Σύγχρονη Εκπαίδευση Μηχανικών Πυροπροστασίας:η Δυνατότητα Σχεδιασμού Πυροπροστασίας Βάσει Απόδοσης.

Abstract

Η μηχανική πυροπροστασίας (ΜΠ) είναι ο διακριτός τομέας των μηχανικών, ο οποίος ασχολείται με την εφαρμογή επιστημονικών και μαθηματικών αρχών, για την βέλτιστη επίλυση των προβλημάτων τα οποία προκαλεί η πυρκαγιά, με σκοπό την προστασία της ανθρώπινης ζωής και την ελαχιστοποίηση των επιζήμιων συνεπειών της πυρκαγιάς. Οι στόχοι της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι: α) να αναδείξει τη σπουδαιότητα του ρόλου του μηχανικού πυροπροστασίας (ΜΠ) στο σχεδιασμό της πυροπροστασίας στην σύγχρονη εποχή, β) να αναδείξει την αναγκαιότητα της ανώτατης, εξειδικευμένης και ολοκληρωμένης εκπαίδευσης για την προετοιμασία νέων ΜΠ, γ) να παρουσιάσει το γενικό πλαίσιο της εκπαίδευσης των ΜΠ στα αναγνωρισμένα και εξειδικευμένα προπτυχιακά και μεταπτυχιακά προγράμματα δύο πολυτεχνικών σχολών πανεπιστημίων των ΗΠΑ (University of Maryland και Worcester Polytechnic Institute) και δ) να θέσει το ζήτημα της ανάγκης για δημιουργία αντίστοιχης εκπαίδευσης στην Ελλάδα, καθώς και της ανάγκης για παράλληλη ανάπτυξη του τομέα στη χώρα, σε όλα τα επίπεδα. Παρόλο που οι καταστροφικές συνέπειες της πυρκαγιάς υπάρχουν από καταβολής κόσμου, η επιστήμη στον τομέα της πυρκαγιάς έχει αναπτυχθεί σημαντικά μόλις τα τελευταία πενήντα χρόνια. Αυτό οφείλεται στο ότι η πυροπροστασία είναι ένας τομέας, ο οποίος άπτεται της κοινωνικής πολιτικής και της έννοιας του κράτους πρόνοιας, πολύ περισσότερο από ότι αποτελεί κίνητρο άμεσης ανάπτυξης, τουλάχιστον όπως την αντιλαμβάνεται το σύστημα της αγοράς. Η σχετικά πρόσφατη επιστημονική ανάπτυξη του τομέα, σε συνδυασμό με τις νέες τεχνολογίες, επιτρέπουν την βελτίωση της αποτελεσματικότητας του σχεδιασμού πυροπροστασίας, προς κάλυψη των διαρκώς πολυπλοκότερων αναγκών των σύγχρονων κτηρίων, αλλά και των αναγκών των υπαρχόντων κτηρίων. Σήμερα, παρατηρείται μια παγκόσμια τάση, η οποία οδηγεί τον τομέα προς την κατεύθυνση του ορθολογικού και επιστημονικά τεκμηριωμένου σχεδιασμού πυροπροστασίας βάσει απόδοσης. Ο σχεδιασμός αυτός, βασίζεται στην επιστημονική ανάλυση και πρόβλεψη της απόδοσης του κτηρίου και των ενεργητικών και παθητικών συστημάτων πυροπροστασίας, σε περίπτωση πυρκαγιάς, βάσει συγκεκριμένων ποσοτικών κριτηρίων (θερμοκρασία, ρυθμός έκλυσης ενέργειας, συγκέντρωση τοξικών αερίων, χρόνος εκκένωσης κ.α.). Οι ειδικές γνώσεις και ικανότητες, οι οποίες απαιτούνται πλέον για το βέλτιστο σχεδιασμό της πυροπροστασίας, χρίζουν αναγκαία την εκπαίδευση κατάλληλα ειδικευμένων μηχανικών. Ακόμα και η επιλογή της καταλληλότερης σχεδιαστικής προσέγγισης για ένα έργο, μεταξύ της παραδοσιακής, η οποία βασίζεται στις οδηγίες των κανονισμών, όπως αυτές έχουν προκύψει από την εμπειρία χρόνων, και της σύγχρονης με βάση την απόδοση, η οποία στηρίζεται στην επιστήμη, είναι ζήτημα το οποίο μπορεί να αναλύσει σωστά μόνο ένας ειδικός. Σε κάθε περίπτωση, χωρίς εκπαίδευση ΜΠ και χωρίς τις αντίστοιχη μέριμνα από τον κώδικα κανονισμών, δεν υπάρχει καν η δυνατότητα επιλογής. Σε αυτή τη εργασία, παρουσιάζεται το μέγεθος του προβλήματος των πυρκαγιών σήμερα, καθώς και ο ρόλος τον οποίο έχει ο τομέας της ΜΠ, ως ο πλέον κατάλληλος για την αντιμετώπισή του. Αυτό επιχειρείται, μέσω της επιστράτευσης μιας σειράς από πειστήρια: από στατιστικές πυρκαγιών, μέχρι μελέτες περιστατικών, μαθηματικά μοντέλα δυναμικής της φωτιάς, μέχρι την περιγραφή μαθημάτων της ειδικότητας και τη διεξαγωγή προσομοιώσεων πυρκαγιών με χρήση μοντέλων ζωνών (CFAST) και ρευστοδυναμικής (FDS).Fire protection engineering (FPE) is the distinct engineering discipline, in which mathematical, scientific, and engineering principles and methods are utilized, in order to devise optimal technical solutions to the problem of uncontrolled destructive fires, for the purpose of protecting life and minimizing property damage. The objectives of this project are: a) to illustrate the importance of the role of FPE in modern fire protection design, b) to demonstrate the necessity of a thorough specialized higher education in FPE, c) to present the general framework of the accredited undergraduate and graduate FPE programs of two U.S. engineering schools (University of Maryland and Worcester Polytechnic Institute), and d) to proclaim the need for quality higher FPE education in Hellas, as well as the need for the general advancement of the fire protection field in the country. Even though, fire’s destructive consequences have accompanied humankind since the beginning, fire science has only made significant progress during the past five decades. This is due to the fact, that fire protection has always been more of a matter concerning social policy and the concept of the welfare state, rather than a direct economic growth factor, at least as perceived by the market system. However, the recent scientific advancements, along with the novel technology, have allowed the improvement of the efficiency of fire protection design, so as to cover the increasingly complex needs of modern buildings, as well as to serve the needs of existing structures. Currently, there is a worldwide turn, towards the direction of a rational, scientifically sound, fire protection design based on performance. Performance based design, relies on the engineering analysis of a building’s performance under various fire scenarios, as determined by specific quantitative criteria (temperature, heat release rate, toxic gas concentration, tenability etc.). The high level of expertise required by modern day fire protection design, demands the preparation of new generations of robustly trained engineers by higher level programs. Even the choice of the design approach in a particular project, between a traditional prescriptive one, based on codes derived from experience and empirical data, and one based on performance, which relies on science and research, is an FPE expert matter. Nevertheless, without FPE education and without updating the codes with provisions allowing performance based approaches, there exists no choice. This study highlights the severity of the present day fire problem, as well as the role of the FPE professional, as the most suitable authority in dealing with it. This is attempted, through a series of evidence, ranging from fire statistics to case studies, to fire dynamics models, to course descriptions and the conduction of enclosure fire simulations, using both zone (CFAST) and computational fluid dynamics modeling software (FDS).