Røykstyring og rømning ved brann i vegtunnel

Nullventilasjon er aktiv styring, ikke bare avslåtte vifter

Ved nullstrømsventilasjon, ofte kalt nullventilasjon, forsøker styringssystemet å holde den langsgående luftstrømmen nær null. Viftene kan måtte arbeide aktivt mot naturlig trekk og andre drivkrefter. Hensikten er å begrense hvor raskt røyken føres i én retning, og i en tidlig fase bevare et øvre røyklag mens personer på begge sider forsøker å komme seg ut.

Null gjelder den regulerte luftstrømmen, ikke all bevegelse i røyken. Brannen gir fortsatt oppdrift, og røyk kan spre seg under taket på begge sider. Uttrykket betyr heller ikke at temperaturen, CO-konsentrasjonen eller rømningstiden er under kontroll.

Fire begreper som ikke må blandes

Tabellen forklarer begrepene. Den er ikke et valgskjema for betjening under en hendelse. Riktig strategi og eventuelle overganger må være avklart for den aktuelle tunnelen og inngå i samvirket mellom innsatsledelsen, 110 og VTS.

Hva den norske litteraturstudien fant

En norsk gjennomgang fra 2025 vurderte internasjonale forsøk, simuleringer og risikoanalyser av nullstrømsventilasjon. Konseptet var særlig interessant der trafikanter kunne befinne seg på begge sider av brannen: i toveistunneler eller i enveistunneler med kø som ikke kommer seg unna.

De fullskalaforsøkene som gjennomgangen kunne beskrive nærmere, gjaldt hovedsakelig forholdsvis små pølbranner. Forfatterne anslo branneffektene i de omtalte japanske forsøkene til under 10 MW. Flere simuleringer og modellforsøk undersøkte branner opptil omtrent 30 MW. Det var derfor et vesentlig sprang fra dette grunnlaget til store tungbilbranner i lange norske ettløpstunneler.

Noen undersøkelser ga lovende resultater for tidlig rømning, mens andre kom fram til andre foretrukne lufthastigheter. To risikoanalysemodeller kunne også rangere strategiene forskjellig fordi de beskrev røyk, rømning og lange gangavstander ulikt. Studien konkluderte ikke med én universelt best ventilasjonsstrategi.

Rapporten foreslo norske fullskalaforsøk med blant annet 5 og 50 MW branner. Disse størrelsene var del av en forsøksplan, ikke resultater som rapporten allerede hadde dokumentert. At et forslag omtaler 50 MW, bekrefter dermed ikke at nullventilasjon er prøvd og funnet egnet ved en slik brann.

Et bevart røyklag er en tidsavhengig forutsetning

En takstrøm kan ligge høyt nær brannen, men etter hvert synke og fylle større deler av tverrsnittet lenger unna. Derfor er et tydelig sjikt ved ett kamera ikke bevis på tilsvarende forhold langs hele rømningsveien. Når sjiktningen forsvinner, er begrunnelsen om å bevare en røykfri ganghøyde ikke lenger oppfylt der.

Begrenset røyktransport kan dessuten samle høyere konsentrasjoner og temperaturer nær brannen. Det må vurderes sammen med eventuell gevinst ved at røyken ikke føres like langt i én retning. «Mindre røykfylt lengde» og «bedre forhold for alle personer» er forskjellige påstander.

I en lang ettløpstunnel kan personer ha flere kilometer til utgang. En strategi som gir gunstige forhold i starten, er ikke dermed dokumentert egnet gjennom hele rømningen. De omtalte studienes minutter med bevart sjiktning skal ikke brukes som generelle tidsgrenser for norske tunneler eller som en sikker oppholdstid for mannskapene.

Overgangen kan være like viktig som den ønskede sluttverdien

Det tar tid å endre bevegelsen i luftmassen. Røyk kan allerede være spredt før brannen oppdages og riktig styring er etablert. En modell der nullstrøm finnes fra brannstart, undersøker derfor et annet forløp enn en virkelig hendelse der reguleringen begynner senere.

Viftene som skal bremse strømmen, kan samtidig skape lokal turbulens og påvirke røyklaget. Målingene må beskrive relevant luftstrøm, og styringen må tåle at branneffekt, trafikk og trykkforhold ved portalene endres. Én verdi nær null ved én sensor dokumenterer ikke hele tunnelens tilstand.

Ved objektgjennomgang og øvelse bør følgende kunne forklares:

• Hva betyr et valgt program, hvilken verdi forsøker det å holde, og hvor måles denne?
• Hvilken faktisk virkning er dokumentert, og hva skjer ved sensorfeil eller utilstrekkelig viftekapasitet?
• Hvordan vurderes personer og arbeidsforhold på begge sider mens reguleringen pågår?
• Hvem kan beslutte endring av strategi, hvilke opplysninger kreves, og hvordan varsles lag som allerede er inne?

Dette er kontrollspørsmål til en dokumentert lokal løsning. Litteraturstudien gir ingen generell ordre om å stanse, reversere eller trinnregulere ventilasjonen ved en tunnelbrann. Hendelsene nedenfor viser hvorfor kommando, faktisk anleggsdrift og observert røykbevegelse må holdes fra hverandre.

Brann- og rømningsanalyse: forstå forutsetningene

En tunnelanalyse kan vise at trafikantene rekker ut i et bestemt scenario. For å bruke konklusjonen i beredskapsarbeidet må man også kjenne forutsetningene: Hvilken brann er valgt, når varsles personene, hvor fort beveger de seg, og hva regnes som sikkert sted? En norsk kunnskapsoversikt fra 2025 gjennomgikk slike inndata og understreket at de må begrunnes for den enkelte analysen.

Brannscenario og designbrann svarer på forskjellige spørsmål

Brannscenarioet beskriver hendelsen: kjøretøy og last, sted i tunnelen, trafikk, personer, ventilasjon og videre utvikling. Designbrannen er den tallfestede beskrivelsen som brukes i beregningen, blant annet branneffekt over tid, røykproduksjon og dannelse av aktuelle gasser.

Et oppgitt maksimum på for eksempel 50 MW sier derfor ikke hvordan brannen vokser fram til toppen, hvor lenge den varer, eller hvilke gasser den produserer. En temperaturkurve brukt til å prøve brannmotstand i en konstruksjon er heller ikke det samme som en effektkurve brukt til å beregne røykspredning og rømning.

En vanlig forenkling av vekstfasen er en t²-brann, der effekten beregnes som Q = α × t². Her er α en valgt vekstfaktor og t tiden fra vekstfasens valgte start. Med α = 0,01 kW/s² blir effekten etter 300 sekunder 900 kW. Med ti ganger så stor vekstfaktor blir den 9 000 kW på samme tidspunkt. Dette er regneeksempler, ikke en regel om hva enhver personbil eller buss gjør etter fem minutter. Modellen beskriver en avgrenset vekstfase og kan ikke fortsette ubegrenset uten hensyn til brensel, luft og valgt maksimal effekt.

Forsøk og undersøkte tunnelbranner viser store variasjoner innen samme kjøretøygruppe. Last, skjerming, lufttilførsel og spredning til flere kjøretøy kan være avgjørende. En tabellverdi for én bil er derfor ikke automatisk tilstrekkelig for et scenario med flere biler. Tilsvarende skal et MW-tall for dimensjonering av ventilasjonen ikke forveksles med en garanti for slokkbarhet.

En CFD-animasjon kan vise konsekvensen av en valgt brann

CFD er numerisk beregning av strømninger. I brannfag brukes slike modeller blant annet til å undersøke røyk, temperatur og ventilasjon. Ved bruk av FDS kan branneffekten være lagt inn på forhånd. Da viser beregningen hvordan den valgte brannen påvirker omgivelsene. Den har ikke nødvendigvis beregnet hvor stor kjøretøybrannen vil bli.

Røykproduksjon krever egne forutsetninger. Sotutbytte, ofte kalt *soot yield*, angir mengde sot per mengde forbrent brensel, for eksempel kg/kg. Samme branneffekt kan derfor gi forskjellige beregnede siktforhold dersom sotutbyttet endres. Materialene som brenner og forbrenningsforholdene må passe med valgene i modellen. En verdi fra godt ventilert materialtesting kan ikke ukritisk brukes på en oksygenbegrenset brann med sammensatt last.

Det samme gjelder gassutbytte og valgt kjemisk modell. En beregning som er egnet til å undersøke luftstrøm, er ikke dermed dokumentert presis for alle giftige komponenter. Ved gjennomgang med analytikeren bør brannvesenet spørre hvilke resultater som er beregnet, hvilke størrelser som er valgt som inndata, og hvordan konklusjonen endres når usikre forutsetninger varieres. Det siste kalles en sensitivitetsanalyse.

Tilgjengelig tid må dekke mer enn gåturen

Selvredningsmodellen sammenholder tilgjengelig rømningstid med nødvendig rømningstid, med en sikkerhetsmargin i tillegg. Tilgjengelig tid bestemmes av når forholdene blir kritiske langs den aktuelle rømningsveien. Nødvendig tid omfatter at faren oppdages og varsles, at trafikantene forstår og beslutter seg, og at de kommer fram til det stedet analysen regner som sikkert.

I en kort tunnel med nær utgang kan reaksjonstiden være en stor del av den samlede tiden. I en lang ettløpstunnel kan selve forflytningen dominere. Leddene påvirker dessuten hverandre: Sen beslutning kan føre til at resten av turen skjer i røyk, som igjen reduserer hastigheten og øker eksponeringen.

Ganghastighet må passe med personer og forhold

Kunnskapsoversikten foreslo omtrent 1,0–1,3 m/s som et utgangspunkt for funksjonsfriske personer i et normalt belyst tunnelmiljø, uten vesentlig stigning eller røykpåvirkning. For forflytning i røyk ble et langt bredere spenn, omtrent 0,3–1,0 m/s, anbefalt. Dette er analyseutgangspunkter med bestemte forutsetninger, ikke en fast fart man kan regne med hos alle trafikanter.

Regneeksempel: En strekning på 250 meter tar omtrent tre og et halvt minutt ved konstant 1,2 m/s, men over ti minutter ved 0,4 m/s. Varsling, reaksjon, kø ved utgangen og behov for hjelp kommer i tillegg. Den samme avstanden kan dermed stille svært forskjellige krav til tiden forholdene må være levelige.

Mange rømningsforsøk bruker kald, lite irriterende røyk, mørke, tildekkede øyne eller VR. De kan undersøke sikt og orientering uten å gjenskape varme, hoste, rennende øyne og forgiftning fra en virkelig brann. Noen bruker også korte forsøksstrekninger eller utvalg med mange unge og spreke deltakere. Et godt gjennomsnitt fra et slikt forsøk dokumenterer ikke at en eldre trafikant kan gå flere kilometer i stigning med samme fart.

Ledelys og talevarsling kan hjelpe personene til å forstå situasjonen og finne en utgang. Virkning på utgangsvalg og virkning på ganghastighet må likevel skilles. At noen følger riktig lys, sier ikke alene hvor raskt de kommer fram. Tydelig informasjon skal bygge på det som faktisk er kjent. En forsøksmelding om eksplosjonsfare er ikke grunnlag for å varsle en ubekreftet eksplosjonsfare under en virkelig hendelse.

FED er en beregnet dose, ikke en klinisk fasit

Fractional Effective Dose, FED, uttrykker beregnet samlet eksponering i forhold til et valgt kritisk endepunkt i en modell. Bidragene fra aktuelle gasser og tidsperioder summeres. Det er derfor noe annet enn å kontrollere om én gassmåler akkurat nå viser under en bestemt verdi.

En person som beveger seg gjennom tunnelen, møter konsentrasjoner som endres med både sted og tid. Beregningen må følge denne eksponeringshistorien. Modellen kan også måtte ta hensyn til at CO₂ påvirker ventilasjonen i lungene og dermed opptaket av andre gasser, samt virkningen av oksygenmangel. Hvilke stoffer og samvirkninger som er inkludert, avhenger av modellen.

FED = 1 angir modellens kritiske dose for det definerte endepunktet. FED = 0,5 betyr ikke at personen er «50 prosent forgiftet», eller at halvparten av gruppen nødvendigvis blir bevisstløs. Resultatet har usikkerhet både fra beregnet brannkjemi og fra modellen for menneskelig respons. Lange eksponeringstider i tunneler uten nødutganger gjør forutsetningene særlig viktige.

Fractional Effective Concentration, FEC, brukes til å vurdere konsentrasjonsbasert virkning av irriterende gasser. Irritasjon kan påvirke evnen til å se og bevege seg, slik at personen blir lenger i røyken. En analyse av bare kvelende gasser kan derfor overse en mekanisme som samtidig øker eksponeringstiden.

Temperatur, fuktighet, varmestråling, sikt og giftige gasser må vurderes sammen. En enkel sikt- eller temperaturgrense fra en analyse er ikke en medisinsk tålegrense for alle, og skal ikke brukes som friskmelding uten åndedrettsvern. Klinisk vurdering etter eksponering hører hjemme under røykforgiftning.

Når et fast slokkeanlegg inngår i beregningen

Et vannbasert anlegg kan begrense effekt og brannspredning, men samtidig endre sikt, sjiktning, fuktighet og forbrenningskjemi. Utbyttet av CO per mengde forbrent materiale kan endres, mens mindre materiale brenner per tidsenhet fordi effekten reduseres. En endring i gassutbytte er derfor ikke samme tall som endringen i konsentrasjon der en trafikant befinner seg.

Kontroller hvilken aktiveringstid og effekt analysen faktisk bygger på, hvordan drift bekreftes, og hva som skjer dersom anlegget er forsinket eller utilgjengelig. Vurder også frost, korrosjon, vedlikehold og samvirke med ventilasjonen. Dette er grunner til å prøve hele anleggskjeden og bruke dokumentert betjening, ikke til å utsette en avtalt aktivering etter en generell magefølelse.

Bruk i øvelse: Velg samme brannscenario med tidlig og sen varsling, deretter med langsommere forflytning og bortfall av ett sikkerhetssystem. La 110, VTS og innsatsledelsen beskrive hvordan personplassering, redningsbehov og tilgjengelige arbeidsveier endres. Målet er å finne hvilke forutsetninger som må holde i den lokale planen, og hvilke oppgaver som gjenstår når de ikke gjør det.

Samme brann gir forskjellige redningsoppgaver

I en norsk scenarioanalyse fra 2014 ble samme tenkte vogntogbrann lagt inn i tre forskjellige tunnelsystemer: en lang ettløps fjelltunnel, en bratt ettløps undersjøisk tunnel og en høytrafikkert toløpstunnel. Hensikten var å undersøke hvordan systemet rundt brannen endret utfallet.

Brannen var satt til en topp på 170 MW etter 15 minutter og varighet over én time. MW er branneffekt, altså hvor raskt energi frigjøres. Det er ikke samlet brannenergi. Tallene beskrev dette valgte scenarioet. De er verken en generell utviklingskurve for vogntog eller en tidsgrense for sikker innsats.

Dette er sammenhenger fra en analyse, ikke en beskrivelse av dagens utrustning i de navngitte tunnelene som opprinnelig var eksempler. Flere egenskaper ble endret samtidig. Resultatet isolerer derfor ikke effekten av én vifte, én nødutgang eller én bestemt utrykningstid.

En oppgave ved brannen og en annen bak røyken

I ettløpsscenarioene ble det tydelig at god tilkomst til kjøretøyet fra én side kunne eksistere samtidig med dårlige redningsmuligheter på den andre. Brannposisjon, røykutbredelse og personposisjon må derfor holdes som tre separate opplysninger i situasjonsbildet. Det er utilstrekkelig å melde bare at «vi kommer fram til brannen».

I en bordøvelse kan samme brannposisjon prøves med personer på forskjellige sider, deretter med et bortfalt hjelpemiddel. La ledelsen beskrive hvordan prioriteringen, innsatspunktet og ressursbehovet endres. Dette er en praktisk bruk av analysen. Den gamle scenariobeskrivelsen skal ikke brukes som en ferdig ventilasjonsordre for dagens anlegg.

Til oversikten om tunnelbrann.