa lisäksi käytännĂśn haasteen. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää menetelmä osastoivan rakenteen tehokkuuden arviointiin. Menetelmässä pyritään yhdistämään todennäkĂśisyyspohjainen palosimulointi rakennusosien arvioinnin yksinkertaistettuihin menetelmiin ja laskemaan tulipalon aiheuttamien, osastoivissa rakenteissa tapahtuvien vaurioiden todennäkĂśisyys. TyĂś on rajattu suuriin huonetiloihin ja suurin palokuormiin. Esimerkkilaskuissa tarkastellaan ainoastaan passiivisia osastoivia rakenteita. LASKENNALLINEN MENETELMĂ&#x201E;

la tulee siirtää elementtimenetelmän reunaehdoiksi. Tähän tarkoitukseen olemme kehittäneet erillisen FDS2FEM-tyĂśkalun [4]. Esimerkkianalyysissä simuloidaan lämmĂśn johtumista kuvitteellisen palo-oven läpi. Malliovi koostui 2 mm paksujen teräslevyjen välissä olevasta 52 mm kivivillakerroksesta. Villan ominaisuuksina käytettiin ca 1.0 kJ/kgK, Ď a = 150 kg/m3 ja Ď a = {0.04 (10 °C), 0.06 (200 °C) 0.08 (350 °C)}. Villakerroksen paksuus valittiin siten, että ISO 834 -standardikäyrä tuotti 60 minuutissa 140°C lämpĂśtilan nousun kylmällä puolella.

Osastointitehokkuuden arviointi Osastoivan rakenteen tai komponentin toimivuuden laskennallinen arviointi voidaan tehdä kolmella eri menetelmällä. Menetelmän valinta riippuu rakenteen kompleksisuudesta ja käytettävissä olevasta laskenta-ajasta: 1) Jos rakenne on niin yksinkertainen, että FDS-ohjelman yksiulotteinen lämmÜnjohtumismalli riittää kuvaamaan toiminnan kannalta olennaiset ilmiÜt, voidaan rakenteen lämpeneminen ja toimivuus arvioida suoraan palosimuloinnin yhteydessä. 2) Jos rakenteen monimutkaisuus (kaksi- tai kolmiulotteisuus) tai olennaisten ilmiÜiden laatu (mekaanisen vasteen laskenta) sitä vaatii, voidaan laskenta tehdä kytkettynä CFD-FEMlaskentana esimerkiksi FDS2FEM-tyÜkalun avulla. Tällainen simulointi on kuitenkin suhteellisen raskasta, eikä sellaisenaan sovellus todennäkÜisyyspohjaiseen tarkasteluun, jossa simulointeja tulee tehdä useita kymmeniä tai satoja. 3) Laskentaresurssien tai -ajan rajallisuuden vuoksi on monimutkaisenkin rakenteen laskentaa voitava kiihdyttää niin, että todennäkÜisyyksien laskenta tulee mahdolliseksi.

Hyväksymiskriteerit Standardissa EN 1363-1 määritellään palonkestokokeelle hyväksymiskriteerit kantavuudelle (R), tiiveydelle (E) ja eristävyydelle (I). Tässä tyÜssä tarkastellaan ainoastaan eristävyyttä. Valintaa voidaan perustella sillä, että rakenteen mekaanisen vasteen laskenta on huomattavasi vaikeampaa kuin pelkän termisen käyttäytymisen laskenta. Lisäksi oletamme, että kaupalliset tuotteet on optimoitu eri kriteerien suhteen siten, että mikään ominaisuus ei ole olennaisesti muita parempi tai huonompi. Eristävyyden eli käytännÜssä lämpÜtilan nousun kannalta hy- 2) Yllä esitetyn monimutkaisuus jaottelun kolmanteen olemme pyrki- ilmiÜiden Jos rakenteen (kaksi- taitilanteeseen kolmiulotteisuus) tai olennaisten laatu kehittämään (mekaanisen vasteen laskenta) sitä vaatii,Sevoidaan laskenta tehdä kytkettynä CFDväksyttävänä pidetään korkeintaan 140 °C nousua rakenteen kylneet uuden menetelmän. perustuu ranskalaisen FEM-laskentana esimerkiksi FDS2FEM-tyÜkalun avulla. Tällainen simulointi on män puolen keskilämpÜtilassa ja korkeinaan 180 °C nousua ykEDF-yhtiÜn tutkijoiden alun eikä perinsellaisenaan kehittämään EPRESSI-menekuitenkin suhteellisen raskasta, sovellus todennäkÜisyyspohjaiseen sittäisessä pisteessä. LämpÜtilan nousu mitataan kylmän puolen kylmän telmään [5], jonka avulla hetulee määrittelivät riskitietoiset palonkestarkasteluun, jossa simulointeja tehdä useita kymmeniä tai satoja. yksittäisessä pisteessä. LämpÜtilan nousu mitataan puolen keskimääräisestä 3) tovaatimukset Laskentaresurssien tai -ajan rajallisuuden vuoksi palo-osastoinneille. on monimutkaisenkin rakenteen keskimääräisestä alkulämpÜtilasta. EPR-tyyppisen ydinreaktorin alkulämpÜtilasta. laskentaa voitava kiihdyttää niin, että todennäkÜisyyksien laskenta tulee mahdolliseksi. Yllä mainitut lämpÜtilakriteerit ovat yleisiä kriteerejä, joita soMenetelmän perusajatuksena on, että kullekin rakenteelle tai komvelletaan standardinmukaisessa testauksessa. Ne ovat relevantponentille voidaan määritellätilanteeseen suhteellisen pieni joukko Yllä esitetyn jaottelun kolmanteen olemme pyrkineetsuorituskehittämään uuden Yllä mainitut lämpÜtilakriteerit ovat yleisiä kriteerejä, joita sovelletaan standardinmukaisessa Se perustuu ranskalaisen EDF-yhtiÜn tutkijoiden alun perin kehittämään EPRESSIteja ennen kaikkea palonrelevantteja leviämisen estämisen kannalta, koskamenetelmän. kykykäyriä, joiden mukaisen altistuksen se kestää vaurioitumattestauksessa. Ne ovat ennen kaikkea palon leviämisen estämisen kannalta, koska [5], jonka avulla he määrittelivät riskitietoiset palonkestovaatimukset EPRuseimmilla käytännÜn materiaaleilla lämpÜhajoaminen alkaa n.menetelmään ta, jaydinreaktorin joilla olosuhteet säilyvät hyväksyttävinä. tyyppisen Menetelmän perusajatuksena on, että kullekin useimmilla käytännÜn materiaaleilla lämpÜhajoaminen alkaa n. suojattavan 200 palo-osastoinneille. °C puolen lämpÜtilassa. 200 °C lämpÜtilassa. Laskennallisissa tarkasteluissa voidaan mää-rakenteelle Toisin kuin standardipalokäyrällä, suorituskykykäyrien lämpÜtitai komponentille voidaan määritellä suhteellisen pieni joukko suorituskykykäyriä, Laskennallisissa tarkasteluissa voidaan määritellä myÜs tapauskohtaisia kriteerejä. Esimerkiksi se kestää vaurioitumatta, ja joilla suojattavan puolen olosuhteet ritellä myÜs tapauskohtaisia kriteerejä. Esimerkiksi elektroniikka-joiden lamukaisen ei nousealtistuksen loputtomasti, vaan kääntyy jossain vaiheessa laskuun elektroniikkatilaa ympärÜivän rakenteen lämpÜtilan voitaisiin sallia nousevanToisin vainkuin elektronisten säilyvät hyväksyttävinä. standardipalokäyrällä, suorituskykykäyrien tilaa ympärÜivän rakenteen lämpÜtilan voitaisiin sallia nousevan ja saavuttaa vakiotason. Nousevan lämpÜtilan vaihe edustaa leviä-lämpÜtila ei nouse vaan kääntyykuin jossainmitä vaiheessa komponenttien toiminnan kannalta turvalliselle tasolle, joka on loputtomasti, useimmiten alempi yllä laskuun ja saavuttaa vakiotason. Nousevan vain elektronisten komponenttien toiminnan kannalta turvalli-lämpÜtilan vää huonepaloa tai voimistuvaa paloa. Nousuvaiheen vaihe edustaa leviävää huonepaloapaikallista tai voimistuvaa paikallista paloa. Nousuvaiheen mainitut kriteerit sallisivat. määritellään kaavalla kaavalla selle tasolle, joka on useimmiten alempi kuin mitä yllä mainitutlämpÜtila lämpÜtila määritellään kriteerit sallisivat. (2)                   ,  (2) LämmÜnsiirtomalli LämmÜnsiirtomalli t ontunteina aika tunteina ja cnumeerisia ovat numeerisia parametremissä missä t on aika ja a, b ja ja a, c b ovat parametreja. Laskuvaihetta kuvaa Yksinkertaisissa tapauksissa lämmÜn johtuminen lasketaan yksi-kulmakerroin ja. Laskuvaihetta kuvaa kulmakerroin Ajallisen β. Ajallisen käyttäytymisen määräävätβ.ennalta valitutkäyttäytymiajat t1 ja t2. Laskuvaihe Yksinkertaisissa tapauksissa lämmÜn johtuminen lasketaan yksiulotteisena materiaalin pinnan polttoaineen palamista loppuun ja vakiovaihe palokuorman huonetilalle ulotteisena materiaalin pinnan suhteen kohtisuorassa suunnassa.kuvaa sen määräävät ennalta valitut ajat t ja suuren t2. Laskuvaihe kuvaa polt- tyypillistä suhteen kohtisuorassa suunnassa. LämmÜnjohtumisyhtälÜ pitkäkestoista, on tällÜin happirajoitteista paloa. Esimerkki1 suorituskykykäyrästä on esitetty kuvassa 1. LämmÜnjohtumisyhtälÜ on tällÜin toaineen palamista loppuun ja vakiovaihe suuren palokuorman Matemaattisen esityksen samankaltaisuus Eurokoodien parametristen palokäyrien kanssa on huonetilalle happirajoitteista paloa. parhaiten Esiilmeinen. Voidaankintyypillistä olettaa, ettäpitkäkestoista, tämän tyyppisellä lämpÜtilakäyrällä voidaan kuvata (1)   pienten huonetilojen paloja, homogeeninen ja syttyy merkki suorituskykykäyrästä on joissa esitettypalokuorma kuvassa 1.on Matemaattisen (1)suhteellisen  

 kokonaisuudessaan palotapahtuman alussa.     esityksen samankaltaisuus Eurokoodien parametristen palokäyrimissä ca, Ď a, ja ka ovat materiaalikomponenttien seososuuksien en kanssa on ilmeinen. Voidaankin olettaa, että tämän tyyppiselmissä ca, Ď a, ja ka ovat materiaalikomponenttien seososuuksien suhteessa keskiarvoistetut suhteessa keskiarvoistetut ominaislämpĂśkapasiteetti, tiheys ja lä lämpĂśtilakäyrällä voidaan parhaiten kuvata suhteellisen pienominaislämpĂśkapasiteetti, tiheys ja lämmĂśnjohtavuus. Kuuman puolen reunaehdon määrää lämmĂśnjohtavuus. Kuuman puolen reunaehdon määrää palositen huonetilojen paloja, joissa palokuorma on homogeeninen ja palosimuloinnin ennustamat säteily- ja konvektiolämpĂśvirrantiheydet. Kylmälläpalotapahtuman puolella muloinnin ennustamat säteily- ja konvektiolämpĂśvirrantiheydet. syttyy kokonaisuudessaan alussa. oletetaan vastaavasti lämpĂśhäviĂśt huoneenlämpĂśtilaan Simuloinnit tehdään FDSKylmällä puolella oletetaan vastaavasti lämpĂśhäviĂśt huoneenläm-(20 °C). Oletetaan seuraavaksi, että rakenteelliselle komponentille on ohjelmalla pĂśtilaan (20[3]. °C). Simuloinnit tehdään FDS-ohjelmalla [3]. määritelty N kappaletta suorituskykykäyriä eli aikaâ&#x20AC;&#x201C;lämpĂśtilakäyMonimutkaisemmissa tapauksissa lämmĂśnsiirto tulee laskea riä Tp,i (t), i = 1,â&#x20AC;ŚN, missä N â&#x2030;Ľ 1. Tulipalon toteutunutta lämpĂśMonimutkaisemmissa lämmĂśnsiirto tulee tai kolmiulotteisella kaksi- tai kolmiulotteisellatapauksissa elementtimenetelmäohjelmistolla. Täl- laskea tilaa Tkaksif (t) voidaan nyt verrata näihin käyriin. Komponentin voielementtimenetelmäohjelmistolla. TällĂśin palosimuloinnin ennustamat olosuhteet materiaalin lĂśin palosimuloinnin ennustamat olosuhteet materiaalin pinnaldaan olettaa toimivan palossa vaurioitumatta (O = 1), jos on olepinnalla tulee siirtää elementtimenetelmän reunaehdoiksi. Tähän tarkoitukseen olemme Kuva 1. EPRESSI-menetelmän mukainen suorituskykykäyrä. kehittäneet erillisen FDS2FEM-tyĂśkalun [4]. 82

PALOTUTKIMUKSEN PĂ&#x201E;IVĂ&#x201E;T 2015

Oletetaan seuraavaksi, että rakenteelliselle komponentille on määritelty N kappaletta i = 1,â&#x20AC;ŚN, missä N â&#x2030;Ľ 1. Tulipalon

suorituskykykäyriäpalo-oven eli aika-lämpÜtilakäyriä Tp,i (t), Esimerkkianalyysissä simuloidaan lämmÜn johtumista kuvitteellisen läpi. Malliovi


pienten huonetilojen paloja, joissa palokuorma on homogeeninen ja syttyy ssaan palotapahtuman alussa.

muloituja palon lämpĂśtiloja. Simulointien joukossa on yksi tulos, joka tuottaa hyvin korkeita lämpĂśtiloja vasta noin 10000 sekunnin kuluttua palon syttymisestä. Sitä ennen lämpĂśtila nousee tasaisesti 200 °C tuntumaan. Palopellin Vent 2 kohdalla punainen suorituskykykäyrä ylittää molemmat varhaisessa vaiheessa korkeita lämpĂśtiloja tuottavat simuloinnit. Palopellin Vent 3 kohdalla simuloidut lämpĂśtilat ylittävät suorituskykykäyrän sen hiipumisvaiheen aikana. Kasvuvaiheessa suorituskykykäyrä sen sijaan on selvästi konservatiivinen. Kuvan 2 tuloksista nähdään, että simuloitujen lämpĂśtilakäyrien muoto poikkeaa merkittävästi EPRESSI-menetelmän parametrisesta käyrästä. Simulointitulosten tarkempi analyysi paljastaa syyksi suuressa tilassa leviävän palon liikkuvan luonteen. Kuva 1. EPRESSI-menetelmän mukainen suorituskykykäyrä. Kansainvälisessä kirjallisuudessa tällaisia paloja kutsutaan niESSI-menetelmän mukainen suorituskykykäyrä. mellä â&#x20AC;&#x2122;travelling firesâ&#x20AC;&#x2122; â&#x20AC;&#x201C; matkustavat palot [7]. Niille on ominaistilaa Tf (t) voidaan verratanyt näihin käyriin. Komponentin voidaan olettaa utta lämpĂśtilaa Tf (t)nytvoidaan verrata näihin käyriin. Komponentin voidaan olettaa liekehtivän alueen siirtyminen paikasta toiseen palata kuuman, uraavaksi, että rakenteelliselle komponentille on määritelty N kappaletta (O = 1), jos on olemassa yksikin suorituskykykäyrä, joka nvaurioitumatta palossa vaurioitumatta (O = 1), jos on olemassa yksikin suorituskykykäyrä, joka massa yksikin suorituskykykäyrä, joka kaikilla ajan hetkillä ylitvan aineen syttymisen ja loppuun palamisen sekä palamisilman ä ylittää palon lämpĂśtilan: ajan hetkillä palon lämpĂśtilan: (t), i = 1,â&#x20AC;ŚN, missä N â&#x2030;Ľ 1. Tulipalon käyriä elitääylittää aika-lämpĂśtilakäyriä T palon lämpĂśtilan: virtausolosuhteiden muutosten seurauksena. MyĂśs nyt tehdyissä p,i simuloinneissa liekehtivän alueen havaittiin etenevän huoneessa       (3) (3)             (3) pitkän ajan kuluessa. Pisimillään liekkien siirtyminen pääs  syttymisestä. Sitä ennen lämpĂśtila nousee tasaisesti 200 °Ctilan tuntumaan. P       tä toiseen kesti noin kolme tuntia. Joidenkin satojen sekuntien pikohdalla punainen suorituskykykäyrä ylittää molemmat varhaisessa va tuiset korkean lämpĂśtilan jaksot syntyivät, kun liekehtivä alue oli lämpĂśtiloja tuottavat simuloinnit. Palopellin Vent 3 kohdalla simuloidut lä lähellä havainnointipistettä. suorituskykykäyrän sen hiipumisvaiheen Kasvuvaiheessa Osastoivuuden menettämisen todennäkĂśisyys menettämisen todennäkĂśisyys ivuuden menettämisen todennäkĂśisyys Kuvan 2 tuloksista voidaanaikana. myĂśs päätellä, että olisi hyvinsuorituskyky vaion selvästi konservatiivinen. Yllä esitettyä lämpĂśtilaehtoa voidaan hyĂśdyntää osastoinnin mekeaa määritellä pientä joukkoa suorituskykykäyriä, jolla voitaisiin pĂśtilaehtoa voidaan hyĂśdyntää osastoinnin menettämisen todennäkĂśisyyden tettyä lämpĂśtilaehtoa voidaan hyĂśdyntää osastoinnin menettämisen todennäkĂśisyyden nettämisen todennäkĂśisyyden laskentaan. Jos todennäkĂśisyysverhota kaikki simuloidut lämpĂśtilat ilman, että suorituskykykäydennäkĂśisyyspohjainen palosimulointi tuottaa N erilaista palolämpĂśtilan an. Jos todennäkĂśisyyspohjainen palosimulointi tuottaa N erilaista palolämpĂśtilan f f pohjainen palosimulointi tuottaa Nf erilaista palolämpĂśtilan reaan se voidaan todennäkĂśisyys, että osastointi laskea niiden tapausten iota, se todennäkĂśisyys, ettätoimii, osastointi toimii, laskea niidenosuutena, tapausten osuutena, lisaatiota, voidaan se todennäkĂśisyys, että osastointi toimii, laskea hto toteutuu: avan (3) ehto toteutuu: niiden tapausten osuutena, joissa kaavan (3) ehto toteutuu: 

   



  

   



(4)

(4)

(4)

Yksittäisen rakennusosan tai -komponentin vaurioitumistodennäusosan tai -komponentin vaurioitumistodennäkÜisyys on Pva = 1-P , va ja =koko sen rakennusosan tai -komponentin vaurioitumistodennäkÜisyys onosP 1-Pos, ja koko kÜisyys on Pvamenettämisen = 1-PtodennäkÜisyys os, ja koko palo-osaston astoinnin menettämisen olisi osastoinnin yksittäisten osien ston osastoinnin todennäkÜisyys olisi menettäyksittäisten osien misen todennäkÜisyys yksittäisten osien todennäkÜisyyksien nkÜisyyksien summa. Tähän tulee luonnollisesti lisätä vielä lisätä epäkäytettävyydestä tai vaste- tai vastesumma. Tähän tulee olisi luonnollisesti vielä epäkäytettävyydestä summa. Tähän tulee puutteet. luonnollisesti lisätä vielä epäkäytettävyydestä uvat osastoivuuden puutteet. udesta johtuvat osastoivuuden tai vaste-ajan hitaudesta johtuvat osastoivuuden puutteet.

KSET

TULOKSET ää testattiin testattiin soveltamalla sitä ydinvoimalan suuren kaapelitilan amenetelmää soveltamalla sitä ydinvoimalan suuren kaapelitilan aloskenaariona on satunnaisesta kohdastasoveltamalla syttyvä kaapelipalo koneellisesti ulointiin. Paloskenaariona on satunnaisesta kohdasta syttyvä kaapelipalo koneellisesti Laskentamenetelmää testattiin sitä ydinvoimalan a, jollatilassa, on suuren pituutta useita kymmeniä metrejä. Palon pystyja vaakasuuntainen dussa jolla kaapelitilan on pituutta useita kymmeniä metrejä. Palon pystyja vaakasuuntainen palosimulointiin. Paloskenaariona on satunhyllystĂśissä ennustettiin pyrolyysimallinnuksen avulla. Palosimuloinnit on nen kaapelihyllystĂśissä ennustettiin pyrolyysimallinnuksen avulla. Palosimuloinnit on naisesta kohdasta syttyvä kaapelipalo koneellisesti ilmastoidussa Monte Carlo -menetelmällä tehtiin sata palosimulointia, ja niistä nitteessä kuvattu[6]. viitteessä [6]. Monte Carlo -menetelmällä tehtiin sata palosimulointia, ja niistä tilassa, jolla on pituutta useita kymmeniä metrejä. Palon pysty- ja oivilleosastoiville komponenteille palon lämpĂśtilaa kuvaavat käyrät. Palon lämpĂśtilana ettiin komponenteille palonkaapelihyllystĂśissä lämpĂśtilaa kuvaavat käyrät. Palon vaakasuuntainen leviäminen ennustettiin py- lämpĂśtilana ista pintalämpĂśtilaa TAST. n adiabaattista pintalämpĂśtilaa T AST. rolyysimallinnuksen avulla. Palosimuloinnit on aiemmin kuvattu viitteessä [6]. Monte Carlo -menetelmällä tehtiin sata palosimuden arviointimenetelmän kolmesta vaihtoehdosta ensin yritettiin ntitehokkuuden arviointimenetelmän kolmesta vaihtoehdosta ensin soveltaa yritettiin soveltaa ja niistä muodostettiin osastoiville palon ja jossa lointia, palosimuloinnista hyĂśdynnetään vain komponenteille altistavat atoa, vaihtoehtoa, jossa palosimuloinnista hyĂśdynnetään vain lämpĂśtilat altistavat lämpĂśtilat ja lämpĂśtilaa kuvaavat käyrät. PalonYksinkertaisuuden lämpĂśtilana adiabaatYksinkertaisuuden vuoksikäytettiin määrittelimme vain nperustuu arviointisuorituskykykäyriin. perustuu suorituskykykäyriin. vuoksi määrittelimme vain pintalämpĂśtilaa TAST. ja se on tarkoitettu ykäyrän. Setista valittiin mielivaltaisesti, demonstroimaan uorituskykykäyrän. Se valittiin mielivaltaisesti, ja se on vain tarkoitettu vain demonstroimaan Osastointitehokkuuden arviointimenetelmän kolmesta vaihtouvuutta. män soveltuvuutta. ehdosta ensin yritettiin soveltaa kolmatta vaihtoehtoa, jossa palosimuloinnista hyĂśdynnetään vainlämpĂśtiloja altistavat eltien läheisyydessä simuloituja lämpĂśtiloja verrataanlämpĂśtilat suorituskykykäyriin ilan palopeltien läheisyydessä simuloituja verrataanja rakensuorituskykykäyriin ä2.värillä onteen lisäksi esitetty palotestauksessa käytettävä standardikäyrä. Kahden Kahden Sinisellä värillä on lisäksi esitetty palotestauksessa käytettävä standardikäyrä. arviointi perustuu suorituskykykäyriin. Yksinkertaisuuden ellin läheisyydessä (Vent 1 ja Vent 2) suorituskykykäyrä (punainen käyrä) äisen palopellin läheisyydessä (Vent 1 ja Vent 2) suorituskykykäyrä (punainen käyrä) vuoksi määrittelimme vain yhden suorituskykykäyrän. Se valitnsuurimman osan ajasta simuloituja palon lämpĂśtiloja. Simulointien joukossa on yksi on yksi osan ajasta simuloituja palon lämpĂśtiloja. Simulointien joukossa tiin mielivaltaisesti, ja se on tarkoitettu vain demonstroimaan mea hyvin korkeita lämpĂśtiloja vasta n. 10000 sekunnin kuluttua palon oka tuottaa hyvin korkeita lämpĂśtiloja vasta n. 10000 sekunnin kuluttua palon netelmän soveltuvuutta. Kaapelitilan palopeltien läheisyydessä simuloituja lämpĂśtiloja verrataan suorituskykykäyriin kuvassa 2. Sinisellä värillä on liKuva 2. Simuloituja palon lämpĂśtiloja kolmenkolmen palopellin 1-3) läheisyyd Kuva 2. Simuloituja palon lämpĂśtiloja palopellin(Vent (Vent 1â&#x20AC;&#x201C;3) säksi esitetty palotestauksessa käytettävä standardikäyrä. Kahden läheisyydessä. Punainen käyrä = Sininen suorituskykykäyrä. Sininen käyrä = käyrä = suorituskykykäyrä. käyrä = standardipalokäyrä ensimmäisen palopellin läheisyydessä (Vent 1 ja Vent 2) suoritusstandardipalokäyrä. kykykäyrä (punainen käyrä) verhoaa suurimman osan ajasta si-

Kuvan 2 tuloksista nähdään, että simuloitujen lämpĂśtilakäyrien muoto poikk EPRESSI-menetelmän parametrisesta käyrästä. Simulointitulosten tarkempi a PALOTUTKIMUKSEN PĂ&#x201E;IVĂ&#x201E;T 2015 83 syyksi suuressa tilassa leviävän palon liikkuvan luonteen. Kansainvälisessä tällaisia paloja kutsutaan nimellä â&#x20AC;&#x2122;travelling firesâ&#x20AC;&#x2122; â&#x20AC;&#x201C; matkustavat palot [7]. Ni


ristä tulee erittäin konservatiivisia. Suorituskykykäyrien muodosKuva 4. Simuloidut sa pitäisi lisäksi ottaa huomioon erilaiset palotilanteet; pienissä, palo-oven kuuman puolen lämpötilat. korkean aukkotekijän ja palokuormaltaan keskittyneissä tiloissa parametrisoidut aika–lämpötilakäyrät kuvaavat hyvin havaittuja lämpötiloja, mutta suurissa ja ilmansaanniltaan rajoitetuissa tiloissa lämpötilakäyrä on selvästi erilainen. Suorituskykykäyrän muodon tulisi tukea lämpötilakehitystä, jonka alkuvaihetta kuvaa likimain lineaarinen, mutta kestoltaan suuresti vaihteleva lämpötilan nousu, jonka huippuvaihe kestää suhteellisen lyhyen ajan, ja jota voi seurata pitkä tasaisen lämpötilan vaihe. Esimerkki tällaiKuva 4. Simuloidut palo-oven kuuman puolen lämpötilat. sesta suorituskykykäyrästä on kuvassa 3. Käyrän muotoa kuvaaKuva 4. Simuloidut palo-oven kuuman puolen lämpötilat. vat parametrit ovat alkulämpötila Ta, huippulämpötila Tp, tasapaiKuva 5. Simuloidut notilan lämpötila Tb, lämpötilapiikin leveys Δtp ja lämpötilahuipalo-oven kylmän pun esiintymisaika tp. puolen lämpötilat. Menetelmän demonstroimiseksi määriteltiin satunnainen joukko liikkuvia paloja, joiden aika–lämpötilakäyrä noudatti kuvan 3 muotoa. Parametrien arvoiksi asetettiin Ta: 20 °C, Tp: 1100 °C, Tb: 500 °C, Δtp: tasajakautunut välillä 40…100 min, ja tp: tasajakautunut välillä 10…240 min. Esimerkkirakenteena käytettiin aiemmin mainittua palo-ovea. Sadassa satunnaisilla lämpötilakäyrän parametreilla tehdyssä simuloinnissa havaitut kuuman pinnan lämpötilat on esitetty kuKuva vassa 4. Vastaavat kylmän puolen lämpötilat on esitetty kuvassa 5. 5. Simuloidut palo-oven kylmän puolen lämpötilat. Vertailun vuoksi kuvissa on esitetty myös ISO 834 -lämpötilakäyna on todettava, että suurissa palokuormaa Kuva 5. Simuloidut palo-oven kylmänpaljon puolen lämpötilat.sisältävissä tirälle altistetun rakenteen lämpötilat. Punaiset käyrät esittävät taloissa palon ja rakenteen vasteen välistä kytkentää ei voida laskenJOHTOPÄÄTÖKSET pauksia, joissa kylmän puolen lämpötila ylittää hyväksymiskriteenassa välttää. Lisäksi ilmiö tulisi ottaa huomioon, kun kehitetään rin (160 °C). Kylmän puolen lämpötila JOHTOPÄÄTÖKSET pysyy matalimpana niissä edelleen rakenteiden suunnittelumenetelmiä. Työssäpian pyrittiin kehittämään laskennallisesti tehokas menetelmä osastoivien rakenteiden tapauksissa, joissa lämpötilahuippu esiintyy syttymisen jälKiitokset toimivuuden arviointiin. Tavoitteena oli hyödyntää todennäköisyyspohjaisen palosimuloinnin keen tai se on lyhytkestoinen. Osastoinnin menettämisen Työssä pyrittiin todenkehittämään laskennallisesti tehokas menetelmä osastoivien rakenteiden ennustamia olosuhteita osastoivien rakenteiden tai komponenttien vasteen laskennassa. näköisyydeksi saataisiin tässä kuvitteellisessa tapauksessa 40 %. Tavoitteena Työn rahoitus saatiin Kansallisen ydinvoimalaitostenpalosimuloinnin turvallitoimivuuden arviointiin. oli hyödyntää todennäköisyyspohjaisen Laskennallista tehokkuuttaosastoivien haettiin ns.rakenteiden suorituskykykäyrien avullaKiitämme täysin kytkettyjen palosuustutkimusohjelman SAFIR2014 kautta. Tatu Pinoennustamia olosuhteita tai komponenttien vasteen laskennassa. rakenne-simulointien välttämiseksi. Tulokset osoittivat, että suurissa tiloissa, jotka sisältävät ja Timo Korhosta VTT:ltä avustaavulla simulointien Laskennallista tehokkuutta maata haettiin ns. suorituskykykäyrien täysin tekemisessä. kytkettyjen paloJOHTOPÄÄTÖKSET paljon palokuormaa, välttämiseksi. toteutuneet palon lämpötilat poikkeavat kvalitatiivisesti merkittävästi rakenne-simulointien Tulokset osoittivat, että suurissa tiloissa, jotka sisältävät Lähteet aiemmin oletetuista suorituskykykäyristä, eikä palon kuvaaminen suhteellisen pienellä joukolla Työssä pyrittiin kehittämään laskennallisesti menetelmä paljontehokas palokuormaa, toteutuneet palon lämpötilat poikkeavat kvalitatiivisesti merkittävästi parametrisoituja käyriä ole mahdollista. Havainnon taustalla on liikkuvaksi paloksi (travelling osastoivien rakenteiden toimivuuden arviointiin. Tavoitteenasuorituskykykäyristä, oli 1. Ala-Outinen, Kajastila, R. & Oksanen, T. Rakenteiden pa-joukolla aiemmin oletetuista eikäT.,palon kuvaaminen suhteellisen pienellä fire) kutsuttu ilmiö, jossa alueHavainnon etenee palotilassa ajan kuluessa. Ilmiön seurauksena hyödyntää todennäköisyyspohjaisen palosimuloinnin ennustalotestaus eurooppalaisilla menetelmillä, Pelastustieto. parametrisoituja käyriä oleliekehtivä mahdollista. taustalla on liikkuvaksi paloksiPalo(travelling rakenteen lämpörasitus poiketa merkittävästi normaalien antamista fire) ilmiö, vasjossavoiliekehtivä alue etenee ajanmitoitusmenetelmien kuluessa. Ilmiön seurauksena mia olosuhteita osastoivien rakenteiden tai kutsuttu komponenttien ja Pelastustieto r.y.palotilassa Vol. 58 (2007), Erikoisnumero, 37–41. lämpötilakäyristä sekä lämpötilojensa että aikariippuvuutensa puolesta. Suurin rakenteen lämpörasitus voi poiketa merkittävästi normaalien mitoitusmenetelmien antamista teen laskennassa. Laskennallista tehokkuutta haettiin ns. suoritus2. Ydinvoimalaitosohjeet (YVL-ohjeet), osa B.8 Ydinlaitoksen riski osastoivuuden menettämiselle onpalontorjunta. silloin, kun korkean lämpötilan vaihe tapahtuuSuurin vasta pitkän lämpötilakäyristä sekä lämpötilojensa ettäSäteilyturvakeskus, aikariippuvuutensa puolesta. riski kykykäyrien täysin kytkettyjen 15.11.2013. et korkean lämpötilanavulla jaksot syntyivät, kunpalorakenne-simulointien liekehtivä alue oli lähellä esilämmitysvaiheen päätteeksi. Tulosten seurauksena on todettava, että suurissa paljon osastoivuuden menettämiselle on silloin, kun korkean lämpötilan vaihe tapahtuu vasta pitkän välttämiseksi. Tulokset osoittivat, että suurissa tiloissa, jotka sisäl3. McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott, R., Floyd, J., Weinttä. sisältävissä tiloissaschenk, palonC. & jaseurauksena rakenteen vasteen välistä kytkentää ei paljon voida esilämmitysvaiheen päätteeksi. Tulosten on todettava, että suurissa tävät paljon palokuormaa, toteutuneetpalokuormaa palon lämpötilat poikkeaOverholt, K. Fire Dynamics Simulator Technilaskennassa välttää. Lisäksi ilmiö tulisi ottaa huomioon, kun kehitetään edelleen rakenteiden palokuormaa sisältävissä tiloissa palon ja rakenteen vasteen välistä kytkentää ei voida sta voidaan myös päätellä, että olisi hyvin vaikeaa määritellä pientä joukkoa vat kvalitatiivisesti merkittävästi aiemmin oletetuista suorituskycal Reference Guide Volume 1: Mathematical Model. NIST suunnittelumenetelmiä. iä, jolla kykäyristä, voitaisiin eikä verhota kaikki simuloidut lämpötilat ilman, että ilmiö laskennassa välttää. Lisäksi tulisiPublication ottaa huomioon, kunEdition. kehitetään palon kuvaaminen suhteellisen pienellä joukolla Special 1018, Sixth 2013.edelleen rakenteiden istä tulee parametrisoituja erittäin konservatiivisia. Suorituskykykäyrien muodossa pitäisi lisäksi suunnittelumenetelmiä. käyriä ole mahdollista. Havainnon taustalla on 4. Paajanen, A., Korhonen, T., Sippola, M. & Hostikka, S. Tulierilaiset liikkuvaksi palotilanteet; pienissä, korkean ja jossa palokuormaltaan paloksi (travelling fire)aukkotekijän kutsuttu ilmiö, liekehtipalon vaikutus rakenteisiin CFD-FEM -mallinnuksella. Peiloissa parametrisoidut aika-lämpötilakäyrät kuvaavat hyvin havaittuja vä alue etenee palotilassa ajan kuluessa. Ilmiön seurauksena ralastustieto. Palotutkimuksen päivät 2013, erikoisnumero, a suurissa ja ilmansaanniltaan rajoitetuissa tiloissa lämpötilakäyrä on selvästi kenteen lämpörasitus voi poiketa merkittävästi normaalien mitoi2013, s. 94−97. skykykäyrän muodon tulisi tukea lämpötilakehitystä, jonka alkuvaihetta kuvaa antamista lämpötilakäyristä sekä lämpötilojensa nen muttatusmenetelmien kestoltaan suuresti vaihteleva lämpötilan nousu, jonka huippuvaihe 5. Gautier, B., Mosse, M. & Eynard, O., EPRESSI Method − Jusaikariippuvuutensa Suurinlämpötilan riski osastoivuuden metification of the Fire Partitioning Elements. Sixth Internatioen lyhyenettä ajan, ja jota voi seuratapuolesta. pitkä tasaisen vaihe. Esimerkki nettämiselle on silloin, korkean lämpötilan vaihe tapahtuuovat nal Seminar on Fire and Explosion Hazards, Weetwood Hall, uskykykäyrästä on kuvassa 3. kun Käyrän muotoa kuvaavat parametrit vasta pitkän esilämmitysvaiheen päätteeksi. Tulosten seuraukseLeeds, UK, April 11th to 16th, 2010. Compartment Fires 2. huippulämpötila Tp, tasapainotilan lämpötila Tb, lämpötilapiikin leveys Δtp ja esiintymisaika tp. 2010. 6. Kling, T., Hostikka, S. & Paajanen, A. Simulation of fire behaviour and human operations using a new stochastic operaKuva 3. Liikkuvan palon tion time model. Proceedings of the 11th International Prolämpötilaa kuvaava käyrä. babilistic Safety Assessment and Management Conference & The Annual European Safety and Reliability Conference. The International Association for Probabilistic Safety Assessment and Management (IAPSAM); 2012. 08-Mo3-1. PSAM11 & ESREL 2012. 7. Stern-Gottfried, J. & Rein, G., Travelling fires for structural design – Part I: Literature review, Fire Safety Journal, 54, 2012, 74–85. Kuva 3. Liikkuvan palon lämpötilaa kuvaava käyrä.

84 PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 monstroimiseksi määriteltiin satunnainen joukko liikkuvia paloja, joiden aikaoudatti kuvan 3 muotoa. Parametrien arvoiksi asetettiin Ta: 20 °C, Tp: 1100 °C,


Esko Mikkola KK-Palokonsultti Oy Piispantilankuja 4, 02240 Espoo

Rakenteiden sisältämät palokuormat ja niiden suojaaminen

Tiivistelmä Rakennusten paloturvallisuussuunnittelun lähtökohtana ovat rakennusten paloluokat, jotka rajoittavat rakennusten kokoa ja käyttötapaa, johon liittyy oletuksia palokuormista. Sekä irtaimiston että rakenteiden sisältämän palokuorman määrässä ja laadussa on vuosien mittaan tapahtunut muutoksia, mm. lämmöneristekerrosten paksuudet ovat kasvaneet ja palavien eristeiden käyttö on lisääntynyt. Tehdyssä tutkimuksessa on arvioitu lämmöneristeiden sisältämän palokuorman määrän muutoksia (myös tulevia). Rakenteiden sisältämän palokuorman ei kaikissa tapauksissa tarvitse olettaa osallistuvan paloon (esim. käyttötapaan liittyvän riittävän ajan kuluessa) tai siitä voidaan olettaa palavan vain osan, jos palokuorma pystytään suojaamaan luotettavasti. Tutkimuksen tuloksena on ehdotus rakenteissa olevan palokuorman suojaustasoiksi sisäpuolisessa ja ulkopuolisessa palorasituksessa. Suojauksen toimivuuden todentamiseen esitetään käytettäväksi olemassa olevia standardisoituja koemenetelmiä (suojaverhous ja osastoivuus). Näiden lisäksi voidaan hyödyntää koetuloksia ja käyttää validoituja laskentamenetelmiä. Ehdotukset soveltuvat suoraan asuinrakennuksiin ja toimistoihin. Muissa käyttötavoissa tulee ottaa huomioon mahdollisia poistumisaikoihin liittyviä suurempia viiveitä. TAUSTAA Rakennusten paloturvallisuussuunnittelun lähtökohtana ovat rakennusten paloluokat, jotka rajoittavat rakennusten kokoa ja käyttötapaa. Käyttötapaan liittyy oletuksia rakennuksen tai sen osan palokuormista. Lattiapinta-alaan perustuvan palokuormaryhmän oletetaan kattavan samassa rakennuksessa olevat kaikki saman käyttötavan tilat riippumatta siitä mitkä ovat irtaimen palokuorman ja kiinteissä rakenteissa olevan palokuorman vaihtelut. Siten esimerkiksi ympäröivän vaipan pinta-alalla ei ole merkitystä tässä lähestymistavassa.

Rakennusten tiukentuneet energiatehokkuusvaatimukset ovat kasvattaneet eristekerrosten paksuutta ja lisänneet palavien eristeiden käyttöä rakennusten julkisivuissa ja katoissa. Muita tapahtuneita muutoksia viimeisten vuosikymmenien aikana ovat olleet ainakin seuraavat: - Irtaimiston määrä ja laatu (lisää herkemmin syttyviä) ovat muuttuneet - Uusia rakennustuotteita on tullut markkinoille - Rakenne- ja tilaratkaisut ovat muuttuneet/kehittyneet - Rakennukset eivät useimmiten ole yhden tai kahden käyttötavan mukaisia vaan monia käyttötapoja sisältäviä ja muodostavat usein suuria kokonaisuuksia. Rakennusten paloturvallisuussuunnittelun pohjana olevien palokuormien määristä ja sijoittumisesta on tehty kartoitus ’Palokuor­ mat ja rakennusten paloturvallisuus. Osa 1: Palokuorma-ryhmät, palokuorman jaottelu ja lämmöneristeiden merkitys palokuormas­ sa. KK-Palokonsultti Oy, Espoo 4.7.2014’[1]. Siinä kuvataan määräyksissä esitetyt palokuormiin liittyvät määrittelyt ja vaatimukset, esitetään irtaimen ja kiinteän palokuorman mittaustuloksia sekä arvioidaan lämmöneristeiden merkitystä palokuormissa. Nyt esitettävässä tutkimuksen osassa 2 (Palokuormat ja rakennusten pa­ loturvallisuus. Osa 2: Rakenteiden sisältämän palo-kuorman suo­ jaaminen. KK-Palokonsultti Oy, Espoo 30.9.2014 [2]) keskitytään tarkastelemaan pääasiassa asuinrakennuksia siten, että havaintoja ja johtopäätöksiä laajennetaan myös muihin rakennuksiin soveltuvin osin. PALOKUORMA JA SEN SUOJAAMINEN Rakennusten paloturvallisuutta koskevissa määräyksissä ja ohjeissa E1 [3] annetaan määritelmiä palokuormasta ja sen määrityksestä mm. seuraavasti: Vapautuva kokonaislämpömäärä, kun tilassa oleva aine täydel­ PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

85


Suojaverhouksen tarkoituksena on suojata palolta takanaan olevaa materiaalia määritellyn ajan, esimerkiksi 10 tai 30 minuuttia. Vastaavanlainen suojaava vaikutus voidaan saada aikaan käyttämällä osastoivia rakennusosia

lisesti palaa. Siihen luetaan kantavat, runkoa jäykistävät, osastoi­ E1:n uudistyön taustatutkimuksessa [6] todetaan, että kantavan vat ja muut rakennusosat sekä irtaimisto. puurakenteen K260 suojaverhous toteutettuna A2-s1, d0 luokan Palokuorma määritetään ensi sijassa palo-osaston käyttötavan tarvikkeilla tuo ilman sprinklausta saman sortumattomuuden toperusteella. Palokuorma voidaan myös määrittää luotettavan ar­ dennäköisyyden kuin palamattomilta (vähintään A2-s1, d0) R60 vion perusteella tai laskelmalla. Palonkehitystä laskettaessa ote­ rakenteilta minimissään määräyksissä vaaditaan. Tämä on tiukemtaan huomioon myös palokuorman sijainti, palamisnopeus ja pa­ pi vaatimus kuin edellä viitattu Ympäristöopas 39:n tulkinta lämlamisominaisuudet. möneristeiden suojausvaatimuksesta. Tämä perustuu siihen, että E1:n perustelumuistion [4] mukaan P2 luokan rakennukseskantavien rakenteiden merkitys on omaisuudenturvan ja ympärissa automaattisen sammutuslaitteiston ja suojaverhouksen käyttö töön kohdistuvan vaaran osalta suurempi kuin lämmöneristeiden. tarkoittaa sitä, että kantavan rakenteen palokuorma ei lisää kokonaispalokuormaa: Palokuormaryhmään alle 600 MJ/m2 katsotaan LÄMMÖNERISTEIDEN MERKITYS PALOKUORMASSA ryhmittelyyn liittyvässä ohjeessa kuuluviksi muun muassa asunnot ja toimistot. Myös 3–8-kerroksisten P2-luokan asuin- ja työpaikka­ Kuva 1 antaa esimerkkejä seinän eristepaksuuksista, jotka on lasrakennusten tilojen, joiden käyttötapa on asunto tai muun muassa kettu siten, että seuraavat U-arvotasot toteutuvat (laajempi kutoimisto, voidaan katsoa yleensä kuuluvan edellä mainittuun palo­ vaus Palokuormat ja rakennusten paloturvallisuus -tutkimuksen kuormaryhmään, koska kyseiset tilat on varustettava määräysten osan 1 raportissa [1]): mukaan muun muassa käyttötarkoitukseen sopivalla automaatti­ - Vuoden 1976 määräystaso sella sammutuslaitteistolla. (US 0,40 W/m2K; YP 0,35 W/m2K) Kiinteän palokuorman ei kaikissa tapauksissa tarvitse olettaa - Vuoden 2003 määräystaso osallistuvan paloon (esimerkiksi käyttötapaan liittyvän riittäväk (US 0,25 W/m2K; YP 0,16 W/m2K) si katsotun ajan kuluessa) tai siitä voidaan olettaa palavan vain - Vuoden 2010 määräystaso, osan, jos palokuormaa pystytään suojaamaan luotettavalla taval nykytaso (US 0,17 W/m2K; YP 0,09 W/m2K) la. Suojaamisen tapoja on erilaisia. Suojaverhouksen tarkoituk- Vuoden 2020 arvioitu määräystaso sena on suojata palolta takanaan olevaa materiaalia määritellyn (US 0,14 W/m2K; YP 0,08 W/m2K) ajan, esimerkiksi 10 tai 30 minuuttia. Vastaavanlainen suojaava - Passiivitaso ( US 0,09 W/m2K; YP 0,07 W/m2K) vaikutus voidaan saada aikaan käyttämällä osastoivia rakennusosia (esimerkiksi merkitys EI15, EI30, on EI60). Palokuormia voidaanja suojaKuva 2 sisältää yhteenvedon ulkoseinän eristeiden rakenteiden omaisuudenturvan ympäristöön kohdistuvan vaaran osalta suu- palokuorman tarempi myös estämällä tai rajoittamalla palamista automaattisella sammuutoksista normeerattuna huoneistoalaa kohti. Kuvassa esitekuin lämmöneristeiden. mutuslaitteistolla. tään ääriarvoina tapaukset, joissa on joko yksi huoneiston seinisEdellytyksenä sille, että palava-aineisia rakennusosia ei tarvitse tä ulkoseinä tai kolme seinistä on ulkoseiniä. LÄMMÖNERISTEIDEN MERKITYS PALOKUORMASSA laskea mukaan palokuormaan missään tapauksessa on se, että kyEPS ja PIR eristetyissä rakennuksissa ulkoseinien aiheuttama liseinen palokuorma ei osallistu palamiseen oletetun palon aikana. säys kokonaispalokuormaan aikavälillä 1976–2010 ollut 10±3 %, Kuva 1 antaa esimerkkejä seinän on laskettu siten,palokuorma että seuraavat U-paloon. Vastaava Käytännössä tämä tarkoittaa ääriarvoina mm.eristepaksuuksista, seuraavia tulkintoja: jotka kun oletetaan, että kaikki osallistuu arvotasot toteutuvat (laajempi kuvaus Palokuormat ja rakennusten paloturvallisuus tutki- Ympäristöopas 39:n tulkinnan mukaan palo ei leviä lämlisäys kivivillaeristeiden tapauksessa on ollut alle 1,7 %. muksen osan 1 raportissa [1]):30 min suojaavaa rakennetmöneristeeseen, kun käytetään 2 EI60 Paloteknisen ta silloin1976 kun liittyvän tilan osastoivuusvaatimus - Vuoden määräystaso (US 0,40 W/mon K; YP 0,35 W/m2K) käyttäytymisen luokkiin 2 liittyvät palokuormat 2 (eli palokuormaryhmä on alle 600 MJ/m - Vuoden 2003 määräystaso (US 0,25) [5]. W/m K; YP 0,16 W/m2K) 2 Suojaus voi muodostua myös passiivisen (levysuojaus) ja ja yläpohjan - - Vuoden 2010 määräystaso, nykytaso (US 0,17 W/mUlkoseinän K; YP 0,09 W/m2K)eristeet sijoittuvat rakenteissa koko vaiaktiivisen (automaattinen sammutus) menetelmän yhdis- 2 pan alueelle ikkunoita, 2 ovia ja muita aukkoja lukuun ottamatta. YP 0,081 W/m K)vaipan eristettyä pinta-alaa kohti ole-via - Vuoden arvioitu määräystaso (US 0,14 W/m K; telmästä 2020 (esimerkkinä P2-luokan Taulukossa esitetään 2 3–8-kerroksiset asuinra2 - Passiivitaso ( US 0,09 W/m YP 0,07 W/m K) palokuorman ja palotehon arvoja tapauksessa, jossa tuote on ilkennukset ja toimistotalot: K230 +K; sprinklaus).

Betoni 150 mm Kivivilla 120 kg/m3 - 1976: 90 mm - 2003: 145 mm - 2010: 210 mm - 2020: 255 mm - Pass: 395 mm Rappaus 5 mm

Betoni 150 mm EPS - 1976: 70 mm - 2003: 115 mm - 2010: 175 mm - 2020: 210 mm - Pass: 325 mm Rappaus 5 mm

Kuva 1. Esimerkkejä eristepaksuuksien muutoksista seinässä. 86

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Betoni 150 mm PIR - 1976: 35 mm - 2003: 70 mm - 2010: 110 mm - 2020: 140 mm - Pass: 220 mm Kivivilla 30 mm/ 110 kg/m3 Rappaus 5 mm

Kuva 1. Esimerkkejä eristepaksuuksien muutoksista seinässä.


(.'

 "(   "*

 (+' "(  )   

    !  " )'' ()' "*

         "(  (.' (''  "*

  "(  (,'

  #!)$   #!)$

(,'

.'

(+' ,' ()' +' ('' )' .'

'

,'

(/-,

Kuva 2. Ulkoseinän eristeiden palokuorman muutokset normeerattuna huoneistoalaa kohti tapauksille, joissa yksi tai kolme huoneiston seinistä rajoittuu ulkoseinään.

 "*

 "(  "*

  "(   "*



)'('

 

Kuva +' 2. Ulkoseinän eristeiden palokuorman muutokset normeerattuna huoneistoalaa kohti tapauksille, joissa yksi tai kolme huoneiston seinistä rajoittuu ulkoseinään. )'

'

Taulukko eri luokkien suojaamattomille 200 mm (/-, 1. Palokuorman ja palotehon raja-arvoja )'('   paksuille lämmÜneristeille. Kuva 2. Ulkoseinän eristeiden palokuorman muutokset normeerattuna huoneistoalaa kohti 2 tapauksille, seinistäPaloteho rajoittuu(kW/m ulkoseinään. Luokka jajoissa yksi tai kolme huoneiston Palokuorma ) LämpÜarvoTaulukko 1. Palokuorman ja

palotehon raja-arvoja eri luoklämmĂśneristeen tiheys (MJ/m2) 900 s keskiarvo oletuksia 3 kien suojaamattomille 200 A2-s1, d0; 50-120 kg/m 30 - 70 < 20 A2:n raja 3 MJ/kg mm paksuille lämmĂśnerisTaulukko 1. Palokuorman 3 ja palotehon raja-arvoja eri luokkien suojaamattomille 200 mm B-s1, d0; 30-50 kg/m 60 - 200 < 100 [7] 6 - 20 MJ/kg teille. paksuille lämmĂśneristeille. D-s2, d2; 25-50 kg/ m3 100 - 200 < 250 [7] 10 - 20 MJ/kg E â&#x20AC;&#x201C; F; 15-20 kg/ m3 100 â&#x20AC;&#x201C; 150 [8] 200 â&#x20AC;&#x201C; 500 2[8] 30 - 40 MJ/kg Luokka ja Palokuorma LämpĂśarvoPaloteho (kW/m ) lämmĂśneristeen tiheys (MJ/m2) 900 s keskiarvo oletuksia 30 - 70 < 20 A2:n raja 3 MJ/kg A2-s1, d0; 50-120 kg/m3 Kantavan rungon 3rakenteet voivat olla massiivisia tai rankarakenteita. Seuraavassa esitetään PALOKUORMAN PALOON OSALLISTUMISEN B-s1, d0; 30-50 kg/m 60 - 200 < 100 [7] VAIKUTUKSET 6 - 20 MJ/kg Suuruusluokka 100 MJ/m2 - Rankarakenne: man mitään puurakenteiden suojausta.3Arvot perustuvat kunkin paloteknisen luotällaisten sisältämiä arvioituja kokonaispalokuormia ja ensimmäisen 60 min 100 200 < 250 [7] 10 - 20vapautuu MJ/kg energiaa 60 minuutissa: D-s2, d2; 25-50 kg/ m ettäo ne Tästä kan kriteerien raja-arvoista pääteltyihin suuruusluokkiin. aikana vapautuvia energiamääriä seinän pinta-alayksikkÜä kohti: A1 ja A2 luokan ei oleteta osallistuvan paloon siten, kasvattaisivat palo3 tuotteiden 2 - 40 MJ/kg E â&#x20AC;&#x201C;-F; 15-20 kg/pinta-alayksikkÜä m 100 mm paksu 100 â&#x20AC;&#x201C; 150 [8]Suuruusluokka 200tuotteilâ&#x20AC;&#x201C; 500 [8]MJ/m 30 â&#x20AC;˘ Suojaamaton rakenne: 40 MJ/m2 Palokuormat kohti saman paksuisille Massiivinen rakenne: 750

rasitusta tai edistäisivät palon leviämistä lämmĂśntuoton kautta. Lisäksi seuraavassa oletetaan, tuotteen â&#x20AC;˘ 30luokitusta min suojattu rakenne: 20 MJ/m2 leettä eivät välttämättä suuresti eroa B luokan ja sitä alempien luokkioB-luokan Tästä vapautuu energiaa 60tuotteiden minuutissa: ja alempien luokkien luokituksena pidetään testat2 en lämmĂśneristeillä, mutta niiden palokäyttäytyminen on luok Suojaamaton rakenne: 300 tuna ilman mahdollisia pinnoitteita (eliMJ/m oletuksena homogeeninen tuote, joka koostuu yhdestä Kantavan rakenteet voivat olla massiivisia taituotteessa). rankarakenteita. Seuraavassa esitetään kien mukaisesti varsin erilaista etenkin suojaamattomina. Lisäkmateriaalista sen tiheys jarakenne: koostumus onMJ/m sama2 koko rungon 30 ja min suojattu 150 PALOKUORMAN PALOON OSALLISTUMISEN 2 tällaisten puurakenteiden sisältämiä arvioituja kokonaispalokuormia ja ensimmäisen 60 min si-tulee ottaa huomioon Bâ&#x20AC;&#x201C;F-luokan lämmĂśneristeiden erilainen Rankarakenne: Suuruusluokka 100 MJ/m VAIKUTUKSET aikana vapautuvia energiamääriä seinän pinta-alayksikkÜä kohti: käyttäytyminen: Hiiltyvätenergiaa jayleisellä sulavat60 (onteloita muodostavat) Taulukossa arvioidaan tasolla, ottamatta kantaamarakennuksen paloluokkaan ja käyto Tästä2 vapautuu minuutissa: 2 2 henkilĂśturvallisuuden - teriaalit Massiivinen 100paloa mmaivan paksu Suuruusluokka 750 MJ/mA1ja A2-luokan erirakenne: tavalla. tĂśtapaan, palokuorman vaikutuksen kannalta sekä tuotteiden palokuor- ei oleteta osallistuvan paloon siten, levittävät Suojaamaton rakenne: 40alkamista MJ/m 2 oKantavan Tästä energiaa 60 minuutissa: man merkitystä turvan kannalta sisäpuolisessa Erikasvattaisivat luokkien tuotteiden että ne palorasitusta tai edistäisivät palon leviämistä rungon rakenteet voivat olla massiivisia tai rankara-palossa. .  vapautuu 30 minomaisuuden suojattu rakenne: 20 MJ/m 2  Suojaamaton rakenne: 300 MJ/m paloon osallistumisen alkamisen aika on saatu puolittamalla luokkien standardisointityĂśn poh- seuraavassa oletetaan, että B-luokan lämmĂśntuoton kautta. Lisäksi kenteita. Seuraavassa esitetään tällaisten puurakenteiden sisältä2 jana olleen pienessä huoneessa tapahtuvan (2,4 m x 3,6 m) lieskahtamisen alarajan aika [9].  30 min suojattu rakenne: 150 MJ/m ja alempien luokkien tuotteiden luokituksena pidetään tuotteen miä arvioituja kokonaispalokuormia ja ensimmäisen 60 min ai2 ja 60 minuutin suojauksia, jotka on tehty A2-s1, Suojausten oletusarvoina on käytetty 10, 20 - kana Rankarakenne: Suuruusluokka 100 MJ/m luokitusta testattuna ilman mahdollisia pinnoitteita (eli oletuksevapautuvia energiamääriä seinän pinta-alayksikkÜä kohti: luokanvapautuu tarvikkeista. 10 minuutin suojauksen tapauksessa voi olla myĂśstuote, B-s1,joka d0 koostuu yhdestä materiaalista ja sen na homogeeninen - d0 100 mm paksu rakenne: Suuruusluokka 750 MJ/m2 tarvike o Massiivinen Tästä energiaa 60 minuutissa: 2 luokkaa, koska luokituskriteerien mukaan lämmĂśntuoton yläraja ensimmäisen 10 minuutin tiheys ja koostumus on sama koko tuotteessa). o Tästä vapautuu energiaa 6040 minuutissa: Suojaamaton rakenne: MJ/m aikana on samasuojattu kuin A2rakenne: luokan 300 tarvikkeille. Taulukossa 2 arvioidaan yleisellä tasolla, ottamatta kantaa ra â&#x20AC;˘ Suojaamaton  30 min rakenne: 20MJ/m MJ/m2 2. kennuksen paloluokkaan ja käyttĂśtapaan, palokuorman vaikutuk â&#x20AC;˘ 30 min suojattu rakenne: 150 MJ/m2 Taulukko 2. Palokuorman vaikutuksen arviointia henkilĂśturvallisuudelle ja omaisuuden suo4 jalle sisäpuolisessa palossa. Palokuorman luonne ja sijainti Irtaimiston palokuorma Kiinteä palokuorma Suojaamaton

Vaikutus henkilĂśturvallisuuteen alkaa* Palokuorma omaisuuden turvan kannalta 0 min â&#x2020;&#x2019; Sisältyy palokuormaoletukseen

10 min suojaus A2/B-s1, d0 30 min suojaus A2-s1, d0 60 min suojaus A2-s1, d0

10 min

11 min

15 min

20 min

30 min

31 min

35 min

40 min

60 min

61 min

65 min

70 min

4 Paloteknisen käyttäytymisen luokat E-F D C B 0 min 1 min 5 min 10 min

(Rajallinen määrä) sisältyy palokuormaoletukseen** (Rajallinen määrä) sisältyy palokuormaoletukseen** Ei osallistu paloon, jos oletuksena <600 MJ/m2 Ei yleensä osallistu paloon

* Eri luokkien tuotteiden paloon osallistumisen alkamisen aika on saatu puolittamalla pienessä huoneessa tapahtuvan (2,4 m x 3,6 m) lieskahtamisen alarajan aika [9].

* Eri luokkien tuotteiden paloon osallistumisen alkamisen aika on saatu puolittamalla pienessä huo-neessa tapahtuvan (2,4 m x 3,6 m) lieskahtamisen alarajan aika [9]. ** LämpÜarvoltaan 15 MJ/m2 tuotetta voi olla keskimäärin noin 5 mm tilan kaikilla sisäpinnoilla (suuruusluokaltaan 200 ¹ 50 MJ/m2 huonetilan koosta riippuen).

PALOTUTKIMUKSEN PĂ&#x201E;IVĂ&#x201E;T 2015

** LämpÜarvoltaan 15 MJ/m2 tuotetta voi olla keskimäärin noin 5 mm tilan kaikilla sisäpinnoilla (suu2

Taulukko 2. Palokuorman vaikutuksen arviointia henkilÜturvallisuudelle ja omaisuuden suojalle sisäpuolisessa palossa.

87


Määräysten ja niiden soveltamisen kannalta on hyvä käyttää käyttötapaan liittävää palokuormaryhmittelyä, jolloin yleensä ei tarvita erillistä palokuormatarkastelua laskelmineen. sen alkamista henkilöturvallisuuden kannalta sekä palokuorman merkitystä omaisuuden turvan kannalta sisäpuolisessa palossa. Eri luokkien tuotteiden paloon osallistumisen alkamisen aika on saatu puolittamalla luokkien standardisointityön pohjana olleen pienessä huoneessa tapahtuvan (2,4 m x 3,6 m) lieskahtamisen alarajan aika [9]. Suojausten oletusarvoina on käytetty 10, 20 ja 60 minuutin suojauksia, jotka on tehty A2-s1, d0 -luokan tarvikkeista. 10 minuutin suojauksen tapauksessa tarvike voi olla myös B-s1, d0 -luokkaa, koska luokituskriteerien mukaan lämmöntuoton yläraja ensimmäisen 10 minuutin aikana on sama kuin A2-luokan tarvikkeille. Rakennuksen sisäpuolella vähintään D-s2, d2 -luokan rakennustarvikkeet peittävät lämmöneristeitä ja suurimmalta osin myös kantavia rakenteita. Tällaisen rakennustarvikkeen takana oleva palokuorma osallistuu paloon vasta noin 10 min jälkeen, mikä perustuu siihen, että paloluokituksen pohjana oleva testaus tapahtuu loppukäytön olosuhteissa. Lisäksi on havaittu, että D-s2, d2 -luokan saavuttaminen edellyttää useimmiten lähes 10 mm tuotepaksuutta ja tämän paksuisen tuotteen läpipalaminen kestää yleensä noin 10 minuuttia. PALOKUORMAN MÄÄRITTELYN JA SUOJAUSTASON EHDOTUKSIA Kaikki palon alusta alkaen paloon osallistuva palokuorma on helposti havaittavissa, koska sitä ei ole peitetty millään. Ehdotuksena on, että rakenteissa suojattuna olevaa palokuormaa ei yleensä tarvitse lukea palokuormaan. Tämä edellyttää sitä, että rakenteissa olevan palokuorman suojauksen vaatimukset ovat rakennuksen paloluokkaan/kerroslukuun ja käyttötapaan (oletettuun palokuormaan) sidotut siten, että suojattuna oleva palokuorma ei oleellisesti vaikuta rakennuksen paloriskitasoon henkilöturvallisuuden tai omaisuuden turvan kannalta. Toinen mahdollisuus suojatun palokuorman mukaan ottamiseen on sen sisältämän palokuorman osuuden vähentäminen jollain kertoimella (samaan tapaan kuin Eurokoodin vähennyskerroin palokuormalle silloin kun rakennukseen on asennettu automaattinen sammutuslaitteisto). Tämä menettely johtaisi kuitenkin moniehtoiseen järjestelmään, eikä siksi ole suositeltava. Palokuormaryhmän käytöstä poikkeava erillinen palokuorman määrittäminen tapauskohtaisesti (luotettavan arvion perusteella tai laskelmalla) tulee kyseeseen seuraavissa tapauksissa: - kohteissa, joissa voidaan perustellusti osoittaa todellinen palokuorma oleellisesti pienemmäksi kuin kyseisen käyttötavan tiloissa yleensä - tuotanto- ja varastorakennuksissa, joiden palokuormat vaihtelevat runsaasti eri toimialoilla - käyttötavoissa, jotka eivät esiinny E1:n kohdan 2.2.1 -ohjeen käyttötapaluettelossa - jos rakenteet sisältävät palokuormaa oleellisesti enemmän kuin palokuormaryhmä edellyttää ja palokuorma voi osallistua paloon turvallisuustasoa oleellisesti heikentäen.

Ehdotetut palokuorman suojauksen pääperiaatteet ovat seuraavat sisätilan osastoivuusvaatimukseen liittyen (kuva 3): - sisäpuolinen palorasitus (kohdistuu sisäpintoihin ja aukkojen reunoihin): o suojaava rakenne täyttää puolet tilan osastoivalta rakenteelta vaaditusta palonkestävyysajasta • koskee myös mahdollisen tuuletusraon suojaamista - ulkopuolinen palorasitus (kohdistuu ulkopintoihin): o sisäpuolen suojausvaatimus vähennettynä 15 minuutilla (paitsi EI30-tapauksessa pintakerrosvaatimus) perustuen pienempään palorasitukseen (avoin tila/jäähtyminen). PALOKUORMAN SUOJAUSTASOJEN TODENTAMINEN Palokuorman suojauksen suoritustason todentamiseen on erilaisia vaihtoehtoja: A. Olemassa olevien eurooppalaisten koemenetelmien (suojaverhous ja osastoivuus) ja laskentamenetelmien soveltaminen (mm. hiiltymisnopeuteen ja eristävyyden arvojen laskemiseen perustuen) B. Kohdekohtaiset tapaukset – oletettuun palonkehitykseen perustuva mitoitus o Ison mittakaavan koetulosten käyttö – kokeella tulee olla kv. referenssejä, lämpörasitus tunnettu ja tulipalon rasitusta vastaava sekä koekappaleen riittävä koko mahdollisten mekaanisten vaurioiden ilmenemisen. o Muu perusteltu analyysi (esim. osastoivan seinän palonkestävyyskokeessa tehtyihin seinän sisäkerrosten lämpötilamittauksiin perustuen).

Suojaverhous Suojaverhousstandardin EN 14135 (Coverings – Determination of fire protection ability) [10] mukaisessa kokeessa koekappale sijoitetaan polttokoeuunin kattoon. Koekappaleen pinta-ala on vähintään 6,0 m2 ja sivun pituus vähintään 2,4 m. Luokitusparametrilla K2 merkitty suojaverhous suojaa takanaan olevia materiaaleja palolta luokituksen mukaisen ajan (10, 30 tai 60 minuuttia). Lastulevyalustalla saadut koetulokset soveltuvat kaikilla alustoilla käytetylle suojaverhoukselle (riippumatta alustan tyypistä ja tiheydestä). A = puolet tilan osastoivalta rakenteelta vaaditusta palonkestävyysajasta.

= puolet tilan osastoiva B =Asisäpuolen teelta vaaditusta palonke suojausvaatimus ta vähennettynä 15 minuutilla (paitsi EI30-tilan tapaukB = sisäpuolen suojausva sessa pintakerros-15 minuutilla hennettynä vaatimus). tilan tapauksessa pintake mus)

Rakennuksen kerroslukuun ja oletettuun palokuormaan (kuvattuna osastoivuusvaatimuksen avulla) perustuen voidaan rakennuksia ja vaatimustasoja jaotella seuraavasti: Kuva Kuva 3. Sisäpuolisen tilanosastoivuusvaatimukseen osastoivuusvaatimukseen 3. Sisäpuolisen tilan liittyvät liittyvät suojaus- suojausper - rakennuksen korkeus: 1–2 kerrosta, 3–8 kerrosta, 9–16 (homogeeninen tuote) ei ole vähintään tuote) B-s1,eid0 periaatteet, kun tarvike (homogeeninen oleluokkaa. vähintään B-s1, kerrosta ja yli 16 kerrosta d0 -luokkaa. - osastoivuusvaatimus: EI30, EI60, EI90 ja EI120. 88

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

PALOKUORMAN SUOJAUSTASOJEN TODENTAMINEN


Taulukko 3. Ehdotus rakenteessa olevan palokuorman (tuotteen, joka ei ole homogeenisesti vähintään B-s1, d0 -luokkaa) suojaustasoiksi sisäpuolisessa palorasituksessa (asuinrakennukset ja toimistot). Vaatimukset koskevat sisäpuolisia ja aukkoja ympäröiviä suojaavia rakenteita.

1 2 3

EI60 EI90 EI120

K230/EI30 EI45 K260/EI60

EI30 Osastoivuus EI60 EI60 EI90 EI90 EI120 EI120

1K- 2210krs K230/EI30 EI45 K260/EI60

1 2 3 4

K230/EI30 EI45 K260/EI60

1

9 – 16 krs K230/EI30 EI45 K260/EI60

yli 16 krs

1 1

1 1 1

3 EI30 K210/EI15 EI30 K210 EI60 K2102 K230/EI302 1 2 Rakennustarvikkeet pääosin A2-s1, K d010 luokkaa, vähäisiä osia2voi olla B-s1, d0 luokkaa K230/EI30 2 2EI90 Sprinklaus ja eristeet vähintään A2-s1, d02 K210 K230/EI302 3EI120 Tai pintakerrosvaatimuksen kautta noin 10 min suojaus P3 luokan rakennus EI30 K210/EI153 Taulukko 4. Ehdotus ulkoseinän rakenteessa palokuorman (tuotteen, joka ei ole homoRakennustarvikkeet pääosin A2-s1, d0 -luokkaa, vähäisiä osia voiolevan olla B-s1, d0 -luokkaa 1 Sprinklaus ja eristeet vähintään A2-s1, geenisesti vähintään B-s1,d0A2-s1, d0 luokkaa) palorasituksessa Rakennustarvikkeet pääosin d0 luokkaa,suojaustasoiksi vähäisiä osia voi ulkopuolisessa olla B-s1, d0 luokkaa Tai 2 pintakerrosvaatimuksen kautta noin 10 min suojaus Sprinklaus ja eristeet d0 (asuinrakennukset ja vähintään toimistot).A2-s1, Vaatimukset koskevat ulkopuolisia suojaavia rakenteita. 3

Taulukko 4. Ehdotus ulkoseinän rakenteessa olevan palokuorman (tuotteen, joka ei ole homogeenisesti vähintään B-s1, d0 luokkaa) suojaustasoiksi ulkopuolisessa palorasituksessa (asuinrakennukset ja toimistot). Vaatimukset koskevat ulkopuolisia suojaavia rakenteita.

K230/EI30 K230/EI30 EI45 EI45 K260/EI60 K260/EI60 P2 P1 luokan luokan rakennus rakennus 3 – 4 krs 5 – 8 krs 2 2 KK2230/EI30 210 K2K30/EI30 30/EI302 2 KEI45 K230/EI30 210 EI45 2 2 KK2230/EI30 210 K2K60/EI60 60/EI60 P3 P2 luokan luokan rakennus rakennus

Tai pintakerrosvaatimuksen kautta noin 10 min suojaus

P1 luokan rakennus Osastoivuus 1 - 2ulkoseinän krs 3rakenteessa – 4 krs 5 – 8palokuorman krs 9 – 16 krs yli 16 Taulukko 4. Ehdotus olevan (tuotteen, joka ei krs ole homo(sisätilojen) geenisesti vähintään B-s1, d0 luokkaa) suojaustasoiksi ulkopuolisessa palorasituksessa 1 1 1 1 2 EI60 K210/EI15 K210/EI15 K210/EI15 210/EI15 (asuinrakennukset ja toimistot).KVaatimukset koskevat ulkopuolisia suojaavia rakenteita. 2 EI90 K230/EI30 K230/EI30 K230/EI30 K230/EI30 2 EI120 EI45 EI45 EI45 EI45 P1 luokan rakennus Osastoivuus 1 - 2 krs 3P2 – 4luokan krs rakennus 5 – 8 krs 9 – 16 krs yli 16 krs 3 EI30 (sisätilojen) K210 tai (10) 4 1 2 EI60 K2230/EI30 K2K 10/EI15 10/EI1541 K210/EI151 EI60 K210/EI151 210 4 4 2 EI90 KK2230/EI30 EI90 K230/EI30 K2K30/EI30 30/EI30 K230/EI30 210 2 4 4 EI120 EI45 EI45 EI45 EI120 KEI45 K230/EI30 210 P2 luokan luokan rakennus P3 3 3 10 tai (10) EI30 K EI30 2 (10) 4 4 EI60 K210 30/EI30(30 Lämmöneristeiden K 10/EI15 suojaus edellyttää eristeen paloluokitustaK ja2palokatkoja min) koskevia lisäehtoja, muuten K 30/EI30 1Rakennustarvikkeet pääosin A2-s1, d0 -luokkaa, vähäisiä4 osia voi olla B-s1, d0 -luokkaa 4 Lämmöneristeiden K210/EI15 suojaus edellyttää eristeen paloluokitusta ja palokatkoja (30 min) kosEI90 K210 K230/EI30 Pintakerrosvaatimuksen kautta noin 10 min suojaus 4 4 30/EI30 kevia lisäehtoja, muuten K 2 EI120 K210 K230/EI30 2Sisäpuolella sprinklaus ja eristeet vähintään A2-s1, d0 Rakennustarvikkeet pääosin A2-s1, P3 d0 luokkaa, vähäisiä osia voi olla B-s1, d0 luokkaa luokan rakennus 3 Pintakerrosvaatimuksen 3kautta noin 10 min suojaus (10) 4EI30 Sisäpuolella sprinklaus ja eristeet vähintään A2-s1, d0 2

2

K210-vaatimuksen rinnalla voidaan harkita myös K110-vaatiJOHTOPÄÄTÖKSET 1 Lämmöneristeiden K210/EI15 suojaus edellyttää eristeen paloluokitusta ja palokatkoja (30 min) kosmuksen käyttöä, koska standardin mukaan sitä voidaan soveltaa 3 kevia muuten K230/EI30 alustoille, joiden tiheys on alle 300 kg/m . lisäehtoja, Määräysten ja niiden soveltamisen kannalta on hyvä käyttää käytEhdotukset soveltuvat suoraan asuinrakennuksiin ja toimistoihin. Hotellien, koulujen, päivä2 Rakennustarvikkeet pääosin A2-s1, d0 luokkaa, vähäisiä osia voi olla B-s1, d0 luokkaa tötapaan liittävää palokuormaryhmittelyä, jolloin yleensä ei tarvi3 kotien ja hoitolaitosten kautta osaltanoin tulee huomioon mahdolliset poistumisaikoihin liittyvät Pintakerrosvaatimuksen 10 ottaa min suojaus Osastoivuus ta erillistä palokuormatarkastelua laskelmineen. Palokuorma voi- Tuo4 suuremmat ja siitä johtuen tarpeelliset vaatimustasojen tiukennukset. Sisäpuolellaviiveet sprinklaus ja eristeet vähintään A2-s1,suojausten d0 Suojaavan rakennusosan osastoivuuden määrittämiseen voidaan daan jakaa palo-osaston sisäiseen palokuormaan (johon lasketaan tanto- ja varastorakennusten palokuormat vaihtelevat suuresti tuotannosta ja varastoitavasta soveltaen käyttää mm. standardejatavarasta SFS-EN 1365-1 (Kantavien irtain palokuorma, kalusteiden palokuorma ja riippuen, joten niidenmukaan palokuorma määritelläänkiinteiden tai arvioidaan kohdekohtaisesti. rakenteiden palonkestävyystestit. Osa 1: Seinät) [11] ja SFS-EN rakenteiden sisäpintojen palokuorma) sekä palo-osaston rakenEhdotukset soveltuvat suoraan asuinrakennuksiin ja toimistoihin. Hotellien, koulujen, päivä1365-2 (Kantavien rakenteiden palonkestävyystestit. Osa 2: Väliteisiin sisältyvään palokuormaan, jonka suojaus määritellään rakotien ja hoitolaitosten osalta tulee ottaa huomioon mahdolliset poistumisaikoihin liittyvät ja yläpohjat) [12]. Osastoivuuden vaatimuksen osalta suojaavan kennuksen paloluokan ja palokuormaryhmään liittyvän osastoisuuremmat viiveet ja siitä johtuen tarpeelliset suojausten vaatimustasojen tiukennukset. Tuorakenteen tulee täyttää käytetyn testausmenetelmän ja luokitukvuusvaatimuksen mukaan. tanto- ja varastorakennusten palokuormat vaihtelevat suuresti tuotannosta ja varastoitavasta sen kriteerit joko pelkkä suojakerros erikseen testattuna tai vaihRakenteissa olevan palokuorman (tuotteen, joka ei ole homotavarasta riippuen, joten niiden palokuorma määritellään tai arvioidaan kohdekohtaisesti. toehtoisesti osana loppukäytön rakennetta. geenisesti vähintään 9 B-s1, d0 -luokkainen) suojauksen tasot määritellään taulukoissa 3 ja 4. Ehdotusten pääperiaatteet ovat seuraaLaskentamenetelmistä vat sisätilan osastoivuusvaatimukseen liittyen: Palolta suojaavan puuverhoilun kerrospaksuus voidaan määrittää puun hiiltymisnopeuteen perustuen käyttäen standardin SFS- sisäpuolinen palorasitus (kohdistuu sisäpintoihin ja aukkojen reuEN 1995-1-2 (Eurokoodi 5. Puurakenteiden suunnittelu. Osa 1–2: noihin): 9 Yleistä. Puurakenteiden palomitoitus) [13] menettelyä. Kyseinen o suojaava rakenne täyttää puolet osastoivalta rakenteelta vaadistandardi sisältää myös eristävyyden arvojen laskentameneteltusta palonkestävyysajasta mät puulevyille, kipsilevyille, kivivillalle ja lasivillalle. Laskenta • koskee myös ikkuna-aukkoon tai vastaavaan tulokseen tulee liittyä myös tarvittavan kiinnitysmenetelmän ja rajoittuvan tuuletusraon suojaamista saumojen toteutuksen ehdot. Myös muita soveltuvia (validoitu- ulkopuolinen palorasitus (kohdistuu ulkopintoihin): ja) laskentamenetelmiä voidaan käyttää kohdekohtaisissa tarkas o sisäpuolen suojausvaatimus vähennettynä 15 minuutilla (paitteluissa. Laskentamenettelyllä tulee pystyä osoittamaan, että suosi EI30 tapauksessa pintakerrosvaatimus) perustuen pienempään javerhousluokkaa tai osastoivuusluokkaa vastaava palotekninen palorasitukseen. suoritustaso saavutetaan. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

89


P1-luokan rakennuksissa ja yli kaksikerroksisissa P2-luokan rakennuksissa suojaavan raken teen tulee täyttää seuraavat ehdot: - sisäpuolista paloa vastaan suojaavat rakenteet: pääosin vähintään A2-s1, d0 -luokan tarvikkeista (paitsi P2-luokan rakennuksia koskevat poikkeukset E1:n mukaan) - ulkopuolista paloa vastaan suojaavat rakenteet: pääosin vähintään B-s1, d0 -luokan tarvikkeista (paitsi P2 -luokan rakennuksia koskevat poikkeukset E1:n mukaan). Silloin kun rakennuksessa on eri palokuormaryhmiin kuuluvia tiloja (esim. eri käyttötavoista johtuen) tulee ulkoseinän ulkopuolisessa suojauksessa soveltaa korkeamman palokuormaryhmän vaatimuksista seuraavaa suojaustasoa vähintään yhden kerroskorkeuden tämän korkeamman palokuormaryhmän kerroksen yläpuolelle. Ehdotukset soveltuvat suoraan asuinrakennuksiin ja toimistoihin. Hotellien, koulujen, päiväkotien ja hoitolaitosten osalta tulee ottaa huomioon mahdolliset poistumisaikoihin liittyvät suuremmat viiveet ja siitä johtuen tarpeelliset suojausten vaatimustasojen tiukennukset. Tuotanto- ja varastorakennusten palokuormat vaihtelevat suuresti tuotannosta ja varastoitavasta tavarasta riippuen, joten niiden palokuorma määritellään tai arvioidaan kohdekohtaisesti. Palokuorman suojauksen toimivuuden todentamiseen esitetään käytettäväksi ensisijaisesti olemassa olevia standardisoituja koemenetelmiä (suojaverhous ja osastoivuus). Näiden lisäksi voidaan käyttää validoituja laskentamenetelmiä siten, että laskentatulokseen liittyy myös tarvittavan kiinnitysmenetelmän ja saumojen toteutuksen ehdot. Kohdekohtaisissa tapauksissa voidaan hyödyntää mm. ison mittakaavan koetuloksia (kun kokeen lämpörasitus tunnettu ja tulipalon rasitusta vastaava sekä koekappaleen koko mahdollistaa mekaanisten vaurioiden ilmenemisen) ja osastoivan seinän palonkestävyyskokeessa tehtyjä lämpötilamittauksia rakenteen suojaavan kerroksen alla. Tällä hetkellä rakennusten paloturvallisuutta koskevissa määräyksissä käytetään suojaverhousten osalta vain K2-luokitukseen perustuvia vaatimuksia. Määräysten uudistustyön yhteydessä voisi harkita myös K110-luokituksen käyttöönottoa. Tätä varten tarvitaan näyttöä luokituksen soveltuvuudesta suojaverhouksille, jotka suojaavat C–F-luokan lämmöneristeitä. Standardin mukaan kyseinen luokitus sopii alustoille, joiden tiheys on alle 300 kg/m³ ja paksuus vähintään 50 mm.

Kiitokset Tutkimuksen rahoitti Finnisol ry. Kiitän lisäksi Tuomo Rinnettä ja Peter Grönbergiä, jotka osallistuivat tutkimuksen osan 1 toteutukseen.

Lähdeluettelo 1. Mikkola, Esko; Rinne, Tuomo; Grönberg, Peter. Palokuormat ja rakennusten paloturvallisuus. Osa 1: Palokuormaryhmät, palokuorman jaottelu ja lämmöneristeiden merkitys palokuormassa. KK-Palokonsultti Oy, Espoo 4.7.2014. 2. Mikkola, Esko. Palokuormat ja rakennusten paloturvallisuus. Osa 2: Rakenteiden sisältämän palokuorman suojaaminen. KK-Palokonsultti Oy, Espoo 30.9.2014. 3. E1 Suomen rakentamismääräyskokoelma. Rakennusten paloturvallisuus. Määräykset ja ohjeet 2011. Helsinki. Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. 43 s. 4. Ympäristöministeriö. Muistio 6.4.2011. Yli-insinööri Jorma Jantunen. 5. Ympäristöopas 39. 2003. Rakennusten paloturvallisuus & Paloturvallisuus korjausrakentamisessa. Ympäristöministeriö, Edita, Helsinki. 165 s. 6. Mikkola Esko, Karhula Teemu, Grönberg Peter ja Ryynänen Joonas. Yksinkertaistetut vaatimukset P2-paloluokan asuinja työpaikkakerrostalon palo-osaston kantavien rakenteiden suojaukselle ja toiminnallisen palomitoituksen ohjeiden selkeytys. Tutkimusraportti VTT-R-07556 -10. Espoo 2010. 7. Östman, Birgit; Tsantaridis, Lazaros; Mikkola, Esko; Hakkarainen, Tuula; Belloni, Kaisa; Brumer, Harry; Piispanen, Peter. 2006. Innovative eco-efficient high fire performance wood products for demanding applications. Final report for Vinnova-Tekes project InnoFIreWood. Stockholm, SP Wood Technology. 98 s. SP Swedish National Testing and Research Institute, Report 2006: 30. 8. Mikkola, Esko; Hakkarainen, Tuula; Matala, Anna. 2013. Fire safety of EPS ETICS in residential multi-storey buildings, VTT. 37 p. + app. 4 p. Research Report; VTT-R-04632-13. 9. SFS-EN 13501-1. Rakennustuotteiden ja rakennusosien paloluokitus. Osa 1: Palokäyttäytymiskokeiden tuloksiin perustuva luokitus. 10. SFS-EN 14135: 2004. Coverings – Determination of fire protection ability. CEN 2004. 11. SFS-EN 1365-1. Kantavien rakenteiden palonkestävyystestit. Osa 1. Seinät. SFS 2013. 12. SFS-EN 1365-2 (Kantavien rakenteiden palonkestävyystestit. Osa 2: Väli- ja yläpohjat. 2000. 13. SFS-EN 1995-1-2 Eurokoodi 5. Puurakenteiden suunnittelu. Osa 1–2: Yleistä. Puurakenteiden palomitoitus. SFS 2004.

Ehdotukset soveltuvat suoraan asuinrakennuksiin ja toimistoihin. Hotellien, koulujen, päiväkotien ja hoitolaitosten osalta tulee ottaa huomioon mahdolliset poistumisaikoihin liittyvät suuremmat viiveet ja siitä johtuen tarpeelliset suojausten vaatimustasojen tiukennukset. Tuotanto- ja varasto­rakennusten palokuormat vaihtelevat suuresti tuotannosta ja varastoitavasta tavarasta riippuen, joten niiden palokuorma määritellään tai arvioidaan kohdekohtaisesti.

90

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Päivi Myllylä, Jukka Hietaniemi ja Mikko Salminen Palotekninen insinööritoimisto Markku Kauriala Oy Radiomiehenkatu 3B, 20320 Turku

Puukerrostalon palosuunnitteluohje – toiminnallinen suunnittelu

Tiivistelmä Artikkelin aiheena on uusi puukerrostalojen palosuunnitteluohje, joka on laadittu Finnish Wood Research Oy:n rahoittamassa tutkimushankkeessa. Vuonna 2014 aloitetussa hankkeessa on selvitetty puukerrostalojen paloteknisen suunnittelun erityispiirteitä. Suunnitteluohjeen pääkohderyhmää ovat paloteknistä suunnittelua tekevät suunnittelijat sekä viranomaiset. Korkeammat puukerrostalot eivät vielä ole yleisiä asuinrakennuksia Suomessa. Suunnitteluohjeen onkin tarkoitus esimerkkien kautta tuoda esille, minkälaisilla laskennallisilla tarkasteluilla voidaan osoittaa puukerrostalojen paloturvallisuus, mikäli ei haluta tehdä suunnittelua RakMK osan E1 lukuarvojen pohjalta. Hankkeessa on keskitytty toiminnalliseen suunnitteluun ja yhdessä ohjausryhmässä työskennelleiden viranomaisten kanssa on kehitetty hyväksymiskriteeristöä puukerrostalojen paloturvallisuussuunnitteluun. JOHDANTO

Yleistä suunnitteluohjeesta Tässä esiteltävä suunnitteluohje tausta-aineistoineen on laadittu Finnish Wood Research Oy:n rahoittamassa tutkimushankkeessa. Hankkeessa on selvitetty puukerrostalojen eristyispiirteitä paloteknisessä suunnittelussa. Suunnitteluohje on tarkoitettu paloteknistä suunnittelua tekeville suunnittelijoille sekä viranomaisille. Ohjeen tarkoitus on esimerkkien kautta tuoda esille, minkälaisilla laskennallisilla tarkasteluilla voidaan osoittaa puukerrostalojen paloturvallisuus, mikäli paloturvallisuusvaatimuksen osoittamisessa ei sovelleta Rakentamismääräyskokoelman (RakMK) osan E1 [1] -luokkiin ja lukuarvoihin perustuvaa menettelyä. Tutkimuksessa hyödynnettiin neljää case-kohdetta, joiden avulla saatiin esille erityisesti puukerrostalorakentamiseen liittyyviä ominaispiirteitä. Suunnitteluohjeen käsikirjoitus on valmistunut helmikuussa 2015 ja se on lähtenyt keväällä 2015 kommenttikierrokselle. Valmistuttuaan suunnitteluohje tullaan julkaisemaan sähköisessä muodossa. Hankkeen ohjausryhmässä ovat toimineet Jouni Hakkarainen

Metsä Woodista, Simo Hostikka Aalto yliopistosta, Pekka Mutikainen Pirkanmaan pelastuslaitoksesta, Timo Laitinen ja Annika Alppi Tampereen rakennusvalvontavirastosta, Pertti Tamminen Tampereen kaupungin Vuores projektista, Ilpo Leino SPEK:stä ja Topi Helle Finnish Wood Research Oy:sta. Tutkimus on tehty Palotekninen insinööritoimisto Markku Kauriala Oy:n toimesta. Hankkeen projektiryhmään ovat kuuluneet TkL Päivi Myllylä (projektipäällikkö), TkT Jukka Hietaniemi, TkT Mikko Salminen, DI Antti Rostedt, FM Marianna Kauriala, DI Jouni Jortikka, RA Mikko Lehtonen, Ins Jorma Susi, tekn. yo Ville Koskela ja DI Markku Kauriala. Tässä artikkelissa esitetään lyhyesti suunnitteluohjeen sisältö siten, että jokainen luku on käsitelty yhden artikkelin pääotsikon alla.

Toiminnallinen paloturvallisuussuunnittelu Oletettuun palonkehitykseen perustuva toiminnallinen paloturvallisuussuunnittelu on kansallisissa ja eurooppalaisissa määräyksissä (RakMK ja Eurokoodi) hyväksytty suunnittelumenetelmä, jolla varmistetaan rakennuksen paloturvallisuus. Menetelmä ottaa huomioon aktiiviset ja passiiviset palontorjuntamenetelmät sekä rakennuksen yksilölliset ominaisuudet, kuten tilojen korkeuden ja geometrian. Toiminnallisella mitoituksella saavutetaan vähintään yhtä hyvä turvallisuustaso kuin yleisillä taulukkomitoitusmenetelmillä. Yleiset taulukkomitoitukseen perustuvat säännöt rajoittavat muun muassa puun käyttöä sisäseinissä ja -katossa. Toiminnallisella mitoituksella voidaan esimerkiksi osoittaa, että ratkaisu, jossa massiivisia puurakenteita jätetään suojaamattomana näkyviin, on vähintään yhtä paloturvallinen kuin taulukkomitoituksen mukainen ratkaisu. Taulukkomitoitukseen verrattuna tämä edellyttää tarkempia analyysejä sekä mitoittavasta palotilanteesta että näkyviin jäävän puurakenteen hiiltymästä. Toiminnallinen palomitoitus lähtee paloturvallisuuden olennaisista teknisistä vaatimuksista, jotka on esitetty RakMK E1:n kohPALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

91


laskennallinen tarkastelu lämpötilojen kehittymisestä, savun poistumisturvallisuudesta. Kuvassa 1 on esitetty eri lähestymistavat v osoittamiseksi. dassa 1.2. Toiminnallisessa paloturvallisuussuunnittelussa määritetään kohteen todennäköiset uhat ja mitoituspalot, tehdään riskianalyysi ja laskennallinen tarkastelu lämpötilojen kehittymisestä, savunmuodostuksesta sekä poistumisturvallisuudesta. Kuvassa 1 on esitetty eri lähestymistavat vaatimusten täyttymisen osoittamiseksi.

Eri maiden palomääräysten vertailu Tutkimuksessa tarkasteltiin eri maiden kansallisia palomääräyksiä puukerrostalorakentamisen kannalta. Pääpaino oli Pohjoismaissa ja Euroopassa mutta myös muiden maiden määräyksiä tarkasteltiin. Eurooppalaiset standardit sisältävät lähinnä harmonisoituja menetelmiä rakenneosien käyttäytymisen osoittamiseksi teknisesti toimiviksi. Palomääräykset puolestaan kuuluvat kansalliseen lainsäädäntöön. Tarkastelun perusteella Suomen ja muiden pohjoismaiden (pois lukien Tanska) palomääräykset mahdollistavat puun käytön kerrostalojen rakenteissa suhteellisen hyvin verrattuna muihin tarkasteltuihin maihin. Sprinklauksen vaikutus puukerrostalon maksimikerroslukuun vaihtelee selvästi eri maissa. KÄYTETTÄVÄT MENETELMÄT JA OHJELMAT Suunnitteluohjeessa annetaan lyhyt kuvaus toiminnallisessa mitoituksessa tarvittavista menetelmistä ja ohjelmista, kuten palosimulointiohjelmat, vyöhykemalliohjelmat, suljetussa muodossa esitetyt mallit sekä rakenteiden analysointiin soveltuvat ohjelmat. Tämän lisäksi tarkasteltiin ohjelmien välistä tiedonsiirtoa kirjallisuuden perusteella. SUUNNITTELUN LÄHTÖTIETOJA Suunnitteluohjeessa esitetään joidenkin puurakentamisen kannalta olennaisten tilojen tilastoihin perustuvat palokuorman tiheyden jakaumat (asuinrakennukset, työpaikkarakennukset, liikerakennukset ja liiketilat). Lisäksi näytetään esimerkin avulla kuinka suunnittelussa voidaan laskea varmuuskerroin vaaratekijän ja kapasiteetin jakaumien perusteella. Huonepalon lämpötiloja käsitellään tapauksissa, joissa automaattinen vesisammutusjärjestelmä rajoittaa paloa ja täysin kehittyneen huonepalon tapauksissa. Tilanteissa, joissa tilassa on automaattinen vesisammutusjärjestelmä – sprinkleri- tai vesisumulaitteisto – joka toimii suunnitellulla tavalla, tulipalon synnyttämä lämpötila jää niin alhaiseksi, että se ei aiheuta uhkaa rakenteiden palonkestävyydelle. Täysin kehittyneen huonepalon lämpötilan arviointiin on kehitetty lukuisia malleja (ks. esim. [2]), joilla kaikilla on hyvät ja huonot puolensa. Tutkimuksen mukaan erittäin hyvin lukuisissa polttokokeissa mitattuja täysin kehittyneen huonepalon lämpötiloja kuvaava malli on Harmathyn ja Lien Kanadassa 1970-luvulla laatima malli [3, 4, 5, 6, 7]. Malli antaa arvion huonepalon lämpötilalle huoneen dimensioiden, ilmanvaihdon, palokuorman ja reu-

Eurooppalaiset standardit sisältävät lähinnä harmonisoituja menetelmiä rakenneosien käyttäytymisen osoittamiseksi teknisesti toimiviksi. Palomääräykset puolestaan kuuluvat kansalliseen lainsäädäntöön. 92

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Kuva 1. Lähestymistavat vaatimusten täyttämiseen. Kuva 1. Lähestymistavat vaatimusten täyttämiseen.

Eri maiden palomääräysten vertailu

napintojen lämpöteknisten ominaisuuksien perusteella. ReunaTutkimuksessa tarkasteltiin eri maiden kansallisia palomääräyksiä puu pintojen lämpötekniset ominaisuudet otetaan huomioon selkeän kannalta. Pääpaino oli Pohjoismaissa ja Euroopassa mutta myös muid yksinkertaisesti käyttäen parametria C, joka mallin alkuperäisestarkasteltiin. Eurooppalaiset standardit sisältävät lähinnä harm sä muotoilussa sai kaksi arvoa, C = 0 tai C = 1, riippuen siitä, ovatrakenneosien käyttäytymisen osoittamiseksi teknisesti toimiviksi. Palo ko reunapinnat raskaita, tiheys suurempi kuin 1600 kg/m3, vai kekuuluvat kansalliseen lainsäädäntöön. Tarkastelun perusteella vyitä, tiheys pienempi kuin 1600 kg/m3. Tässä tutkimuksessa malpohjoismaiden (pois lukien Tanska) palomääräykset mahdollistavat pu liin on lisätty kolmas reunamateriaaliluokka, materiaalit, joiden tiheys on pienempi kuin 900 kg/m3. Niille käytetään arvoa C = 2. Rakenteiden palonkestävyyttä uhkaavan palotilanteen syntyminen vaatii lähes poikkeuksetta ikkunoiden rikkoutumisen, koska tällöin palo voi saada riittävästi happea, jotta se voi kehittyä täyden palamisen vaiheeseen ja jotta täyden palamisen vaihe voi jatkua niin pitkään, että rakenteet voivat kuumentua kriittisellä tavalla. Ikkunoiden rikkoutumiseen liittyy merkittäviä epävarmuustekijöitä eikä ole mielekästä määritellä yhtä ikkunoiden rikkoutumisen lämpötilaa. Tämän takia suunnittelun lähtötietoina esitetään myös polttokokeiden perusteella määritetty jakauma palotilan kaasun lämpötilalle, jossa ikkunalasi voi rikkoutua niin mittavasti, että se voi muodostaa palolle ilmaa syöttävän aukon. Lähtötiedot-kappaleessa tarkastellaan myös kipsilevyjen suojausvaikutusta perustuen tutkimuksessa tehtyihin laskelmiin. RakMK osassa E1 annetaan suojaverhousluokkavaatimukset rakenteille (K230 tai K210). Toiminnallista palomitoitusta käytettäessä on syytä tarkastaa, että suojaverhotun puurakenteen suojaver­ housluokka on riittävä. Erityisen tärkeää tämä on silloin, kun palorasitus on joiltain osin pahempi kuin standardipalorasitus ja/tai suojaamattomia puupintoja jätetään näkyviin. HYVÄKSYMISKRITEERIT

Kantavien rakenteiden palonkestävyys Eurokoodien mukaan puurakenteiden analysointi palotilanteessa perustuu pääasiassa tehollisen poikkileikkauksen menetelmään. Kyseisessä menetelmässä oletetaan, että puurakenteen lujuus ja jäykkyys ovat nollia hiiltymisrajaan rajoittuvassa materiaalikerroksessa, kun taas muualla poikkileikkauksessa lujuus- ja jäykkyysominaisuudet pysyvät ennallaan. SFS-EN 1995-1-2:n [8] liite A:ssa on esitetty laskentamenetelmä, jolla voidaan määrittää suojaamattoman puurakenteen hiiltyminen parametrisessa palossa. Tätä menetelmää käytettäessä parametrinen palo on määritettävä SFS-EN 1991-1-2 [9] liitteen A mukaisesti. Parametrisen palon käyttämiselle on annettu rajoituksia sekä SFS EN 1995 1 2:ssa että SFS-EN 1991-1-2:n liitteessä A, joten se ei sovellu joka kohtee-


pystyy kantamaan vähintään yhtä suuret kuormat kuin RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukainen rakenne.

seen. Se on kuitenkin Eurokoodien ainoa menetelmä, jota voidaan sellaisenaan käyttää puurakenteen hiiltymän laskemiseksi muussa kuin standardipalon tapauksessa. Standardin SFS-EN 1995-1-2 liitteessä B on annetaan ohjeistusta kehittyneiden laskentamenetelmien käyttämisestä. Niitä voidaan käyttää mm. hiiltymissyvyyden (300 oC:n isotermi) määrittämiseksi. Kyseisessä liitteessä annetut termiset ominaisuudet pätevät kuiteinkin vain standardipalon tapauksessa. Kaikissa muissa tapauksissa lämpötilariippuvaiset ominaisuudet täytyy määritellä tapauskohtaisesti. Näin on tehty esimerkiksi lähteessä [10], jossa vertailtiin kehittyneen laskentamallin (SAFIR [11]) antamia tuloksia polttokokeiden vastaaviin. Kyseisen artikkelin laskentamallissa käytettiin SFS-EN 1995-1-2:n mukaisia materiaaliomi- Kuva 2. 2. Kantavan rakenteen hyväksyttävyyden osoittaminen vertailulla RakMK osan E1 Kuva Kantavan rakenteen hyväksyttävyyden osoittaminen vertaimukaiseen ratkaisuun. naisuuksia tiheydelle ja ominaislämmölle ja suunnitteluohjees- taulukkomitoituksen lulla RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun. sa esitettyjä arvoja lämmönjohtavuudelle. Näiden materiaaliominaisuuksien käyttö johti kyseisen artikkelin vertailuissa varmalla Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rajoittaminen puolella oleviin tuloksiin. Palon kehittymisen rajoittamiseksi rakennuksessa on käytettävä rakennustarvikkeita, jotka Standardin SFS-EN 1991-1-2 mukaan palokuormaan sisältyy eivät myötävaikuta palon kehittymiseen vaaraa aiheuttavalla tavalla. Pintamateriaalien kaikki palava rakennuksen irtaimisto ja rakennuksen asianomaiRC2 ja RC3, joista luokka 3 on vaativin. Seuraamusten luokittepaloteknisiä ominaisuuksia arvioitaessa huomioon otettavat tekijät ovat tarvikkeiden set palavat osat, mukaan lukien verhoukset ja pinnoitteet. Palavan luperuste onpaloon: rakenteen rakenneosan merkitys vaurioitumisen osallistuminen lämmöntai vapautuminen, mahdollinen lieskahduksen alkamiseen kuluva savun Luotettavuusluokat ja pisaroiden muodostuminen. Puukerrostalossa palon ja vastaasavun kehittymistä ainemäärän palavia osia, jotka eivät hiilly palon aikana, ei tarvitse aika, kannalta. esittävät seuraamusluokkia lisäksi aktiivisilla palontorjuntakeinoilla kuten automaattisella ottaa huomioon. Näin ollen puun palamisesta syntyvä lisäys pa- rajoitetaan vat luotettavuuden vaatimukset määrällisesti luotettavuusindeksin, sammutuslaitteistolla. lokuormaan tulee tarvittaessa ottaa iteratiivisesti huomioon hiilβ, avulla, jonka perusteella voidaan määrittää hyväksyttävä toisleviämisen rajoittaminen lähistöllä oleviin rakennuksiin tymän laskennassa. Laskelmissa täytyy siis osoittaa, kuinka pal- Palon tumisaika rakenteeseen kohdistuvalle vauriolle (ks. taulukko 2). jon puun palamisesta on oletettu tulevan lisäystä palokuormaan On syytä huomata, että luotettavuusindeksin (ja hyväksyttävissä Palon leviämisen estäminen naapurirakennukseen voi perustua riittävään turvaetäisyyteen, ja hiiltymälaskelmissa on osoitettava, että tämä oletus on ollut var- osastoiviin olevan vaurioitumisen arvot eivätRakMK ole riippuvaisia rakenteisiin, niidentoistumisajan) yhdistelmään tai palomuuriin. osan E1 kohtien 11.3.3 malla puolella. Iteratiivista laskentaprosessia on kuvattu aiemmin syystä, kuten liiallinen tai lu- aktiivisilla jarakenneosan 11.5.3 mukaan vaurioitumisen näitä passiivisen palontorjunnan keinoja voidaantuulikompensoida eli automaattisella ja automaattisella sammutuslaitteistolla. ainakin lähteissä [10, 12]. Myös tässä suunnitteluohjeessa on ku- laitteilla mikuorma, maanjäristyspaloilmoittimella tai tulipalo. Lähteen [14] mukaan stanAktiivisten palontorjuntakeinojen käyttäminen passiivisten suojauskeinojen kompensointiin vataan iteratiivisen laskentaprosessin kulku. dardin SFS-EN 1990 liitteen B arvot muodostavatkin vakuuttavan Luotettavuusluokat esittävät seuraamusluokkia vastaavat luotettavuuden vaatimukset on mahdollista vain toiminnallisen suunnittelun kautta. Turvaetäisyyttä arvioitaessa on Kun kantavien rakenteiden palonkestävyyttä tarkastellaan lähtökohdan siedettäväksi otettava huomioon lämpösäteily, riskitasoksi savun mukanapalotilanteessa. leviävät kuumat kappaleet sekä tuulen määrällisesti luotettavuusindeksin, β, avulla, jonka perusteellatovoidaan määrittää hyväksyttävä Luotettavuusluokat esittävät seuraamusluokkia vastaavat luotettavuuden vaatimukset leviävien palokaasujen dennäköisyyspohjaisesti, voidaan esim. sprinklereiden Suunnitellun ratkaisun hyväksyttävyys voidaan osoittaa myös toistumisaika rakenteeseen kohdistuvalle vauriolle (ks.vaikutus taulukko 2).mukana On syytä huomata, ettälämpösäteily. määrällisesti luotettavuusindeksin, β, avulla, jonka perusteella voidaan määrittääRakMK hyväksyttävä ottaa huomioon todenmukaisesti. Suunnitteluohjeessa on esitetvertailulla osan luotettavuusindeksin (ja hyväksyttävissä olevan vaurioitumisen toistumisajan) arvot eivät oleE1 taulukkomitoituksen mukaiseen ratPoistumisturvallisuus jaettä pelastaminen toistumisaika rakenteeseen kohdistuvalle vauriolle (ks. taulukko 2). On syytä huomata, rakenneosan vaurioitumisenmm. syystä, kuten liiallinen tuuli- tai lumikuorma, tyriippuvaisia keinoja tarkastella riskin siedettävyyttä Eurokoodin mukaisuun, jonka oletetaan aina täyttävän yhteiskunnan asettamat luotettavuusindeksin (ja hyväksyttävissä olevan vaurioitumisen toistumisajan) arvot eivät ole maanjäristys tai tulipalo. mukaan liitteessä standardin SFS-EN 1990 liitteen B arvot Jos esitetyn kaisesti. Standardin SFS-ENLähteen 1990 [13][14] opastavassa Bliiallinen rapaloturvallisuustavoitteet. rakenteen pettämisen to- muiden Puukerrostalon poistumisturvallisuuden hyväksymiskriteerit eivät eroa riippuvaisia rakenneosan vaurioitumisen syystä, kuten tuuli- tai lumikuorma, muodostavatkin vakuuttavan lähtökohdan siedettäväksi riskitasoksi palotilanteessa. asuinkerrostalojen hyväksymiskriteereistä. Hyväksymiskriteerinä voidaan pitää riittävää kennukset ja rakenteet jaotellaan seuraamussluokkiin CC1, CC2 SFS-EN ja dennäköisyys on pienempi kuin RakMK osan E1 taulukkomitoimaanjäristys tai tulipalo. Lähteen [14] mukaan standardin 1990 liitteen B arvot savunpoistoa porrashuoneesta sekä pelastusteiden sijoittamista niille sivuille, joissa on CC3 (ks. Taulukkovakuuttavan 1) ja niitä vastaaviin luotettavuusluokkiin RC1, varapoistumistienä tuksen mukaisen rakenteen, niin esitetty rakenne on hyväksyttämuodostavatkin lähtökohdan käytettävät parvekkeet ja ikkunat. Taulukko 1. Seuraamusluokkien määrittelysiedettäväksi SFS-EN 1990riskitasoksi mukaisesti.palotilanteessa. Taulukko 1. Seuraamusluokkien määrittely SFS-EN 1990 mukaisesti. Seuraamusluokka Kuvaus Rakennuksia koskevia esimerkkejä Seuraamusluokka Suuret Kuvausseuraamukset Rakennuksia koskevia Pääkatsomot; julkiset CC3 esimerkkejä joissa vaurion hengenmenetysten tai hyvin suurten rakennukset, CC3 Suuret seuraamukset Pääkatsomot; julkiset seuraamukset ovat suuret taloudellisten, sosiaalisten tai hengenmenetysten tai hyvin suurten rakennukset, joissa vaurion ympäristövahinkojen takia (esim. konserttitalo) taloudellisten, sosiaalisten tai seuraamukset ovat suuret CC2 Keskisuuret seuraamukset Asuinja liikerakennukset; ympäristövahinkojen takia (esim. konserttitalo) hengenmenetysten tai merkittävien julkiset rakennukset, joissa CC2 Keskisuuret seuraamukset Asuin- jaseuraamukset liikerakennukset; taloudellisten, sosiaalisten tai vaurion ovat hengenmenetysten tai merkittävien julkiset rakennukset, ympäristövahinkojen takia keskisuuret (esim. joissa taloudellisten, sosiaalisten tai vaurion seuraamukset ovat toimistorakennus) ympäristövahinkojen takia keskisuuret (esim. CC1 Vähäiset seuraamukset Maaja toimistorakennus) hengenmenetysten tai pienten tai metsätalousrakennukset, joissa CC1 Vähäiset seuraamukset Maaja oleskele ihmisiä merkityksettömien taloudellisten, ei yleensä hengenmenetysten tai pienten tai metsätalousrakennukset, joissa sosiaalisten tai ympäristövahinkojen (esim. varastorakennukset, merkityksettömien taloudellisten, ei yleensä oleskele ihmisiä takia kasvihuoneet) sosiaalisten tai ympäristövahinkojen (esim. varastorakennukset, takia kasvihuoneet) Taulukko 2. Luotettavuusindeksille β suositeltavat vähimmäisarvot standardin SFS-EN 1990 mukaisesti 1 vuoden tarkastelujaksolla. Taulukko 2. Luotettavuusindeksille β suositeltavat vähimmäisarvot standardin SFS-EN 1990 mukaisesti 1 vuoden tarkastelujaksolla. Luotettavuusluokka Indeksin β Indeksiä β vastaava Toistumisaika 1/f vähimmäisarvo esiintymistaajuus f Luotettavuusluokka Indeksin β Indeksiä β vastaava Toistumisaika 1/f (murtorajatiloissa) 1 vähimmäisarvo vuoden tarkastelujaksossa esiintymistaajuus f (murtorajatiloissa) 1 RC3 5,2 1,0 · 10-7 per vuosi 10000000 vuotta vuoden tarkastelujaksossa RC2 4,7 1,3 · 10-6 per vuosi 769000 vuotta RC3 5,2 1,0 · 10-7 per vuosi 10000000 vuotta RC1 4,2 1,3 · 10-5 77000 vuotta -6 per vuosi RC2 4,7 1,3 · 10 per vuosi 769000 vuotta -5 per vertailulla vuosi 77000 vuotta RC1 1,3 · 10myös Suunnitellun ratkaisun 4,2 hyväksyttävyys voidaan osoittaa RakMK osan E1

Taulukko 1. Seuraamusluokkien määrittely SFS-EN 1990 mukaisesti.

Taulukko 2. Luotettavuusindeksille ß suositeltavat vähimmäisarvot standardin SFS-EN 1990 mukaisesti 1 vuoden tarkastelujaksolla.

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun, jonka oletetaan aina täyttävän yhteiskunnan Suunnitellun ratkaisun hyväksyttävyys myös vertailullatodennäköisyys RakMK osan E1 asettamat paloturvallisuustavoitteet. Josvoidaan esitetynosoittaa rakenteen pettämisen on taulukkomitoituksen mukaiseen ratkaisuun, jonka oletetaan aina täyttävän yhteiskunnan

93


vä. Kun rakenneosan hyväksyttävyys osoitetaan em. tavalla, vaikutukset muihin rakenneosiin täytyy ottaa myös huomioon. Tällainen tilanne voi olla esimerkiksi, jos jossain rakenneosassa jätetään puupintaa näkyviin. Tällöin on syytä tarkistaa palavasta puupinnasta syntyvän palokuorman lisäyksen vaikutus muihin rakenneosiin ja niiden suojauksiin. Kuvan 2 esimerkissä tarkastellaan tilannetta, jossa halutaan jättää puupintaa näkyviin. Käytännössä tässä esimerkissä kantava rakenne voidaan osoittaa hyväksyttäväksi osoittamalla laskennallisesti, että esitetyn ratkaisun jäännöspoikkileikkaus pystyy kantamaan vähintään yhtä suuret kuormat kuin RakMK osan E1 taulukkomitoituksen mukainen rakenne.

Palon ja savun kehittymisen ja leviämisen rajoittaminen Palon kehittymisen rajoittamiseksi rakennuksessa on käytettävä rakennustarvikkeita, jotka eivät myötävaikuta palon kehittymiseen vaaraa aiheuttavalla tavalla. Pintamateriaalien paloteknisiä ominaisuuksia arvioitaessa huomioon otettavat tekijät ovat tarvikkeiden osallistuminen paloon: lämmön vapautuminen, mahdollinen lieskahduksen alkamiseen kuluva aika, savun ja pisaroiden muodostuminen. Puukerrostalossa palon ja savun kehittymistä rajoitetaan lisäksi aktiivisilla palontorjuntakeinoilla kuten automaattisella sammutuslaitteistolla.

Kuva 3. Esimerkkilaskelman näkyviin jäävän CLT-rakenteen lopullinen

Kuva 3. Esimerkkilaskelman näkyviin hiiltymissyvyys palolle alttiin puupinnan funktiona. jäävän CLT-rakenteen palolle alttiin puupinnan funktiona. AUTOMAATTISET SPRINKLERILAITTEISTOT

kohdistuva lämpösäteily ei saa nousta liian korkeaksi ja näkyvyy-

den heikkeneminen ei käydään saa hidastaaläpi pelastushenkilöstön liikkuSuunnitteluohjeessa sprinklerilaitteistojen yleise mista. Palosuunnittelussa on otettava puukerrostalossa. huomioon ja varmistettava laajuus ja taso (sprinkleriluokka) Lisäksi esitetä riittävä savunpoisto sekä pintamateriaalien Lisäksekä sprinklerikeskuksen sijainnille jaominaisuudet. mitoitukselle ja käydään Palon leviämisen rajoittaminen si paloon osallistuviensprinklerilaitteistoa materiaalien määrää taiverrataan syttymistä onvesisumujärj ratyypit. Perinteistä lähistöllä oleviin rakennuksiin joitettava. matalapainevesisumujärjestelmä). Lisäksi käsitellään sprinklerilai Palon leviämisen estäminen naapurirakennukseen voi perustua Case-kohteiden avulla. Sprinklerilaitteistoiden luotettavuutta riittävään turvaetäisyyteen, osastoiviin rakenteisiin, niiden yhdisRAKENTEIDEN käytännössä sekäSUUNNITTELU esitetään keinoja sen parantamiseksi. telmään tai palomuuriin. RakMK osan E1 kohtien 11.3.3 ja 11.5.3 mukaan näitä passiivisen palontorjunnan keinoja voidaan kompensoida aktiivisilla laitteilla eli automaattisella paloilmoittimella ja automaattisella sammutuslaitteistolla. Aktiivisten palontorjuntakeinojen käyttäminen passiivisten suojauskeinojen kompensointiin on mahdollista vain toiminnallisen suunnittelun kautta. Turvaetäisyyttä arvioitaessa on otettava huomioon lämpösäteily, savun mukana leviävät kuumat kappaleet sekä tuulen mukana leviävien palokaasujen lämpösäteily.

Poistumisturvallisuus ja pelastaminen Puukerrostalon poistumisturvallisuuden hyväksymiskriteerit eivät eroa muiden asuinkerrostalojen hyväksymiskriteereistä. Hyväksymiskriteerinä voidaan pitää riittävää savunpoistoa porrashuoneesta sekä pelastusteiden sijoittamista niille sivuille, joissa on varapoistumistienä käytettävät parvekkeet ja ikkunat. Pelastushenkilöstön turvallisuuden huomioon ottaminen Keskeisin pelastushenkilöstöä vaarantava tekijä on rakenteiden mahdollinen pettäminen sammutus- ja pelastustoimien aikana. Tämän vaaran ehkäisemisessä on tärkeää rakenteiden palonkestävyyden hyväksymiskriteerin täyttyminen. Pelastusmiehistöön

Suunnitteluohjeessa käydään läpi mitä toiminnallinen palosuunnittelu tarkoittaa kantavien ja muiden rakenteidn kannalta. EsiPALOTEKNISET LAITTEISTOT merkiksi millä edellytyksillä massiivisia puurakenteita voidaan jättää näkyviin ja millä edellytyksillä julkisivussa voidaan käyttää puuta enemmänlaitteistojen kuin RakMK osan E1 taulukkomitoituksella on Paloteknisten osalta tarkastellaan alkusammutus mahdollista. Rakenteiden suunnittelu – kappaleessa käsitellään savunpoistoa. Kaikissa em. kohdissa määritellään kyseistä laitteis laskentaesimerkkien avulla seuraavia kyseisen aiheita: laitteiston suunnitt jamm. pohditaan sprinklauksen vaikutusta - Massiiviset puurakenteet – edellytykset puun käyttöön sisäpinnoissa (CLT-rakenne, pilari-palkkirunko liima- tai kertopuusta sekä luotettavuusteknisten menetelmien soPOISTUMISTURVALLISUUS veltaminen liimapuupalkin palonkestävyyden mitoittamiseen) Henkilöturvallisuuden arviointia varten tarvitaan - Viherkatot (palo-ominaisuudet, palon pinta-ala,tietoja säteily-odotettav ja henkilöiden sijainnista. Käytettävästä menetelmästä riippuen a lämmönsiirto uhattuun kohteeseen) kyky - havaita alkanut palo, tehdä johdonmukaisia päätöksiä p Puujulkisivu (paloskenaariot, rakennuksen ominaisuuk­ sien vaikutus) turvalliseen paikkaan joko omatoimisesti tai avust - Lasitetut parvekkeet, puurakenteinen hissikuilu, poistumisturvallisuus-kappaleessa käydään läpipuurapoistumisti kenteisetpoistumistieovet, IV-konehuoneet pelastaminen, poistumisreittival uloskäytävät, - Porrashuoneen palovaarojen kuvaus riskianalyysin avulla sekä poistumisaikalaskenta. - Muiden kuin asumis- tai työpaikkatilojen sijoittaminen puukerrostaloihin

TALOTEKNIIKKA Kuvassa 3 on esitetty tulos eräästä lasketusta tapauksesta, jossa

tarkasteltiin kuinka paljon CLT-elementeistä rakennetun päivä-

Palon leviämisen estäminen naapurirakennukseen voi perustua riittävään turvaetäisyyteen, osastoiviin rakenteisiin, niiden yhdistelmään tai palomuuriin.

Talotekniikalla tarkoitetaan jolla luodaan kodin huoneen pinnoista voi ollatekniikkaa, näkyvää puuta. Käytetyillä läh-talon sisä oleskeluun sopivat olosuhteet. Talotekniikan piiriin kuuluvat läm tötiedoilla määritettiin puurakenteen lopullinen hiiltymissyvyys viemäröinti-, ilmanvaihto-, valaistussekä erilaiset automaatioj iteratiivisesti palolle alttiin puupinnan funktiona. On syytä huomata, että esimerkin lähtötiedot sekä riskianalyysin että huoneen osalta olivat kuvitteellisia ja ne tulee joka tapauksessa valita kohdekohtaisesti. AUTOMAATTISET SPRINKLERILAITTEISTOT Suunnitteluohjeessa käydään läpi sprinklerilaitteistojen yleiset vaatimukset, suojauksen laajuus ja taso (sprinkleriluokka) puu-

94

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


kerrostalossa. Lisäksi esitetään vaatimukset vesilähteille sekä sprinklerikeskuksen sijainnille ja mitoitukselle ja käydään läpi sprinklerilaitteistojen tyypit. Perinteistä sprinklerilaitteistoa verrataan vesisumujärjestelmiin (korkeapaine- ja matalapainevesisumujärjestelmä). Lisäksi käsitellään sprinklerilaitteistojen kustannuksia mm. Case-kohteiden avulla. Sprinklerilaitteistoiden luotettavuutta käsitellään tilastollisesti ja käytännössä sekä esitetään keinoja sen parantamiseksi. PALOTEKNISET LAITTEISTOT Paloteknisten laitteistojen osalta tarkastellaan alkusammutuskalustoa, paloilmoitinta ja savunpoistoa. Kaikissa em. kohdissa määritellään kyseistä laitteistoa vaativat tilat / tilatyypit ja pohditaan sprinklauksen vaikutusta kyseisen laitteiston suunnitteluun ja toimintaan. POISTUMISTURVALLISUUS Henkilöturvallisuuden arviointia varten tarvitaan tietoja odotettavista olevista henkilömääristä ja henkilöiden sijainnista. Käytettävästä menetelmästä riippuen arvioidaan myös henkilöiden kyky havaita alkanut palo, tehdä johdonmukaisia päätöksiä palotilanteessa sekä poistua turvalliseen paikkaan joko omatoimisesti tai avustettuna. Suunnitteluohjeen poistumisturvallisuus-kappaleessa käydään läpi poistumistiesuunnittelu ja mitoitus, uloskäytävät, poistumistieovet, pelastaminen, poistumisreittivalaistus ja poistumisopasteet sekä poistumisaikalaskenta. TALOTEKNIIKKA Talotekniikalla tarkoitetaan tekniikkaa, jolla luodaan talon sisälle ihmisten asumiseen tai oleskeluun sopivat olosuhteet. Talotekniikan piiriin kuuluvat lämmitys-, jäähdytys-, vesi- ja viemäröinti-, ilmanvaihto-, valaistus- sekä erilaiset automaatiojärjestelmät. Erityispiirteenä taloteknisissä asennuksissa tulee ottaa huomioon välipohjan kerrososastoinnin sijainti. Välipohjan kantavien rakenteiden suojaverhouslevyjen läpiviennit tulee toteuttaa siten, että palolta suojaava vaikutus ei niiden johdosta heikkene. Käytännössä esim. upotettavat valaisimet asennetaan erillisen suojakotelon sisään. Läpivientien toteutus tulee tarkastella kohdekohtaisesti ja ottaa huomioon käytettävä välipohjarakenne sekä suunnitellut IVja sähkötarpeet. Palo- ja rakennesuunnittelijan tulee laatia kohdekohtaiset ohjeet läpivientien toteutuksesta sekä asennusrajapinnoista. Palokatkojen toteutus rakenteen molempiin pintoihin kaksinkertaisena tai tekniikan kokoaminen erillisiin pystykuiluihin tulee tarkastella. Erityisesti muoviviemäreiden läpivientiä sekä vaakakuljetusta välipohjan sisällä tulee tarkastella kriittisesti. PALOTEKNISEN SUUNNITTELUN TULOKSET JA SUUNNITELMAN TARKISTAMINEN Suunnittelun perusteet, käytetyt mallit ja saadut tulokset esitetään rakennuslupamenettelyn yhteydessä. RakMK osassa E1 on esitetty minimivaatimus, mitä suunnitelman tulee sisältää toiminnallista paloteknistä suunnittelua käytettäessä. Palotekninen suunnitelma on aina tarkastettava. Tarkastuksen voi tehdä itse tai sen voi tehdä kollega. Tulokset voidaan tarkastaa esimerkiksi vertaamalla niitä tietoon todellisista tulipaloista, koetuloksiin, tutkimusraportteihin tai muulla tavalla laskettuihin tuloksiin. Vaativissa kohteissa viranomainen usein edellyttää lisäksi kolmannen osapuolen tarkastusta samalla tavalla kuin esimerkiksi kantavien rakenteiden suunnittelussa. Paloteknisen suun-

nittelijan ja kolmannen osapuolen tarkastus tulisi olla toimivaa yhteistyötä lähtien liikkeelle suunnitteluperusteiden arvioinnista ja edetä suunnitelmien oikeellisuuden arviointiin hyvässä keskusteluyhteydessä. TAUSTA-AINEISTO Tutkimuksen tausta-aineistossa (yht. 109 sivua) on esitetty taustamateriaalia seuraaviin aiheisiin liittyen: kirjallisuustarkastelu eri maiden palomääräyksistä, toimistorakennuksen palokuorman ominaisuudet, varmuuskertoimen arviointi, huonepalon lämpötilan laskemisesta, lasin rikkoutuminen tulipalossa, hiiltymän määrittäminen luonnollisessa palossa, kipsilevyjen laskennallinen tarkastelu, pelastushenkilöstön turvallisuuden ja toimintamahdollisuuksien tarkastelu ja Monte Carlo laskentamenetelmän kuvaus.

Lähdeluettelo 1. Ympäristöministeriö. 2011. E1 Suomen Rakentamismääräyskokoelma. Rakennusten paloturvallisuus. Määräykset ja ohjeet 2011. Ympäristöministeriön asetus rakennusten paloturvallisuudesta. 2. Walton, W.D. & Thomas, P.H. 2008. Estimating Temperatures in Compartment Fires. The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 4th Ed Quincy MA, USA: National Fire Protection Association, pp. 3–171 – 3–188. 3. Harmathy, T.Z. 1972. A New Look at Compartment Fires, Part I and Part 11. Fire Tech. 8. 3 and 4 (1972). 4. Lie, T.T. 1972. Fire and Buildings. Applied Science Publishers Limited. London. pp. 19–22 (1972.) 5. Lie, T.T. 1973. Characteristic Temperature Curves for Various Fire Severities. Fire Tech. 10.4 (1974). 6. Konicek, L. & Lie, T.T. 1974. Temperature Tables for Ventilation Controlled Fires. National Research Council Canada. Building Research Note, 94, p. 20 (1974-09). 7. Lie, T.T. 1988. Fire Temperature Time Relations. The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering 1988. Section 3, Chapter 5. p. 3-81 – 3-87 (IRC Paper No. 1579). 8. SFS-EN 1995-1-2: 2004. Eurokoodi 5. Puurakenteiden suunnittelu. Osa 1-2:Yleistä. Puurakenteiden palomitoitus. Suomen standardisoimisliitto SFS. 9. SFS-EN 1991-1-2: 2003. Eurocode 1: Rakenteiden kuormat. Osa 1–2: Yleiset kuormat. Palolle altistettujen rakenteiden rasitukset. Suomen standardisoimisliitto SFS. 10. Salminen, M. 2015. Numerical Analysis of Charring of Timber Structures in Natural Fires. IABSE Workshop: Safety, Robustness and Condition Assessment of Structures. 1112.2.2015. Helsinki. 11. Franssen, J.-M. 2005. SAFIR: a thermal/structural program modelling structures under fire. Engineering Journal, A.I.S.C. 2005; 42(3): 143–158. 12. Friquin, K.L. 2010. Charring rates of heavy timber structures for Fire Safety Design: A study of the charring rates under various fire exposures and the influencing factors. PhD Thesis. Norwegian University of Science and Technology. Trondheim, Norway. 13. SFS-EN 1990. Eurocode 0: Rakenteiden suunnitteluperusteet. Suomen standardisoimisliitto SFS. 14. Fire safety in timber buildings. 2010. Technical guideline for Europe. SP Technical Research Institute of Sweden. SP Trätek. Tukholma.

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

95


Jukka Vaari ja Tuula Hakkarainen Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy PL 1000, 02044 VTT

Pelastusopiston paloteatterin toimivuuden arviointi

Tiivistelmä Pelastusopisto on asettanut auditointiryhmän arvioimaan Pelastusopiston harjoitusalueella sijaitsevan paloteatterin soveltuvuutta huonepalossa syntyvien olosuhteiden demonstrointiin. Osana tätä auditointityötä VTT selvittää ja arvioi paloteatterin mittalaitteiden ja tilojen toimivuutta ja soveltuvuutta käyttötarkoitukseensa. Selvitystyön ensimmäisessä vaiheessa arvioitiin paloteatterin mittaustekniikan toimintaa ja luotettavuutta sekä mittausjärjestelmän soveltuvuutta ja rajoitteita huonepalon alkuvaiheessa syntyvien olosuhteiden tarkasteluun. Paloteatterin lämpötilamittausten tarkkuus todettiin riittäväksi demonstraatiotarkoituksiin ja vertailumittauksiin. Kaasupitoisuusmittausten tarkastelussa havaittiin, että mittauksia suunniteltaessa ja toteutettaessa on tärkeätä ottaa huomioon palavien materiaalien ja palo-olosuhteiden vaikutus palossa muodostuviin kaasuihin. Pelastusopiston tutkimusyksikön suorittamissa tutkimuksissa ja testauksissa sekä opinnäytetöissä mittausten tarkkuusvaatimukset ovat suuremmat kuin demonstraatioissa ja vertailumittauksissa. Selvitystyön toisessa vaiheessa kevään 2015 aikana tarkastellaan palosimuloinnin keinoin paloteatterin fyysisten ominaisuuksien ja mittauspisteiden vaikutusta mittaustuloksiin ja tilan soveltuvuutta paloteknisten laitteiden toiminnan esittelyyn. Työssä arvioidaan, minkä tyyppisiä paloja tilassa voidaan esittää, jotta mittaustulokset vastaisivat esitettävää paloskenaariota. JOHDANTO Pelastusopisto on asettanut auditointiryhmän arvioimaan Pelastusopiston harjoitusalueella sijaitsevan paloteatterin soveltuvuutta huonepalossa syntyvien olosuhteiden demonstrointiin. Osana tätä auditointityötä sisäministeriö on tilannut VTT:ltä tutkimuksen paloteatterin mittalaitteiden ja tilojen toimivuudesta ja soveltuvuudesta käyttötarkoitukseensa. Selvitystyö toteutetaan kahdessa vaiheessa. Vaiheessa 1 arvioitiin paloteatterin mittaustekniikan toimintaa ja luotettavuutta kokonaisuutena sekä paloteatterin mittausjärjestelmän soveltuvuutta ja rajoitteita huonepalossa syntyvien olosuh96

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

teiden arviointiin. Vaihe 1 toteutettiin syksyllä 2014 ja sen loppuraportti on julkisesti saatavilla [1]. Vaiheessa 2 tarkastellaan paloteatterin fyysisten ominaisuuksien ja mittauspisteiden vaikutusta mittaustuloksiin sekä arvioidaan minkä tyyppisiä paloja tiloissa voidaan esittää, jotta mittaustulokset vastaisivat esitettävää skenaarioita. Lisäksi arvioidaan tilojen soveltuvuutta paloteknisten laitteiden toiminnan esittelyyn ja tehdään esitys paloteatterin ja mittausjärjestelyiden kehittämistarpeista suhteessa nykyiseen käyttöön. Vaihe 2 käynnistyi maaliskuussa 2015 ja on tätä kirjoitettaessa vielä kesken. Vaiheen 2 työ valmistuu kesäkuussa 2015. PALOTEATTERIN KUVAUS Pelastusopiston harjoitusalueen huoltorakennuksen yhteydessä sijaitseva paloteatteri on palon kehittymisen ja paloteknisten laitteiden toiminnan havainnollistamiseen tarkoitettu demonstraatiotila. Se on rakennettu vuonna 2005. Paloteatterin alkuperäinen tarkoitus on ollut tukea Pelastusopiston ammattiopetusta palon kehittymisen ja paloteknisten laitteiden toiminnan havainnollistamispaikkana. Paloteatteri koostuu polttotilasta, jossa koepoltot suoritetaan, laitetilasta, jossa sijaitsevat paloilmoitin-, sammutuslaitteisto- ja kaasuanalysointikeskukset, sekä auditoriosta, josta ohjaus- ja tiedonkeruujärjestelmiä ohjataan, ja jossa yleisö voi seurata koepolttoja. Paloteatterin polttotilan varustukseen kuuluvat demonstraatiopolttojen lämpötila- ja kaasupitoisuusmittaukset sekä erityyppiset paloilmaisimet ja sammutusjärjestelmät [2]. Paloteatteria käytetään tällä hetkellä Pelastusopiston ammattiopetuksessa, ulkopuolisille tahoille myytävässä koulutuksessa sekä testaus- ja koepoltoissa.

Polttotilan geometria ja ilmanvaihto Paloteatterin polttotilan lattiapinta-ala on noin 8,0 × 6,2 m ja korkeus noin 4,8 m. Polttotilassa on sähköisesti laskeutuva välikat-


to, jonka korkeutta lattiatasosta voidaan säätää välillä 1,8–4,0 m. Yleisimmin käytetyt välikattokorkeudet ovat noin 2,5 m ja 3,5 m. Välikaton reunan ja sivuseinien väliin jää aukko, joten tila ei ole savutiivis. Tila voidaan jakaa kahteen osaan pystyttämällä sinne elementtirakenteinen väliseinä polttokokeen kannalta tarkoituksenmukaiseen paikkaan. Polttotilan poistoilmanvaihto tapahtuu kahdella puhaltimella: normaali poistoilmanvaihto pienellä poistopuhaltimella (max. 0,5 m3/s), kokeiden välituuletus ja savunpoistodemonstraatiot isolla poistopuhaltimella (max. 4,0 m3/s). Polttotilan korvausilma otetaan sähkösäätöisten korvausilmapeltien kautta. Korvausilmaaukko sijaitsee polttotilassa välikaton alapuolella ja poistoilmaaukko tilan yläosassa välikaton yläpuolella. Tulo- ja poistoilmavirtauksia säädetään käytännön kokemukseen perustuen.

välikaton yläpuolisesta tilasta yhdessä pisteessä. Lämpötilan mittauspisteiden sijaintia havainnollistaa auditorion lämpötilamittausnäyttö, joka nähdään kuvassa 1. Lämpötilamittaukset suoritetaan kiinteästi asennetuilla puikkoantureilla, jotka ovat vaipallisia K-tyypin termoelementtejä. Paloteatterin kaasupitoisuusmittauslaitteiston tarkoituksena on havainnollistaa häkä-, hiilidioksidi-, happi- ja syaanivetypitoisuuksien (CO, CO2, O2 ja HCN) kehittymistä erilaisissa paloissa. Paloteatterin kaasupitoisuuksien mittauspisteet sijaitsevat auditoriosta katsottuna polttotilan oikeanpuoleisella sivuseinällä kolmella korkeudella: 39 cm, 157 cm ja 237 cm lattiatasosta. Näytteenotto voidaan toteuttaa joko kaikista mittauspisteistä vuorotellen tai yhdestä mittauspisteestä koko kokeen ajan. Kaasunäyte imetään kahdella pumpulla ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkia pitkin kaasujen analysointilaitteisMittausjärjestelmä toon. Näytelinjan putket on asennettu kiinteästi. Analysointi-laitPaloteatterin polttotilassa mitataan lämpötiloja ja kaasupitoiteistossa kaasunäyte jäähdytetään, kuivataan ja suodatetaan ennen suuksia. Lämpötila- ja kaasuantureiden lukemat voidaan tallenkuin se johdetaan kaasuanturilinjaan. Kaasunäytteenoton virtaustaa tiedonkeruujärjestelmää käyttäen. Tilassa voidaan myös dekaavio esitetään kuvassa 2. Kaasuanturit, joilla kaasupitoisuuksia monstroida paloilmaisimien ja sammutusjärjestelmien toimintaa. mitataan, ovat tällä hetkellä seuraavat: Laitteistoja hallitaan ja ohjataan tietokoneella ohjausjärjestelmää 1. Happi (O2), mittausalue 0–25 %, sähkökemiallinen kenno käyttäen. Mittaustuloksia sekä paloilmaisimien ja sammutusjär(tyyppi O2-A2) jestelmien reagointia voidaan seurata demonstraatioiden aikana 2. Hiilimonoksidi (CO), mittausalue 0–5000 ppm, sähkökereaaliaikaisesti auditorion videonäytöltä, joka on korkeudella: kytketty tiedona polttotilan oikeanpuoleisella sivuseinällä kolmella 39 cm, 157 miallinen cm ja kenno (tyyppi CO-BX) keruuja ohjausjärjestelmiin. 3. Syaanivety (HCN), mittausalue 0–200 ppm, sähkökemialttiatasosta. Näytteenotto voidaan toteuttaa joko kaikista mittauspisteistä vuorotellen polttotilan oikeanpuoleisella sivuseinällä korkeudella: 39 cm, 157 cmlinen ja kenno (tyyppi HCN-B1) Paloteatterin on kiinteäkolmella lämpötilamittausjärjesteläottuna mittauspisteestä koko polttotilassa kokeen ajan. cm lattiatasosta. Näytteenotto voidaan toteuttaa joko kaikista mittauspisteistä vuorotellen mä, jolla mitataan lämpötiloja yhdeksästä eri pisteestä: sivuseinäl4. Hiilidioksidi (CO2), mittausalue 0–20 %, ei-dispersiivinen hdestä mittauspisteestä koko kokeen ajan. alapuolella viidessä pisteessä ja tä kolmella korkeudella, välikaton infrapuna-anturi (tyyppi GSIR) Aiemmin, marraskuusta 2011 toukokuuhun 2014, CO-anturin mittausalue oli 0–4 % ja kennotyyppi 7HYE, ja HCN-anturin kennotyyppi oli 7HCN. Anturien kennot päätettiin vaihtaa, koska CO:lle haluttiin erotuskyvyn parantamiseksi kapeampi mittausalue (4 %:sta 0,5 %:iin eli 5000 ppm:ään) ja HCN-kennon oli havaittu olevan ristiinherkkä CO:lle. MITTAUSTEKNIIKAN TOIMINNAN JA LUOTETTAVUUDEN ARVIOINTI

Lämpötilamittaukset Paloteatterin lämpötilamittauksiin käytetään kiinteästi asennettuja puikkoantureita, jotka ovat vaipallisia K-tyypin termoelementtejä. K-tyypin termoelementit ovat tavallisimpia yleiskäyttöisiä termoelementtejä. Niitä suositellaan käytettäviksi hapettavissa ja täysin Kuva 1. Lämpötilamittausnäyttö Paloteatterin auditoriossa. Lämpötiinerteissä ympäristöolosuhteissa lämpötila-alueella -200…1260 °C lamittauspisteiden sijainnit kuvassa ovat suuntaa antavat. Lämpötilamittauspisteiden a 1. Lämpötilamittausnäyttö Paloteatterin auditoriossa. [3]. K-tyypin termoelementit soveltuvat hyvin palokokeiden ja deLämpötilamittausnäyttö Paloteatterin auditoriossa. Lämpötilamittauspisteiden nnit kuvassa ovat suuntaa-antavat. monstraatioiden yhteydessä tehtäviin lämpötilamittauksiin. uvassa ovat suuntaa-antavat. Puikkoa voidaan pitää luotettavana anturina vaipallisuutensa vuoksi, koska lämpötilaa mittaava termoliitos ei ole altis noelle ja kosteudelle, ja vaippa suojaa myös mekaaniselta vahingoittumiselta (esim. liitoksen irtoaminen). Vaipallisuuden periaatteellinen haitta on mittarin terminen massa, jolloin hyvin nopeat lämpötilan muutokset jäävät havaitsematta. Alaspäin osoittava puikon kärki voi kostua, ja sen päähän voi jäädä vesitippa. Alaspäin osoittava lämpöanturi voi myös periaatteessa kärsiä lämmönjohtumisesta aiheutuvasta virheestä, mistä syystä tarkat lämpötilan mittaukset tehdään anturilla, jonka johdot kulkevat mittauskorkeudella vaakasuorasti vähintään 20 anturin läpimittaa. Paloteatterin olosuhteissa itse puikkoanturia suurempana ongelmana voivat olla liitokset, joilla anturin signaali viedään mittalaitteelle, sekä signaalia kuljettavat johdot. Pitkiä aikoja polttotilassa ollessaan liitokset voivat kerätä kosteutta ja nokea, a 2. Paloteatterin kaasunäytteenoton virtauskaavio. Kuva 2. Paloteatterin kaasunäytteenoton virtauskaavio. mikä heikentää tarkkuutta. Myös välikaton liikuttelu voi aiheuttaa

sunäyte imetään kahdella pumpulla ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkia aloteatterin kaasunäytteenoton virtauskaavio. in kaasujen analysointilaitteistoon. Näytelinjan putket on asennettu kiinteästi. Analysointieistossa kaasunäyte jäähdytetään, kuivataan ja suodatetaan ennen kuin se johdetaan te imetään kahdella pumpullavirtauskaavio ruostumattomasta valmistettujajoilla putkia uanturilinjaan. Kaasunäytteenoton esitetäänteräksestä kuvassa 2. Kaasuanturit,

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

97


rasitusta liitoksille. Polttotilassa olevien liitosten ja yleensä johtojen toiminnan tarkastaminen säännöllisesti parantaisi mittausten luotettavuutta oleellisesti. Yksinkertainen tapa arvioida lämpötila-antureiden toimivuutta on verrata niiden lukemia toisiinsa silloin, kun polttotilassa ei ole käynnissä palokoetta ja se on jo ehtinyt jäähtyä edellisen palokokeen jälkeen. Tällaisessa tilanteessa antureiden tulisi näyttää suunnilleen samaa lämpötilaa. Jos jokin lukema poikkeaa merkittävästi muista, on syytä epäillä anturin toimintakuntoa. Tällöin tulee tarkistaa liitokset ja johdot. Jos vika ei poistu, anturi tulee vaihtaa uuteen. Uusilta lämpötila-antureilta tulisi vaatia kalibrointitodistus.

Kaasupitoisuusmittaukset Kaasupitoisuuksia mitataan paloteatterissa sähkökemiallisilla kennoilla (O2, CO ja HCN) ja ei-dispersiivisellä infrapuna-anturilla (CO2). Ei-dispersiivisissä infrapuna-analysaattoreissa aallonpituuskaista valitaan optista suodatinta käyttäen mitattavalle kaasulle sopivaksi [4]. Infrapuna-anturit ovat yleensä suhteellisen stabiileja ja hyvin selektiivisiä mitattavalle kaasulle. Sähkökemialliset kennot ovat hinnaltaan edullisia, pieniä ja kevyitä. Niiden toiminta perustuu hapetus–pelkistys-reaktioon, joka on periaatteessa kullekin kaasulle ominainen. Sähkökemiallisen kennon tuottama virta on suoraan verrannollinen mitattavan kaasukomponentin pitoisuuteen näytekaasussa. Toimintaperiaatteensa mukaisesti sähkökemialliset kennot kuluvat käytössä ja niinpä ne soveltuvat lähinnä lyhytaikaisiin mittauksiin ja hälyttimiin [4]. Mittalaitteena sähkökemiallinen kenno on suuntaa antava, koska sitä ei tällä hetkellä ole Euroopassa hyväksytty referenssimenetelmäksi. Sähkökemiallisilla kennoilla esiintyy ristiinherkkyyttä, ts. kennot voi reagoida myös muihin yhdisteisiin kuin kohdekaasuun. Paloteatterin HCN-kaasukennon ristiinherkkyydet esitetään taulukossa 1. Esimerkiksi jos HCN-kaasukennoon syötetään 20 ppm:n pitoisuus divetysulfidia (H2S), se antaa signaalin, joka vastaa (enintään) 80 ppm:n HCN-pitoisuutta (< 400 %). Ristiinherkkyys voi olla myös negatiivinen, kuten HCN-kennon tapauksessa typpidioksidille (NO2, < -120 %). Ristiinherkkyyksiä on mahdollista eliminoida suodattimilla. Mittaustuloksia tulkittaessa on otettava huomioon, että kohSähkökemialliset kennot ovat hinnaltaaneiedullisia, pieniä ja kevyitä. Niiden toiminta perustuu dekaasun pitoisuusmittaus anna luotettavia tuloksia, jos näytehapetus-pelkistys-reaktioon, joka on periaatteessa kullekin kaasulle ominainen. Sähkökaasu sisältää myös yhdisteitä, joille kaasukenno onkaasukomponentin ristiinherkkemiallisen kennon tuottama virta on suoraan verrannollinen mitattavan pitoisuuteen näytekaasussa. Toimintaperiaatteensa mukaisesti sähkökemialliset kennot kä. Typpeä sisältävät materiaalit, kuten esimerkiksi polyuretaakuluvat käytössä ja niinpä ne soveltuvat lähinnä lyhytaikaisiin mittauksiin ja hälyttimiin [4]. ni, voivat palaessaan tuottaa mm. syaanivetyä typen oksideja. Mittalaitteena sähkökemiallinen kenno on suuntaa-antava, koskajasitä ei tällä hetkellä ole Euroopassa hyväksytty referenssimenetelmäksi. Erityisesti on huomattava, että HCN-mittaukseen ennen toukoSähkökemiallisilla kennoilla esiintyy ristiinherkkyyttä, ts. on kennot voi reagoida myös muihin kuuta 2014 käytetty kennotyyppi 7HCN ristiinherkkä CO:lle, yhdisteisiin kuin kohdekaasuun. Paloteatterin HCN-kaasukennon ristiinherkkyydet esitetään jota muodostuu kun orgaanista ainetta palaa eli aina tulitaulukossa 1. Esimerkiksiaina, jos HCN-kaasukennoon syötetään 20 ppm:n pitoisuus divetysulfidia (H signaalin, joka vastaaaiempien (enintään) 80 ppm:n HCN-pitoisuutta (< 400 %). 2S), se antaa palossa. Näin ollen näiden HCN-mittausten tuloksia ei Ristiinherkkyys voi olla myös negatiivinen, kuten HCN-kennon tapauksessa typpidioksidille voida pitää luotettavina. 7HCN-kennolla tehtyjen mittausten tu(NO 2, < -120 %). Ristiinherkkyyksiä on mahdollista eliminoida suodattimilla. lokset ovat CO-tuoton vuoksi todennäköisesti merkittävästi suuMittaustuloksia tulkittaessa on otettava huomioon, että kohdekaasun pitoisuusmittaus ei anna rempia kuin todelliset HCN-pitoisuudet polttotilassa ovat olleet, luotettavia tuloksia, jos näytekaasu sisältää myös yhdisteitä, joille kaasukenno on ristiinherkkä. Typpeä sisältävät materiaalit, polyuretaani, voivat palaessaan mutta mittausvirheen suuruus kuten ei oleesimerkiksi kvantitatiivisesti arvioitavistuottaa mm. syaanivetyä ja typen oksideja. sa jälkikäteen monien epävarmuustekijöiden vuoksi. Taulukko 1. HCN-B1-kaasukennon ristiinherkkyydet.

Erityisesti on huomattava, että HCN-mittaukseen ennen toukokuuta 2014 käytetty Taulukko7HCN 1. HCN-B1 -kaasukennon kennotyyppi on ristiinherkkä CO:lle, jotaristiinherkkyydet. muodostuu aina, kun orgaanista ainetta palaa eli aina tulipalossa. Näin ollen näiden aiempien HCN-mittausten tuloksia ei voida pitää luotettavina. 7HCN-kennolla tehtyjen mittausten tulokset ovat CO-tuoton vuoksi todennäköisesti merkittävästi suurempia kuin todelliset HCN-pitoisuudet polttotilassa ovat olleet, suuruus ei olePÄIVÄT kvantitatiivisesti 98 mutta mittausvirheen PALOTUTKIMUKSEN 2015 arvioitavissa jälkikäteen monien epävarmuustekijöiden vuoksi.

Palossa syntyviin yhdisteisiin sekä niiden tuottoon ja suhteellisiin osuuksiin vaikuttavat paitsi palavat materiaalit myös palon olosuhteet, kuten lämpötila ja happipitoisuus. Tarkasteltaessa esimerkiksi typpeä sisältävän polyamidi 6:n HCN-, NO- ja NO2tuottoja liekehtivässä palossa on havaittu, että happirajoitteisissa olosuhteissa muodostuu suhteessa enemmän HCN:ää kuin typen oksideja, ja polttoainerajoitteisissa olosuhteissa tilanne on päinvastainen [5]. Kokeellisessa tutkimuksessa on havaittu, että vesisammutus voi vaikuttaa palamisessa tapahtuviin kemiallisiin reaktioihin ja siten palossa syntyvien yhdisteiden tuottoihin [6]. Vesi voi siis vaikuttaa palamisreaktioihin muutenkin kuin sammutteena. Toisaalta on otettava huomioon myös se, että vaikka jonkin yhdisteen tuotto (yksikkönä g/g) kasvaisi sammutusveden vuoksi, sammutus vähentää palavan materiaalin massaa. Tällöin kyseisen yhdisteen kokonaistuotto (yksikkönä g) voi huomattavasti pienentyä sammutuksen vaikutuksesta, mikä on myönteinen asia henkilöturvallisuuden kannalta. Arvioitaessa kaasupitoisuusmittausten luotettavuutta yleensä tulee ottaa huomioon mm. seuraavat asiat: • Näytteenottolinjan tulee olla inerttiä materiaalia, ts. se ei saa reagoida tutkittavien kaasukomponenttien kanssa ja komponentit eivät myöskään saa diffundoitua sen läpi. Kaasu voi myös adsorboitua linjan sisäpinnalle, jolloin mittauksiin syntyy viivettä. • Palokaasuissa esiintyvät hiukkaset eivät saa päästä kaasuantureihin, joten ne on poistettava näytekaasusta suodattimien avulla. Suodatinmateriaali on valittava siten, ettei se reagoi tutkittavien kaasukomponenttien kanssa. • Palokaasujen mittauksessa tarvittava kaasunkuivauslaitteisto saattaa myös aiheuttaa virhettä mittaustuloksiin, jos tutkittavat kaasut voivat absorboitua veteen ja siten poistua näytekaasusta. • Kalibrointikaasun pitoisuuden tulisi vastata kaasuanturin mittausaluetta siten, että se olisi suhteellisen lähellä mittausalueen ylärajaa tai niitä pitoisuuksia, joita mittauksissa tyypillisesti oletetaan esiintyvän. Monipistekalibroinnissa pitoisuudet tulisi valita tasaisin välein mittausalueelta tai korostaen tyypillisiä odotettavissa olevia pitoisuuksia. Kalibrointikaasujen suhteen on huomioitava myös stabiilisuusajat, jotka valmistajat ilmoittavat kaasuseoksille. Paloteatterin kaasupitoisuusmittausten luotettavuuskysymykset liittyvät pääasiassa likaantumiseen, häiritseviin komponentteihin ja kalibrointiin. Paloteatterin näytteenottolinja on kiinteästi asennettu ja sen materiaali on ruostumaton teräs. Teräsputkea voidaan pitää inerttinä eikä se päästä kaasukomponentteja diffundoitumaan linjan seinämän läpi. Kiinteä asennus kuitenkin vaikeuttaa näytteenottolinjan puhtaanapitoa. Ajan mittaan linjan sisäpintaan voi kertyä nokea, joka voi haitata virtausta ja pahimmassa tapauksessa reagoida kaasunäytteen komponenttien kanssa. Tämän vuoksi kaasunäytteen-ottolinja olisi säännöllisin väliajoin syytä puhdistaa tai vaihtaa. Puhdistus- tai vaihtoväli riippuu paloteatterissa tehtävien palokokeiden määrästä ja laadusta. Mittausta häiritsevien komponenttien suhteen on huomioitava mittauskennojen ristiinherkkyydet ja palokokeiden palokuormat. Kun valitaan palokuormaa eli poltettavia materiaaleja palokokeeseen, tulee huomioida käytettävien mittauskennojen ristiinherkkyydet. Paloteatterissa tehtävissä paloilmoitinlaitedemoissa palokuormana voi olla esimerkiksi lastulevy- ja vaahtomuovikappaleita. Nämä materiaalit sisältävät typpeä, joten ne voivat tuottaa mm. syaanivetyä ja typen oksideja palo-olosuhteista riippuen. HCN-


mittauskennon ristiinherkkyydet on otettava huomioon tuloksia tulkittaessa ja niiden epävarmuuksia arvioitaessa. Kaasupitoisuusmittauksien luotettavuutta lisää anturien säännöllinen kalibrointi. Hyvän laboratoriokäytännön mukaan anturit tulisi kalibroida ennen palokoesarjan aloittamista sekä määräaikaisesti riippuen palokokeiden määrästä ja palokoesarjojen väliajoista. On suositeltavaa käyttää antureiden kalibrointikaasuina mittausten kohdekaasuja. Kaasupitoisuusmittaukset tulee toteuttaa siten, etteivät mittausympäristön tai näytteenottolinjan olosuhteet vaikuta näytteenoton edustavuuteen. Palokokeiden ominaispiirteet asettavat haasteita niiden yhteydessä tehtäville kaasupitoisuusmittauksille. Kyseessä ei ole normaalisti vakiotilaisen jatkuvan prosessin valvonta vaan mittaus ajan funktiona muuttuvista olosuhteista. Suositeltavaa olisi suorittaa kaasunäytteenottojärjestelmälle vasteaikamittaus, jotta saadaan selville, missä ajassa kaasuanturi reagoi ja mitkä ovat signaalin nousu- ja laskuajat. Jotta avoimessa tilassa tehtävän palokokeen tuottamista palokaasuista saataisiin edustava näyte, tulisi näytteenoton tapahtua suhteellisen läheltä paloa (esimerkiksi 1–2 metrin etäisyydeltä) muttei kuitenkaan paikasta, jossa kaasut ovat puutteellisesti sekoittuneet. Paloteatterin tapauksessa näytteenotto läheltä polttotilan sivuseinää voi heikentää näytteen edustavuutta erityisesti silloin, kun palo on pieni ja melko kaukana näytteenottopisteistä. Huonetilojen palokokeita ja demonstraatioita järjestettäessä on myös huolehdittava siitä, ettei palotilan kalustus peitä tai varjosta näytteenottopisteitä.

velluksiin, sitä voi käyttää OH1- ja LH-sovelluksiin mutta ei vaativampiin sovelluksiin. Sprinklerien laukeamislämpötilan tarkkuudelle asetetaan vaatimuksia muun muassa standardeissa LPS 1039-5.1 [7] ja FM Approval Standard 2000 [8]. LPS 1039-5.1 -standardin mukaan lasikapselien, joiden nimellinen toimintalämpötila on 68 °C, tulee testissä rikkoutua lämpötilavälillä 65–86 °C. FM Approval Standard 2000:n mukaan sprinklerin todellisen toimintalämpötilan tulee olla ±3.5 %:n sisällä nimellisarvosta. Nimellisarvolle 155 °F (n. 68 °C) sallittu vaihteluväli on tällöin 150–160 °F (n. 65–71 °C). On huomattava, että standardeissa kuvatut lasikapselitestit tehdään testiprosessin paremman hallittavuuden vuoksi vähitellen kuumennettavassa vesihauteessa eikä ilmatilassa, mikä on sprinklerin normaali käyttöympäristö. Sprinkleridemonstraatioissa on havaittu merkittävästi suurempia poikkeamia sprinklerin laukeamislämpötiloissa perustuen suuttimien läheisyydessä vaipallisilla termoelementeillä mitattuihin lämpötiloihin. Nimellisarvoltaan 68 °C olevien lasikapselien rikkoutumis-lämpötilat ovat saattaneet lämpötilamittausten mukaan vaihdella n. ± 20 °C. Edellä esitettyjen vaatimusten nojalla lasikapselien rikkoutumislämpötilan vaihtelu on vähäisempää kuin paloteatterin lämpötilamittausten perusteella voisi päätellä. Demonstraatioissa tehdyt havainnot viittaavat siihen, että mitatut lämpötilalukemat eivät kaikissa tilanteissa vastaa todellista lämpötilaa sprinklerin lasikapselin lähiympäristössä. Poikkea­ mat voivat liittyä esim. alaspäin osoittavien lämpötila-anturien­ kärjen kostumiseen tai lämmönjohtumiseen, liitosten tai signaalijohtojen epävarmuuteen, anturien vanhenemiseen tai palotilan virtauksiin. Täyttä varmuutta poikkeamien syistä ei ole mahdollista jälkikäteen saada, mutta nämä tekijät on tarpeen huomioida tulevaisuudessa.

Paloilmaisimet ja sammutusjärjestelmät Paloteatterin paloilmaisimet on valittu tarkoituksenmukaisesti edustamaan yleisimmin käytössä olevien paloilmoitinjärjestelmien ilmaisintyyppejä. Paloilmaisinvalikoima on suhteellisen helposti muutettavissa ja laajennettavissa tulevien tarpeiden ja tekniikan PALOTEATTERIN SIMULOINNIT kehityksen mukaan. PALOTEATTERIN SIMULOINNIT Myös demonstroitavien sammutusjärjestelmien suhteen PaloteSelvitystyön toinen vaihe nojautuu palonsimuloinnin käyttöön. (normaali vesisprinklerilaitteisto, mata- polttotilasta Paloteatterin polttotilasta rakennetaan simulaatiomalli Fire Dynaelvitystyönatteriin toinen valitut vaihe järjestelmät nojautuu palonsimuloinnin käyttöön. Paloteatterin vesisumusammutuslaitteisto ja korkea-paineinen ve- kuvataan mics Simulator (FDS) -ohjelmaan. Mallissa kuvataan tilan muoto, akennetaan lapaineinen simulaatiomalli Fire Dynamics Simulator (FDS) – ohjelmaan. Mallissa ovatvirtauksiin asianmukaiset ja nykykäytäntöä aukot, ilmanvaihto ja muut virtauksiin ja savun leviämiseen vailan muoto,sisumusammutuslaitteisto) aukot, ilmanvaihto ja muut ja savun leviämiseen vaikuttavat ksityiskohdat. MalliinSammutusjärjestelmälaitteistoja sisällytetään ne lämpötilojen jatulisi kaasupitoisuuksien mittauspisteet, edustavat. käyttää niiden sokuttavat yksityiskohdat. Malliin sisällytetään ne lämpötilojen ja otka polttotilassa on asennettuna Tämän lisäksi lisätään muita lämpötilojen veltamisalueella. Jos kiinteästi. esimerkiksi laitteisto onmalliin tarkoitettu OH1-sokaasupitoisuuksien mittauspisteet, jotka polttotilassa on asenneta kaasupitoisuuksien mittapisteitä, savuntiheyden ja kaasun virtausnopeuden mittapisteitä, tuna kiinteästi. Tämän lisäksi malliin lisätään muita lämpötilojen alonilmaisimia, sekä sprinklerisuuttimia. Esimerkki simulointimallista on esitetty kuvassa 3. ja kaasupitoisuuksien mittapisteitä, savuntiheyden ja kaasun virtausnopeuden mittapisteitä, palonilmaisimia, sekä sprinklerisuuttimia. Esimerkki simulointimallista on esitetty kuvassa 3. Paloteatterin paloteknistä toimivuutta tarkastellaan suorittamalla palosimulointeja ainakin seuraaville paloskenaariolle: 1. Huoneistopalo puolitetussa paloteatterissa: vapaapalo ja sammutus sprinklerillä. Simuloinneilla tarkastellaan paloteatterin toimivuutta tyypillisessä huoneistopalodemonstraatiossa. Palokuormana mallissa käytetään standardissa UL1626 kuvattua nurkkakoetta, jota sovelletaan asuntosprinklerien hyväksyntätestauksessa. Samaa nurkkakoetta on käytetty myös VTT:n asuntosprinklausta koskeneen tutkimushankekokonaisuuden toisessa osassa. Tarkastelun erityiskohteina ovat kaasupitoisuuksien käyttäytyminen huoneen eri osissa, sekä savun leviäminen huoneessa sekä huoneen yläpuolisessa tilassa. 2. Pieni palo avoimessa teatterissa: palonilmaisu ja sprinkle­ Kuva 3. Paloteatterin polttotilan FDS-malli huonepalodemonstraatiota vastaavassa Kuva 3. Paloteatterin polttotilan FDS-malli huonepalodemonstraalanteessa. Malliin on sijoitettu standardin UL1626 nurkkaarien laukeaminen. Simuloinneilla pyritään soveltuvin osin tiota vastaavassa tilanteessa. Malliin on sijoitettumukainen standardin asuinhuoneen UL1626 uvaava palokuorma. Polttotilan auditorioon rajoittuva seinä on havainnollisuuden vuoksitarkastelemaan teatterissa suoritettavia paloteknisten laitmukainen asuinhuoneen nurkkaa kuvaava palokuorma. Polttotilan teiden demonstraatioita. Palokuormana mallissa käytetään ätetty näyttämättä kuvassa. auditorioon rajoittuva seinä on havainnollisuuden vuoksi jätetty näytpöydän päälle asetettavia ”lieskahduslaatikoita” sekä palatämättä kuvassa. aloteatterin paloteknistä toimivuutta tarkastellaan suorittamalla palosimulointeja ainakinvan nesteen astiaa.

euraaville paloskenaariolle: . Huoneistopalo puolitetussa paloteatterissa: vapaapalo ja sammutus sprinklerillä. Simuloinneilla tarkastellaan paloteatterin toimivuutta tyypillisessä huoneistopalodemonstraatiossa. Palokuormana mallissa käytetään standardissa UL1626 kuvattua

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

99


Pelastusopiston paloteatteri on tarkoituksenmukainen ympäristö muun muassa huonepalon alkuvaiheen kehittymisen ja paloteknisten laitteiden toiminnan havainnollistamiseen.

Simuloinneissa tutkitaan paloteatterin kiinteiden mittauspisteiden antamia tuloksia suhteessa muihin simuloinneissa käytettyihin mittapisteisiin. Ilmanvaihdon vaikutusta tutkitaan molemmissa skenaarioissa laskentaresurssien puitteissa. Huonepalon tapauksessa verrataan erityisesti ilmanvaihtojärjestelyjä paloteatterin demonstraatioiden ja todellisen huoneen välillä. Todellisella huoneella tarkoitetaan tässä yhteydessä tilaa, josta palokaasut eivät pääse leviämään huoneen yläpuoliseen tilaan. YHTEENVETO JA SUOSITUKSET Paloteatterin palokokeiden pääasiallisena tarkoituksena on demonstroida huonepalon olosuhteiden kehittymistä palon alkuvaiheessa sekä siihen liittyvien palonilmaisu- ja sammutusjärjestelmien reagointia. Tavoitteena eivät tällöin ole lämpötila- ja kaasupitoisuusmittaukset tieteellisellä tarkkuudella tai hyväksyntästandardien mukaisesti. Tulosten perusteella tehtäviä johtopäätöksiä on kuitenkin arvioitava kriittisesti tiedostaen paloteatterin mittausjärjestelmien rajoitukset. Mittaustekniikan luotettava toiminta edellyttää mittausjärjestelmien toiminnan tuntemista, aktiivista kalibrointia, huoltoa ja kunnossapitoa. Mittauslaitteistojen kalibrointi- ja kunnossapitosuunnitelman laatimista on suositeltavaa luotettavuuden parantamiseksi ja erityisesti tutkimus-, testaus- ja opinnäytetyökäytön tukemiseksi. Suunnitelmaa laadittaessa tulee huomioida paloteatterin käytön volyymi ja eri käyttötarkoitusten tavoitteet. Edellyttäen, että mittausjärjestelmän kalibroinnit suoritetaan tarkoituksenmukaisin aikavälein, lämpötilamittausten tarkkuuden voidaan olettaa olevan riittävä demonstraatiotarkoituksiin ja vertailumittauksiin. Kaasupitoisuusmittauksissa on tämän lisäksi kiinnitettävä huomiota mittauskennojen ristiinherkkyyksiin, palokokeiden palokuormiin ja palo-olosuhteisiin erityisesti HCN-mittausten suhteen. Tutkimus-, testaus- ja opinnäytetyökäytössä vaatimukset ovat tiukemmat kuin demonstraatioissa ja vertailumittauksissa. HCN-mittaukseen ennen toukokuuta 2014 käytetty kennotyyppi on ristiinherkkä CO:lle, jota muodostuu aina, kun orgaanista ainetta palaa eli aina tulipalossa. Näiden aiempien HCN-mittausten tuloksia ei voida pitää luotettavina, koska ne ovat CO-tuoton vuoksi todennäköisesti merkittävästi suurempia kuin todelliset HCN-pitoisuudet polttotilassa ovat olleet. Kaasupitoisuuksien ja lämpötilojen mittaaminen kolmelta eri korkeudelta ja lämpötilan mittauspisteiden sijoittaminen lähelle sammutusjärjestelmän suuttimia on tarkoituksenmukaiselta. Jo muutamalla anturilla on mahdollista saada paljon informaatiota edellyttäen, että anturit toimivat riittävän luotettavasti ja ovat edustavissa paikoissa esimerkiksi huonepalon keskimääräisten olosuhteiden kannalta. Paloteatterissa tehtävissä demonstraatioissa on yleisölle korostettava sitä, että demonstraatio edustaa yhtä mahdollista tilannet100

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

ta tarkasteltavassa paloskenaariossa. Todellisuudessa vaikkapa sairaalan potilashuone voi olla merkittävästi erilainen kuin demonstraatiossa on oletettu. Demonstraatioiden olosuhteet on määriteltävä mahdollisimman edustaviksi, mutta kaikkia tosielämän tilanteita ei voida käytännössä kattaa. Pelastusopiston paloteatterin auditointiin liittyvän selvitystyön toisen vaiheen simulointitulokset ovat käytettävissä touko–kesäkuussa 2015. Pelastusopiston paloteatteri on tarkoituksenmukainen ympäristö muun muassa huonepalon alkuvaiheen kehittymisen ja paloteknisten laitteiden toiminnan havainnollistamiseen. Paloteatterin yleisö tekee demonstraatioissa visuaalisia havaintoja, jotka jäävät mieleen ja vaikuttavat näkemyksiin. Tämän vuoksi on erityisen tärkeätä, että demonstraatioita seuraavien opiskelijoiden, koulutettavien, asiakkaiden, tiedotusvälineiden edustajien ja muun yleisön saamat mielikuvat ovat realistisia. Tällöin paloteatterin julkisuusarvo ja potentiaali mielikuvavaikuttamiseen palvelevat parhaalla mahdollisella tavalla paloturvallisuusosaamisen ja -tietoisuuden kehitystä.

Kiitokset Tämän tutkimuksen ovat rahoittaneet Palosuojelurahasto ja sisäministeriö. Kiitämme Pelastusopiston paloteatterin auditointihankkeen ohjausryhmän jäseniä toimivasta yhteistyöstä. Erityiset kiitokset kaikesta saamastamme avusta kuuluvat paloteatterissa työskenteleville Pelastusopiston opettajille. Lähdeluettelo 1. Hakkarainen, T. Pelastusopiston paloteatterin mittausjärjestelmän toimivuuden arviointi. Tutkimusraportti VTTR-05960-14. 19.12.2014. 24 s. [viitattu 13.4.2015]. Saatavissa: http://www.vtt.fi/inf/julkaisut/muut/2014/VTT-R-05960-14. pdf 2. http://www.pelastusopisto.fi/fi/tule_opiskelemaan/oppimisymparistot/paloteatteri [viitattu 13.4.2015] 3. Manual on The Use of Thermocouples in Temperature Measurement. Fourth Edition. Philadelphia: American Society for Testing and Materials, 1993. 290 s. (ASTM manual series: MNL 12.) ISBN 0-8031-1466-4 4. Päästömittausten käsikirja, Osa 1: Päästömittaustekniikan perusteet. Kesäkuu 2007. 58 s. + 52 liites. [viitattu 14.4.2015]. Saatavissa: http://www.isy.fi/osa1.pdf 5. Purser, D. A., Stec, A. A. & Hull, T. R. Effects of the material and fire conditions on toxic product yields. Teoksessa: Stec, A. & Hull, R. (toim.). Fire toxicity. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2010. Ss. 515–540. ISBN 978-1-84569502-6 6. Hietaniemi, R., Kallonen, R. & Mikkola, E. Fires at chemical warehouses. A cone calorimeter study on the burning characteristics and fire effluent composition of selected chemical compounds. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1997. 56 s. + 35 liites. (VTT Research Notes 1810.) ISBN 951-38-5085-4 7. LPS 1039: Issue 5.1. Requirements and Testing Methods for Automatic Sprinklers. Watford: BRE Global Ltd, 2005. 49 s. [viitattu 14.4.2015]. Saatavissa: http://www.redbooklive.com/ pdf/LPS1039-5.1.pdf 8. FM Approval Standard 2000. Approval Standard for Automatic Control Mode Sprinklers for Fire Protection. Class Number 2000. FM Approvals, March 2006. 71 s. + 52 liites. [viitattu 14.4.2015]. Saatavissa: http://www.fmglobal.com/assets/ pdf/fmapprovals/2000.pdf


Hanna Honkavuo1, Markus Jähi2, Ari Kosonen3, Kalevi Piira2, Kalev Rannat4, Jari Soininen1, Merik Meriste4, Kuldar Taveter 4 1 Pelastusopisto, 2VTT, 3Insta DefSec Oy, 4Tallinnan teknillinen yliopisto Hulkontie 83, 70820 Kuopio

Valmiussuunnittelun laadun parantaminen simuloinnin avulla

TIIVISTELMÄ Tässä artikkelissa kuvataan tietokonepohjainen simulointisovelluksen prototyyppi, joka on suunniteltu tukemaan valmiussuunnittelua äärimmäisiin talviolosuhteisiin. Kehitetyn sovelluksen avulla voidaan simuloida suuren mittakaavan sähkönjakeluhäiriön vaikutuksia. Simuloinnin lähtökohtana on kriisiskenaario, poikkeuksellisen raju talvimyrsky, joka vaikuttaa sähkönkulutuksen kasvuun Barentsin alueella johtaen sähköverkon ylikuormittumiseen ja pitkiin sähkökatkoihin. Simulointisovellus rakentuu alustalle, jonka avulla erilaisia laskentamalleja ja tukityökaluja kootaan yhdeksi käyttäjäsovellukseksi. Tässä artikkelissa esittelemme muutaman näistä laskentamalleista: VTT Housen avulla voidaan simuloida rakennusten jäähtymistä erilaisissa sääolosuhteissa. Insta Response Preparedness Plannerin avulla käyttäjä voi puolestaan luoda erilaisia vastemalleja häiriötilanteisiin ja simuloida niiden käyttäytymistä. VTT:n CRISECON-työkalua käytetään tuottamaan vertailutietoa simuloitujen skenaarioiden taloudellisista vaikutuksista. Sovelluksen tavoite on auttaa tunnistamaan alueita, jotka edellyttävät kiireellisiä toimia, muun muassa evakuointia, auttaa viranomaisia priorisoimaan kriittisten resurssien kohdentamista sekä arvioida erilaisten toimenpiteiden kustannuksia. JOHDANTO Suomessa sisäministeriö on viimeaikoina korostanut etukäteistä valmistautumista laajamittaisiin onnettomuuksiin suunnittelemalla toimenpiteitä ja yhteisiä harjoituksia. Erityisesti ministeriö on korostanut haasteita harvaan asutuilla alueilla. [1, 2] Syyskuussa 2014 Rovaniemellä järjestetty sähköyhtiöiden ja viranomaisten VALVE 2014 -suurhäiriöharjoitus [3] pyrki palauttamaan sähkönsyötön sähkökatkon jälkeen. Harjoitus jouduttiin keskeyttämään, kun kävi ilmi, että sähköjen palauttaminen kesti odotettua kauemmin. Voidaankin olettaa, että toipuminen todellisesta häiriötilanteesta kestäisi vielä pidempään, mikä muodostaisi varsin vakavan uhan yhteiskunnalle.

Tässä artikkelissa kuvataan tietokonepohjainen simulointisovelluksen prototyyppi, joka on suunniteltu tukemaan valmiussuunnittelua äärimmäisiin talviolosuhteisiin. Kehitetyn sovelluksen avulla voidaan simuloida suuren mittakaavan sähkönjakeluhäiriön vaikutuksia. Simuloinnin lähtökohtana on kriisiskenaario, poikkeuksellisen raju talvimyrsky, joka vaikuttaa sähkönkulutuksen kasvuun Barentsin alueella johtaen sähköverkon ylikuormittumiseen ja pitkiin sähkökatkoihin. Lappi saa vain 20 % normaalisti käytettävissä olevasta sähkökapasiteetista ja viranomaisten on päätettävä, mitä alueita priorisoidaan. Erityishaasteen valmiussuunnitteluun tuovat alueelle tyypilliset pitkät välimatkat, ikääntynyt väestö harvaan asutulla alueella, normaalioloihin suunnitellut resurssit sekä hiihtokeskuksissa lomailevien turistien luoma ylimääräinen kuormitus. Pohjois-Suomessa esiintyy kylmää säätä (alle –30 °C) joka vuosi. Tammikuussa 1999 lämpötila oli Pohjois- ja Keski-Lapissa –45 °C ja –50 °C välillä noin viikon ajan. Suomen alin mitattu lämpötila –51,5 °C havaittiin puolestaan Kittilän Pokassa 28.1.1999 [4]. Käyttämällä suurimman todennäköisyyden arviointimenetelmää Ilmatieteen laitos on arvioinut, että tällä alueel­la jopa –44,9 °C on mahdollista kerran 50 vuodessa ja –46 °C kerran 100 vuodessa. Monet eri syyt voivat vahingoittaa sähköntuotantoa ja -jakelua. Suomi tuo sähköä Venäjältä, Ruotsista ja Norjasta. Jos sähkön tuonti olisi jostakin syystä estynyt tai kotimaisessa sähköntuotannossa esiintyisi vakavia häiriöitä, sähkönkulutus voisi olla huomattavasti suurempaa kuin sähköntuotanto. Tällöin sähkönkulutusta olisi säännösteltävä. Harvaan asutuilla alueilla lämmitysmuotona on yleensä sähkölämmitys, mutta takkoja ja uuneja käytetään myös tukemassa ensisijaista lämmitysjärjestelmää. Sovelluksen konkreettisena tavoitteena on auttaa viranomaisia priorisoimaan kriittisten resurssien kohdentamista. Sovelluksen avulla pyritään tunnistamaan alueita, jotka edellyttävät kiireellisiä toimia, esimerkiksi evakuointia. Simulaatiossa sähkökatko aiPALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

101


heuttaa asuinrakennusten sisälämpötilan nopean laskun niin, että turvalliset elinolosuhteet vaarantuvat. Tässä sovelluksessa yhteiskunta ja sen toiminnot kuvataan yleisellä tasolla ja tarkat yksityiskohdat on jätetty pois. Tarkasteltava alue on jaettu 1 km x 1 km -kokoisiin maantieteellisiin alueisiin, geo-soluihin. Jokaisessa geo-solussa asuinrakennusten sijainti ja lukumäärä, asukkaat sekä heidän ikäjakaumansa ovat tunnettua tietoa. Tämän lisäksi geo-solujen rakennusten arvioitu lämmöneristyskyky on johdettu rakennusvuodesta. Koska rakennusten lämmöneristysvaatimukset ovat kasvaneet vuosi vuodelta, rakennuskohtaista asuinkelpoisuuden ylläpitokykyä voidaan arvioida rakennuksen iän avulla.

Laskentamallit ja työkalut käyttävät yhteistä alustaa, joka muodostuu kiinnostuksen kohteista (object of interest, OOI), maailman tiloista (world states, WS) ja tietovarastosta (OOI-WSR). OOI on yksikkö (kohde), jota manipuloidaan käyttäjän tai automaattisen matemaattisen mallin toimesta. WS edustaa mielekästä tilannekuvaa OOI-tiedoista tiettynä aikana ja pitää yllä listaa OOItapauksista tilassa, joka on merkityksellinen tiettynä ajankohtana. OOI-WSR on tietovarasto, joka mahdollistaa OOI-maailmantilatietojen arkistoinnin, hakemisen ja manipuloinnin. [5] Sovelluksen arkkitehtuuri on esitetty kuvassa 1.

ABSM Tässä sovelluksessa agenttipohjaista simulaatiomallia (ABSM) käytetään simuloimaan kriisin kehittymistä operaattorin antamisTYÖKALUT sa ympäristö-, aika- ja paikkarajoitteissa. Tässä artikkelissa esittelemme laskentamalleja ja työkaluja, joiSovelluksen ja mallin avulla käyttäjä voi seurata ja valvoa erilaista on käytetty sovelluksen rakentamiseen: Agent-Based Simulaten resurssien (OOI) tilaa olosuhteissa, joissa sähkökatko aiheuttion Model (ABSM), VTT House, Insta Response Preparedness taa rakennusten viilenemisen tarkastelualueella. Tässä simuloinPlanner sekä CRISECON. Sovellus perustuu kehitettyyn integnissa tämä tehdään käyttäen resurssien hallintamallia, joka on raLaskentamallit työkaluterilaisten käyttävät yhteistä alustaa, joka muodostuu kiinnostuksen kohteista rointialustaan, joka ja mahdollistaa simulointityökalukennettu geneerisen OOI-konseptin päälle soveltaen kontekstisjen integroinnin. Laskentamallit yhteen yhdeksi(world käytta riippuvaa käyttäytymismallia, joka on(OOI-WSR). kehitetty erityisesti tälle (object of interest, OOI), kootaan maailman tiloista states, WS) ja tietovarastosta täjäsovellukseksi ABSM:n avulla. VTT House on laskentamalli, simuloidulle kriisimallille. OOI on yksikkö (kohde), jota manipuloidaan käyttäjän tai automaattisen matemaattisen jonka avulla voidaan simuloida rakennusten jäähtymistä erilaisisABSM voi käyttää useita sovelluskohtaisia alimalleja. Jokaiselmallin toimesta. edustaa mielekästä tilannekuvaa OOI-tiedoista tiettynä aikana ja sa sääolosuhteissa. InstaWS Response Preparedness Plannerin avulla le geo-solulle laskettava elinkelpoisuusindeksi on pitää esimerkki alikäyttäjä voi puolestaan luoda erilaisiatilassa, vastemalleja häiriötilanteimallista. Lisäksi voidaan ajankohtana. käyttää ulkoisia itsenäisiä malleja, joissa yllä listaa OOI-tapauksista joka on merkityksellinen tiettynä OOI-WSR siin ja simuloida niiden käyttäytymistä. VTT:n CRISECON-työkuvataan ympäristöolosuhteiden vaikutuksia rakennuksiin tyypon tietovarasto, joka mahdollistaa OOI-maailmantilatietojen arkistoinnin, hakemisen ja kalua käytetään tuottamaan vertailutietoa simuloitujen skenaaripikohtaisesti. manipuloinnin. [5] Sovelluksen arkkitehtuuri on esitetty 1. yhdessä esimerkiksi erilaisten välillisesoiden taloudellisista vaikutuksista. Mallikuvassa voi toimia

Kuva 1: Simulointityökalun arkkitehtuuri

Kuva 1: Simulointityökalun arkkitehtuuri.

102

ABMS

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Tarve voi olla esimerkiksi kyky evakuoida 152 ihmistä tietyltä maantieteelliseltä alueelta, jossa asuinrakennusten sisälämpötilat ovat laskeneet vaarallisen alas. Tämän perusteella Insta Response Preparedness ehdottaa evakuointiresurssien (kuljetukset, majoitus) kohdentamista. ti ABSM-simulaatioihin linkittyvien resurssihallintasovellusten kanssa. Tässä sovelluksessa esimerkiksi Insta Response Preparedness Planner ja CRISECON vaihtavat tietoa keskenään ja simulaatioiden kanssa yhteisen tietovaraston (OOI-WSR) kautta. Sovellukset käynnistetään yhteisen käyttöliittymän kautta. Ympäristövaikutuksia ja sähköverkon tilaa (päällä / pois päältä) ohjataan ja seurataan geo-solu-tasolta. Simulointi laskee sääolosuhteiden ja sähköntuotannon vaikutukset yhteenvetona rakennustyypeittäin. ABSM laskee elinkelpoisuusindeksin jokaiselle geo-solulle perustuen kriittisimpien rakennusten jäähtymistilanteeseen. Loppukäyttäjä voi seurata tilannetta valitulla kriisialueella geo-solu-tasolla. Simuloinnin tulokset tallennetaan OOI-WSR:n ja visualisoidaan GUI:lla. Operaattori määrittelee ensimmäisen maailmantilan (WS0) tai olemassa olevan skenaarion tapauksessa jollekin välitilalle (WSx) rinnakkaisen tilan (WSx’), kirjoittaa tilan OOI-WSR:iin ja käynnistää simulaation haluamalleen ajanjaksolle. ABSM lukee lähtötilan OOI-WSR:sta ja tallentaa seuraavat generoidut maailmantilat OOI-WSR:iin, kunnes halutun simulaatioskenaarion viimeinen tila (WSn) on saavutettu. Valinnaisesti simulointi voidaan päättää ja käynnistää uudelleen ulkoisella komennolla milloin tahansa.

VTT House VTT House on simulointimalli, jolla voidaan laskea miten erityyppiset rakennuksen jäähtyvät lämmityksen katkettua [6]. Tässä sovelluksessa VTT Housea käytetään simuloimaan laajasta sähkökatkosta johtuvaa asuinrakennusten jäähtymistä [7]. Tätä tarkoitusta varten kolme erilaista rakennustyyppiä (kevytrakenteinen omakotitalo, keskiraskas kerrostalo ja raskas kerrostalo) on valittu edustamaan tyypillisimpiä asuinrakennuksia vaikutusalueella. Rakennusten tyypitys perustuu lämmöneristysominaisuuksiin. Nämä ominaisuudet ovat peräisin Suomen väestötietojärjestelmästä, joka on kansallinen rekisteri sisältäen tiedot rakennusten perusominaisuuksista, kuten esimerkiksi sijaintikoordinaatit, kerrosalan, kerrosten lukumäärän, lämmitysjärjestelmän, rakennusvuoden jne. Simuloinnin lopputuloksena saadaan valitun rakennustyypin sisälämpötilan [°C] arvot tunnin välein. Lisäksi malli tarjoaa aikasarjatiedot sisältäen muun muassa päivämäärän ja kellonajan, ulkolämpötilan [°C], käytetyn auringon horisontaalisen säteilyn [W/m2] (hajasäteily) ja käytetyn auringon vertikaalisen säteilyn [W/m2] (suora säteily). Mallia voidaan käyttää myös ennustamaan sisälämpötilan nousua sen jälkeen, kun lämmitys on palautettu. Malli perustuu EN ISO 13790 ja EN 15241 -standardeihin sekä malleihin, joiden avulla voidaan arvioida auringonsäteilyn voimakkuus. Malli sisältää menetelmiä rakennuksen energiankulutuksen ja lämmitystehontarpeen dynaamiseen tuntipohjaiseen laskemiseen, sisältäen lämmitykseen ja jäähtymiseen sekä ilmavirtaan liittyvät energiahävikit, jotka johtuvat ilmanvaihtojärjestelmästä sekä ilmavuodoista. Sovelluksessa VTT House on toteutettu SOAP-pohjaisena verkkopalveluna [6]. Insta Response Preparedness Planner Insta Response Preparedness Planner on päätöksentekoa tukeva työkalu joka on tarkoitettu viranomaisten, kriittisen infrastruk-

tuurin, esimerkiksi suurten organisaatioiden ja teollisuuden, valmiussuunnitteluun. Sen avulla käyttäjä voi luoda suunnitelmia monenlaisiin hätätilanteisiin ja uhkiin joita riskianalyysissa on tunnistettu. Kun suunnitelma pannaan täytäntöön, työkalu tarjoaa käyttäjän kuvaamaan tilanteeseen ennalta määriteltyjä ehdotuksia lieventäviksi toimenpiteiksi, viestintäohjeita sekä ehdotuksia resurssien kohdentamiseen. Resurssitietoja voidaan hallita työkalulla sisäisesti tai vaihtoehtoisesti työkalu voi saada resurssien tietoja ulkoisesta tietovarastosta. Insta Response Preparedness Planner voidaan myös liittää ulkoisiin simulaatiomalleihin jolloin suunnitteluprosessia voidaan tehostaa ja luotuja suunnitelmia voidaan validoida. Sovelluksessa Insta Response Preparedness Plannerin käytössä keskitytään tarjoamaan ehdotuksia resurssien kohdentamiseen. Työkalu saa eri simulointityökalujen tuottaman tilannetiedon yhteisestä tietovarastosta (OOI-WSR) joka toimii myös viestintäkanavana sovelluksen eri työkalujen välillä. Insta Response Preparedness Planner saa tietovarastosta tilannetietoa skenaarion eri vaiheissa, sisältäen tiedon tilanteesta johtuvista kykytarpeista. Tarve voi olla esimerkiksi kyky evakuoida 152 ihmistä tietyltä maantieteelliseltä alueelta, jossa asuinrakennusten sisälämpötilat ovat laskeneet vaarallisen alas. Tämän perusteella Insta Response Preparedness ehdottaa evakuointiresurssien (kuljetukset, majoitus) kohdentamista. Käyttäjä valitsee yhden ehdotuksista ja työkalu vahvistaa kohdennettavat resurssit. Tilanteen edetessä tämän lieventämistoimen vaikutuksia mallinnetaan EvacSim-työkalulla.

EvacSim EvacSim on yksinkertainen simulointimalli, joka laskee ihmisten evakuointiin kohdennettujen resurssien vaikutuksia. Malli saa kohdennettavien resurssien kapasiteetin yhteisestä tietovarastosta (OOI-WSR), arvioi edestakaisen matkan resurssien sijainnin ja kohdealueen välillä. Tämän jälkeen malli laskee kuinka monta ihmistä voidaan evakuoida tietyn ajan kuluessa sekä kerää tiedon resurssien käytöstä skenaarion edetessä. CRISECON CRISECON on taloudellisten vaikutusten arvioinnin työkalu, joka on kehitetty tukemaan kriisinhallintaan liittyvää päätöksentekoa [8; 9, s. 67–75]. CRISECONin käytöllä on kaksi tavoitetta: Toisaalta sitä voidaan käyttää esittämään kriiseistä johtuvia taloudellisia vaikutuksia ottamalla huomioon erilaisten vahinkojen kustannukset, esimerkiksi kriisin vaikutukset ihmisiin, infrastruktuuriin, luontoon tai maatalouteen. Samoin pelastusoperaatioiden kustannukset voidaan huomioida. Toisaalta CRISECONia voidaan käyttää arvioimaan eri lieventämistoimiin liittyvien resurssivaihtoehtojen kustannuksia ja hyötyjä. Tällöin investointikustannukset ja lieventävien toimien kustannukset on otettava huomioon samoin kuin toimenpiteiden tuottama riskien väheneminen. Tässä simulointisovelluksessa CRISECONia käytetään tuottamaan taloudellista vertailutietoa eri skenaarioista. CRISECONin avulla sovelluksen käyttäjät pystyvät vertailemaan simuloituja skenaarioita taloudellisesta näkökulmasta. Pääpaino on pelastustoimien ja vahinkojen kustannusten arvioinnissa. Pelastustoimenpiteiden kustannuksissa keskitytään evakuointikustannuksiin ja tiPALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

103


Kehitetyn sovelluksen avulla erilliset mallit voidaan integroida yhdeksi sovellukseksi. Tämä auttaa parantamaan valmiussuunnittelun laatua tarjoamalla uusia menetelmiä viranomais- ja sidosryhmäyhteistyöhön. Lopullisena tavoitteena on näin parantaa väestön ja yhteiskunnan turvallisuutta.

lapäismajoitukseen liittyvien kustannusten arviointiin. Vahinkokustannukset aiheutuvat pääasiassa rakennuksissa jäätyneistä vesiputkista. Lähtötietoina laskennassa käytetään simulointituloksia jäätyneiden rakennusten määrästä sekä käytetyistä evakuointiresursseista. Lisäksi käyttäjän tulee antaa arvio kohdennettujen resurssien ja rakennusvaurioiden keskimääräisistä yksikköhinnoista. CRISECON on toteutettu käyttäen kahta ohjelmistokomponenttia: CRISECON GUI ja CRISECON Service [10]. CRISECON GUI tarjoaa loppukäyttäjille graafisen käyttöliittymän (GUI). CRISECON Service on puolestaan laskenta- ja simulointimalli, joka tarjoaa palvelun (WPS Service API) valittujen skenaarioiden kustannusten laskemiseen. JOHTOPÄÄTÖKSET Tässä artikkelissa on kuvattu tietokonepohjainen simulointisovelluksen prototyyppi, joka on suunniteltu antamaan viranomaisille tukea valmiussuunnitteluun. Tyypillisesti valmiussuunnittelun tavoitteena on tunnistaa todennäköiset uhat ja laatia menettelyt, joilla minimoidaan uhkien vaikutukset. Haastavien talviolosuhteiden kontekstissa sovelluksen tavoite on auttaa tunnistamaan alueita, jotka edellyttävät kiireellisiä toimia, muun muassa evakuointia, auttaa viranomaisia priorisoimaan kriittisten resurssien kohdentamista sekä laskea erilaisten toimenpiteiden kustannukset. Uhkien kattava tunnistaminen edellyttää, että useat eri viranomaiset ja muut toimijat ovat sitoutuneita prosessiin. Vaikka viranomaisilla on ollut heidän omia mallejaan eri käyttötarkoituksiin, käytössä ei ole ollut työkaluja, jotka mahdollistaisivat näiden olemassa olevien mallien integroinnin. Kehitetyn sovelluksen avulla erilliset mallit voidaan integroida yhdeksi sovellukseksi. Tämä auttaa parantamaan valmiussuunnittelun laatua tarjoamalla uusia menetelmiä viranomais- ja sidosryhmäyhteistyöhön. Lopullisena tavoitteena on näin parantaa väestön ja yhteiskunnan turvallisuutta. Sovellukseen on mahdollista lisätä mukaan uusia laskentamalleja tarpeen tullen, esimerkkeinä ikääntyvien kotitalouspalvelut, vesi- ja jätevesihuolto, tiestön tukkeutuminen (sekä sääolosuhteiden että liikenneonnettomuuksien takia), liikennetukkeumista viestiminen, jne. Tällä tavoin viranomaisten ja sidosryhmien osaamista voidaan jatkuvasti kartuttaa. Etuna on, että tällaisia uusia työkaluja on jo saatavilla sekä viranomaisilla myös käytössä.

Kiitokset Tämä artikkeli pohjautuu kirjoittajien ISCRAM 2015 -konferenssissa julkaistuun englanninkieliseen artikkeliin ”Enhancing the quality of contingency planning by simulation”. Tässä artikkelissa esitelty työ on tehty CRISMA-hankkeessa (Modelling crisis management for improved action and preparedness). Näihin tuloksiin johtanut tutkimus on saanut rahoitusta Euroopan Unionin seitsemännestä tutkimuksen, teknologian kehittämisen ja demonstroinnin puiteohjelmasta sopimuksella numero 284552. Lisätietoa hankkeesta löytyy osoitteesta: www. crismaproject.eu/. 104

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Lähteet 1. Sisäministeriö. Viranomaisilla tulisi olla yhteinen suunnitelma harvaan asuttujen alueiden palveluiden turvaamisesta. http://www.intermin.fi/fi/ajankohtaista/uutiset/1/1/ministeri_rasanen_viranomaisilla_tulisi_olla_yhteinen_suunnitelma_harvaan_asuttujen_alueiden_palveluiden_turvaamisesta_52780. 7.4.2014. Luettu 19.12.2014. 2. Sisäministeriö. Suuronnettomuuksiin varautumista pitää suunnitella ja harjoitella. http://www.intermin.fi/fi/ajankohtaista/uutiset/1/1/ministeri_rasanen_suuronnettomuuksiin_varautumista_pitaa_suunnitella_ja_harjoitella_52925. 11.04.2014. Luettu 19.12.2014. 3. VALVE 2014 -häiriöharjoitus. http://www.fingrid.fi/fi/ajankohtaista/tiedotteet/ Sivut%2FS%C3%A4hk%C3%B6yhti%C3%B6id en-suurh%C3%A4iri%C3%B6harjoitus-katkaisees%C3%A4hk%C3%B6t-Rovaniemell%C3%A4-23.9.2014. aspx. 26.6.2014. Luettu 19.12.2014. 4. Ilmatieteen laitos. Sään ääriarvot. Julkaisematon käsikirjoitus. Luettu 7.1.2014 5. CRISMA. CRISMA Catalogue: https://crisma-cat.ait.ac.at/. Luettu 19.12.2014. 6. CRISMA. VTT House model, CRISMA Catalogue. https://crisma-cat.ait.ac.at/model/VTT%20House%20model. Luettu 2.12.2014. 7. Molarius, R., Tuomaala, P., Piira, K., Räikkönen, M., Aubrecht, C., Polese, M., Zuccaro, G., Pilli-Sihvola, K. and Rannat, K. Systemic Vulnerability and Resilience Analysis of Electric and Transport Network Failure in Cases of Extreme Winter Storms, in Beer, M., Au, I.S.K. and Hall, J. W. (toim.), Proceedings of Second International Conference on Vulnerability and Risk Analysis and Management (ICVRAM2014). s. 608-617. University of Liverpool. Liverpool, UK. 2014. 8. Räikkönen, M., Pilli-Sihvola, K., Kunttu, S., Yliaho, J., Jähi M., Zuccaro, G. and Del Cogliano, D., Assessing economic impacts of crises – A decision-support approach to long-term strategic planning, in Brebbia, C.A. (toim.) Proceedings of the 9th International Conference on Risk Analysis and Hazard Mitigation, s. 229-242. Vol. 47, 552 p, WIT Transactions on Information and Communication Technologies, 3-6 June, New Forest, UK. 2014. 9. Engelbach, W., Frings, S., Sautter, J., Räikkönen, M., Yliaho, J., Kunttu, S., Jähi, M., Broas, P., Pilli-Sihvola, K., Taveter, K. Lixin, M., Meriste, M., Guarino, S., Del Cogliano, D., Polese, M. and Zuccaro, G. Simulation tool for crisis management strategies and planned actions V2. Deliverable D44.2 of the European Integrated Project CRISMA, FP7-SECURITY-284552. 89s. + liitteet 6 s. http://www.crismaproject.eu/deliverables/CRISMA_D442_public.pdf. 2014 Luettu 2.12.2014. 10. CRISMA. CRISECON Service, CRISMA Catalogue. https:// crisma-cat.ait.ac.at/component/CRISECON-Service. 2014. Luettu 2.12.2014.


Veli-Pekka Nurmi, Kai Valonen ja Teuvo Arolainen ONNETTOMUUSTUTKINTAKESKUS Ratapihantie 9, 00520 Helsinki

Onnettomuustutkintakeskuksen turvallisuussuositukset ja niiden toteutuminen

TIIVISTELMÄ Onnettomuustutkintakeskus on tutkinut 15:n viime vuoden aikana kymmenen vakavaa rakennuspaloa. Niiden perusteella on annettu lukuisia turvallisuussuosituksia. Suositusten tarkoituksena on vähentää vastaavanlaisten tulipalojen todennäköisyyttä ja vähentää niiden seurauksia. Onnettomuustutkintakeskus seuraa antamiensa turvallisuussuositusten toteutumista. Suosituslistoja seurantatietoineen on julkaistu Onnettomuustutkintakeskuksen verkkosivuilla. Tässä artikkelissa esitellään lyhyesti tutkitut palot ja niissä annetut suositukset sekä tarkastellaan suositusten toteutumista. Näyttää siltä, että monet merkittävät asiat ovat ajan kuluessa edistyneet, mutta toisaalta yhä ajankohtaisia päätelmiä on jäänyt ottamatta huomioon. Onnettomuustutkintakeskuksen näkemyksen mukaan suosituksista muodostuu varteenotettava lista turvallisuuden kehittämiseen. Suosituksia ja muita onnettomuuksista saatuja oppeja on hyvä pitää toistuvasti esillä. Hyötyä on saatavissa valtakunnallisesti, mutta yhtä lailla yksittäistä rakennusta tai siinä harjoitettavaa toimintaa suunniteltaessa. Suositukset kumpuavat poikkeuksetta sellaisista onnettomuuksista, joiden toistumista samanlaisena tai ainakaan vakavampana ei yhteiskunnassamme haluta. ONNETTOMUUSTUTKINTAKESKUKSEN TEHTÄVÄ JA TULIPALOTUTKINNAT Onnettomuustutkintakeskuksen tehtävänä on tutkia vakavimmat Suomessa sattuvat onnettomuudet. Ilmailun sekä vesi- ja raideliikenteen onnettomuuksien ohella tutkittavaksi on tullut rakenteiden pettämisiä, räjähdyksiä, liikenneonnettomuuksia, teollisuusonnettomuuksia ja yksittäisiä erityistapauksia kuten Nokian vesikriisi. Tärkein tutkintaan ottamisen kriteeri on se, onko tutkinnalla saavutettavissa merkittävää hyötyä yleisen turvallisuuden kehittämiseksi. Päätöksen tutkinnan aloittamisesta tekee Onnettomuustutkintakeskus.

Merkittäviä ja toistuvasti tutkintaan otettuja onnettomuuksia ovat olleet myös tulipalot. Keskimäärin rakennuspaloja koskevia tutkintoja on ollut parin vuoden välein. Rakennuspalojen ohella tutkintaan on otettu myös muun muassa paloja ajoneuvoissa ja teollisuudessa. Vuosi 2014 oli tilastollisesti huono, sillä tutkittavaksi tuli kolme vakavaa tulipaloa. Yksi niistä tapahtui koulussa, yksi kahdeksankerroksisessa kerrostalossa ja yksi vanhassa puisessa pienkerrostalossa. Näiden tapausten tutkintojen perusteella annettujen turvallisuussuositusten toteutumista ei ole vielä seurattu, joten ne on rajattu pois tästä artikkelista. Tutkinnan sisältö – kuten myös muu tutkinnan kulku – on määritelty turvallisuustutkintalaissa (525/2011). Tutkinnassa on selvitettävä tapahtumien kulku, syyt ja seuraukset. Lisäksi tarkastellaan viranomaisten toimintaa. Tutkintaselostus julkaistaan internetissä ja siihen sisällytetään suositukset turvallisuuden parantamiseksi. Monissa tutkinnoissa, erityisesti tulipaloissa, on usein tarpeen tehdä erillistutkimuksia, kuten simulointeja tai polttokokeita. Seuraavassa esitellään seitsemän vakavaa Onnettomuustutkintakeskuksen tutkimaa rakennuspaloa, joissa annettiin turvallisuussuosituksia. Suosituksista on käytettävissä kattavat seurantatiedot. Onnettomuustutkintakeskus on vuosien varrella tutkinut myös useita muita rakennuspaloja, joista on tehty vain suppea selvitys ilman seurattavia turvallisuussuosituksia. Näistäkin paloista on verkossa tutkintaselostus, joissa on turvallisuuden kehittämistä tukevaa tietoa. [1]

Palvelutalon palo Maaningalla 1999 Maaningalla tapahtuneessa palvelutalon tulipalossa kuoli viisi vanhusta. Tapahtuma katsottiin silloisen onnettomuuksien tutkinnasta annetun lain mukaisesti suuronnettomuudeksi, ja valtioneuvosto asetti sen selvittämiseksi tutkintalautakunnan. Tutkinnassa perehdyttiin myös 17 muuhun paloon tai palonalkuun vastaavissa kohteissa. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

105


Tutkinnan keskeinen anti oli jälkikäteen ajateltuna triviaali havainto, että vanhukset eivät tulipalon syttyessä pysty poistumaan etenkään jos ovet on lukittu. Savua levisi syttymisasunnosta naapuriasuntoihin muun muassa ilmanvaihdon kautta. [2] Suositukset Tutkinnan perusteella annettiin 13 suositusta. Ne jakautuivat kolmen teeman alle. Ensimmäinen kokonaisuus koski rakenteellista paloturvallisuutta uudisrakentamisessa ja korjausrakentamisessa. Suosituksina olivat henkilöturvallisuusanalyysin laatiminen, poistumistiemääräysten täsmentäminen ja ilmanvaihtoa koskevien määräysten selkiyttäminen. Toinen ja samalla laajin suositusryhmä liittyi käytössä olevien kohteiden paloturvallisuuteen. Sen alla suositettiin henkilöturvallisuusanalyysin laatimista, turvallisuuskulttuurin kehittämistä, poistumis- ja pelastusvälineiden arviointia, sisäisen paloturvallisuusvalvonnan pakollisuutta, ullakon ja yläpohjan onteloiden osastointia, sisustusmateriaalien paloturvallisuuden parantamista sekä paloturvallisuuden huomioimista vanhusten avuntarvetta määritettäessä. Kolmas joukko suosituksia paneutui pelastustoimen järjestelyihin. Suosituksina olivat kohdesuunnittelu ja harjoitukset kohteessa, yhteistoimintasuunnitelmien kehittäminen ja vanhusten ja muiden erityisryhmien asuinrakennusten määrittäminen erityiskohteiksi. Onnettomuustutkintakeskuksen suositusseurannan mukaan Maaningan palon suosituksista kymmenen on merkitty toteutetuksi. Keskeneräisiä ovat vain osastointia, sisustusmateriaaleja sekä paloturvallisuuden huomioimista ja vanhusten avuntarvetta koskeneet suositukset. Kaikki kuuluivat keskimmäiseen, kohteiden paloturvallisuuden parantamiseen tähtäävien suositusten ryhmään. [9]

Teematutkinta kuolemaan johtaneista paloista 2003 Teematutkinta kuolemaan johtaneista tulipaloista alkoi kolmen miehen kuolemaan johtaneesta palosta vanhassa koulurakennuksessa Jyväskylän maalaiskunnassa. Tutkinnassa raportoitiin tarkasti myös viisi muuta valittua paloa ja perehdyttiin jossain määrin jokaiseen kuolemaan johtaneeseen paloon vuonna 2003. Päätelmänä oli, että palokuolemien määrä Suomessa oli suuri eikä siinä ollut tapahtunut olennaista vähentymistä. Moni palo syttyi tupakoinnin seurauksena ja tapaukseen liittyi päihtyminen. Suuri osa paloista sattui ihmisille, joihin yhteiskunnan toimijoilla oli ollut joku kontakti. Nämä yhteydet katsottiin mahdollisesti menetetyiksi tilaisuuksiksi parantaa palokuolemille alttiiden ihmisten asumisturvallisuutta. [3] Suositukset Tutkinnan perusteella annettiin viisi suositusta. Ensimmäinen oli yleisluontoinen paloturvallisuustyötä ohjaava periaate. Sen mukaan ”tulipalokuolemia ei pidä hyväksyä”. Ihmisten asuinolosuhteiden on oltava sellaiset, että kenenkään ei tarvitse kuolla tai loukkaantua vakavasti tulipalossa. Pelastusviranomaisten tulisi tutkia kattavasti kaikki kuolemaan johtaneet tulipalot. Kuntien ja asumispalveluja tarjoavien järjestöjen, yhdistysten ja säätiöiden taas tulisi ihmisten asumiseen liittyviä päätöksiä tehdessään ottaa huomioon paloturvallisuusriskit ja arvioida, millainen turvallisuustaso on hyväksyttävä. Sisäministeriön tulisi yhteistyössä muiden asiaan liittyvien tahojen kanssa käynnistää paloturvallisia tupakointitapoja edistävä kampanja. Valtion asuntorahaston tulisi puolestaan myöntää korjausavustusta paloturvallisuuden parantamiseen ja etenkin auto106

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

maattisten sammutuslaitteistojen hankintaan. Suosituksista on toteutettu kaksi. Palontutkinta on vakiintunut ja tupakointitottumukset ovat olennaisesti muuttuneet. Tupakointi erityisesti sisätiloissa merkittävästi vähentynyt ja vähentyy edelleen. [9]

Palo psykiatrisessa sairaalassa Nokialla 2007 Tulipalo syttyi, kun yksi potilaista sytytti käytävällä olleen avonaulakon. Talvitakkien palamisesta aiheutunut hetkellinen paloteho oli suuri vastaten henkilöauton palotehoa. Palo oli liian voimakas, jotta henkilökunnan alkusammutus olisi onnistunut. Henkilökunta sai pelastettua osan psykiatrisista sairauksista kärsivistä ja lääkityistä potilaista ulos. Olosuhteet muuttuivat koko osastolla hengenvaarallisiksi. Pelastuslaitos ehti paikalle ja sai pelastettua loput potilaat. Onnettomuudessa nousi esille saama havainto kuin Maaningan palossa. Potilaat eivät aina pääse itse tai edes autettuna pelastautumaan ajoissa etenkään silloin kun ovet ovat lukittuina. [4] Suositukset Tutkinnan perusteella annettiin viisi suositusta. Ensimmäinen koski potilaslainsäädännön kehittämistä niin, että häiriötä tuottavan potilaan oikeuksiin voitaisiin puuttua ottamalla haltuun vaaraa aiheuttavat esineet. Sen lisäksi hoito- ja huoltolaitosten onnettomuusriskien hallinta- ja seurantajärjestelmäksi tulisi kehittää ohjeisto. Laitosten tiloja tulisi suojata automaattisella sammutusjärjestelmällä ja vastesuunnittelua kehittää kohdekohtaisesti. Viimeisessä suosituksessa puututtiin vaatesäilytyksen paloturvallisuuteen. Viimeksi mainittua ei Onnettomuustutkintakeskuksen tietojen mukaan aiota toteuttaa. Keskeneräisiä on kaksi, vaarallisten esineiden ottaminen haltuun sekä ohjeiston kehittäminen. [9]

Palo päihdeongelmaisten tukiasunnossa Espoossa 2008 Espoossa syttyi tulipalo yöllä kaupungin omistamassa päihdeongelmaisten tukiasunnossa, joka oli muodostettu vanhaan rintamamiestaloa vastaavaan rakennukseen. Paikalla oli palon syttyessä kymmenen ihmistä, joista noin puolet oli talossa vieraana. Viisi henkilöä pääsi pelastautumaan omatoimisesti, mutta viisi kuoli liekkeihin. Asumistavan paloturvallisuus oli huono, eikä kaupunki ollut kiinnittänyt siihen paljon huomiota. Muun muassa palovaroittimien olemassaolosta ei ole havaintoja. Taloon oli aiemmin ollut lukuisia viranomaisten tehtäviä. Palotarkastusta ei ollut tehty moneen vuoteen. [5] Suositukset Tutkinnan perusteella annettiin kolme suositusta. Kaksi niistä koski viranomaisten yhteistyötä ja tiedonvaihtoa. Kaikki päihdeongelmaisten tukiasunnot tulisi tarkastaa sosiaali- ja pelastusviranomaisten yhteistoimin ja paloturvallisuudeltaan ongelmalliset kohteet pitäisi asettaa käyttökieltoon tai niiden turvallisuutta parantaa. Suosituksen toteuttaminen on kesken. Kaksi muuta suositusta on merkitty toteutetuiksi. Niistä ensimmäisen mukaan viranomaisten järjestelmiin kertyvä tieto sekä havainnot pitäisi kyetä välittämään toiselle viranomaiselle ja tiedon pitäisi velvoittaa toimimaan asianmukaisella tavalla. Kolmannessa suosituksessa puututtiin siihen, että vastuu kiireellistä toimintaa edellyttävien tehtävien välittämiseen käytettävistä järjestelmistä olisi yhdellä viranomaisella. Järjestelmien luotettavuus tulisi voida arvioida järjestelmällisesti. [9]

Omakotitalon palo Naantalissa 2009 Naantalilaisessa omakotitalossa oli viettämässä iltaa yhteensä 14


nuorta. Osa heistä oli täysi-ikäisiä. Vanhempia ei ollut paikalla. Omakotitalo oli muuten tavanomainen, mutta oleskelutilaksi muutetun autotallin ja saunan sekä asunto-osan välinen tila oli rakennettu jälkikäteen umpinaiseksi. Lisäksi poikkeuksellista oli, että asunto-osan ikkunat eivät olleet avautuvia eikä takaovea pihalle ollut. Saunatiloista syttynyt palo pääsi kehittymään välitilassa suureksi ja tunkeutui asuntoon ja autotallin oleskelutilaan suurella voimalla. Osa ehti pelastautua lopulta rikki saaduista ikkunoista. Viiden pelastautuminen ei onnistunut eikä palokunta ehtinyt apuun ajoissa. Suositukset Tutkinnan perusteella annettiin kuusi suositusta. Niistä on toteutettu neljä, joista kolme koski hätäkeskustoiminnan kehittämistä. Toteutettu on niin ikään suositus, jonka mukaan sosiaali- ja terveysministeriön tuli osaltaan edistää vastuullista vanhemmuutta. Lainsäädäntöä on uusittu ja aihe on esillä tapaturmien ehkäisyn tavoiteohjelmassa. Viestintä on jatkuvaa. Kaksi keskeneräistä suositusta koski pientalojen varateiden parantamista sekä kohdennettua valistusta ja yksinkertaisten ohjeiden laatimista siitä, miten tulipalotilanteessa olisi parasta toimia.

to, että esimerkiksi eri porrashuoneissa liikkuvat postinjakajat tai monissa toimitiloissa työskentelevät siivoojat tarvitsevat erityisen perehdytyksen turvallisuusasioihin. Toisinaan työntekijät ovat ulkomaalaistaustaisia, jolloin esimerkiksi hätäilmoituksen tekeminen voi olla vierasta.

Sairaalapalo Turussa 2011 Suuren sairaalarakennuksen alakerroksissa ensiapupoliklinikalla syttyi varhain aamulla tulipalo. Tilanteen alkaminen huomattiin sähköovien ja valojen toimimattomuutena. Pian alkoi kipinöidä ja palo syttyi voimakkaana. Osaston tyhjentäminen potilaista piti tehdä nopeasti, mikä onnistui henkilökunnalta. Palo ja savu levisivät odotettua laajemmin samaan kerrokseen ja myös yläpuolisiin kerroksiin. Palokatkot olivat puutteellisia ja savua levisi myös ilmanvaihdon ja hissikuilujen kautta. Koko rakennus teho-osastoa lukuun ottamatta tyhjennettiin potilaista ja henkilökunnasta. Palo sai alkunsa hoitajakutsujärjestelmän keskusyksiköstä. Suositukset Tutkinnan perusteella annettiin kolme suositusta. Niistä ensimmäisen mukaan sairaaloille tulisi laatia ennakoiva kunnossapitoohjelma, jolla huolehdittaisiin muun muassa sähkölaitteistojen ja palokatkojen kunnosta. Parannuksia esitettiin myös sähkölaitteistojen kunnossapidon viranomaisvalvontaan sekä hoito- ja huoltolaitosten johdon ja henkilökunnan hälyttämiskäytäntöihin. Kaikki kolme suositusta on merkitty toteutetuiksi.

Tuhopoltosta alkanut tulipalo kerrostalossa Tampereella 2010 Kerrostalon alakerrassa ollut pitseria sytytettiin tahallisesti palamaan ilmeisesti vakuutuspetostarkoituksessa. Sytyttäjät käyttivät runsaasti palavia nesteitä, minkä vuoksi palo levisi heti voimakrakennus teho-osastoa lukuun ottamatta tyhjennettiin potilaista ja henkilökunnasta. Palo sai kaana pitserian viereiseen porrashuoneeseen. Pitserian ulkoseialkunsa hoitajakutsujärjestelmän keskusyksiköstä. nä porrashuoneen suuntaan oli lasia. Asunnoissa olleet asukkaat SUOSITUSTEN TOTEUTUMINEN ja porrashuoneessa ollut postinkantaja huomasivat palon. Postinkantaja pääsi erääseen asuntoon sisään. Savua levisi asuntoihin. Kaikkiaan tarkastelussa mukana olleissa seitsemässä tulipalotutSuositukset Muutamat asukkaat pyrkivät poistumaan porrashuoneen kautta, kinnassa annettiin 40 suositusta. Niistä toteutetuksi on merkitmikä ei ollut mahdollista. Kolme heistä kuoli porrashuoneeseen. 24 (60 %) ja keskeneräiseksi 13 (33 %). Kolmestasairaaloille suosituksesTutkinnan perusteella annettiin kolmetysuositusta. Niistä ensimmäisen mukaan Tutkinnassa kiinnitettiin huomiota pelastussuunnitteluun, oiketa suosituksen toteuttaja on ilmoittanut, että suosituksia ei tulla tulisi laatia ennakoiva kunnossapito-ohjelma, jolla huolehdittaisiin muun muassa aan toimintatapaan palotilanteessa ja savunpoistojärjestelyihin. toteuttamaan. sähkölaitteistojen ja palokatkojen kunnosta. Parannuksia esitettiin myös sähkölaitteistojen Suositusten määrä ja toteutuminen suosituksen kohteen mukunnossapidon viranomaisvalvontaan sekä hoito- ja huoltolaitosten johdon ja henkilökunnan Suositukset kaan jaoteltuna näkyy taulukossa 1. Taulukkoa tulkittaessa on hälyttämiskäytäntöihin. Kaikki kolme suositusta onettä merkitty toteutetuiksi. Tutkinnan perusteella annettiin viisi suositusta. Kaksi niistä koski huomattava, kolme suositusta on kohdistettu sekä ympärisporrashuoneiden savunpoistoa. Suositusten mukaan kerrostalotöministeriölle että sisäministeriölle. Nämä suositukset on merjen porrashuoneisiin tulisi vaatia itsestään avautuvaa tai alhaalta kitty kummankin ministeriön riville. SUOSITUSTEN TOTEUTUMINEN avattavaa savunpoistoluukkua tai -ikkunaa. Suosituksia ei toteuEniten suosituksia oli kohdistettu sisäministeriölle (18) ja toiteta, sillä kerrostalon tulipalo Turussa 2014 nosti esiin automaattiseksi eniten sosiaali- ja terveysministeriölle (11). Kolmas keskeiKaikkiaan vaaran. tarkastelussa mukana olleissa seitsemässä tulipalotutkinnassa annettiinjolle40oli sen savunpoistoluukun aiheuttaman Tässä jälkimmäisessä nen suositusten toteuttajataho oli ympäristöministeriö, tutkinnassa annettiin uusi suositus, että asiaatoteutetuksi pitäisi selvittääon lisää. kohdistettu Lopuille neljälle suosituksen kohteelle suositusta. Niistä merkitty 24 (60 10 %)suositusta. ja keskeneräiseksi 13 (33 %). Kolmesta Muut kolme suositusta koskivat varateiden toimivuuden var- on ilmoittanut, oli kohdistettuettä ainoastaan yksi suositus suosituksesta suosituksen toteuttaja suosituksia ei tullakullekin. toteuttamaan. mistamista, asuinkiinteistöjen pelastussuunnittelun parantamista Ministeriöistä suosituksia oli eniten toteutunut sisäministeriölja eri työkohteissa liikkuvien työntekijöiden tur- suosituksen lä, mutta sosiaalija terveysministeriöllä ja ympäristöministeriölSuositusten määräperehdyttämistä ja toteutuminen kohteen mukaan jaoteltuna näkyy taulukossa vallisuusasioihin. Pelastussuunnittelun tueksi on julkaistu ohjeilä selvästi vähemmän. Ympäristöministeriö on ilmaissut kolmen 1. Taulukkoa tulkittaessa on huomattava, että kolme suositusta on kohdistettu sekä ta, joten sitä koskeva suositus on todettu toteutetuksi. Varateihin suosituksen osalta, että niitä ei tulla toteuttamaan. ympäristöministeriölle että sisäministeriölle. Nämä suositukset on merkitty kummankin liittyvän suosituksen toteuttaminen on kesken. Perehdytystä kosYksittäisille vastaanottajille kohdistetuista neljästä suosituksesta ministeriön riville. kevasta suosituksesta saatu seurantatieto on epäselvä ja toteuttaon toteutetuksi merkitty kolme ja keskeneräiseksi yksi. minen siten toistaiseksi kesken. Suosituksen taustalla oli havainSuositusten toteutumismäärien ja -prosenttien vertailu ei vält-

Taulukko 1. Suositusten kohdistaminen ja toteutuminen.

Taulukko 1. Suositusten kohdistaminen ja toteutuminen.

Kohde sisäministeriö sosiaali- ja terveysministeriö ympäristöministeriö Hätäkeskuslaitos Turvallisuus- ja kemikaalivirasto Kiinteistöliitto ja Isännöintiliitto Asumisen rahoitus- ja kehittämiskeskus

Suosituksia 18 11 10 1 1 1 1

Toteutettu 15 (83 %) 5 (45 %) 4 (40 %) 1 (100 %) 1 (100 %) 1 (100 %) -

Kesken 3 (17 %) 6 (55 %) 3 (30 %) 1 (100 %)

Ei toteuteta 3 (30 %) -

Eniten suosituksia oli kohdistettu sisäministeriölle (18) ja toiseksi eniten sosiaali- ja PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015 107 terveysministeriölle (11). Kolmas keskeinen suositusten toteuttajataho oli ympäristöministeriö, jolle oli kohdistettu 10 suositusta. Lopuille neljälle suosituksen kohteelle


tämättä kuvaa suositusten toteuttajien aktiivisuutta turvallisuustyössä, sillä suosituksen toteuttamiseksi tarvittavat toimenpiteet voivat olla hyvin erilaisia. Myöskään suositusten seurantatiedon määrittäminen ei ole eksaktia. Onnettomuustutkintakeskus arvioi ja määrittää suosituksen toteutumisen tilan saamiensa erilaisten vastausten perusteella. JOHTOPÄÄTÖKSET Tarkastelun suosituksista on toteutetuksi merkitty 60 prosenttia. Tavoitteena voisi olla, että toteutumisprosentti olisi sata. Kuitenkin on otettava huomioon, että osa suosituksista voi ja pitää olla vaativia eli sellaisia, joiden toteuttamiseen tarvitaan paljon työtä, rahaa ja aikaa. Toteutuneiden suositusten lukumäärä 24 ja toteutumisprosentti 60 joka tapauksessa osoittavat, että vakavien tulipalojen ehkäisemiseksi on viime vuosina tehty lukuisia hyviä toimenpiteitä. Joidenkin suositusten toteutumista hidastaa se, että aikanaan hyväksyttyihin rakenteellisen paloturvallisuuden ratkaisuihin ei juuri ole haluttu kohdistaa uusia vaatimuksia. Osa suosituksista puolestaan kohdistuvat laajalle joukolle toiminnanharjoittajia, joiden informaatio-ohjaus omatoimiseen turvallisuuden parantamiseen on hankalaa. Rahallista tukea parannuksiin ei usein anneta ja normiohjauksen keinoja pidetään liian järeinä tai kohtuuttomina. Erilaisia yksityiskohtia ei myöskään haluta yleisesti sisällyttää lakitasoisiin vaatimuksiin, ja pelkkien ohjeiden vaikuttavuuteen ei uskota. Monissa asioissa käytännöt eri puolilla Suomea ovat ilmeisesti pikkuhiljaa parantuneet, mutta sen todentaminen on hankalaa. Kun suositusten toteuttamista harkitaan, samalla tehdään arvovalintaa siitä, kuinka paljon havaittuun turvallisuuspuutteeseen tai -ongelmaan kannattaa ja halutaan käyttää resursseja. OTKESin tutkimat tapaukset ovat tyypillisesti sellaisia, jotka herättävät laajaa huomiota ja huolta eikä ainakaan niiden haluttaisi toistuvan.

Turvallisuussuosituksista muodostuu eri tason toimijoille käyttökelpoinen lista toimenpiteille, joille on olemassa järkevät tutkinnasta kumpuavat perusteet ja usein myös laaja yleinen hyväksyntä.

Lähdeluettelo 1. Onnettomuustutkintakeskuksen verkkosivut, www.turvallisuustutkinta.fi, luettu 28.4.2015 2. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostus A2/1999Y Vanhusten palvelutalon palo Maaningalla 4.12.1999 ja 17 muuta paloa vastaavissa taloissa 1.12.1999–29.2.2000, julk. 7.5.2002 3. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostus D1/2003Y Asumiskäytössä olleen koulurakennuksen palo Jyväskylän maalaiskunnassa ja viisi muuta paloa 20.4.–20.5.2003, julk. 4. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostus B1/2007Y Tulipalo Pitkäniemen sairaalassa Nokialla 25.1.2007 ja katsaus eräisiin muihin hoito- ja huoltolaitospaloihin, julk. 22.4.2008 5. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostus B1/2008Y Tulipalo tukiasumiseen käytetyssä pientalossa Espoossa 27.3.2008, julk. 16.7.2009 6. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostus B1/2009Y Viiden nuoren kuolemaan johtanut tulipalo Naantalissa 9.10.2009, julk. 29.9.2010 7. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostus B2/2010Y Kolmen ihmisen kuolemaan johtanut tulipalo kerrostalossa Tampereella 22.11.2010, julk. 13.3.2012 8. Onnettomuustutkintakeskuksen tutkintaselostus B1/2011Y Rakennuksen evakuointiin johtanut sairaalapalo Turussa 2.9.2011, julk. 21.9.2012 9. Onnettomuustutkintakeskuksen suositusseurantatietokanta, 28.4.2015. Seurantatiedot julkaistu myös verkkosivuilla www.turvallisuustutkinta.fi.

Varsinais-Suomen aluepelastuslaitos sai hälytyksen Naantalissa palavasta omakotitalosta, jossa on ihmisiä sisällä 9. lokakuuta 2009. Kun ensimmäinen sammutusyksikkö saapui kohteeseen kello 23.50, rakennus oli täyden palon vaiheessa. Viisi ihmistä menehtyi. Kuva: Tapio Sovijärvi.

108

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Palotutkimusraadin projektit Lisätietoja julkaisuista ja Palotutkimusraadin toiminnasta: www.spek.fi/Suomeksi/Kehittaminen/Palotutkimusraati

94 Palotutkimuksen päivät 2013 93 Paloturvallisuusprofessuurin seuraaminen ja ohjaaminen 92 Kansainvälisen yhteistyön kartoittaminen 91 Verkkosivujen kehittäminen 90 Palotutkimuksen päivät 2011 89 Paloturvallisuus vuonna 2025 -seminaari 88 Demonstraatiohanke ”asuntosprinklaus 3” 87 VTT:n tutkija Pronton kehitttämistyössä 86 Palotutkimuksen päivät 2009 85 Paloturvallisuusprofessuurin esikartoitus, HS ja TOTS 84 Pronton kehittäminen tutkimuksen apuvälineeksi 83 Paloturvallisuuden kehittämisohjelman tarkistaminen 82 Paloturvallisuustiedottaminen 81 Palo- ja pelastusalan professuurin tukeminen 80 Toiminnallisen paloturvallisuussuunnittelun workshop 79 Palotutkimuksen päivät 2007 78 Toiminnallisen paloturvallisuussuunnittelun edistämiskampanja 77 Kansainvälisen palo- ja pelastusalan tutkimuksen ja koulutuksen selvitys 76 Palotutkimuksen päivät 2005 75 Kartoitus palotutkimuksen painotusalueista 74 Palotutkimuksen päivät 2003 73 Ontelotilojen paloturvallisuus osa 3/3 – ontelopalon sammutus 72 Opas toiminnalliseen palotekniseen suunnitteluun 71 Ontelotilojen paloturvallisuus osa 2/3 – ontelopalon etenemisen katkaiseminen 70 Palotutkimuksen päivät 2001 69 Pronto-onnettomuustietokannan seuranta ja analysointi - esitutkimus 68 Ontelotilojen paloturvallisuus, osa 1/3 – ontelopalojen ominaispiirteet 67 Palotutkimuksen päivät 1999 66 Ontelotilojen paloturvallisuus – esitutkimus 65 Palotehokäyrien aikavakiot 64 Sähkö palon syttymissyynä, Seurantatutkimus Vantaalla sekä palo- ja pelastustoimen Kotkan ja Kouvolan yhteistoiminta-alueella 63 Palokuolemien tilastoanalyysi 62 Palovesijärjestelmien korroosioselvitys 61 Palonsyyntutkinta ja sähköpalot 60 Palavien puuvaravarastojen turvallisuusetäisyydet 59 Kytevien siilopalojen sammutus 58 Toiminnallisten palosäädösten tekniset perusteet, ns. TOPA-projekti 57 Kansallisen palotutkimusohjelman päivitys 56 A-palojen sammutukseen kehitettyjen vaahtojen soveltuvuus palokuntakäyttöön 55 Ydinvoimalaitosten rakenteellinen turvallisuus: Paloturvallisuus 54 Kipinätulipalojen estäminen tulitöissä 53 Puutuotteiden pintakerrosten paloturvallisuus 52 Uudet tutkimusmenetelmät palonsyyntutkinnassa 51 Savunpoiston mitoitusohjeet 50 Kattojen kansainväliset vertailevat polttokokeet 49 Palosuojamaalilla suojattujen terästen polttokokeiden pohjoismainen vertailututkimus

48 TOXFIRE, Toimintaohje kemikaalivarastojen tulipalojen hallintaan 47 Tuhopolttojen tekniset torjuntakeinot 46 Tuhopoltot Suomessa 1990–1993 45 Rakennusmateriaalien palotekniset pintakerrosominaisuudet (ei toteutunut) 44 Pehmustettujen huonekalujen palo-ominaisuudet 43 Puun paloturvallinen käyttö rakentamisessa 42 Julkisten tilojen pehmustettujen istuinhuonekalujen palo-ominaisuudet 41 Koemenetelmä rakennusmateriaalien lämpötilanjohtavuuden määrittämiseen 40 Suurten järjestelmien paloturvallisuus 39 STEP Kemiallisten aineiden palaminen ja palotuotteiden vaikutus ympäristöön 38 Koetulosten tulkinta syttymisherkkyys- ja palonlevittämisominaisuuksien luokittelussa 37 Kaapeliläpivientien paloturvallisuus 36 Voimantuotannon tilojen suojaukseen soveltuvat sammutusjärjestelmät 35 Kaapeleiden ja putkien läpivientien palokatkot 34 Savukaasuanalyysi FTIR-menetelmällä 33 Kansallinen palotutkimusohjelma 32 Murhapolttajan luonnekuva 31 Räjähdysluukkujen mitoituksen kehittäminen 22 Paloturvallisuustietous ja -asenteet väestön keskuudessa 21 Räjähdysluukkujen mitoituksen kehittäminen 20 Kylmien varastojen paloilmoittimet 19 Kirkkojen paloilmoittimet 18 Turvelaitosten turvallinen käyttö 17 Kylmien tilojen paloilmaisimet 16 Palotapausten seurantajärjestelmä / palovahinkotilastojen kehittäminen 15 Taajamien kaavoitus- ja rakenneratkaisujen analysointi paloturvallisuuden kannalta (Ei toteutunut) 14 Voimantuotannon tiloihin soveltuvat sammutusjärjestelmät 13 Suojausmenetelmien vaikutus palovahinkoihin eri toimialoilla (Ei toteutunut) 12 Palossa syntyvien vaarallisten aineiden kartoittaminen 11 ATK-ja sähkötiloissa käytettävien savuilmaisimien vertailututkimus 10 Automatisoidun tuotannon ja henkilövähentymisen vaikutus yrityksen palontorjuntaan (Ei toteutunut) 9 Puurakenteiden palonkestävyys 8 Paloilmoitinten tarkoituksenmukaisuus ja erheelliset paloilmoitukset 7 Kytkinlaitosten suojaus 6 Kaapeli- ja putkiläpivientiaukkojen palonkestoajan määritysmenetelmien kehittäminen 5 Sähköpalojen syiden selvittely ja ilmoitusmenettely 4 Ihmisten asenteet tulipaloihin ja palontorjuntaan 3 Valmiiden ja vanhojen rakennusten paloturvallisuuden parantaminen 2 Palon kehittyminen – tulipalot tunneleissa 1 Sprinklertekniikan käyttö palavien nesteiden sammutukseen ja nestepalojen rajoitukseen

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

109


PALOTUTKIMUSRAATI BRANDFORSKNINGSRÅDET RY Kutsu palotutkimusraadin 30-vuotisjuhlaseminaariin

PALOTUTKIMUSRAATI

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2013

Palotutkimusraadin järjestämien Palotutkimuspäivien 2005, 2007, 2009 ja 2011 artikkelit sekä sähköisessä muodossa kotimaassa julkaistut palotutkimusta koskevat tutkimusjulkaisut löydät listauksena Pelastusopiston paloportti -palvelusta. Palvelusta on linkin kokotekstitiedostoihin.

Espoo, 27.-28.8.2013 Aika ja paikka Palotutkimusraati ry järjestää 27.-28.8.2013 kahdeksannet

Palotutkimusraadin tehtävänä on koordinoida, täydentää ja edistää Suomessa tapahtuvaa paloalan tutkimusta yhteistyössä teollisuuden, vakuutusalan ja muun elinkeinoelämän, korkeakoulujen, tutkimuslaitosten, valtion ja kuntien viranomaisten sekä alan järjestöjen kanssa.

Palotutkimuksen päivät Espoon Hanasaaren kulttuurikeskuksessa. Seminaarissa esitellään kattavasti viimeaikaisia palo- ja pelastusalan tutkimuksen kotimaisia saavutuksia ja niiden hyödyntämistä. Kuulemme myös tuloksia ruotsalaisesta METRO-projektista, jossa tutkittiin maanalaisen raidejoukkoliikenteen palo- ja räjähdysriskejä ja niihin varautumista tunneleissa ja asemilla. Kohderyhmä

Seminaari on tarkoitettu laajasti kaikille palo- ja pelastusalasta kiinnostuneille henkilöille. Erityisesti päiville toivotaan pelastustoimen laajaa osallistumista.

Toimikuntaa johtaa edellä mainittuja tahoja edustava johtokunta. Ilmoittautuminen

Päiville ilmoittaudutaan 10.8.2013 mennessä osoitteeseen : www.webropolsurveys.com/webkysely.net Tunnus: Palotutkimusraati

Vuosi 2015 on Palotutkimusraati ry:n 24. toimintavuosi rekisteröitynä yhdistyksenä.

Lisätiedot ja ohjelma Palotutkimusraati ry:n kotisivulta http://www.pelastusopisto.fi/pelastus/hankkeet/ptr/home.nsf.

Palotutkimuksen päivien erikoisjulkaisut vuosilta 2007–2015 löydät myös osoitteesta www.issuu.com/pelastustieto.

LISÄTIETOJA: asiamies Esko Kaukonen, puh. 050 309 8410 http://www.pelastusopisto.fi/pelastus/hankkeet/ptr/home.nsf

SPEK jatkaa Palotutkimusraadin asiamiehenä. Puheenjohtajana toimii Jarkko Häyrinen (SM) ja varapuheenjohtajana Tuula Hakkarainen (VTT). Palotutkimusraati ry järjestää yhdeksännet Palotutkimuksen päivät 24.–25.8.2015 Espoossa. Seminaarissa esitellään kattavasti viimeaikaisia saavutuksia kotimaisessa palotutkimuksessa. Lähde: www.spek.fi

Paloturvallisuuden kehitysohjelmaan kuuluvat ennaltaehkäisyn kehittäminen, vahinkojen rajoittaminen ja palvelu­ innovaatiot. Kehitysohjelma on laadittu vuosille 2013–2016. Lisätietoja: www.spek.fi/Suomeksi/Kehittaminen/Palotutkimusraati

Paloturvallisuuden kehitysohjelma 2013–2016 Paloturvallisuuden kehitysohjelma 2013–2016

Ennaltaehkäisyn kehittäminen

Vahinkojen rajoittaminen

Yhdyskuntasuunnittelun riskienhallinta Yhdyskuntasuunnittelun ¾riskienhallinta Rakennuskompleksien kokonaisturvallisuus ¾ Rakennuskompleksien ¾ Tuotemallipohjainen suunnittelu kokonaisturvallisuus ¾ Viranomaisyhteistyö

Paloturvalliset tuotteet ja materiaalit Omavalvonnan, paikannus- ja vartiointipalveluiden kehittäminen ¾ Modifiointi esim. nanotekniikan avulla Paloturvalliset tuotteet ja materiaalit Omavalvonnan, paikannus- ja ¾ Uusien tuotteiden käyttäytyminen vartiointipalveluiden kehittäminen ¾ Modifiointi esim. nanotekniikan avulla palotilanteessa

Ennaltaehkäisyn kehittäminen

Vahinkojen rajoittaminen

Palveluinnovaatiot

Palveluinnovaatiot

¾ Uusien tuotteiden käyttäytyminen palotilanteessa

¾ Tuotemallipohjainen suunnittelu

Asumisen paloturvallisuus Aktiiviset palontorjuntajärjestelmät Ikääntyneiden ja erityisryhmien ¾ Viranomaisyhteistyö turvallisuuspalvelut ¾ Demografista kehitystä kompensoivat ¾ Käytön lisääminen ja integrointi turvateknologiat ¾ Muu turvallisuustekniikka Asumisen paloturvallisuus Aktiiviset palontorjuntajärjestelmät Ikääntyneiden ja erityisryhmien ¾ ICT ratkaisut turvallisuuspalvelut ¾ Demografista kehitystä kompensoivat ¾ Käytön lisääminen ja integrointi ¾Toimijoiden yhteistyö ja turvateknologiat ¾ Muu turvallisuustekniikka viranomaisvastuu ¾ ICT ratkaisut ¾Vaikuttavuusarviointi

¾Toimijoiden yhteistyö ja

Omatoiminen varautuminen viranomaisvastuu ¾ Tulipalojen havainnollistaminen ¾Vaikuttavuusarviointi valistustyön välineeksi ¾Omatoiminen Tilastotietojen hyödyntäminen varautuminen perimmäisten syiden eliminoimiseksi

¾ Tulipalojen havainnollistaminen

Sammutus- ja pelastusmenetelmät, Vapaa-ajan ja elämyspalveluiden työturvallisuus turvallisuuden kehittäminen ¾ Tilannekuva- ja johtamisjärjestelmät ¾ Vaihtoehtoiset menetelmät, Sammutusja pelastusmenetelmät, Vapaa-ajan ja elämyspalveluiden apuvälineet ja suojavarustus

työturvallisuus

turvallisuuden kehittäminen

Jälkivahingot ja ympäristöuhkat ¾ Torjuntamenetelmät ¾ Korjaustekniikat

Vakuuttamisen, viranomaispalveluiden ja koulutuksen kehittäminen ja optimointi

Simulointi ja mallinnus Jälkivahingot ja ympäristöuhkat Vakuuttamisen, valistustyön välineeksi ¾ Tilannekuvaja johtamisjärjestelmät viranomaispalveluiden ja koulutuksen ¾ Torjuntamenetelmät ¾ Ihmisten käyttäytyminen, poistuminen ¾ Tilastotietojen hyödyntäminen ¾ Vaihtoehtoiset menetelmät, kehittäminen ja optimointi ¾perimmäisten Savunpoisto, pelastustoiminta ¾ Korjaustekniikat syiden eliminoimiseksi apuvälineet ja suojavarustus Uudet teknologiat Simulointi ja mallinnus ¾ Liikenne Ihmisten käyttäytyminen, poistuminen ¾¾Energiamuodot

¾ Savunpoisto, pelastustoiminta Uudet teknologiat ¾ Liikenne ¾ Energiamuodot

110

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015


Tästä se alkoi:

Teemana palotutkimus – 3/1999 Palotutkimusraati ry järjesti suomalaisen palotutkimuksen suurkatselmuksen Helsingissä elokuun lopulla. Yhdistys on perustettu vuonna 1982 ja sen tarkoituksena on edistää ja kehittää palotutkimusta maassamme. Nyt järjestettyjen päivien tehtävänä oli mahdollisimman kattavasti esitellä viime vuosien suomalaista palotutkimustyötä ja sen tuloksia.

Tämä Palontorjuntatekniikka-lehden koko numero käsittelee palotutkimuspäivien antia. Päivillä esiteltiin 24 tutkimusta, joista moni on jo julkaistu Palontorjuntatekniikan tai Pelastustiedon sivuilla. Tässä numerossa esillä on seitsemän tutkimusta.

Suomalaisen palotutkimuksen tavoitteena on tuottaa tietoa alalla tapahtuvassa työssä hyödynnettäväksi niin Suomessa kuin ulkomaillakin.

Päätoimittaja Juhani Katajamäki 23.9.1999 Palontorjuntatekniikka 3/1999

Jatkamme tutkimusten esittelyä seuraavissa numeroissamme.

Eri yhteyksissä on valitettu sitä, ettei palotutkimusta ole riittävästi arvostettu ja ettei siihen ole osoitettu tarpeeksi varoja. Lisäksi on valitettu, että tutkimustoiminta on ollut liian hajanaista ja liian pieniin tutkimushankkeisiin pirstoutunutta. Sitäkin on harmiteltu, että teknisen paloturvallisuustutkimuksen ja käyttäytymistieteellisen tutkimuksen välillä on liian suuri kuilu. Neljäntenä puutteena on mainittu palokuntien sammutus- ja pelastustoimintaa ja palokuntien organisointia koskevan tutkimuksen vähäisyys.

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Palotutkimuspäivät avannut pelastusylijohtaja Pentti Partanen iloitsi päivien olevan oiva esimerkki siitä, että paljon tärkeätä on saatu aikaan sekä perinteisillä palotutkimuksen aloilla että uudemmilla tutkimussektoreilla. Ylijohtaja arvioi päivien antaneen hyvän läpileikkauksen suomalaisen palotutkimuksen tasosta, tuloksista ja kiinnostuksen kohteista. PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2013

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

1

ESPOON HANASAARESSA 24.–25.8.2015

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2011

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2009

havaitaan, että vapaapalokok eissa sprinklatuissa kokeissa seinävanerit palo on levinnyt voimakkaasti seinävanereiss a, kun taas ovat osallistuneet paloon vain hyvin vähäisessä määrin.

a) toiminnan vaiheille arvotaan todennäköisyysjakaumien kokonaisajan realisaatiot perusteella lasketaan skenaariokohtaista yhtälöä käyttäen.

realisaatioita,

mallintamiseksi on siis ensiarvoisen tärkeää, suihkujen ennustetaan oikein. mukaansa vetämän ilman määrä Suihkujen mukaansa vetämän aiemmin mainittua mikrosuuti ilman määrä tutkittiin koejärjestelyllä, jossa kaikki kolme nta, sekä viisi suurempaa kanavaan keskelle. Suuttimen suutinpäätä asennettiin puiseen ollessa päällä, mitattiin takanakanavan keskilinjal kaasun nopeus suuttimen la. Suuremmissa kanavissa vieressä mitattiin myös kaasun nopeus seinän

ja

Menetelmät ja työkalut Operaatioaikamallin työkaluina käytetään tapahtumapuita, simulointia, joka toteutetaan aikajanoja ja Monte Carlo VTT:llä kehitetyn Excel-pohjaisen – Tapahtumapuilla tunnistetaan erilaiset tilanteet ja määritellään PFS-ohjelman [9, 10] avulla. avulla määritetään operaatioaika, niiden jakauma. Aikajanojen jota voidaan verrata Tapahtumapuun haarojen todennäköisyydet ja aikajanan vahinkojen ajalliseen kertymiseen. tilastotietojen avulla. tapahtumien aikaviiveet Tilastotietoja täydennetään määritetään tarvittavilta osin asiantuntija-arvioilla. Monte Carlo –simuloinnilla luodaan keinotekoisia muuttamalla voidaan tutkia tilastoja, jolloin lähtöparametreja näiden muutosten vaikutuksia. Näin saadaan vaikuttavuusarvio. Tapahtumapuut asuntopalojen tarkastelussa Asuntopalojen tarkastelussa tapahtumapuu laaditaan omaisuusvahingoille. Kuva erikseen henkilö1 esittää henkilövahinkojen ja tapahtumapuu tapahtumapuuta. Vastaavanlainen on tehty myös omaisuusvahingoille alkusammutustoimet ja huomioiden niiden tehokkuus sekä mahdolliset EI 30 -rakenne palokunnan suorittama savutuuletus. sammutus ja

2007 muita kuin tapaturmaisia Vuoden 2007 palokuolemista kuolemia oli viisi kappaletta ja vuonna 2008 14 kappaletta. 10 oli viivästyneitä palokuolemia kilö kuoli 30 vuorokauden ja vuonna 2008 16, jolloin kuluessa tulipalossa saamiinsa henkuolemien lisäksi tulipaloissa vammoihin. Viivästyneiden loukkaantui vakavasti 46 palovuonna 2008. henkilöä vuonna 2007 ja 59 henkilöä Palokuolleista 91 prosenttia kuoli rakennuspaloissa, 7 prosenttia liikennevälinepaloissa, tulipaloissa neljästi henkilön vaatteet olivat syttyneet muissa palamaan ja kerran teltta. kaantuneilla jakauma oli Vakavasti louksamankaltainen. Palokuolema koituu kohtaloksi useimmiten kylmien kuukausien sa palokuolleiden määrä aikaan (Kuva 1). Jo syyskuuslisääntyy voimakkaasti kesän jälkeen. Tammi-, helmi-, lukuussa kuoli yhteensä maalis- ja jou94 henkilöä loukkaantuneiden kuukausijakauma eli lähes puolet kaikista uhreista. Tulipaloissa vakavasti poikkesi palokuolemien tuneiden määrän vaihtelu jakaumasta. Vakavasti loukkaankuukausittain oli maltillisempi taan tammi- ja maaliskuu kuin vaihtelu palokuolemissa. poikkesivat selvästi muista Ainoaskuukausista useamman myötä. loukkaantuneen

(a) Sohvapalo kokeen jälkeen,

vapaa palo

(b) Nurkkapalo kokeen jälkeen,

vapaa palo

b) Paikalla   toimintakykyisiä   henkilöitä

N henkilöä  paikalla

Syttyy asuntopalo

Ei ketään  paikalla

Puun paloturvallinen käyttö parvekkeissa ja räystäissä s. 26

Ei poistumista   ajoissa

Poistuminen ajoissa Paikalla  ei   toimintakykyisiä   henkilöitä

Ei poistumista   ajoissa

Asukkaan toimintakyvyllä  ei   merkitystä

Poistuminen ei   tarpeen

Kuva 1. Henkilövahinkojen

Pelastaminen

n

Pelastaminen ei   tarpeen

Pelastaminen

Pelastaminen ei   tarpeen

G

Toimintavalmiuden vaikuttavuus asuntopaloissa s. 64 tapahtumapuu asuntopaloissa.

Erilaisten tilanteiden todennäköisyyksien arvioimiseksi haarautumistodennäköisyy tapahtumapuuhun tarvitaan det. Paikalla olevien henkilöiden käytetään pelastustoimen ruutuaineistoa, jonka perusteella lukumäärän (0–N) määrityksessä lukumäärä, ja Tilastokeskuksen arvioidaan asunnon asukkaiden asukkaat kotona. Asukkaiden ajankäyttötutkimusta, jonka perusteella arvioidaan, ovatko toimintakykyä tarkastellaan laitoksen terveyskäyttäytymistutkim Terveyden ja hyvinvoinnin usten [11, 12] ja kotihoidon toimintakykytutkimuksen laskennan [13], Stakesin [14] sekä Tilastokeskuksen ajankäyttötutkimuksen alkoholinkäyttötietojen perusteella.

Kuva 1. Tuulettuvan räystään ratkaisumalli: a) periaate 30 suojattu alapuolelta ja ilman sisäänotosta, kun räystäs on EI b) ilmavirtauksen kääntyminen 4 ulospäin palotilanteessa. [7] Räystään vaatimuksen kompensointi yläpohjan vaatimuksilla Rakentamismääräyskokoelman osan E1 kohdan 1.3.2 voidaan todentaa tapauskohtaisest mukaan vaatimuksen täyttyminen i oletettuun palonkehityksee menettelyn perusteena voidaan n perustuen. Tällaisen palorasituksen (palokuorman)käyttää seuraavaa: Ullakon ontelossa ei ole sprinklausta, mutta voidaan olettaa olevan rakennuksen sisällä sprinklaamattom oleellisesti pienemmän kuin joille palonkestävyysaikavaatimus assa rakennuksessa (vastaava oletus koskee parvekkeita, on puolet kerroksen kantavien rakenteiden vaatimuksesta). Silloin kun räystään ja seinän liittymäkohta sekä vaatimusta, tulee yläpohjan räystään toteutuksessa ottaa huomioon alapinta eivät täytä EI 30 rakennuksen yläpohja on seuraavaa: Kun P2-luokan tehty tulee ullakon ontelon alapinta tarvikkeista, jotka eivät ole vähintään A2-s1, d0 -luokkaa, varustaa vähintään K 30-luokan tehty vähintään B-s1, d0 2 suojaverhouksel -tarvikkeista. la, joka on

Sammutuksen ja sammutusjärjestelmien simulointi s. 98

Asuinalueluokitusaineisto käyttöön riskinarvioinnissa s. 4

Kuva 1. Vasemmalla, koejärjeste

ly suihkujen mukaansa imemän ilman mittaamiseksi. Oikealla, FDS malli kokeista.

ESPOON HANASAARESSA 27.–28.8.2013

Huoneistopalon sammuttaminen vaihtoehtoisilla menetelmillä s. 74

ESPOON HANASAARESSA 23.–24.8.2011

aiheutuneet

ja

Saatujen tulosten perusteella jokaisen tarkasteltavan riskikartat. Kartta-aineis muuttujan osalta tuotetaan to on MapInfo-muodossa erilliset ja se on tarkoitettu pelastuslaito käyttöön. Aineistoa voidaan sten hyödyntää ennaltaehkäisytoimenpite sellaisenaan iden kohdistamisessa. työvälineenä

6

Kuva 2. Pisarakokojakaumat VESISUMUJEN SIMULOI

NTI

Tutkimuksen tavoitteena

on tunnistaa asuinrakennu suuttimille A, ksissa tapahtuviin onnettomuuk tahallisiin B ja C, sekä muihin tulipaloihin sovitettu siin ja liittyvien analyyttine tekijöiden riippuvuuksi n jakauma. ominaispiirte istä analysoimalla a asuinalueiden Analyysin tulosten perusteellaonnettomuustietoihin yhdistettyä asuinalueluo kitusaineistoa. tuotetaan helppokäyttö isiä konkreettisia työvälineitä

FDS:ssä sprinklerit mallinneta an syöttämällä pisaroita suuttimen sijaintipaikasta. simulaatioon tietyllä etäisyydell 5 Pisaroiden muodostusta ä tai suihkun dynamiikkaa lähellä ei pyritä mallintama aivan suuttimen an. Pisarat lisätään simulaatio pinnalta.Alkupiste tältä pinnalta valitaan satunnises on suihkun kartion rajaamalta pallon ti siten, että suihkun keskelle enemmän pisaroita. Kartion kulma ja alkupisteen päätyy valitsemia parametreja. etäisyys suuttimesta ovat Kaikille pisaroille annetaan käyttäjän sama, käyttäjän määrittämä pisaroiden koko valitaan alkunopeus ja satunnaisesti pisarakoko pisarakokojakaumat on jakaumasta. Suuttimien esitetty A, B ja C sijoittamalla useampi yksittäisiä kuvassa 2. Useammn suuttimen suutinpäät mallinnetaan suuttimia samaan pisteeseen . Vain pieni osa todellisen suihkun sisältämistä pisaroista laskuissa käytetty pisara voidaan mallintaa tästä syystä kukin vastaa useampaa todellista käytettävien pisaroiden pisaraa. Sumujen kuvaamise määrää voidaan kontrolloid en a muuttamalla kunkin aika-askeleen

lukumäärät (n) kuukauden

mukaan vuosina 2007–2008.

Vakavia henkilövahinkoja aiheuttaneet tulipalot 2007–2008 s. 12 Palokuolema tapahtuu useimmiten maanantaisin, torstaisin, 2). Tulipalojen jakaumassa perjantaisin tai lauantaisin ei ole (Kuva vien loukkaantumisten vaihtelu yhtä suuria eroja kuin palokuolemien jakaumissa. Myös vakaviikonpäivän mukaan oli jantai oli ainoa päivä, jolloin tasaisempi kuin palokuolemissa. tulipaloissa tapahtui muita enemmän vakavia loukkaantumisia. Per3

(c) Sohvapalo Sammutusjärjestelmien kokeen jälkeen, järjestelmä F1

suorituskyky asuntopaloissa s. 75

Kuva 4. Vahingot palon jälkeen. sammutusjärjestelmä on kastellut seinät

ESPOON HANASAARESSA 25.–26.8.2009

LIEKINLEVIÄMISKOKEET

MAHDOLLISUUDET

5

YHTEENVETO

tutkimuslaite s. 48 5. a) Propaanipoltin propaanipolttimen liekki ilman ja hehkulanka sylinterimäisen koivunäytteen alapuolella, b) näytettä, polttimen teho noin 250 W, asteikko polttimen takana cm:ssä.

TULEVAISUUDEN TEKNOLOGISET

asuinrakennuspalot

Uusi liekinleviämisen

Erityisvaatimuksia

Monikanavaisuus tiedonsiirrossa tarkoittaa sitä, että päätelaite osaa valita kulloisenkin tai kenttäjärjestelmäsovellus

operatiivisen kriittisyyden ja tiedonsiirtoverkkojen toimintatilanteen, välitettävän tietosisällön koon ja sen kanavatilanteen mukaan Tämän pitää tapahtua sopivimman verkkopalvelun. ilman toteutetaan monikanavareitittimellä,käyttäjän toimenpiteitä. Käytännössä monikanavaisuus joka tukee kaikkia haluttuja verkkopalveluja. Mobiilitietoisuus on kenttäjärjestelmäsovelluksen tiedonsiirtokanavien tila kyky havainnoida ja sopeuttaa toimintansa ja tiedonsiirtonsa sen mukaiseksi. vallitseva ääritilanteessa merkitä sitä, että Tämä voi Sanomaliikenteen puskurointi toiminta ei saa halvaantua, vaikkei yhteyksiä ole ollenkaan. ja priorisointi ovat keinoja selviytyä poikkeustilanteista. Priorisointi tulee kyseeseen silloin, kun tiedonsiirron välityskapasiteetti alittaa voi käydä ruuhkatilanteessa, tarpeen. Näin kun käyttäjämäärän takia niukasti. kanavakapasiteettia on esim. vikatilanteen tai liian suuren Sanomat ja niiden tietoelementit etukäteen, jotta päätelaitteet, kenttäjärjestelmät ja tiedonsiirtoverkot olisi siksi luokiteltava tekemään tämän luokituksen pystyisivät priorisoinnin vaihdella saman tiedon osaltakinperusteella. Luokituksen pitää olla dynaaminen eli se voi riippuen esim. operatiivisesta tilanteesta.

Tietojärjestelmät

Kuva 3. Koneen ja laitteen viasta asuinrakennuspalovaarat. Otos riskikartasta.

Kuva 1. Palokuolleiden

Kuva 1. Tiedonsiirron rajapinnat.

Pelastustoimen langattoman tiedonsiirron tulevaisuus s.Kuva 79

Kaksi koesarjaa suoritettiin, sylinterimäisillä koivupuunäytte kaapelinäytteillä. illä ja MMJ 4 x 1,5 mm2 PVCKokeiden suoritus Liekinleviämiskokeen alussa kuuma ilma kiertää nopeudella, tulo- ja poistoaukot laitteessa mahdollisimma n suurella suljettuina. Kun haluttu saavutettu, ilmankierto lämpötila koekanavassa pienennetään nopeuteen on 0,3 m/s, propaanikaasua polttimeen, sytytetään näyte sen alaosasta kytketään virta hehkulankaan, palamistuotteiden poistoluukut. ja avataan korvausilman leviämisen alkamisen jälkeen. Propaanipoltin sammutetaan syttymisen ja vakiintuneentulo- ja Kokeen aikana seurataan liekin pinnan lähelle asennetuilla liekkirintaman etenemistä termopareilla. näytteen Kuvassa 6 esitetään lämpötila-aikakäyrät 7,8 liekinleviämiskokeesta, mm sylinterimäisen keskimääräinen lämpötila koivunäytteen koekanavassa oli 181 o Liekkirintaman eteneminen C sytytyshetkellä. arvioidaan lämpötilakäyris lämpötilan jyrkimmän nousun tä. Etenemisen kriteeriksi on valittu ajanhetki, joka silmämääräises Määrittämällä hetki jolloin ti on noin 300 oC:n kohdalla. termopari tietyllä korkeudella o C saadaan kuvan 7 ilmoittaa lämpötilan ylittäneen mukainen käyrä. Alkupalon 300 vakionopeudella. Sovittamalla jälkeen liekkirintama suora tähän osaan saadaan etenee liekin leviämisnopeus.

6

Lämpötilaolosuhteet

(d) Nurkkapalo kokeen jälkeen,

järjestelmä F1

Alemman rivin kuvista näkyy selvästi, tehokkaasti ja siten estänyt palon leviämisen.

kuinka

koehuoneessa

Kuvassa 5 esitetään lämpötilanmit koehuoneen taaempi termoelement tauksia koehuoneessa palon aikana. Mittauskohtan a on oviaukosta. Tulokset näyttävät, tipuu, joka sijaitsi huoneen keskilinjalla 3,2 m etäisyydellä että vapaissa paloissa lämpötilat kestokyvyn kannalta sietämättömäl kohoavat nopeasti ihmisen le tasolle sekä ajatellen (mittauskorkeus 1,8 m) poistumista huoneesta kävelemällä että myöskin ajatellen poistumista korkeus 0,6 m). Kaikki kokeissa tutkitut sammutusjärjehuoneesta ryömimällä (mittauskoehuoneen lämpötiloja stelmät sen sijaan rajoittivat tehokkaasti.

6

se uk im 07 utk 20 lot vät Pa päi


PALOTUTKIMUSRAATI BRANDFORSKNINGSRÅDET RY Kutsu palotutkimusraadin 30-vuotisjuhlaseminaariin

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2013 Espoo, 27.-28.8.2013 Aika ja paikka Palotutkimusraati ry järjestää 27.-28.8.2013 kahdeksannet Palotutkimuksen päivät Espoon Hanasaaren kulttuurikeskuksessa. Seminaarissa esitellään kattavasti

Mitä tekee Palotutkimusraati?

viimeaikaisia palo- ja pelastusalan tutkimuksen kotimaisia saavutuksia ja niiden hyödyntämistä. Kuulemme myös tuloksia ruotsalaisesta METRO-projektista, jossa tutkittiin maanalaisen raidejoukkoliikenteen palo- ja räjähdysriskejä ja niihin varautumista tunneleissa ja asemilla. Kohderyhmä Seminaari on tarkoitettu laajasti kaikille palo- ja pelastusalasta

Palotutkimusraadin tarkoituksena on toivotaan laaja-alaisen kiinnostuneille henkilöille. Erityisesti päiville yhteistyön kautta edistää ja kehittää palotutkimusta pelastustoimen laajaa osallistumista. Suomessa. Palotutkimusraati muun muassa selvittää Ilmoittautuminen tutkimustarpeita, seuraa alan mennessä kansainvälistä tutki-: Päiville ilmoittaudutaan 10.8.2013 osoitteeseen musta ja osallistuu sitä koskevaan yhteistyöhön, tewww.webropolsurveys.com/webkysely.net kee aloitteita tutkimusprojektien käynnistämiseksi ja Tunnus: Palotutkimusraati tiedottaa avustaa tutkimusten toteuttamisesLisätiedotsekä ja ohjelma Palotutkimusraati ry:n kotisivulta sahttp://www.pelastusopisto.fi/pelastus/hankkeet/ptr/home.nsf. ja tutkimustulosten soveltamisessa käytäntöön. Palotutkimusraati ry järjestää yhdeksännet Palotutkimuksen päivätasiamies elokuussa 2015. Seminaarissa esiLISÄTIETOJA: Esko Kaukonen, puh. 050 309 8410 http://www.pelastusopisto.fi/pelastus/hankkeet/ptr/home.nsf tellään kattavasti viimeaikaisia saavutuksia kotimaisessa palotutkimuksessa. Palotutkimuksen päivät on järjestetty vuodesta 1999 alkaen joka toinen vuosi. Lisätietoja: www.spek.fi > Kehittaminen > Palotutkimusraati

112

PALOTUTKIMUKSEN PÄIVÄT 2015

Palotutkimuksen päivät 2015  

Palotutkimuksen päivien 24.–25.8.2015 Palontorjuntatekniikka-erikoisjulkaisu.

Palotutkimuksen päivät 2015  

Palotutkimuksen päivien 24.–25.8.2015 Palontorjuntatekniikka-erikoisjulkaisu.

Advertisement