DE WAARDERING VAN SPRINKLER VOOR BRANDVEILIGHEID

Transcriptie

1 DE WAARDERING VAN SPRINKLER VOOR BRANDVEILIGHEID Studie Specifiek Onderzoek 24 MAART 2016 RUBEN BURINK Versie: 1.2

2 Auteur R. (Ruben) Burink Studentnummer: Onderwijsinstelling Saxion Business, Building & Technology (BBT) M.H. Tromplaan AB, Enschede Telefoonnummer: Schoolbegeleider: A. Weersink Opleiding Bouwkunde Periode Afstudeerfase: Kwartiel 13 & 14, Studie Specifiek Onderzoek (SSO) Begeleiding Saxion Aqua + sprinklersystemen Kenniscentrum Leefomgeving Molenstraat 61A Lectoraat brandveiligheid in de bouw 7471 CK, Goor M.H. Tromplaan 28 Postbus AB, Enschede 7470 AB, Goor Postbus Telefoonnummer: KB, Enschede aqua@aqua.nl Telefoonnummer: Contactpersoon: Erwin Zwierink Lector: R.A.P. van Herpen Werkplek Saxion Kamer S2.65 M.H. Tromplaan AB, Enschede Postbus BK, Enschede Telefoonnummer: Mobiel: Plaats, datum Enschede, maart 2016

3 Voorwoord In 2012 ben ik begonnen met de opleiding Bouwkunde aan het Saxion te Enschede. Veel mensen zullen bij Bouwkunde denken aan huizen bouwen, echter de opleiding omvat meer dan dat. Voor mij was het al vrij snel duidelijk dat brandveiligheid mijn interesse had. Om deze reden heb ik ervoor gekozen om mij binnen de opleiding te specialiseren in brandveiligheid. In de eerste twee jaar van mijn opleiding heb ik algemene bouwkunde vakken gevolgd. In het derde jaar heb ik eerst een stage gelopen bij een ontwikkelaar/aannemer. Daarna kreeg ik de mogelijkheid om aan de slag te gaan met het deel van het vakgebied waarin ik mij verder wil specialiseren: brandveiligheid. Tijdens mijn minorperiode heb ik tijdens een minor/stage bij Brandweer Twente een onderzoek gedaan op het gebied van brandveiligheid. In deze periode heb ik veel kennis opgedaan over brandontwikkeling en brandverloop. Door simulatie van brand met behulp van rekenprogramma s kun je uitspraken doen over het effect van bouwkundige maatregelen t.a.v. brandveiligheid. Tijdens dit minoronderzoek zijn alleen effecten van bouwkundige maatregelen bestudeerd. De installatietechnische kant kreeg tijdens de minorperiode zeer beperkt aandacht. Toen ik werd uitgenodigd om een plan in te dienen voor de Aqua + studiebeurs voor brandveiligheid, heb ik deze kans aangegrepen om onderzoek uit te voeren op het gebied van sprinklerinstallaties. Ik zag dit als een kans. Dit onderzoeksonderwerp is immers maatschappelijk relevant, omdat het met de veiligheid van mensen te maken heeft in geval van brand. Sprinklerspecialisten als Aqua + hebben behoefte aan onderbouwing van de meerwaarde van sprinkler ten opzichte van conventionele bouwkundige (Bouwbesluit)oplossingen voor brandveiligheid. De meerwaarde van sprinkler is het onderwerp van mijn studiespecifieke onderzoek. Het gaat over de meerwaarde van een sprinklerinstallatie ten aanzien van brandveiligheid als een gebouw geheel of gedeeltelijk wijzigt van functie. De veronderstelling is dat een sprinklerinstallatie een duurzamere oplossing is in geval van functiewijziging omdat deze maatregel naar verwachting robuuster is. Onderzocht wordt in dit studiespecifieke onderzoek of deze veronderstelling al dan niet juist is. Het eindresultaat van het onderzoek is het rapport dat nu voor u ligt. In de periode februari t/m juli 2016 ga ik werken aan het afstudeerproject. Dan zal ik fungeren als lid van het ontwerpteam BRYS-engineering. In die periode wordt het globale schetsontwerp van het onderwijsgebouw Het Techniekhuis uitgewerkt tot een definitief ontwerp. De resultaten van mijn studiespecifieke onderzoek, zullen dienen als ontwerpuitgangspunt voor dit afstudeerproject. Ik wil de heer Walhof, directeur van Aqua + te Goor bedanken voor het verkrijgen van de studiebeurs en het verstrekken van inhoudelijke informatie over sprinklerinstallaties. In het bijzonder wil ik Erwin Zwierink en Harold Oosterveen van Aqua + bedanken dat zij altijd paraat stonden om mijn vragen te beantwoorden tijdens deze periode. Ruud van Herpen, lector van het lectoraat Brandveiligheid in de bouw van Saxion wil ik bedanken voor de deskundige inhoudelijke begeleiding. Daarnaast wil ik Annemarie Weersink, docente van Saxion, bedanken voor het coachen tijdens deze fase van het afstuderen. Enschede, maart 2016 Ruben Burink

4 Samenvatting Op het gebied van brandveiligheid worden grotendeels bouwkundige eisen gesteld in het Bouwbesluit. Een sprinklerinstallatie wordt in de Nederlandse Bouwregelgeving niet als verplichte brandveiligheidsmaatregel voorgeschreven, maar dat betekent niet dat ze niet mogen worden toegepast. Omdat een sprinklerinstallatie vaak een goed alternatief is ten opzichte van de Bouwbesluitmaatregelen, mag deze als gelijkwaardige oplossing worden aangedragen. In die situatie moet de aanvrager van een omgevingsvergunning (voorheen bouwvergunning) aannemelijk maken dat met de sprinkler minimaal dezelfde veiligheid wordt bereikt ten opzichte van de eisen uit het Bouwbesluit. Sprinklers kunnen verschillende voordelen opleveren ten opzichte van de (standaard) Bouwbesluit eisen, zoals: Realiseren van grotere brandcompartimenten (BC). Dit maakt realisatie van grote atria en grote vides in een gebouw tot de mogelijkheden (volgens de regels van het Bouwbesluit niet) en ook hinderlijke massieve brandscheidingswanden met brand scheidende deuren kunnen worden vermeden; Realiseren van gebouwen hoger dan 70 meter; Vergroten van de maximale loopafstand tussen brandcompartimenten; Beperken van het aantal vluchtwegen, omdat een vluchtweg in combinatie met een sprinkler als extra beveiligde vluchtweg mag worden beschouwd; Verlagen van de brandwerendheid van de hoofddraagconstructie met 30 minuten. Dit is relevant bij het bezwijkgedrag van constructies in geval van brand; Minder strenge eisen stellen aan de brandveiligheid van bouwmaterialen bij aanwezigheid van sprinklers. De voorliggende vraag is om de meerwaarde van sprinkler explicieter te maken. De hoofdvraag van het onderzoek luidt: Wat is de waardering van sprinkler ten aanzien van flexibiliteit in gebruik, ten opzichte van de brandveiligheidsdoelen die het Bouwbesluit beoogt? Onderzoeksopzet Via literatuurstudie is onderzocht is waar een sprinklerinstallatie uit bestaat en wat de voordelen zijn ten opzichte van de brandveiligheidsmaatregelen volgens het Bouwbesluit. Om de meerwaarde van sprinkler aan te tonen wordt gebruik gemaakt van de probabilistische benadering. Het Techniekhuis te Hengelo van m 2 dient daarbij als casus. Deze benadering brengt faalrisico s in beeld van wanden, sprinklerinstallaties en dergelijke en welke invloed dit heeft op de levensduur van het gebouw. Het derde gedeelte is een theoretische modelstudie met dezelfde casus. Simulaties zijn uitgevoerd met OZONE, het rekenmodel van ArcelorMittal voor het bepalen van de temperatuurontwikkeling bij natuurlijke brand. Onderzocht is het verschil in brandgedrag voor drie scenario s: het afbrand-, afbrand met het bezwijkmechanisme- en sprinklerscenario. Onderzoeksresultaten In dit onderzoek zijn twee hoofdscenario s bekeken: brand in een 3,0 meter hoog gebouw (32mx53m) en een 7,5 meter hoog gebouw (44mx110m). Deze twee hoofdscenario s zijn gekozen vanwege het Techniekhuis praktijklokaal (7.5m) en om de standaard hoogte in de bouw te bestuderen (circa 3.0m). De hoofdscenario s zijn onderverdeeld in drie brandscenario s, namelijk (1)het gesprinklerde brandscenario, (2) het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme en (3)het afbrandscenario met beglazing intact. Bij het hoofdscenario 7,5 meter hoog gebouw is het volgende geconstateerd:

5 het brandoppervlak blijft veel kleiner bij het gesprinklerde brandscenario ten opzichte van de overige afbrandscenario s (4 m 2 versus ca m 2 ); de temperatuurpiek van de brand is veel kleiner bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (ca. 40 C versus ca. 280 C); het moment dat deze temperatuurpiek optreedt wordt veel later bereikt bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (3600 s versus ca. 900 s). Bij het hoofdscenario 3,0 meter hoog gebouw is het volgende geconstateerd: het brandoppervlak blijft veel kleiner bij het sprinklerscenario ten opzichte van de overige afbrandscenario s (240 m 2 versus ca m 2 ); de temperatuurpiek van de brand veel is kleiner bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (ca 30 C versus ca. 350 à 450 C). Hieruit kan de conclusie worden getrokken dat de kritieke staaltemperatuur bij sprinkler zeker niet zal worden overschreden, terwijl dit tegen de kritieke grens ligt bij een normaal afbrandscenario; het moment dat deze temperatuurpiek optreedt veel later wordt bereikt bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (3600 s versus ca s). Een sprinklerinstallatie biedt op de vlakken waar dit onderzoek betrekking op heeft voordelen voor Het Techniekhuis. Uit de probabilistische levensduur van het gebouw blijkt dat de sprinklerinstallatie bijdraagt aan duurzaamheid. Omkleding van staalconstructies kan achterwege blijven omdat de kritische temperatuur van staal bij lange na niet wordt bereikt mocht er brand uitbreken. Afgezet tegen het afbrandscenario is de schade ( brandend oppervlak ) beperkt in geval van een sprinklerinstallatie. Mogelijk heeft sprinkler ook voordelen ten aanzien van rookverspreiding in geval van brand, en daarmee ook brandveilig vluchten dit was echter geen onderdeel van dit onderzoek-. Toepassing van sprinkler betekent ook dat brandcompartimenten aanzienlijk groter mogen zijn. Dit levert meer flexibiliteit (toekomstwaarde) en ook op dit onderdeel draagt sprinkler bij aan duurzaamheid. Tot slot biedt een sprinklerinstallatie voordelen ten opzichte van het Bouwbesluit. Zo kunnen de volgende eisen worden gereduceerd als een sprinkler aanwezig is: - Bekleding hoofddraagconstructie 60 minuten De bekleding mag worden gereduceerd tot 30 of 0 minuten; - Loopafstanden maximaal 30 meter De loopafstanden mogen afhankelijk van de situatie per project worden verlengd; - Maximale grootte van een brandcompartiment 1000 m 2 Deze eis vervalt met een sprinklerinstallatie; - WBDBO Doorslag mag gereduceerd worden naar 30 minuten; Overslag risico is niet meer bij sprinkler aanwezig, hierbij hoeft beglazing niet meer brandwerend te worden gemaakt. Tot slot biedt een sprinklerinstallatie de mogelijkheid tot het creëren van grote ruimten zonder brandscheidende constructie, waardoor flexibiliteit aanwezig blijft in het gebouw. Een sprinklerinstallatie wordt namelijk per stramien (hart-op-hart) geplaatst. Dus als het gebouw van functie verandert, kunnen er gemakkelijk wanden worden bijgeplaatst tussen de stramienlijnen. Kort gezegd is een sprinklerinstallatie weinig gevoelig voor randcondities, dus robuust.

6 Begrippenlijst Afbrandscenario Afbrandscenario met het bezwijkmechanisme Bouwbesluit Cascademodel Flashover NEN normen NFPA Ontbrandingstemperatuur Ozone Probabilistische levensduur Robuust Sprinklerscenario Total cost of ownership (TCO) WBDBO WRTD Het afbrandscenario waarbij de beglazing expliciet in tact blijft ondanks hoge temperaturen. Het afbrandscenario waarbij de kans aanwezig is dat de beglazing bezwijkt door hoge temperaturen. Dit is ingevoerd in Ozone De Nederlandse bouwregelgeving. Het Bouwbesluit is een verzameling bouwtechnische voorschriften waaraan alle (nieuwe en bestaande) bouwwerken in Nederland, zoals woningen, kantoren, winkels, ziekenhuizen etc. minimaal moeten voldoen. Stapsgewijze werking. In dit SSO wordt cascademodel gebruikt in geval van brand (zie bijlage 1 voor visualisatie van dit model). Flashover is een brandfenomeen dat alle materialen in een ruimte plotseling tot ontbranding laat komen door de hoge temperaturen. De afkorting NEN staat voor Nederlandse Norm. Deze wordt vastgesteld door de Nederlands Normalisatie Instituut (NNI). Het bouwbesluit verwijst naar veel van deze NEN normen. National Fire Protection Association (Amerikaanse organisatie) Deze organisatie heeft een standard for the installation of sprinkler systems. De ontbrandingstemperatuur is de temperatuur die nodig is om een bepaalde stof te laten ontbranden. Brandsimulatieprogramma. De waarschijnlijke levensduur. Deze levensduur wordt geschat met behulp van het cascademodel, door gebruikmaking van statistiekberekening. Weinig gevoelig voor randcondities. Het brandscenario waarbij een sprinklerinstallatie in werking treedt. Een financiële raming van de directe en indirecte kosten van een gebouw of systeem toegepast op de beoogde ontwerp levensduur. Weerstand tegen Brand Doorslag en Brand Overslag. Weerstand tegen Rook Temperatuur Doorslag.

7 1 Inhoudsopgave 1. Inleiding Aanleiding van het onderzoek Betrokken partijen Doelstelling Probleemstelling Onderzoeksvragen Leeswijzer Plan van Aanpak Hoe kun je gelijkwaardigheid aantonen van een sprinklerinstallatie ten opzichte van de vier basiseisen van brandveiligheid in het Bouwbesluit? Op welke manier kun je een sprinklerinstallatie robuust maken in verband met toekomstige functiewijziging? Kostenvergelijking brandveiligheidsmaatregelen met of zonder sprinkler? Wat betekent dit voor het afstudeerproject? Theoretisch achtergrond Brand Bouwbesluit Sprinklers: literatuuronderzoek Sprinkler Wat is een sprinklerinstallatie? Opbouwstructuur sprinklerinstallatie Waarom kiezen voor een sprinklerinstallatie? Soorten sprinklersystemen Certificering Feiten en cijfers Bouwbesluit Bouwkundige voorzieningen Brandpreventie Bouwkundig Verifiëren van het literatuuronderzoek Toepassing in het Techniekhuis Kostenvergelijking Probabilistische benadering brandveiligheid het cascademodel de theorie Probabilistische benadering veiligheid Risico doelen... 45

8 8.3 Kwantificeren van risicodoelen Rekenwaarden cascademodel Rekenresultaten probabilistische levensduur Varianten Rekenresultaten Simulaties brand Simulaties: Hoofd- en brandscenario s Simulatie gebouw - invoergegevens Korte beschrijving model Ozone Randvoorwaarden en invoergegevens Rekenresultaten Ozone ,5 meter hoge scenario s ,0 meter hoge scenario Conclusie Aanbevelingen Bronvermelding Bibliografie Afbeeldingen Bijlage 1: Betrouwbaarheid analyse van de voordelen van een sprinklerinstallatie Bijlage 2: Sprinklerstatistiek Nederland Bijlage 3: Begroting compartimentering van Het Techniekhuis Bijlage 4: Stap-voor-stap uitleg probabilistische berekening Bijlage 5: Probabilistische levensduur berekeningen Bijlage 6: Invoerparameters Ozone Bijlage 7: Grafieken rekenresultaten Ozone Bijlage 8: Impressies Het Techniekhuis te Hengelo

9 1. Inleiding Dit hoofdstuk gaat in op de aanleiding en relevantie van het onderzoek en de partijen die inhoudelijk nauw betrokken zijn bij dit onderzoek. De doel- en probleemstelling van het onderzoek zijn in dit hoofdstuk verwoord evenals de geformuleerde hoofd- en deelvragen van het onderzoek. Het hoofdstuk eindigt met een leeswijzer. 1.1 Aanleiding van het onderzoek Elke bouwkundestudent moet in het vierde jaar een studiespecifiek onderzoek (SSO) doen naar een onderwerp dat hem/haar interesseert en bij voorkeur een relatie heeft met het afstudeerproject. Dit SSO heeft betrekking op het gebied van brandveiligheid, omdat hier mijn interesse ligt. Deze interesse is gekomen door een combinatie te maken met de brandweer en bouw. Ik heb de functie manschap A als vrijwillig brandweerman, bij Brandweer Twente te kazerne Almelo. De opleiding tot manschap A heb ik gevolgd in de avonduren, naast mijn Bouwkunde opleiding. Door deze twee opleidingen naast elkaar te doen ben ik steeds meer geïnteresseerd in de brandveiligheid van een gebouw. In het derde jaar van mijn studie heb ik gekozen voor een onderzoeksminor bij Brandweer Twente. Vanwege de verplichte onderzoekscomponent werd Ruud van Herpen, lector brandveiligheid van het lectoraat brandveiligheid in de bouw van Saxion betrokken bij het onderzoek. Dit heeft geleid tot het onderzoeksrapport: Het verschil in brandgedrag / brandverloop in traditionele woningen versus goed geïsoleerde, luchtdichte woningen. Dit onderzoek heeft mijn interesse voor brandveiligheid alleen maar vergroot. In datzelfde jaar kreeg ik op basis van mijn motivatiebrief en een plan van aanpak voor een brandonderzoek, de eerste studiebeurs van Aqua + toegekend. Mede dankzij deze studiebeurs gaat dit studiespecifieke onderzoek over de meerwaarde van een sprinklerinstallatie ten opzichte van bouwkundige voorzieningen. Bij de exacte formulering van de onderzoeksvraag en de onderzoeksaanpak is tevens met een schuin oog gekeken naar de toepasbaarheid van het resultaat in het afstudeerproject, Het Techniekhuis. Dit, om ervoor te zorgen dat de meerwaarde van sprinkler ook direct zichtbaar en concreet aantoonbaar zou kunnen worden gemaakt. Dit afstudeerproject wordt het tweede half jaar (februari-juli 2016) door mij met medestudenten uitgevoerd. Het gaat over het ontwikkelen van het schetsontwerp (SO) naar een definitiefontwerp (DO). Waarom dit onderzoek? De Nederlandse Bouwregelgeving bevat minimum eisen ten aanzien van de kwaliteit van woningen en gebouwen. Het Bouwbesluit bevat voorschriften ten aanzien van veiligheid, gezondheid, bruikbaarheid, energiezuinigheid en milieu. Vanwege het eerste aspect, stelt het Bouwbesluit (dus) ook eisen ten aanzien van brandveiligheid. Deze regels hebben als doel: het reduceren van de kans dat brand ontstaat, zich verder ontwikkelt en zich uitbreidt; te zorgen dat de mensen in een brandend gebouw op tijd kunnen vluchten naar een veilige plaats, zowel de aanvalsroute voor de hulpverleners te waarborgen; te zorgen dat de brand zich zoveel mogelijk beperkt tot het eigen perceel. De regels uit het Bouwbesluit moeten ervoor zorgen dat het aantal slachtoffers wordt beperkt en dat schade aan gebouwen op andere percelen zoveel mogelijk beperkt blijft. Hoe vreemd het ook lijkt, de regels van het Bouwbesluit zijn niet gericht op bescherming van gebouwen op het eigen perceel, op schadebeperking aan het gebouw en/of continuïteit van bedrijfsvoering. Dat betekent niet dat de 8

10 overheid dit onbelangrijk vindt. De overheid vindt dat dit geen overheidstaak is, en laat dit over aan derden, zoals de gebouweigenaar, gebruiker, verzekeringsmaatschappijen, etc. (Herpen, 2015) Op het gebied van brandveiligheid worden grotendeels bouwkundige eisen gesteld in het Bouwbesluit. Sprinklers zijn niet wettelijk verplicht in ons land. Wel dragen sprinklers bij aan de genoemde doelen van het Bouwbesluit. Diverse onderzoeken hebben aangetoond dat sprinklers in veel gevallen zelfs beter functioneren dan bouwkundige maatregelen, waarvan de uitvoeringskwaliteit nogal eens te wensen overlaat, waardoor de weerstand tegen branddoorslag en/of brandoverslag in de praktijk lager uitvalt. Een sprinklerinstallatie wordt in de Nederlandse Bouwregelgeving dus niet als verplichte brandveiligheidsmaatregel voorgeschreven, maar dat betekent niet dat ze niet mogen worden toegepast. Omdat ze vaak een goed alternatief zijn ten opzichte van de Bouwbesluit maatregelen, mogen ze als gelijkwaardige oplossing worden aangedragen. In die situatie moet de aanvrager van een omgevingsvergunning (voorheen bouwvergunning) aannemelijk maken dat met de sprinkler minimaal dezelfde veiligheid wordt bereikt ten opzichte van de eisen uit het Bouwbesluit. Sprinklers kunnen verschillende voordelen opleveren ten opzichte van de (standaard) Bouwbesluit eisen, zoals: Grotere brandcompartimenten (BC) realiseren. Dit maakt realisatie van grote atria en grote vides in een gebouw tot de mogelijkheden (volgens de regels van het Bouwbesluit niet) en ook hinderlijke massieve brandscheidingswanden met brand scheidende deuren kunnen worden vermeden; Gebouwen hoger dan 70 meter realiseren; De maximale loopafstand tussen brandcompartimenten mag worden vergroot; Het aantal vluchtwegen kan worden beperkt, omdat een vluchtweg in combinatie met een sprinkler als extra beveiligde vluchtweg mag worden beschouwd; De brandwerendheid van de hoofddraagconstructie mag tot 30 of 0 minuten verlaagd worden. Dit is relevant bij het bezwijkgedrag van constructies in geval van brand; Er worden minder strenge eisen gesteld aan de brandveiligheid van bouwmaterialen bij aanwezigheid van sprinklers. Eliminatie van brandoverslag, dit is alleen bij compartimentsbranden het geval. Figuur 1 Vluchtroute in brandcompartimenten (BC) en subbrandcompartimenten (sub BC) 9

11 Een aantal van deze voordelen zorgt ervoor dat er minder bouwkundige voorzieningen nodig zijn bij een vergelijkbare brandveiligheid als sprinkler is toegepast. Naast al deze voordelen ten opzichte van Bouwbesluit maatregelen, levert sprinkler ten opzichte van bouwkundige brandveiligheidsmaatregelen nog andere voordelen, zoals extra bescherming van het eigen gebouw. Het lijkt logisch dat de jaarlijks terugkerende kosten voor brandverzekering bij gesprinklerde gebouwen lager uit zullen vallen. Ook zal de kans op het volledig verwoesten van een gebouw door brand ook reduceren. Een voorbeeld: als de detaillering in de bouw niet nauwkeurig wordt verwerkt of niet brandveilig wordt ontworpen dan kan dit leiden tot brandoverslag in geval van brand. Daarentegen wordt als hardnekkigste nadeel van een sprinklerinstallatie de kosten voor aanleg en onderhoud genoemd (Rendement uitgeverij BV, sd). De kosten voor het aanleggen van een sprinkler is een éénmalige investering die vroeg in het stadium naar voren komt. Het aanleggen van een sprinklerinstallatie is meer materiaal dan de brandveilige bouwkundige voorzieningen die worden getroffen. Dit leidt tot hogere investeringskosten. Daarnaast wordt het onderhoud als hoge kostenpost ervaren. Ook in geval van functiewijziging zou de aanwezigheid van sprinkler een voordeel kunnen zijn. Als een gebouw van een gebruiksfunctie wijzigt, wat gebeurt er dan met de eisen vanuit het Bouwbesluit? In de bouw wordt op moment vaak een sprinklerinstallatie toegepast als er niet kan worden voldaan aan de eisen vanuit het Bouwbesluit. Dit hoeft echter niet het geval te zijn. Door de toepassing van een sprinklerinstallatie kunnen enkele bouwkundige voorzieningen achterwege worden gelaten of worden gereduceerd. Daarnaast kan een sprinklerinstallatie, mogelijk met niet al te veel aanpassingen, voldoen aan een nieuwe gebruiksfunctie afhankelijk van de brandveiligheidseisen per gebruiksfunctie. Deze brandveiligheidseisen kunnen per gebruiksfunctie zwaarder of lichter zijn. Echter kan een sprinklerinstallatie een grote kans bieden voor de brandveiligheid in de toekomst. Door meer onderzoek te doen naar de robuustheid van een sprinklerinstallatie wordt er misschien met meer overgave voor sprinkler gekozen. Tot slot kan het antwoord op de vraag over robuustheid een meerwaarde opleveren voor het bedrijf Aqua +. Figuur 2 Het installeren van sprinklerinstallatie in grote hallen kan ervoor zorgen dat er geen compartimentsscheidingen nodig zijn. Dit levert een logistiek voordeel op (foto: DC Rhenus te Son). Resultaten van voorgaande onderzoeken nodigen uit tot nader onderzoek Uit eerdere onderzoeken Bouwen met Staal - Sprinklerinstallaties en brandwerendheid op bezwijken van staalconstructies, van ing. J.C. Hoogeweg en R.P.W. Oldengarm (concept september, 2015), Duurzaam brandbeveiligingsconcept voor project Kloosterboer van S. Robijns (oktober, 2015), blijkt dat in brandveiligheid verschil zit qua probabilistische (verwachte) levensduur van een gebouw. In de toepassing van bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen kan verschil zitten. Zo blijkt dat robuuste detaillering een langere probabilistische (verwachte) levensduur heeft in geval van brand 10

12 dan een standaard of slechtere detaillering, zie Figuur 3 en Figuur 4. Hier wordt rechts bovenin het figuur met standaard kit afgewerkt, maar met een brandwerende strip wordt de detaillering op het gebied van brandveiligheid robuuster. Dit wil echter niet zeggen dat robuuste detaillering de oplossing is voor de beste brandveiligheid. Zo blijkt uit de literatuur, dat o.a. een RWA (Rook WarmteAfvoer), sprinklerinstallatie of watermist installatie kan worden toegepast in het kader van brandveiligheid. Voor branches kan het van belang zijn om te weten, in geval van brand, wat de beste optie is in het kader van brandveilig bouwen. Figuur 3 Voorbeeld van robuuste versus normale detaillering in geval van brand Figuur 4 Standaard detaillering zonder brandveiligheidsmaatregelen. Hier zijn twee mogelijkheden aangegeven waar het kan falen in de spouw in geval van brand. 11

13 1.2 Betrokken partijen Betrokken partijen Aqua + te Goor is nauw betrokken bij de uitvoering van dit onderzoek, omdat zij de bedenker zijn van de onderzoeksvraag. Als leverancier, installateur en onderhoudsbedrijf van sprinklerinstallaties heeft Aqua + baat bij meer kennis over het onderzoeksonderwerp. Aqua + ondersteunt het project met inhoudelijke kennis. Ruben heeft een beurs gekregen van Aqua +. Deze beurs is om bij meer studenten interesse op te wekken voor het vakgebied brandveiligheid in de bouw. Lector R. van Herpen begeleidt dit onderzoek inhoudelijk. Het lectoraat heeft als doelstelling om kennis op het vakgebied te vergroten en verspreiden. Aqua + heeft de onderzoeksvraag waar dit SSO over gaat al in een eerder stadium neergelegd bij het Lectoraat Innovatieve Technologie in de Bouw van Saxion te Enschede waar het lectoraat Brandveiligheid in de bouw onder valt. Het is om deze twee redenen dat zowel het lectoraat als Aqua + nauw bij de uitvoering van het onderzoek zijn betrokken. Figuur 5 Wetenschap bevordert sprinkler Uitvoering van het onderzoek met inzet studiebeurs Aqua + Dit onderzoek wordt uitgevoerd door Ruben Burink, student Bouwkunde van Saxion Enschede, in het kader van de vierdejaars afstuderen Bouwkunde. De heer M. Walhof, directeur van Aqua +, heeft aan het eind van studie jaar de eerste Aqua + studiebeurs toegekend aan Ruben Burink. Het onderwerp van het SSO en het Aqua + onderzoek zijn gecombineerd tot één onderzoek, dat wordt gelinkt aan het gebouw van het afstudeerproject. Zo wordt tevens bewerkstelligd dat het onderwerp van het SSO aansluit op het afstudeerproject Het Techniekhuis. Waarom interesse in dit onderzoeksonderwerp bij Aqua + Aqua + heeft behoefte aan meer onderzoek op het gebied van brandveiligheid met sprinklers, vanwege de argumenten die worden gebruikt tegen sprinklersystemen. Een sprinklersysteem is een zeer goede preventievoorziening, maar wordt vaak afgewezen vanwege de kosten die het met zich meebrengt. Daarnaast wil Aqua + onderzocht hebben of en hoe een sprinklerinstallatie een robuuste brandveiligheidsmaatregel is/kan zijn gedurende de levensduur van een gebouw. Bij interne verbouwingen en functiewijzigingen kan dit grote voordelen opleveren voor de brandveiligheid. Dit vergt in het ontwerpstadium dat wordt nagedacht over robuuste oplossingen, om te voorkómen dat bij de geringste wijziging in het gebouw de installatie (fors) moet worden aangepast. Dit zou zeer waardevol zijn in geval van toekomstige functiewijziging van een gebouw. Ofwel, hoe zorg je voor een robuust sprinklerontwerp? Waarom interesse in dit onderzoeksonderwerp bij het lectoraat Brandveiligheid in de bouw Eén van de doelstellingen van het lectoraat voor Brandveiligheid in de bouw is de kennis over brandveiligheid te bevorderen binnen de opleidingen Bouwkunde, Installatietechniek en Facilitair Management. De tweede doelstelling is het onderzoeken van concrete brandveiligheidsvraagstukken uit de praktijk en kennisontwikkeling op het gebied van integrale brandveiligheid. Voorbeelden hiervan zijn het gedrag van constructies en materialen, het vluchtgedrag van mensen of de rol van de brandweer en BHV. 12

14 1.3 Doelstelling Het doel van het onderzoek Het doel van het onderzoek is meer kennis en inzicht te krijgen over de meerwaarde van een sprinklersysteem nu en in de toekomst, ten opzichte van de maatregelen volgens het Bouwbesluit die meer bouwkundig van aard zijn. Het onderzoek moet leiden tot aanbevelingen die bijdragen aan een brandveiliger gebouw voor aanwezigen en een veiligere werkomgeving voor scholieren ten tijde van brand in het gebouw en een robuustere installatie die kan inspelen op functionele wijzigingen van het gebouw en daarmee bijdraagt aan een duurzamer gebouw met meer toekomstwaarde. 1.4 Probleemstelling Er zijn meerkosten, maar ook minderkosten door toepassing van sprinkler ten opzichte van conventionele Bouwbesluit oplossingen. Op welke onderdelen kan in geval van een sprinklerinstallatie worden bespaard? In de praktijk blijkt dat een kostenvergelijking tussen Bouwbesluit oplossingen en gelijkwaardige oplossingen niet eenvoudig is. Kosten en opbrengsten ( baten ) kunnen immers zowel direct als indirect zijn. Voorbeelden zijn investeringskosten, beheer en onderhoudskosten, betere logistieke situaties, vrije indeelbaarheid, meerwaarde na functiewijziging, etc. Om al deze kosten en opbrengsten uit te drukken is onmogelijk. Welke kosten zijn te vergelijken? Alleen het verschil in investeringskosten of bijvoorbeeld de total cost of ownership gedurende de levensduur van een gebouw? In het Bouwbesluit worden wettelijke minimum eisen gesteld om een gebouw brandveilig te maken in geval van brand, maar naast het Bouwbesluit zijn er gelijkwaardige oplossingen die de brandveiligheid ook soms zelfs beter - kunnen waarborgen. Een sprinklerinstallatie is volgens het Bouwbesluit een gelijkwaardige oplossing. Toepassing van sprinkler betekent dat andere bouwkundige maatregelen volgens het Bouwbesluit niet meer noodzakelijk zijn. Eerder werd reeds genoemd dat een sprinklerinstallatie kan ook de vluchtveiligheid verbeteren, minder zware maatregelen ten aanzien van de brandwerendheid van de hoofddraagconstructie, verbeterde veiligheid van de omliggende percelen en minder (sub)brandcompartimenten waar zware bouwkundige eisen aan worden gesteld. Daar tegenover staat dat een sprinklerinstallatie hogere investeringskosten met zich meebrengen, en onderhoudskosten. En wat voor consequenties hebben interne verbouwingen tot zelfs volledige functiewijziging? Wat zijn dan de consequenties bij Bouwbesluitoplossingen versus sprinkler? 1.5 Onderzoeksvragen Hoofdvraag van het onderzoek Bovenstaande probleemstelling heeft geleid tot de volgende hoofdvraag: Wat is de waardering van sprinkler (ten opzichte van de brandveiligheidsdoelen die het Bouwbesluit beoogt) ten aanzien van flexibiliteit in gebruik? Deelvragen van het onderzoek 1. Hoe kun je gelijkwaardigheid aantonen van een sprinklerinstallatie ten opzichte van de vier basiseisen van brandveiligheid in het Bouwbesluit? Toelichting: Vluchten / compartimentering / draagstructuur / veiligheid van de omgeving 2. Op welke manier kun je een sprinklerinstallatie robuust maken in verband met toekomstige functiewijziging? 3. Kostenvergelijking brandveiligheidsmaatregelen met of zonder sprinkler 4. Wat betekent dit concreet (aan advies/maatregelen) voor het afstudeerproject? Het antwoord op deze deelvragen levert een bijdrage aan beantwoording van de hoofdvraag. 13

15 1.6 Leeswijzer In hoofdstuk 2 wordt het plan van aanpak beschreven. Het eerste deel van het onderzoek betreft een theoretische achtergrond. Hoofdstuk 3 gaat in op de achtergronden van brand en het Bouwbesluit. Hoofdstuk 4 behandelt literatuur over de sprinklerinstallatie en de bouwkundige voorzieningen. Het tweede deel van het onderzoek betreft een uitleg over de probabilistische levensduur en hoe deze berekeningen zijn opgebouwd. Dit wordt beschreven in hoofdstuk 5. In hoofdstuk 6 worden de rekenresultaten van de probabilistische levensduur besproken. Het derde deel van het onderzoek betreft een simulatieonderzoek waarbij een onderzoeksopzet, invoergegevens en het modelleren in Ozone is opgesteld in hoofdstuk 7. De volgende stap zijn de rekenresultaten uit het simulatieonderzoek in hoofdstuk 8. In hoofdstuk 9 wordt kort ingegaan op het afstudeerproject Het Techniekhuis te Hengelo. Ten slotte staan in het laatste deel van dit rapport (hoofdstuk 10 en hoofdstuk 11) de conclusies en de aanbevelingen. In hoofdstuk 12 wordt een overzicht gegeven van de gebruikte bronnen voor dit onderzoek. In de bijlagen staan onder andere alle berekeningsresultaten. 14

16 2. Plan van Aanpak In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe het onderzoek wordt uitgevoerd. De onderzoeks(deel)vragen zijn hierbij de basis voor de aanpak. In grote lijnen ziet de aanpak van het onderzoek er als volgt uit: Het onderzoek start met een literatuuronderzoek naar sprinklerinstallaties / -systemen. Het doel van dit onderzoek is om in beeld te krijgen wat de werking en functies zijn van een sprinklersysteem. Daarnaast wordt onderzoek gedaan naar de bouwkundige voorzieningen die worden getroffen voor de waarborging van de brandwerendheid van Het Techniekhuis. De daarop volgende stap is het uitvoeren van berekeningen van brandscenario s met behulp van het cascademodel (rekenmodel). Hierbij wordt de probabilistische levensduur bepaald aan de hand van een casus (Het Techniekhuis) met een sprinklerinstallatie. Daarnaast zal een begroting gemaakt worden (m.b.v. kengetallen) om de verschillen qua kosten aan te tonen van de sprinklerinstallatie. Deze informatie kan worden geverifieerd met sprinklerbedrijven en/of brandveiligheidsadviseurs. In onderstaande paragrafen wordt voor de afzonderlijke deelvragen van het onderzoek meer in detail aangegeven hoe het onderzoek wordt uitgevoerd. 2.1 Hoe kun je gelijkwaardigheid aantonen van een sprinklerinstallatie ten opzichte van de vier basiseisen van brandveiligheid in het Bouwbesluit? De eerste onderzoeksvraag is: Hoe kun je gelijkwaardigheid aantonen van een sprinklerinstallatie ten opzichte van de vier basiseisen van brandveiligheid in het Bouwbesluit? Onderzoeksvraag 1: Hiervoor wordt een literatuurstudie uitgevoerd naar kenmerkende aspecten van een sprinklerinstallatie. Onderzocht wordt hoe een sprinklerinstallatie moet worden toegepast in Het Techniekhuis. In deze fase wordt onderzocht wat specifieke kenmerken en eisen zijn van het Bouwbesluit op het gebied van compartimentering, vluchtveiligheid, draagconstructie en de veiligheid van de buurpercelen. Daarnaast zal een literatuurstudie gedaan worden naar aspecten van de probabilistische levensduur. Vragen zoals: Wat is probabilistische levensduur en wat kun je ermee ; hoe kun je de probabilistische levensduur bepalen, wat heb je daarvoor nodig. De vervolgstap is het uitvoeren van berekeningen in een rekenmodel. Voor verschillende scenario s worden berekeningen uitgevoerd, waarbij de probabilistische levensduur in geval van brand wordt bestudeerd. Het doel van dit deel van het onderzoek is inzicht te krijgen in het effect van een sprinklerinstallatie in een utiliteitsgebouw (Het Techniekhuis) in geval van brand. De rekenresultaten van deze onderzoeksvraag worden beschreven in hoofdstukken 4, 5, 6, 7 en 8. De conclusies worden beschreven in hoofdstuk

17 2.2 Op welke manier kun je een sprinklerinstallatie robuust maken in verband met toekomstige functiewijziging? Onderzoeksvraag twee is: Op welke manier kun je een sprinklerinstallatie robuust maken in verband met toekomstige functiewijziging? Onderzoeksvraag 2: Door resultaten uit het literatuuronderzoek te verifiëren aan de hand van ervaringen van experts uit het werkveld neemt de betrouwbaarheid van het resultaat toe. Brainstormsessies / overleggen met verscheidene bedrijven worden gehouden. Deze overleggen leiden tot een aantal ideeën die kunnen worden uitgevoerd in geval van toekomstige functiewijziging. Dit literatuuronderzoek met resultaten behorende bij deze onderzoeksvraag zijn te vinden in hoofdstuk 4, 5, 6, 7 en 8. De conclusies worden beschreven in hoofdstuk Kostenvergelijking brandveiligheidsmaatregelen met of zonder sprinkler? De derde onderzoeksvraag is: Hoe kun je komen tot een goed kostenvergelijking brandveiligheidsmaatregelen met of zonder sprinkler? Onderzoeksvraag 3: Om deze vraag te beantwoorden wordt er overlegd met sprinklerbedrijven, adviseurs en leveranciers om aan de juiste kengetallen te komen. De kengetallen worden gebruikt om een begroting op te stellen. De begroting zal gebaseerd worden op investeringskosten en onderhoudskosten gebaseerd op het afstudeerproject, in verband met de afbakening. Deze begroting zal gecontroleerd worden door deskundigen. Deze deskundigen kunnen calculators zijn van een sprinklerbedrijf of adviesbureau. De resultaten van deze begroting wordt beschreven in hoofdstukken 4, 5, 6, 7 en 8. De conclusies worden beschreven in hoofdstuk Wat betekent dit voor het afstudeerproject? De vierde en laatste onderzoeksvraag is: Wat betekent dit voor het afstudeerproject? Onderzoeksvraag 4: Deze vraag zal standaard worden meegenomen in overleggen of in de literatuur. Door deze vraag vanaf het begin mee te nemen, zou het ook sneller in het project onderbouwd kunnen worden. Daarnaast zullen antwoorden van voorgaande deelvragen worden meegenomen in deze onderzoeksvraag. De toelichting en conclusies en worden beschreven in hoofdstuk 9 en

18 3. Theoretisch achtergrond 3.1 Brand Ontstaan van brand Brand kan ontstaan door kortsluiting van materiaal, opzettelijke brandstichting of onoplettendheid van mensen (denk aan een sigaret die vergeten wordt). Brand kan alleen ontstaan als drie factoren samenkomen. Deze drie factoren zijn ontbrandingstemperatuur (hitte), brandbare stof en zuurstof. Eén van deze drie, zuurstof, is te allen tijde aanwezig in de lucht, dus ook in huis. Door één van de drie zijden van de branddriehoek (zie Figuur 6) weg te halen kan brand worden voorkomen of worden geblust. Figuur 6 Branddriehoek Ontbrandingstemperatuur Ontbrandingstemperatuur is de temperatuur die nodig is om een bepaalde stof spontaan te laten ontbranden. Deze ontbrandingstemperatuur valt onder te verdelen in zeer licht ontvlambaar, licht ontvlambaar, ontvlambaar, brandbaar en onbrandbaar. - Zeer licht ontvlambaar ontbrandingstemperatuur onder de 0 o Celsius; - Licht ontvlambaar ontbrandingstemperatuur tussen 0 o en 21 o Celsius; - Ontvlambaar ontbrandingstemperatuur tussen 21 o en 55 o Celsius; - Brandbaar ontbrandingstemperatuur tussen 55 o en 100 o Celsius; - Onbrandbaar is een ontbrandingstemperatuur boven 100 o Celsius. (Wikipedia, Ontvlambaar, 2015) Brandbare stof Brandbare stoffen zijn de brandstof voor een brand. Deze brandstoffen kunnen in verschillende fases voorkomen. Deze fases kunnen zich bevinden in een vaste stof, vloeistof of gas (zie Figuur 7). Deze fasen kunnen veranderen naar een andere fase. Voorbeeld met water: Water kan zich ook in drie fasen bevinden namelijk: ijs, vloeibaar water en stoom. Door de hoge temperaturen kan vloeibaar water worden verdampt naar stoom of door het vriezen (stollen), kan vloeibaar water ijs worden. Andersom kan een gas condenseren tot een vloeistof of het ijs smelt tot vloeibaar water. Een brand heeft dus niet altijd dezelfde aanpak. De blusmethode kan Figuur 7 Fase driehoek verschillen van water, schuim, poeder, CO 2-blusser, zand, etc. De eigenschappen van de hierboven genoemde blusmethoden staan hieronder vermeld. 17

19 Zuurstof Zuurstof is benodigd voor een brand om te kunnen ademen. Door het ademen kan de brand zich ontwikkelen en zichzelf onderhouden, tot de brandstof op is. Zuurstof is ook één van de branddriehoek, echter is zuurstof het slechtst te controleren. Standaard brandkrommes Voor de bepaling van de brandwerendheid van constructies wordt in de Nederlandse (maar ook in de internationale) regelgeving uitgegaan van een door de brand opgelegde tijdsafhankelijke temperatuur op deze constructies, de zogenaamde standaard brandkromme. Deze heeft een oorsprong in de beginjaren van de vorige eeuw en past niet meer bij een benadering die recht doet aan onze kennis over brand. Naast deze standaard brandkromme worden in Nederland ook andere brandkrommen gehanteerd bij het stellen van (privaatrechtelijke) eisen aan de brandwerendheid van constructies (zie figuur). Deze brandkrommen hebben met elkaar gemeen dat het gaat om een opgelegde tijdsafhankelijke temperatuur op de betreffende constructies. Figuur 8 Brandkromme volgens genormeerde brandkrommen ( Het nadeel van deze brandkrommen is dat geen rekening wordt gehouden met de aard van de brandstof, de hoeveelheid brandstof en de dichtheid ervan. Evenmin wordt rekening gehouden met de geometrie van de brandruimte waarin de brandhaard is gesitueerd en het effect van eventuele (gevel)openingen. Het werkelijke brandverloop kan daardoor aanzienlijk afwijken van de standaard brandkrommen. 18

20 Figuur 9 geeft een voorbeeld van een realistischer brandverloop. Op de verticale as staat het brandvermogen. De temperatuur in de brandruimte is geen vaststaand gegeven, maar een gevolg van het brandvermogen en de geometrie van de brandruimte. Niet de temperatuur, maar het brandvermogen dient als grootheid in het fysisch brandmodel gehanteerd te worden. Figuur 9 Brandverloop in een brandruimte (natuurlijke brandkromme) (FIFireE, 2012) Brandscenario: fasen in het brandverloop In het brandvermogensverloop volgens Figuur 9 zijn de volgende fasen te onderscheiden: De smeulfase / beginnend brandje (voordat de brand daadwerkelijk als open vuur ontstaat); Het ontstaan van de brand (op tijdstip t=0); De ontwikkelfase van de brand, tot het moment dat flashover in de brandruimte optreedt; De volledig ontwikkelde brand, die na het optreden van de flashover ontstaat; De dooffase die na verloop van tijd optreedt als gevolg van brandstoftekort of actieve onttrekking van het brandvermogen (blussing); Tot slot zal de brand teruggaan naar de smeulfase. In Figuur 10 is dit brandverloop schematisch door middel van drie momentopnamen in een brandruimte weergegeven. 19

21 Figuur 10 Illustratie van het brandverloop in een (woon)ruimte (FIFireE, 2012) In de ontwikkelfase van een brand, zal de brand altijd brandstof beheerst zijn, dat wil zeggen dat de brandontwikkeling door de hoeveelheid brandstof en de aard ervan wordt bepaald. Aangezien er in deze fase genoeg brandstof aanwezig is, groeit het brandvermogen snel. De vanuit de brandhaard afgevoerde rook- en verbrandingsgassen stijgen op tegen het plafond van de brandruimte door de hoge temperaturen. Hierdoor ontstaat een neutrale zone (2 zones): met een hete zone bovenin de brandruimte, waarin zich de rook- en verbrandingsgassen bevinden, en een relatief koude zone daaronder, waarin nog mogelijk zuurstof zit. Een flashover treedt op wanneer de hete zone zo heet wordt, dat de warmtestralingsflux alle materialen in de brandruimte spontaan laat ontbranden. Dit geeft in korte tijd een grote toename van het brandvermogen. Opeens staat de hele brandruimte in brand en kan van een volledig ontwikkelde brand worden gesproken. Daarbij gaat het tweezone model van de brandruimte over in een éénzone model. De brand is in éénzone model vrijwel altijd ventilatie beheerst: de brandhaard vraagt voor een volledige verbranding meer zuurstof (niet genoeg in de brandruimte), dit wordt onttrokken via openingen, kieren en spleten naar de brandruimte. Er ontstaat dus een onvolledige verbranding, waarbij het brandvermogen wordt beperkt tot een min of meer constant maximumniveau. Dit maximumniveau is dus een typisch gevolg van de vorm en grootte van de brandruimte en de openingen in de scheidingsconstructies ervan. Het min of meer constante brandvermogen bij een volledig ontwikkelde brand zal na verloop van tijd gaan afnemen als gevolg van brandstoftekort, zuurstoftekort of actief ingrijpen (blussing). Bij blussing met water zal door het water een aanzienlijk deel van het brandvermogen worden onttrokken. Bij blussing met schuim of poeder wordt de brandstof geïsoleerd van de omgeving, waardoor geen zuurstof meer kan toetreden en uitdoving plaatsvindt. 20

22 Consequenties van het brandscenario voor personen en constructies Uit de beschreven scenario s in de voorgaande paragraaf blijkt dat een brandscenario, of brandfysisch model, meer inhoudt dan het bepalen van het tijdsafhankelijke brandvermogen (brandvermogenskromme). Brandvermogen, rookproductie en rook/warmteverspreiding zijn sterk met elkaar verweven. Vandaar dat een zonemodel onderdeel moet uitmaken van het brandfysisch model. Dit is samengevat in onderstaand stroomschema (Figuur 11). Figuur 11 Stroomschema voor bepaling van het brandscenario (FIFireE, 2012) In het stroomschema van Figuur 11 zijn voor brand in een (besloten) ruimte drie situaties te onderscheiden: Een brandstof beheerste brand (brandstof is bepalend voor het brandvermogen); hiervan is gewoonlijk sprake bij een ontwikkelende brand in de brandruimte. Een brandstof beheerste brand met gedwongen convectie (over geventileerde brand); hiervan is gewoonlijk sprake bij een brandstof beheerste brand met mechanische toevoer (bijv. stuwkrachtventilatie) waardoor een turbulente, ongemengde omgeving in de brandruimte ontstaat. Een ventilatie beheerste brand (zuurstoftoevoer is bepalend voor het brandvermogen); hiervan is gewoonlijk sprake bij een volledig ontwikkelde brand in de brandruimte (bijv. na flashover). In het tweezone model is ter plaatse van de brandhaard een pluim van vlammen en hete verbrandingsgassen aanwezig. De consequenties voor personen en constructies in de brandruimte worden dus niet alleen bepaald door de straling en convectie vanaf de hete zone, maar ook door de straling en convectie vanaf de pluim (lokaal effect). In het tweezone model dient dus ook een pluimmodel te zijn opgenomen. Daarnaast is in Figuur 11 ook een brand in het vrije veld beschouwd, zoals kan voorkomen op terreinen en in bouwwerken, geen gebouw zijnde. Dergelijke onbelemmerde branden zijn altijd brandstof beheerst. Een zonemodel is voor een vrije veldbrand niet van belang, er kan immers ook geen opeenhoping van rook en verbrandingsgassen optreden. Over het algemeen zal hier alleen een pluimmodel van toepassing zijn. Wanneer het brandscenario volgens Figuur 11 is vastgesteld, kunnen vervolgens de thermische actoren (warmtebelasting door straling en convectie) voor constructies en personen worden bepaald, ten gevolge van het afgegeven vermogen van de brandhaard. Belangrijk hierbij is om de verdeling tussen het convectief afgegeven vermogen en het door straling afgegeven vermogen te bepalen. 21

23 Ook de binnenmilieu-actoren voor personen in de brandruimte (in dit geval worden alleen de fysische actoren rookdichtheid en zichtlengte beschouwd) hangen van ditzelfde brandscenario af. Het rookpotentieel van de brandstof moet daarbij bekend zijn. Deze consequenties voor personen en constructies zijn weergegeven in Figuur 12. De invoergegevens zoals referentievermogensdichtheid, tijdconstante, overgangsvoorwaarden tussen tweezone en éénzone model zijn in de figuur aangegeven met (0). Het zonemodel is aangegeven met (1) en het lokale pluimmodel met (2). Daarnaast zijn nog diverse overdrachtsmodellen noodzakelijk, waarmee de straling en convectie vanaf de brandhaard en vanuit de openingen van de brandruimte bepaald kan worden. Bij een ventilatie beheerste brand levert de onvolledige verbranding een complicerende factor: Bij de convectieve afvoer via openingen van de brandruimte treedt een verdere verbranding op van de verbrandingsgassen. Hierdoor ontstaan uitslaande vlammen. Deze uitslaande vlammen vergroten de thermische belasting op personen en constructies buiten de brandruimte en dienen met een vlammodel (bijv. het model van Law) bepaald te worden. Figuur 12 Bepaling van de thermische actoren (warmtebelasting door straling en convectie) en binnenmilieu-actoren (rookdichtheid en zichtlengte) als gevolg van een gegeven brandscenario (FIFireE, 2012) 22

24 Er zijn rekenmodellen beschikbaar (zoals CFAST en Ozone) die gebaseerd zijn op dit zogenaamde natuurlijke brandconcept. Verwezen wordt verder naar normblad NEN 6055, waarin de diverse aspecten zijn uitgewerkt, zoals: De massastromen in de rookpluim, van brandhaard naar rooklaag; De warmteverliezen door straling en convectie vanuit de warme rooklaag, aan constructies zoals het plafond; De massastromen die via ventilatieopeningen kunnen toe- en uitstromen. Daarbij zijn de drukverschillen belangrijk die ten gevolge van brand ontstaan tussen de brandruimte en de omgeving. Ook voor veldmodellen (CFD: computational fluid dynamics) is deze theorie van toepassing. Toepassing Bouwkunde Met natuurlijke branden wordt gerekend in grote compartimenten, waar personen en een lokale brand gelijktijdig aanwezig kunnen zijn. In dat geval ontstaat een hete zone (rooklaag) bovenin de brandruimte die op een bepaald moment vanwege de rooklaagdikte of de rooklaagtemperatuur bedreigend wordt voor mensen. De gebouwgebruikers moeten de brandruimte ontvlucht zijn voordat dergelijk bedreigende condities optreden. Wanneer eenmaal flashover is opgetreden is geen verblijf meer mogelijk in de brandruimte. Die postflashover fase is vooral interessant voor de draag- en scheidingsconstructies. Met het natuurlijk brandconcept is het mogelijk om de thermische belasting op constructies meer realistisch uit te rekenen dan op basis van de standaard brandkromme mogelijk is. (ir. R.A.P. van Herpen, 2012) 3.2 Bouwbesluit Het Bouwbesluit is een verzameling van bouwtechnische eisen waaraan alle bouwwerken in Nederland minimaal moeten voldoen. Zoals woningen, kantoren, winkels, scholen, ziekenhuizen etc. Bouwtechnische eisen voor verbouwingen, renovatie, etc. vallen ook onder het Bouwbesluit. Het Nederlands Bouwbesluit bevat eisen met betrekking tot het bouwen van bouwwerken uit het oogpunt van veiligheid, gezondheid, bruikbaarheid, energiezuinigheid en milieu. Het Bouwbesluit wordt als zeer complex ervaren door de grote hoeveelheid bouwregels en de relatie tussen deze regels. De juridische schrijfwijze maakt het lezen ervan soms lastig. (Wikipedia, Bouwbesluit, 2015) Vanuit het Bouwbesluit wordt vaak verwezen naar normen, NEN-normbladen van de Stichting Nederlands Normalisatie-instituut en de Eurocodes. Ten aanzien van brandveiligheid moeten ter aanvulling hierop onder andere zijn aangegeven de: bereikbaarheid van het gebouw, de plaats van bluswatervoorzieningen en opstelplaatsen voor brandweervoertuigen (bij een groot perceel); brandgedrag van toegepaste materialen; (sub)brandcompartimentering (met vermelding van de WBDBO: 20, 30 of 60 minuten); brandwerendheid van de hoofddraagconstructie; draairichting van beweegbare constructieonderdelen (in relatie tot de vluchtrichting); gelijkwaardigheid (tekeningen en/of berekeningen). 23

25 Ten aanzien van installatiecomponenten moeten zijn aangegeven: de plaats van(droge) blusleidingen en aansluitpunten; de plaats van brandslanghaspels; de brandweerlift(en); de vluchtrouteaanduidingen; de nood- en transparantverlichting. (Kersten, 2012). Gelijkwaardige veiligheid aan de bouwregelgeving Wanneer het niet mogelijk/wenselijk is om te voldoen aan het nieuwbouwniveau, biedt het Bouwbesluit de mogelijkheid om gebruik te maken van een gelijkwaardige brandveiligheid. Artikel 1.3 van het Bouwbesluit zegt het volgende: Aan een in hoofdstuk 2 tot en met 7 gesteld voorschrift, hoeft niet te worden voldaan indien het bouwwerk of het gebruik daarvan anders dan door toepassing van het desbetreffende voorschrift ten minste dezelfde mate van veiligheid, bescherming van de gezondheid, bruikbaarheid, energiezuinigheid en bescherming van het milieu biedt als is beoogd met de in die hoofdstukken gestelde voorschriften. Voorbeelden van situaties waarin een gelijkwaardige veiligheid moet worden aangetoond zijn: Grotere brandcompartimenten dan toegestaan; Langere loopafstanden dan toegestaan; Lagere brandwerendheid (WBDBO) van ruimten/constructies/constructieonderdelen; Lagere brandwerendheid op bezwijken van constructies dan vereist. In gelijkwaardige veiligheidsoplossingen spelen brandbeveiligingsinstallaties vaak een grote rol. 24

26 4. Sprinklers: literatuuronderzoek l In dit hoofdstuk staan de resultaten van een literatuuronderzoek naar sprinklers. Het doel van de literatuurstudie is inzicht te krijgen in mogelijkheden die onderscheidend zijn voor een sprinklerinstallatie ten opzichte van bouwkundige voorzieningen die worden getroffen vanuit het Bouwbesluit. Dit overzicht wordt gebruikt om na te gaan welke van deze mogelijkheden mogelijk effect hebben op de brandveiligheid. Deze informatie is nodig om te kunnen concluderen in hoeverre vergelijkbare oplossingen zich ook kunnen voordoen. 4.1 Sprinkler Wat is een sprinklerinstallatie? Een sprinkler is een sproeier met een warmtegevoelig afsluitelement dat opent om water te verspreiden voor brandbestrijding. Een sprinklerinstallatie is een automatisch brandblussysteem dat een brand geheel automatisch, zonder tussenkomst van mensen, snel en effectief bestrijdt. Daardoor zullen de gevolgen van een brand minimaal zijn. Sprinklers beschermen gebouwen, mensen en ook het milieu tegen de gevolgen van brand. Ze maken veilig vluchten mogelijk en zorgen ervoor dat de (bedrijfs)processen minimaal worden verstoord door de gevolgen van brand. Sprinklers zijn effectief omdat ze een brand detecteren en geheel automatisch, zonder tussenkomst van mensen starten met blussen, alleen daar waar het brandt. Daardoor zullen de gevolgen van een brand minimaal zijn. De meeste branden worden automatisch geblust. Sprinklers reageren alleen op de warmte van een brand. (Circa 68 graden Celsius) Opbouwstructuur sprinklerinstallatie Een sprinklersysteem bestaat uit sprinklerkoppen, sprinklerleidingen, alarmkleppen en een watervoorziening. Figuur 13 Schematische opbouw van een sprinklerinstallatie (RSE, 2012) Werking van de sprinkler. In de normale situatie is het gehele leidingnet van een sprinklerinstallatie gevuld met water. Bij een brand stijgt de temperatuur. Als ter plaatse van een sprinklerkop de temperatuur hoger wordt dan de zogenaamde aanspraaktemperatuur, dan knapt de sensor, opent de sprinkler en 25

27 sproeit uit de sprinkler water. Dit resulteert in daling van de druk in het leidingstelsel. Dit heeft tot gevolg: alarm van de alarmklep en het starten van de sprinklerpomp. Als de temperatuur van de sprinklers in de omgeving van de brand ook te hoog wordt, zullen ook die geactiveerd worden. Zo past het systeem zich aan de brand. Als de brand onder controle is, is de temperatuur onder de activeringstemperatuur en openen zich geen extra sprinklers meer. De sprinklerkoppen zijn in een patroon onder het plafond aangebracht. De sprinklerkoppen zijn gesloten met een glasbulb / soldeer verbinding (een thermische zekering, zie Figuur 14) die exact bij een bepaalde temperatuur knapt (over het algemeen 68 graden Celsius) en zorgt dat het water de brand beperkt of zelfs bestrijdt. Sprinklerkoppen komen voor in meerdere soorten en maten, afgestemd op de meest uiteenlopende omstandigheden. Figuur 14 Verschillende typen sprinklers (RSE, 2012) Nadat een sprinklerkop door hitte opent, zorgt het achterliggende systeem voor aanvoer van bluswater. Dat wordt met pompen en motoren betrokken uit de waterleiding, eigen tanks of uit open water. Voor sprinklersystemen zijn diverse ontwerpnormen op de markt. Sprinklersystemen bieden een hoog veiligheidsniveau in de BIO-maatregelenmix. Ook wanneer puur wordt uitgegaan van het wettelijk minimum (Bouwbesluit), zal met inzet van actieve blussystemen op basis van gelijkwaardigheid aan veel functionele eisen zijn voldaan. Dit heeft onder meer versoepeling van de eisen voor brandcompartimenten en vluchtwegen als gevolg Waarom kiezen voor een sprinklerinstallatie? Wat is van belang bij het ontwerpen van een sprinklerinstallatie Bij het ontwerpen van een sprinklerinstallatie is een aantal factoren van belang: Soort gebouw; Gebruik van het gebouw; Aanwezige opslag. 26

28 Deze factoren bepalen namelijk de gevarenklasse (te beveiligen risico) van de sprinklerinstallatie. Binnen de (Europese) sprinklernormering wordt de volgende gevarenklassen onderscheiden: Light Hazard (LH); Ordinary Hazard (OH); High Hazard (HH). De gevarenklassen bepalen op hun beurt de ontwerpparameters voor het betreffende sprinklersysteem: Minimale sproeidichtheid (hoeveel water moet erop); Minimale sproeitijd (hoe lang moet er minimaal geblust worden); Maximale sproeivlak (hoeveel sprinklers kunnen gelijktijdig in werking zijn). Figuur 15 Relatie tussen de ontwerpparameters van een sprinklerinstallatie (RSE, 2012) Bovenstaande ontwerpgegevens gelden voor normale natte systemen, deze worden normaal gesproken toegepast, mits de omgevingstemperatuur tussen de 5 C en 95 C ligt. Buiten dit temperatuurbereik kunnen droge systemen of systemen met antivries (<5 C) worden toegepast. De sprinklerinstallatie is een actief blussysteem dat ervoor zorgt dat brand zich veelal beperkt tot één ruimte, waardoor ontruimen beperkt nodig is. De brandweer heeft veilige toegang en kan met een kleiner team gemakkelijk een binnenaanval uitvoeren en waar nodig nablussen. Bedrijven en organisaties kunnen geld besparen doordat een vaak kleinere bedrijfsnoodorganisatie en een passende ontruimingsstrategie volstaat. Ook is een beperkte investering in bouwkundige compartimenten en de instandhouding daarvan nodig. De kosten voor instandhouding van brandscheidingen blijken in de praktijk onvoldoende en levert een vergroot brandveiligheidsrisico op. De voornaamste argumenten die uit de literatuur komen om voor sprinklers te kiezen, zijn: - Bedrijfscontinuïteit; - Schadebeperking; - Ontwerpvrijheid en inrichting; - Voorkomen van imagoschade van een bedrijf; - Juridische verantwoordelijkheid; - Duurzaamheid en milieu; - Logistieke vrijheid; - Prijs-prestatieverhouding en aanzienlijke besparingen; - Betrouwbare melding; - Bluswater; - Effectiviteit; - Bedrijfszekerheid en betrouwbaar. Deze argumenten zijn geverifieerd met het werkveld. Om over bovenstaande argumenten meer duidelijkheid te geven, worden ze hieronder nader toegelicht. Bedrijfscontinuïteit Bij een brand worden bedrijfsprocessen nauwelijks, of maar beperkt verstoord. Kritische apparatuur is optimaal beschermd tegen de gevolgen van een brand waardoor dienstverlening is verzekerd. 27

29 Schadebeperking Sprinklers beperken de directe en indirecte financiële (gevolg)schade bij brand. Dat zal tot uiting komen in de verzekeringspremie. In de praktijk blussen vaak al één of twee sprinklers de brand, waardoor ook de waterschade beperkt blijft. Ontwerpvrijheid en inrichting De installatie van sprinklers maakt bouwvormen en -indelingen mogelijk die anders uit veiligheidsoverwegingen niet denkbaar waren geweest. Opdrachtgevers en architecten kunnen met sprinkler gebouwen realiseren met grote keuzevrijheid, zoals atria en open verbindingszones. Ook tijdens toekomstige verbouw is sprake van flexibiliteit met verschuiving en wijziging van gebruik van ruimten. Voorkomen imagoschade De meeste bedrijven willen niet geassocieerd worden met brand. Blijkbaar heeft brand een negatief impact op het imago van een bedrijf, ongeachte de oorzaak en de genomen voorzorgsmaatregelen. Een sprinklerinstallatie beperkt de gevolgen van brand en houdt deze meestal uit het nieuws. Juridische verantwoordelijkheid Gebouweigenaren en gebruikers zijn eindverantwoordelijk voor de brandveiligheid van hun gebouwen. De bouwplantoets voor verlening van de bouwvergunning is slechts een aannemelijkheidstoets en biedt zeker geen zekerheid dat volgens de wettelijke eisen wordt gebouwd. De praktijk leert dat tijdens een bouwproces geregeld andere oplossingen worden gekozen dan oorspronkelijk gespecificeerd. De BIO-maatregelen (Bouwkundig, Installatietechnisch Organisatorisch) moeten goed op elkaar afgestemd zijn; er moet maatwerk worden geleverd. Een sprinklerinstallatie geldt als een robuuste veilige oplossing. Duurzaamheid en milieu Een gebouw dat niet kan afbranden is één van de punten van duurzaamheid. Sprinklers beschermen mens en het milieu. Vaak vallen de meeste slachtoffers door de giftige rookgassen die bij een brand ontstaan. De sprinklers beperken door de koelende werking het ontstaan van giftige gassen. Omdat de brand klein in omvang blijft, is ook de schade aan het milieu beperkt. Logistieke vrijheid Het Bouwbesluit beperkt de omvang van een compartiment. Sprinklerinstallaties bieden een gelijkwaardig alternatief om veel grotere compartimenten te bouwen. Dit biedt bij bijvoorbeeld een distributiecentrum veel logistieke voordelen, vrijheid van indeling en flexibiliteit van de bedrijfsprocessen. In scholen en ziekenhuizen en kantoren zijn er dan minder brandscheidende constructies met klapdeuren e.d. Prijs-prestatieverhouding en aanzienlijke besparingen Bij installatie van sprinklers in nieuwbouw liggen de kosten tussen 25 en 50 per m 2. Een sprinklerinstallatie kan bouwkundige voorzieningen voor brandveiligheid overbodig maken. In grote magazijnen kan dat tonnen schelen. Verzekeraars berekenen vaak lagere premies voor de brandverzekering. Vooral in zorginstellingen kan veel geld bespaard worden op de BHV-organisatie wanneer er een sprinklerinstallatie aanwezig is. 28

30 Betrouwbare melding Door de eenvoud van een sprinklerinstallatie blijken er nauwelijks ongewenste meldingen naar de brandweer te gaan. Dat is wel anders bij bijvoorbeeld een rookdetectiesysteem. In dit opzicht bespaart een sprinklerinstallaties ook op maatschappelijke kosten (inzet brandweer). Bluswater De publieke bluswatervoorziening is steeds vaker ontoereikend om de brand te bestrijden. Met een sprinklerinstallatie worden de benodigde voorzorgsmaatregelen genomen en is men niet meer afhankelijk van derden. Effectiviteit Bij branden in gebouwen voorzien van een sprinklerinstallatie wordt in de bijna helft van de gevallen maar één sprinkler aangesproken. In 23% worden meer dan drie sprinklers aangesproken en in slechts 10% van de gevallen komen meer dan zeven sprinklers in actie. De meeste branden zijn geblust bij aankomst van de brandweer. Bedrijfszekerheid en betrouwbaar Sprinklers gaan alleen sproeien wanneer ze moeten sproeien; dat wil zeggen bij hitte-ontwikkeling. Sprinklersystemen zijn relatief eenvoudig van opzet. Deze eenvoud zorgt er mede voor dat de systemen zeer betrouwbaar zijn. Onderzoek toont aan dat de betrouwbaarheid groter is dan 98%. Op basis van ervaring, uitgebreide tests en nieuwe inzichten zijn diverse voorschriften, regels en normen geformuleerd. Enkele nadelen van een sprinklerinstallatie zijn: - Grotere kosteninvestering; - Mechanisch meer onderhoud nodig; - Esthetisch zijn er sprinklerkoppen in het zicht; - Extra leidingwerk dat moet worden geplaatst / gestort in de vloeren; - Externe watervoorziening nodig. Gelijkwaardige oplossing eisen Bouwbesluit Het Bouwbesluit bevat minimum voorschriften voor het kwaliteitsniveau van nieuwe en bestaande bouwwerken. Beneden dit niveau komt de (brand)veiligheid direct in gevaar. Bij de voorschriften gaat het dus niet om een streefniveau, maar om een harde, kritische ondergrens voor de kwaliteit van een bouwwerk. Het Bouwbesluit stelt functionele eisen aan brandveiligheid van bouwwerken. Deze functionele eisen zijn in veel gevallen uitgewerkt in prestatie-eisen. Op basis van de zogenaamde gelijkwaardigheidsregel mag daarvan worden afgeweken, mits het alternatief minstens gelijkwaardig is en wordt goedgekeurd door het College van Burgemeester en Wethouders. Functionele gebieden waar sprinklers gewaardeerd kunnen worden voor de doelen uit het Bouwbesluit: 1. Vergroten compartimenten, verwijderen sub-compartimentering; 2. Alternatief voor beschermde sub-brandcompartimenten; 3. Vergroten vluchtweg en verminderen aantal vluchtwegen; 4. Vermindering van brandwerendheid van de hoofddraagconstructie; 5. Verhogen van de aanrijtijd van de brandweer; 6. Verminderen bereikbaarheidseisen van een gebouw; 7. Vergroten van de aanvalsdiepte / hoogte; 8. Hogere bouwhoogte en diepte mogelijk (<-/-8m en >70); 9. Toepassen andere materialen (euroklasse); 10. Voorkomen van brandoverslagsituaties. 29

31 4.1.4 Soorten sprinklersystemen In basis worden twee systemen onderscheiden. Elk systeem heeft een specifiek toepassingsgebied. Deze twee systemen die onderscheiden kunnen worden zijn: - Nat systeem en - Droog systeem. Nat systeem Alle leidingen van het systeem zijn met water gevuld en staan onder druk. Zodra brand een sprinklerkop activeert start het systeem onmiddellijk met sproeien. Droog systeem Alle leidingen zijn gevuld met droge lucht welke onder druk staat. Zodra een sprinklerkop door brand wordt geactiveerd gaat de hoofdklep open, de leidingen lopen vol met water en de door brand geopende sprinklers gaan sproeien. Deze systemen zijn voornamelijk bedoeld voor ruimten waar het kan vriezen. Overige toepassingen Pre-action-systeem Een gedeelte van de installatie wordt droog uitgevoerd. Zodra brand wordt gedetecteerd door rookmelders worden de sprinklerleidingen met water gevuld. Breekt vervolgens het glas-ampul in de sprinklerkop door de hitte van de brand, dan pas wordt er gestart met sproeien. Bij dit systeem wordt er bij onverhoopte beschadiging van de sprinklerkop niet gesproeid. Een Pre-action systeem wordt vooral toegepast in ruimten met meer dan gemiddelde gevoeligheid voor waterschade. Deluge-systeem Met dit systeem waar alle sprinklerkoppen open zijn, komt gelijktijdig water uit alle sprinklerkoppen. Het systeem wordt over het algemeen geactiveerd door een detectiesysteem of sprinklerdetectiesysteem. Deluge-systemen worden toegepast in situaties waarbij een brand zich extreem snel kan uitbreiden, voor koeling van tanks binnen de industrie of op plaatsen met grote hoogte zoals atria. Schuimtoevoeging Soms is water als bluswater alleen onvoldoende en wordt aan het bluswater schuim toegevoegd. Deze systemen vinden hun toepassing in hogere gevarenklasse, zoals PGS15 opslag. Welke sprinklerkoppen zijn beschikbaar? Voor elk type brandgevaar (gevarenklasse) is er een passend sprinklersysteem met bijhorende sprinklerkoppen. De hoeveelheid bluswater wordt op de situatie afgestemd. Ontwerpnormen werken met een zogenaamde sproeidichtheid, de hoeveel water die op de brand gesproeid moet worden. Een lichte gevarenklasse vraagt 2,25 mm/min, een doorsnede kantoor 5 mm/min en sommige opslaggebouwen vragen tot wel 30 mm/min. Afhankelijk van de ontwikkeling van de brand zullen meer sprinklerkoppen openen om de brand onder controle te houden. Control mode sprinklers zijn de meest toegepaste sprinklers. Deze zijn bedoeld om een brand onder controle te houden en wordt vooral toegepast in kantoren, winkels en productieomgeving. Suppression mode sprinklers daarin tegen zijn bedoeld om de brand te onderdrukken. Deze sprinklers werken met grotere druppels, bedoeld om diep in de brandhaard door te dringen. Deze zogenaamd EFSR sprinklers worden vooral bij opslag toegepast. Vaak kunnen de stellingsprinklers achterwege blijven. De residential sprinkler is speciaal ontwikkeld voor de woonomgeving. 30

32 Werking Een sprinkler wordt geactiveerd bij het bereiken van een specifieke temperatuur. De meeste sprinklers zijn voorzien van een glazen ampul met daarin een speciale vloeistof. Bij opwarming zet deze vloeistof uit totdat het vacuümbelletje is verdwenen. Verdere verwarming zorgt dat het glazen ampul breekt en de sprinkler gaat sproeien. Er zijn ook sprinklers die werken met een smeltzekering. Sprinklers hebben een maximaal sproeioppervlakte oplopend tot wel tot 39 m 2 per sprinklerkop. In onderstaande afbeelding(en) ziet u hoe de activering van een sprinklerkop in zijn werk gaat. Uitvoeringen en modellen - Staande sprinklers zijn de meest toegepaste soort sprinklers; - Hangende sprinklers worden veelal toegepast onder verlaagde plafonds; - Wandsprinklers, sidewall sprinklers, sproeien vanuit de wand; - Open sprinklers (deluge) bezitten geen ampul; zodra het detectiesysteem brand signaleert, gaat de sprinkler sproeien; - Concealed sprinklers zijn door het afdekplaatje zo goed als onzichtbaar ; - EFSR sprinklers zijn bedoeld om diep in de brandhaard door te dringen. Beperking gevolgen brand Voorkómen dat er ooit brand ontstaat, is niet realistisch. Het nemen van maatregelen zodat de gevolgen van een brand beperkt zijn is wel realistisch. Via een doordacht, effectief en efficiënt brandveiligheidsplan kan bewustwording van risico s worden vergroot. Tevens kunnen handvatten worden aangereikt om risico's beheersbaar te maken. Maatregelen treffen om de gevolgen van een brand enigszins te voorspellen kan. Dit geldt zeker als gekozen wordt voor een actief blussysteem zoals sprinklers. De verantwoordelijkheid voor de brandveiligheid ligt bij eigenaren, beheerders en gebruikers van gebouwen. Brandveiligheidsvisie en BIO-mix Brandveiligheid start met de bepaling van het gewenste brandveiligheidsniveau; welke gevolgen van een brand zijn wel en welke niet aanvaardbaar. Met een inventarisatie van alle brandrisico s en realistische brandscenario s wordt met experts een vertaling gemaakt naar geschikte oplossingen. Brandveiligheid komt tot stand door een mix van bouwkundige, installatietechnische en organisatorische maatregelen, de zogenaamde BIO-mix. Brandwerende scheidingen, compartimentering, brandwerende coatings en beglazing zijn voorbeelden van bouwkundige maatregelen. Bedrijfshulpverlening, ontruimingsplannen, voorschriften voor opslag en inrichting en vuur dovende prullenbakken behoren tot de organisatorische. Installatietechnische maatregelen variëren van rookmelders, deurmagneten, noodverlichting, rook- en warmtafvoerinstallaties tot andere automatische blussystemen, zoals sprinklers. Samenvatting Honderd procent brandveilig bestaat niet. Het realiseren van het gewenste brandveiligheidsniveau is maatwerk, waarbij investeringen afgewogen dienen te worden tegen het maximaal acceptabel verlies. Een goed onderhouden sprinklersysteem zorgt ervoor dat een brand geheel automatisch, zonder tussenkomst van mensen, snel en effectief wordt bestreden. Daardoor zullen de gevolgen van een brand minimaal zijn. Met sprinklers kunnen veel andere maatregelen beduidend eenvoudiger of geheel achterwege gelaten worden. Dat kunnen brandscheidingen zijn inclusief alle brandkleppen, maar ook een BHV-organisatie welke risicogerichter werkt. De brand beperkt zich bij sprinklers tot één ruimte. 31

33 4.1.5 Certificering Het certificeren van een sprinklerinstallatie is verplicht in Nederland. In de Verenigde Staten is dit niet verplicht. Dit betekent dat de faalkans van een sprinkler groter is in de Verenigde Staten. Nederlandse sprinklerbedrijven worden gekwalificeerd. Niet alleen de installatie, maar ook de wijze van installeren wordt geïnspecteerd. Indien de sprinklerinstallatie niet in werking is getreden, moet deze worden gecontroleerd. Voor deze controle wordt weer een onderhoudscertificaat uitgegeven. In de huidige situatie bepalen een aantal onderdelen in samenhang de kwaliteit. Dat past geheel in de methodiek van het model Integrale Brandveiligheid Bouwwerken. Dat zijn: Uitgangspuntendocument (UPD) - Installatiecertificaat 'sprinklerinstallatie'; - Inspectiecertificaat; - Onderhoudscertificaat. Sprinklerinstallaties worden ontworpen en aangelegd op basis van een 'uitgangspuntendocument' (UPD). Het UPD dient als basis om de geleverde kwaliteit te kunnen beoordelen en dient opgesteld te worden door een deskundige. Het UPD dient te worden ondertekend door de eisende partijen. Het UPD wordt vervolgens door zowel de certificatie-instelling als inspectie-instelling getoetst, want het dient als basis voor respectievelijk het installatiecertificaat en inspectiecertificaat. Het installatiecertificaat wordt na 100% controle van het ontwerp, tekeningen, berekeningen en installatie verstrekt door de certificatie-instelling. Het is het bewijs dat de sprinklerinstallatie voldoet aan de gestelde eisen. Het inspectiecertificaat wordt afgegeven nadat is vastgesteld dat het beveiligingsconcept juist is uitgevoerd. Dat betekent controle van de bouwkundige- en organisatorische maatregelen en een controle dat die afgestemd zijn op de sprinklerinstallatie. VBB systemen Brandblussystemen (VBB-systemen) zijn beveiligingssystemen die zijn ontworpen en in gebouwen geïnstalleerd om in geval van brand mensen te beschermen en/of schade te beperken. VBB staat voor Vastopgestelde Brandbeheersings- en Brandblussystemen. Tot brandblussystemen worden gerekend: automatische sprinklerinstallaties (watervoerende sprinklerinstallaties en sprinklerinstallaties met schuimbijmenging), zwaar- en middelschuimsystemen en lichtschuimsystemen, blusgasinstallaties en watermistsystemen, en de bijbehorende branddetectieen signaleringssystemen Feiten en cijfers De afgelopen 30 jaar zijn in Nederlandse gebouwen met sprinklers geen mensen omgekomen door brand. Dit komt door de effectieve werking van sprinklers. De meeste branden zijn al geblust als de brandweer arriveert. Effectiviteit sprinklers Nederland Uit de sprinklerstatistieken van CIBV (voorheen LPCB) blijken sprinklerinstallaties zeer effectief. Bij 65% van de branden onderdrukt één sprinklerkop de brand. In slechts 35% van de branden werd een 2e sprinklerkop geactiveerd, in 18% van de gevallen een 4e sprinklerkop. (Bijlage 2: Sprinklerstatistiek Nederland ) 32

34 Een fractie van de 'normale' brandschade In 2010 zijn zeven branden bij gesprinklerde objecten bekend. De schade bedraagt gemiddeld nog geen 8.000,-. In 2009 was één brand verantwoordelijk voor een schade 2,6 miljoen euro. Zeven branden waren daardoor verantwoordelijk voor een gemiddeld schadebedrag van ,-. In 2008 bedroeg de gemiddelde schade ,- bij twaalf geregistreerde branden. Verzekeraars verzamelen en publiceren alleen branden met een schadebedrag van één miljoen euro of meer. De directe schade bij de 88 geregistreerde grote branden in 2010 bedroeg 285 miljoen euro. Dat is een gemiddeld schadebedrag van meer dan 3,2 miljoen per brand Bouwbesluit De publiekrechtelijke prestatie-eisen ten aanzien van brandveiligheid zijn opgenomen in de volgende afdelingen in hoofdstuk 2 van het Bouwbesluit (veiligheid): Sterkte bij brand; Beperking van het ontstaan van een brandgevaarlijke situatie; Beperking van de ontwikkeling van brand en rook; Beperking van de uitbreiding van brand en verspreiding van rook; Vluchtroutes; Hulpverlening bij brand. Ook zijn er nog paragrafen in het Bouwbesluit met gebouw specifieke eisen, namelijk voor hoge gebouwen, ondergrondse gebouwen, tunnels en het plasbrandaandachtsgebied. Daarnaast zijn in hoofdstuk 6 van het Bouwbesluit (installaties) paragrafen opgenomen met eisen aan brandbeveiligingsinstallaties in relatie tot ontdekking en melding van de brand, vluchtveiligheid, brandbestrijding en bereikbaarheid. In plaats van de prestatie-eisen voor effectbeheersing die in de paragrafen van het Bouwbesluit zijn opgenomen, kunnen ook de functionele eisen worden gehanteerd. Door aan die functionele eisen risicodoelen te koppelen is een integrale beschouwing van veiligheid mogelijk. In deze integrale aanpak gaat het dus niet meer om effectbeheersing maar om risicobeheersing. Het voordeel van het uitdrukken van veiligheid in doelvoorschriften met risicogrenswaarden is dat het veiligheidsniveau eenduidig is; iets wat met effectgrenswaarden principieel onmogelijk is. Het Bouwbesluit stelt minimum eisen aan de kwaliteit van bouwwerken, waaronder de brandveiligheid. Deze minimum eisen hebben enkel als doel het beperken van slachtoffers en het beperken van schade aan bouwwerken op een ander perceel. Het Bouwbesluit regelt dus niets op het gebied van bescherming van gebouwen en de bedrijfscontinuïteit. De overheid is van mening dat dat een zaak is van de gebouweigenaar of gebruiker. Functionele gebieden waar sprinklers gewaardeerd kunnen worden voor de doelen uit het bouwbesluit: 1. Vergroten compartimenten, verwijderen sub-compartimentering; 2. Alternatief voor beschermde sub-brandcompartimenten; 3. Vergroten vluchtweg en verminderen aantal vluchtwegen; 4. Vermindering van brandwerendheid van de hoofddraagconstructie; 5. Verhogen van de aanrijtijd van de brandweer; 6. Verminderen bereikbaarheidseisen van een gebouw; 7. Vergroten van de aanvalsdiepte / hoogte; 8. Hogere bouwhoogte en diepte mogelijk (< -/-8m en >70); 9. Toepassen andere materialen (euroklasse); 10. Voorkómen van brandoverslagsituaties. 33

35 Sprinklers en gelijkwaardigheid Sprinklers kunnen ingezet worden als gelijkwaardige oplossing voor de prestatie-eisen uit het Bouwbesluit. Zo is het met sprinklerinstallaties bijvoorbeeld mogelijk grotere brandcompartimenten te realiseren en gebouwen hoger dan 70 meter te bouwen. Uit onderzoek van de NOVB blijkt dat gemeenten en de brandweer de gelijkwaardigheid nogal eens verschillend interpreteren. Brandcompartimenten Met een sprinklerinstallatie zijn grote compartimenten mogelijk. Dat is algemeen geaccepteerd. Hierdoor zijn gebouwen met grote open verbindingsruimtes en atria mogelijk en hebben logistieke bedrijven flexibiliteit. Daarnaast is het mogelijk met toepassing van sprinkler, dat de subcompartimentering kan worden verwijderd. In de praktijk is met bijvoorbeeld de methodieken Beheersbaarheid van Brand de gelijkwaardigheid aantoonbaar. De precieze omvang is afhankelijk van de omstandigheden. Brandwerende scheidingen tussen gesprinklerde en niet-gesprinklerde ruimten blijven noodzakelijk. Vluchtwegen Met sprinklers mag de maximale loopafstand worden vergroot. Hoeveel is afhankelijk van de omstandigheden. Sprinklers kunnen ook ingezet worden wanneer sprake is van één vluchtweg. Met sprinklers wordt de vluchtweg opgewaardeerd naar een extra beveiligde vluchtweg. Dit betekent dat het aantal vluchtroutes kan worden verminderd. Hoofddraagconstructie Het is algemeen geaccepteerd dat de brandwerendheid van de hoofddraagconstructie (op bezwijken) tot 30 minuten gereduceerd mag worden. Naast het Bouwbesluit worden er onderzoeken gedaan naar het reduceren van de bouwkundige voorzieningen. In het onderzoek van dr. Ir. A.F. Hamerlinck Bouwen met staal en Adviesbureau Hamerlinck wordt er geconstateerd dat de bouwkundige voorzieningen nog meer gereduceerd kunnen worden. Namelijk van 90 naar 30 minuten brandwerend (i.c.m. een stalen constructie). (Bouwen met staal, 2014) Langere aanrijtijden voor de brandweer De brandweer kan bij aanwezigheid van een sprinklerinstallatie een langere aanrijtijd aanhouden. Dit komt omdat de sprinklerinstallaties de brand lokaal houden ofwel blussen. Ook de bereikbaarheid van het gebouw kan leiden tot een langere aanrijtijd. Of misschien het vergroten van de aanvalsroute (diepte zowel hoogte) voor de brandweer. Toepassing van andere materialen Door toepassing van een sprinklerinstallatie is het mogelijk andere materialen toe te passen. (Euroklassen) Andere eisen aan de brandveiligheid van de bouwmaterialen behoren met sprinklers tot de mogelijkheden. (VSI (Verenigde Sprinkler Installateurs), sd) Gelijkwaardigheid Bouwbesluit versus sprinkler De gegevens uit het Bouwbesluit ten opzichte van de sprinklerinstallatie worden overzichtelijk weergeven in de tabel (Figuur 16). De tabel wordt voorzien van eisen vanuit het Bouwbesluit die betrekking hebben op het project Het Techniekhuis. 34

36 Gelijkwaardigheid Onderdeel BB2012 Bouwbesluit Sprinkler Bekleding hoofddraagconstructie 2.2 / lid 4 en 6 90 min. 30 min. / 0 min. Opp. Compartiment m2 nvt Vluchten meter Vergroot WBDBO 60 min. WRTD / 20 min. BMI + OAI lid 1 - Bijlage 1 Niet automatische BMI met OAI Niet automatische BMI met OAI Droge blusleiding 6.7 / 6.29 Verplicht Verplicht Brandweerlift 6.7 / 6.39 Verplicht Verplicht BMI Brandmeldinstallatie OAI Ontruimingsalarminstallatie Figuur 16 Gelijkwaardigheid overzicht Bouwbesluit versus sprinklerinstallatie 35

37 4.2 Bouwkundige voorzieningen Brandpreventie Brandpreventie bestaat uit maatregelen ter voorkoming en beperking van brand, de gevolgen van brand en het waarborgen van vluchten van personen. Brandpreventie begint bij de mensen zelf, mensen nemen risico s die kunnen leiden tot een brand. Dit kan komen door apparaten (televisies, wasmachines, drogers, etc.). Daarnaast kan brand ontstaan door werkzaamheden die mensen uitvoeren (werken met branders, slijptollen en overige materialen waar vonken of vlammen bij vrijkomen). Brandveiligheidssystemen De meest voorkomende installaties om een aan het Bouwbesluit gelijkwaardige veiligheid te bereiken zijn de sprinklerinstallatie en de rookbeheersingsinstallatie (RBI) of rook- en warmte afvoerinstallatie (RWA). Een overzicht van de toegepaste combinaties gelijkwaardigheden versus brandveiligheidsinstallatie staat hieronder: Grotere omvang brandcompartiment Sprinkler/RWA; Langere loopafstanden RWA; Reduceren WBDBO Sprinkler; Reduceren brandwerendheid Sprinkler; Beheersbaarheid van Brand Sprinkler/RWA; Creëren niet-besloten ruimte RWA. Overigens worden brandbeveiligingssystemen niet alleen toegepast om een gelijkwaardige brandveiligheid te realiseren. Ook vanwege de eisen van de verzekeraar (schadebeperking) en/of om grote privaatrechtelijke risico s te beveiligen worden brandbeveiligingssystemen toegepast Bouwkundig De bouwkundige voorzieningen die worden meegenomen zijn veiligheid van brandcompartimentering (uitbreidingsgebied van rook en brand), veiligheid van vluchtroutes (gebouwgebruikers) / aanvalsroutes (hulpverleners), veiligheid van het gebouw (bezwijken van de hoofddraagconstructie), veiligheid van de omgeving (buurpercelen). (SBRCURnet, 2014) De bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen die worden toegepast in een gebouw zijn: - brandcompartiment wanden (max m 2 ); - branddoorvoeringen; - brandmanchetten; - brandwerende bekleding van de kolommen (hoofddraagconstructie); - brandwerende bekleding van de liggers; - brandwerende deuren. 36

38 5. Verifiëren van het literatuuronderzoek Voordelen van de sprinklerinstallatie verifiëren De voordelen die zijn beschreven in het literatuuronderzoek hoofdstuk 4.1.3, zijn onderzocht en geverifieerd in het werkveld. De genoemde voordelen zijn nog een keer uitgezet in Tabel 1, in de eerste kolom. Om deze tabel op te kunnen stellen is een aantal bedrijven benaderd om een eigen oordeel te geven over deze aspecten. Bedrijven die benaderd zijn: Brandweer Twente, Adviesbureau Nieman, Sprinklerbedrijf Aqua+, Verzekeraar Burghgraef en Tiel en verscheidene internetbronnen. In de tabel moest elk deelnemend bedrijf aangeven welke score bij een voordeel hoort. De score kan een 1, 0.5 of 0 zijn: Wanneer moet u een 1 invullen? Wanneer moet u een 0.5 invullen? Wanneer moet u een 0 invullen? Wanneer u vindt dat één van de onderdelen een voordeel oplevert met een sprinklerinstallatie. Wanneer u vindt dat één van de onderdelen zowel voordeel als nadeel kan opleveren met een sprinklerinstallatie. Wanneer u vindt dat één van de onderdelen GEEN voordeel oplevert met een sprinklerinstallatie. Het aantal deelnemende bedrijven voor deze steekproef is acht. Dit betekent dat een score van 8 overeenkomt met 100%, en een score van 0 met 0%. Dit is weergeven in de tweede kolom van Tabel 1. De tabel staat in Bijlage 1: Betrouwbaarheid analyse van de voordelen van een sprinklerinstallatie weergeven met alle scores per bedrijf. Tabel 1 Betrouwbaarheid analyse van de voordelen van een sprinklerinstallatie. Aantal geënquêteerden: n=8 personen (bron: R. Burink) Voordelen sprinklerinstallatie Aantal voor: Bedrijfscontinuïteit 8 Schadebeperking 8 Betrouwbare melding 8 Effectiviteit 8 Bedrijfszekerheid en betrouwbaar 8 Veilig vluchten 7,5 Bluswater 7 Prijs-prestatieverhouding en aanzienlijke besparingen 7 Logistieke vrijheid 6,5 Ontwerpvrijheid en inrichting 6 Voorkomen van imagoschade van een bedrijf 6 Duurzaamheid en milieu 5,5 Juridische verantwoordelijkheid 4 Uit bovenstaande resultatentabel blijkt dat een groot deel van de voordelen van sprinkler een 100% score halen, oftewel een score van 8. Dat betekent dat deze voordelen worden onderschreven door alle betrokkenen. Kortom de in de literatuur genoemde voordelen, worden ook in het werkveld als pluspunt van sprinkler gezien. 37

39 Enkele nadelen van een sprinklerinstallatie zijn: - Grotere kosteninvestering; - Mechanisch meer onderhoud nodig; - Esthetisch zijn er sprinklerkoppen in het zicht; - Extra leidingwerk dat moet worden geplaatst / gestort in de vloeren; - Externe watervoorziening nodig. Tabel 2 Betrouwbaarheid analyse van de nadelen van een sprinklerinstallatie. Nadelen sprinklerinstallatie Aantal voor: Grotere kosteninvestering 8 Mechanisch meer onderhoud nodig 8 Esthetisch zijn er sprinklerkoppen in het zicht 8 Extra leidingwerk dat moet worden gelegd / gestort 8 Externe watervoorziening nodig 8 Deze nadelen zijn beschreven in het literatuuronderzoek hoofdstuk 4.1.3, en zijn ook geverifieerd in het werkveld. Deze nadelen zijn voorgelegd aan een aantal bedrijven om de betrouwbaarheid van deze nadelen op een rij te zetten. Bedrijven die benaderd zijn: Brandweer Twente, Adviesbureau Nieman, Sprinklerbedrijf Aqua+, Verzekeraar Burghgraef en Tiel en verscheidene internetbronnen. In Tabel 2 zijn de nadelen weergeven met de scores. 38

40 6. Toepassing in het Techniekhuis Het Techniekhuis te Hengelo is het afstudeerproject dat als casus is gehanteerd voor de uit te voeren simulatieberekeningen. Figuur 17 geeft een impressie van Het Techniekhuis (zie ook Bijlage 8: Impressies Het Techniekhuis te Hengelo). Figuur 17 Impressie van het Techniekhuis Oppervlak en Volume Het Techniekhuis is een onderwijsinstelling die in samenspraak gaat met andere onderwijsinstellingen. Het Techniekhuis heeft een volume van ca m3 en een oppervlakte van circa m 2. De begane grond heeft een oppervlak van circa 110m x 44m en een hoogte van 7,5 meter, zie Figuur 18. De eerste verdieping heeft een oppervlak van circa 47m x 44m en een hoogte van 7,5 meter. De tweede en derde verdieping hebben oppervlak van 53m x 32m en een hoogte van 3,0 meter, zie Figuur 19. Figuur 18 Plattegrond begane grond het Techniekhuis 39

41 Belangrijke eigenschappen van het Techniekhuis Figuur 19 Plattegrond tweede verdieping het Techniekhuis Het eerste wat opvalt aan het gebouw zijn de grote glasoppervlakten rondom het gehele gebouw over de gehele hoogte van de begane grond en eerste verdieping. Op de tweede en derde verdieping is een borstwering aanwezig. Het is de wens van de opdrachtgever om de transparantie van het gebouw te behouden. De opdrachtgever wil laten zien waar studenten mee bezig zijn. Op deze manier probeert de opdrachtgever een connectie te leggen met het werkveld. De constructie van het Techniekhuis is opgebouwd uit stalen kolommen. Dit is in het gehele gebouw hetzelfde. 40

42 Aangenomen brandcompartimentering Figuur 20 Begane grond met brandcompartimentering (rood en groen) en bijkomende voorzieningen naast de sprinklerinstallatie (groen) In Figuur 20 staat de begane grond, waarin de berekende bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen zijn aangegeven. De rode en groene lijnen zijn beide bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen. Als bijkomende kosten naast de sprinklerinstallatie zijn de groene lijnen in Figuur 20, die een bouwkundige brandscheiding voorstellen. Figuur 21 Tweede verdieping met brandcompartimentering (rood en groen) en bijkomende voorzieningen naast de sprinklerinstallatie (groen) In Figuur 21 is de tweede verdieping weergeven met de berekende bouwkundige voorzieningen. De rode en groene lijnen zijn beide bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen. Als bijkomende kosten naast de sprinklerinstallatie zijn de bouwkundige voorzieningen volgens de groene lijnen in Figuur 21. De kosten en de begroting worden verder besproken in hoofdstuk 7. 41

43 7. Kostenvergelijking Voor het project Het Techniekhuis is een begroting opgesteld om te kunnen vaststellen of een sprinklerinstallatie meerkosten met zich meebrengt in vergelijking tot conventionele bouwkundige brandcompartimentering. Investeringskosten uitgaande van Brandcompartimentering Voor de begroting van de brandcompartimentering is uitgegaan van de volgende bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen in Het Techniekhuis: - Brandcompartimentswanden (brandcompartiment max m 2 ); - Branddoorvoeringen; - Brandmanchetten; - Brandwerende bekleding van de kolommen (hoofddraagconstructie); - Brandwerende bekleding van de liggers; - Brandwerende deuren. Bij de bepaling van de hoeveelheid voorzieningen, is uitgegaan van deze voorzieningen in het gehele Techniekhuis. Kostenberekeningen zijn uitgevoerd op basis van kengetallen. Voor het bepalen van de kosten van deze voorzieningen slechts twee bruikbare bronnen gevonden. (Rockwool, 2015) (Brandweer, 2016) Tabel 3 Kostenberekening bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen voor het Techniekhuis (incl. btw) Kosten voor bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen Materiaal Aantal Eenheid Prijs Eenheid Kosten CONSTRUCTIE Kolommen 128 st. 68,17 per kolom 8.725,20 - Materiaal 873 m2 10,00 per m ,20 Liggers 1307 m2 10,00 per m ,90 - Materiaal 1307 m2 10,00 per m ,90 COMPARTIMENTERING Wanden 4070 m2 25,00 m ,50 - Vluchtroute 3320 m2 25,00 m ,50 - Brandcompartiment wanden 750 m2 25,00 m ,00 Deuren 20 st ,00 st ,00 - Enkele deur 11 st ,00 st ,00 - Dubbele deur 9 st ,00 st ,00 Doorvoeringen 1 post ,00 post ,00 - Doorvoeringen 1 post ,00 post ,00 TOTAAL ,60 Uit Tabel 3 is af te leiden dat de investeringskosten voor bouwkundige brandveiligheidsvoorzieningen ca bedragen. Kanttekeningen daarbij zijn: In deze tabel zijn geen onvoorziene kosten meegerekend. De brandcompartimentering die is begroot voldoet niet aan het Bouwbesluit. De brandcompartimenten zijn namelijk groter dan 1000 m 2, waardoor de kosten hoger zouden uitvallen dan in Tabel 3 is weergeven. 42

44 Investeringskosten uitgaande van Sprinklerinstallatie Voor de begroting van de sprinklerinstallatie is rekening gehouden met de volgende voorzieningen in het Techniekhuis: - Installatie (arbeid); - Kleppen; - Gehele pompinstallatie; - Meldinstallatie; - Certificering; - Brandwerende ruimte i.v.m. pompinstallatie. Uit een berekening van Aqua+ is te herleiden dat de investeringskosten voor een sprinklerinstallatie ca zijn (sprinklerinstallatie volgens de NFPA-norm) exclusief bijkomende voorzieningen. Voor de kosten per kengetal, is contact opgenomen met het bedrijf Aqua+ sprinklersystemen. Tabel 4 Bijkomende kosten sprinklerinstallatie voor het Techniekhuis (incl. btw) Sprinklerinstallatie bijkomende kosten Wanden 1018 m2 10,00 m ,00 - Vluchtroute (WRTD 30 min.) 1018 m2 10,00 m ,00 Doorvoeringen 1 post ,00 post ,00 Deuren (WRTD) 16 st. 587,50 st ,00 - Enkele deur 12 st. 500,00 st ,00 - Dubbele deur 4 st. 850,00 st ,00 Totaal ,00 Bijkomende kosten van de sprinklerinstallatie zijn circa Dit heeft te maken met de Weerstand Rook Temperatuur Doorslag (WRTD) voor het veilig vluchten. (Rockwool, 2015) (Brandweer, 2016) De kosten van de sprinklerinstallatie vallen tevens lager uit doordat gebruik gemaakt kan worden van de reeds bestaande watervoorziening bij het ROC van Twente aan de Gieterij. De kosten voor de pomp en behuizing e.d. hoeven daarom niet te worden gerekend. De kosten die kunnen worden bespaard door leidingen te leggen naar het ROC bedragen Daarnaast vallen de bouwkundige kosten relatief hoog uit door de stalen constructie in het Techniekhuis. Door de stalen constructie moet het gehele Techniekhuis worden bekleed met brandwerend materiaal. Dus de totale investeringskosten voor een sprinklerinstallatie zijn circa Conclusie: De investeringskosten van bouwkundige maatregelen bedragen en van sprinkler incl. bijkomende kosten Dit zou betekenen dat voor Het Techniekhuis de investeringen in brandveiligheidsmaatregelen door installatie van een sprinkler hoger uitvallen dan door bouwkundige compartimenteringsmaatregelen conform het Bouwbesluit. Dit betekent dat de meerkosten voor een sprinklerinstallatie in geval van Het Techniekhuis 5/m 2 bedragen (( (meerkosten)/ m 2 (oppervlak Techniekhuis)=ca. 5). In geval van de gehele sprinklerinstallatie incl. pomp e.d. wel zouden moeten worden geïnstalleerd, zouden de meerkosten ca. 7/m 2 bedragen( /10.100m 2 =ca. 7/m 2 ). Opmerking: Hoe representatief is deze uitkomst voor de gebouwen van Nederland? Daarnaast dient total cost (life) ook mee te worden genomen voor een geheel beeld qua kosten. Dit is in het onderzoek voor het Techniekhuis meegenomen. 43

45 8. Probabilistische benadering brandveiligheid het cascademodel de theorie 8.1 Probabilistische benadering veiligheid Risico kan worden gedefinieerd als het product van de kans op het optreden van een incident en het effect dat hiervan het gevolg is. In dit product kunnen kans en effect verschillend worden gewogen; de relatie hoeft niet lineair te zijn. Het product mag een gegeven grenswaarde (toelaatbaar risico) niet overschrijden: Kans x (effect) n toelaatbaar risico Wanneer de kans op het optreden van het incident relatief groot is moet het effect daarvan juist klein zijn om het toelaatbare risico niet te overschrijden. Omgekeerd kan bij een kleine kans juist een groot effect worden toegestaan. Veiligheidseffecten worden vaak uitgedrukt in (letale) slachtoffers, schade-effecten in kosten. Andere grootheden zijn echter ook mogelijk. Figuur 22 Koorddansen boven een krokodillenpoel is een voorbeeld van een risicovolle activiteit. Daarover bestaat geen discussie. Immers, zowel de kans van falen (misstap) als het effect van falen (opgegeten worden) is groot (FIFireE, 2012) Het veiligheidsniveau van de publiekrechtelijke regelgeving (Bouwbesluit) is niet in een risicogrens te vertalen. De regelgeving beperkt zich tot effectbeheersing in een deterministische benadering. Kansen worden hierin niet of nauwelijks beschouwd. Dit leidt bij verschillende gebouwen tot verschillende veiligheidsniveaus, zelfs wanneer zij dezelfde gebruiksfunctie bezitten (zoals Figuur 23). Figuur 23 Twee industrie functies met een geheel verschillende brandrisico's, links een opslag functie met hoge vuurbelasting en rechts een productiefunctie met lage vuurbelasting, maar wel grote ontstaanskans van brand (FIFireE, 2012) 44

46 Een effectgrenswaarde (publiekrechtelijke regelgeving) en een risicogrenswaarde laten zich niet met elkaar vergelijken, zie Figuur 24. Publiekrechtelijke doelen ten aanzien van slachtofferrisico s (bijv. het toelaatbaar aantal slachtoffers per jaar per m 2 gebruiksoppervlakte van een gebouw, of de maximale investeringskosten per m 2 om tot een vermindering van het aantal slachtoffer te komen) ontbreken daardoor dan ook. (FIFireE, 2012) Figuur 24 De risicomatrix met de effectgrenswaarde volgens het Bouwbesluit. Door toepassing van een risicogrenswaarde ontstaan grote verschillen in veiligheidsniveau, vergeleken met de effectgrenswaarde (FIFireE, 2012) 8.2 Risico doelen Vanuit de probabilistische benadering wordt er gekeken naar twee risico doelen, namelijk: veiligheidsrisico s en schaderisico s. Veiligheidsrisico s is vooral gericht op de slachtoffers die bij een brand vóór komen. Verder zal niet op de veiligheidsrisico s in worden gegaan. Schaderisico s Schadebeperking wordt in de publiekrechtelijke regelgeving slechts beperkt meegewogen. Alleen schade aan de openbare ruimte (milieu) en de buurpercelen (eigendommen van derden) is publiekrechtelijk relevant. Schade aan het eigen perceel, het eigen gebouw of de inventaris daarvan is geen zaak om publiekrechtelijk te regelen, maar is een zaak voor de gebouweigenaar zelf of zijn verzekeraar. Wanneer het gebouw of de inventaris als cultureel erfgoed aangemerkt moet worden, is schade hieraan natuurlijk niet meer een zaak voor de gebouweigenaar alleen. In dat geval is ook schade aan het eigen gebouw of de inventaris daarvan een publiekrechtelijk issue. Het kan voorkomen dat een verzekeraar van een gebouw aanvullende (privaatrechtelijke) eisen stelt aan de brandveiligheid die verder gaan dan de publiekrechtelijke eisen. Het doel daarvan zal het beperken van het schaderisico of het total loss risico zijn. Daarbij neemt de verzekeraar ook de risico s vanuit de omgeving naar het betreffende gebouw in ogenschouw, terwijl het publiekrecht juist omgekeerde prioriteit heeft: het gebouw als bron van gevaar voor de omgeving. (FIFireE, 2012) 45

47 8.3 Kwantificeren van risicodoelen Impliciete risicodoelen in het Bouwbesluit De kans op het ontstaan van brand Het Bouwbesluit is gericht op effectbeheersing. Dat wil zeggen dat daarin voorzieningen en maatregelen worden voorgeschreven die noodzakelijk zijn om in geval van brand voldoende veiligheid te bieden aan gebouwgebruiker, hulpverleners en andere aanwezigen in het gebouw of in de buurt van het gebouw. Het uitgangspunt daarvoor is een compartimentsbrand: een volledig ontwikkelde brand over het maximaal toegestane uitbreidingsgebied (het brandcompartiment). Er zijn wel eisen opgenomen die een onnodig snelle brandontwikkeling tegen te gaan (zoals de Euroklassen van bouwproducten of de brandslanghaspels in het Bouwbesluit), maar de kans op het optreden van een compartimentsbrand blijft in de publiekrechtelijke regelgeving buiten beschouwing. Vanuit risicoperspectief is die kans op een compartimentsbrand uiteraard relevant. Immers, wanneer die kans nihil is, dan is elke maatregel voor effectbeheersing overbodig. Bij een toenemende kans op een compartimentsbrand zijn ook de maatregelen voor effectbeheersing van toenemend belang. De kans op het ontstaan van brand hangt af van de aanwezigheid van brandstof, zuurstof en ontstekingsbronnen. De kans dat deze brand zich ontwikkelt via flashover tot een compartimentsbrand, is afhankelijk van het installatietechnische beveiligingsniveau en de bouwkundige eigenschappen (grootte, vorm, materialisering, openingen e.d.) van het brandcompartiment. (FIFireE, 2012) Figuur 25 Stroomdiagram met de tweemaatgevende brandincidenten: het ontstaan van een lokale brand en het optreden van flashover (FIFireE, 2012) 46

48 De functionele eisen in het Bouwbesluit hebben in hoofdlijn betrekking op de volgende doelen: Basis (passieve brandveiligheid): Instandhouding omgeving en beperking van schade aan openbare ruimte en buurpercelen Instandhouding bouwwerk en vluchtroutes (brandwerendheid m.b.t. bezwijken van de draagconstructie en gebouwstructuur) Brandbeheersing door beperking van branduitbreiding: instandhouding brandcompartimentering (max. oppervlakte; WBDBO-eisen; materialisering scheidingsconstructies) Rookbeheersing door beperking van rookverspreiding: instandhouding subbrandcompartimentering (max. loopafstanden; WBDBO-eisen; materialisering scheidingsconstructies) Instandhouding vluchtroute (beschermde en extra beschermde vluchtroute, eventueel een redundante vluchtroute; materialisering scheidingsconstructies) Additioneel (actieve brandveiligheidsmaatregelen): Brandbeveiligingsinstallaties (sprinkler, BMI, OAI, BSH, DBL, etc.); Brandveilig gebruik (organisatie en management); Voorzieningen voor ondersteuning van de repressieve inzet. Cascademodel Brand- en rookuitbreiding in een gebouw kan binnen een bepaalde tijdsduur verschillende fasen doorlopen. Het cascademodel is gebaseerd op verschillende fasen binnen brand- en rookuitbreiding. In dit model wordt rekening gehouden met de kans dat brand- en rookuitbreiding in een bepaalde fase kan uitbreiden of verminderen. Het ontstaan van brand begint altijd met een voorwerp (prullenbak, elektrische apparaten etc.); dit vormt de eerste fase van de brand. Het brandende voorwerp kan ervoor zorgen dat branduitbreiding plaatsvindt naar meerdere voorwerpen, waardoor branduitbreiding plaatsvindt binnen een ruimte (tweede fase). De derde fase in het cascademodel is de branduitbreiding tot het volledige brandcompartiment. Tot slot de vierde fase, dit is een volledige branduitbreiding binnen het gebouw. In elke fase is de kans op verdere branduitbreiding (bijvoorbeeld van fase twee: brand in een ruimte, naar fase drie: brand in een compartiment) of de brand breidt zich niet verder uit en blijft dus binnen een fase. Elke brandbeveiligingsvoorziening vormt een barrière tegen branduitbreiding, ook wel Line Of Defences (LOD s) genoemd. De LOD s kunnen bestaan uit bouwtechnische-, installatietechnische- en organisatorische maatregelen (BIO maatregelen), zie Figuur 26. In dit afstudeeronderzoek worden de bouwtechnische- en installatietechnische maatregelen onderzocht. Namelijk de brandcompartimentring en de sprinklerinstallaties. (Herpen, 2015) (Dikkenberg, 2012) Een brandbeveiligingsconcept bestaat dus uit verschillende maatregelen, die elk effect hebben op de uitbreiding van de brand. Het minimale doel van deze maatregelen is het behalen van publieke doelen: - Het veilig vluchten bij brand; - Het bepreken van het bezwijken van de hoofddraagstructuur; - Het beperken van de uitbreiding van brand naar buurpercelen. Het is van belang om per maatregel rekening te houden met de betrouwbaarheid (faalkans) van de maatregelen. Het ene brandveiligheidssysteem heeft een grotere betrouwbaarheid dan de andere. Denk aan een sprinklerinstallatie deze zal een grote betrouwbaarheid hebben, maar misschien voldoen meerdere voorzieningen met een lagere betrouwbaarheid ook aan de eisen (voornamelijk publieke doelen). 47

49 De publieke doelen staan het namelijk toe een gebouw volledig te laten afbranden. Een afbrandscenario past niet bij een duurzaam gebouw. Naast publieke doelen kunnen private doelstellingen gemaakt worden: de schade aan een gebouw zou beperkt moeten worden, er moet onder andere rekening worden gehouden met bedrijfscontinuïteit, flexibiliteit en toekomstbestendigheid. Dit betekend dat de laatste LOD (3) minder belangrijk wordt, repressief optreden. Wanneer een brand het gehele gebouw verwoest is de kans op bedrijfscontinuïteit en toekomstbestendigheid kleiner dan wanneer een brand binnen één compartiment blijft. De duurzaamheid kan worden uitgezet in het cascademodel, ziefiguur 26. Het meest duurzaam is wanneer een brand niet kan ontstaan of bij ontstaan meteen geblust wordt. Het minst duurzaam is het afbranden van het gehele gebouw. De betrouwbaarheid van de eerste twee LOD s moeten verhoogd worden, zodat de betrouwbaarheid van de laatste LOD verlaagd kan worden. Dit kan worden gedaan door middel van bouwtechnische en installatietechnische maatregelen. ontstaan brand lokale brand in compartiment volledige brand in compartiment volledige brand in gebouw toetsing op publieke doelen: - bezwijken omgeving - bezwijken draagstructuur - bezwijken vluchtroutes - bezwijken aanvalsroutes P[n] X X P[n] P[j] P(1) bij compartimentsbrand P[n] P[j] P[j] P(2) bij gebouwbrand flashover P(1)+P(2): bezwijkkans meer duurzaam / robuust minder LOD0: - geringe vuurlast - ingrijpen BHV LOD1: offensieve repressie: - manueel - automatisch L E G E N D A : LOD : Line of defense (barrière tegen branduitbreiding) P : Kans / waarschijnlijkheid P[n] : Geen verdere branduitbreiding P[j] : Wel verdere branduitbreiding LOD2: preventieve maatregelen: - interne constructies - externe constructies defensieve repressie: - manueel intern - manueel extern LOD3: defensieve repressie: - manueel extern Figuur 26 Cascademodel 48

50 Aan de hand van het cascademodel is door o.a. Ruud van Herpen het Cascademodel Probabilistic building lifetime opgesteld. In dit model wordt de verwachte levensduur van een gebouw vergeleken met de ontwerp levensduur van het gebouw. In dit model wordt aan de hand van de volgende informatie de verwachte levensduur van het gebouw bepaald: - De ontstaanskans van brand (afhankelijk van de gebruiksfunctie); - De maximale compartimentsomvang; - De gebouwomvang; - De faalkansen van de Lines of Defences (LOD 1 3), LOD 0 is niet in het model verwerkt, deze is verwerkt in de ontstaanskans van brand; - De ontstaanskans van een brand in een gebruiksfunctie. 8.4 Rekenwaarden cascademodel De berekeningen worden gedaan met een onderwijsfunctie vanwege het afstudeerproject Het Techniekhuis. Om de probabilistische levensduur te berekenen moet eerst de volgende waarden worden vastgesteld voor de gebruiksfunctie: onderwijs. - Ontstaanskans van brand - Line of Defences (LOD s) Ontstaanskans van brand De ontstaanskans van brand kan worden gevonden in de National Fire Engineering Guide Lines, zie in Tabel 5 enkele probability of fire starting om mee te rekenen. (National Research Council of Canada (NRC), 2005). In deze tabel staat geen onderwijsfunctie, omdat hier geen specifieke waarde voor te vinden is. In overleg met R. van Herpen is een ontstaanskans van brand in een onderwijsfunctie aangenomen van: 2.4 x 10-5 /m 2 per jaar. Deze waarde is gekozen vanwege de grotere kans op o.a. brandstichting, omdat in de weekenden en vakanties geen of weinig mensen aanwezig zijn. De eenheid van de ontstaanskans van brand is 1/jaar per m 2. In het Cascademodel - Probabilistic building lifetime wordt de eenheid 1/m 2 per 50 jaar gebruikt, om de kans op brand binnen een ontwerplevensduur van 50 jaar weer te geven. De kans moet omgerekend worden naar m 2 over de ontwerplevensduur van 50 jaar, in plaats van de kans per m 2 per jaar. Tabel 5 De ontstaanskans van brand per jaar per m 2 (ifeg) Ontstaanskans berekenen Kans: 2.4 x 10-5 /m 2 per jaar (dubbele van een kantoor) Huidige eenheid: 1/ m 2 per jaar (P) brand:? Gewenste eenheid: 1/ m 2 (50 jaar levensduur) P niet brand = (1 - kans)^50 P niet brand = (1 2.4 x 10-5 )^50 = P brand = 1-0,9988 = = 1.2 x 10-3 Dus de kans op brand is 1.2 x 10-3 /m 2 50 jaar, gedurende de ontwerplevensduur van de school. 49

51 Line of Defences (LOD s) LOD0 wordt niet visueel meegenomen in de berekening, dit heeft betrekking op twee onderdelen: - Een lokale brand die zelfstandig dooft door geringe vuurlast; - Een lokale brand die vroegtijdig wordt geblust/gedoofd door gebruikers en/of hulpverleners. De faalkansen van de LOD s worden vaak vastgesteld door experts. Deze waarden zijn in een rapport door middel van interviews geanalyseerd. (Robijns, 2015) Naast de waarden uit het rapport, is de NEN6079 beschikbaar met een aantal LOD waarden. (Nederlands Normalisatie Instituut (NNI), 2015) Tabel 6 NEN 6079 Faalkans van metalstud scheidingsconstructie lager dan 9m zonder deuren LOD2a in het cascademodel heeft betrekking op de faalkans van scheidingswanden met een brandwerendheid, kortom de betrouwbaarheid van de scheidingswand. LOD2b heeft betrekking op de faalkans van aansluitingen en de kans op uitbreiding door de aansluitende constructieonderdelen. (Robijns, 2015) Om het belang van sprinkler of compartimentering aan te geven, zijn er berekeningen gemaakt. Deze berekeningen worden uitgewerkt in het Cascademodel Probabilistic building lifetime. Het scenario waar sprinkler of compartimentering wordt toegepast, wordt vergeleken met de nulmeting (oftewel worst case scenario). Hoe een probabilistische levensduur berekening is opgebouwd en hoe deze wordt uitgevoerd wordt stap-voor-stap uitgelegd in Bijlage 4: Stap-voor-stap uitleg probabilistische berekening. 50

52 9. Rekenresultaten probabilistische levensduur In de rekenresultaten van de probabilistische levensduur wordt de ontwerplevensduur van een school (50 jaar) als uitgangspunt genomen. Vanuit deze basis worden varianten uitgevoerd. Zo kan een vergelijking worden gemaakt met resultaten van een gebouw met een sprinklerinstallatie, brandcompartimentering en falende voorzieningen. Het cascademodel is het uitgangspunt voor deze berekeningen. 9.1 Varianten De varianten die worden uitgevoerd in het cascademodel probabilistic building lifetime: - Afbrandscenario; - Compartimenteringscenario; - Robuuste compartimenteringscenario; - Sprinklerscenario. 9.2 Rekenresultaten De varianten zijn allemaal berekend met het cascademodel probabilistic building lifetime. Alle berekende waarden van de scenario s zijn uitgezet in Tabel 7. De grafieken en berekeningen zijn bijgevoegd in Bijlage 5: Probabilistische levensduur berekeningen. Tabel 7 Overzicht rekenresultaten van de probabilistische levensduur Gevoeligheidsanalyse cascademodel - Probabilistic building lifetime Model Omvang compartiment Omvang gebouw LOD1 Verwachte LOD2a LOD2b levensduur Percentage t.o.v. ontwerplevensduur (100%) ,02 nvt nvt 49,76 99, ,3 0,2 43,34 86, ,8 97, ,88 75,76 In de eerste kolom staat het soort model. De scenario s die bij de modelnummers horen zijn: Model 1 = Sprinklerscenario; Model 2 = Brandcompartimentering; Model 3 = Robuuste brandcompartimentering; Model 4 = Afbrandscenario (falende brandveiligheidsvoorzieningen). In de tweede kolom staat de omvang van het compartiment: Model 1 = Sprinkler heeft de maximale omvang van het gebouw vanwege de gelijkwaardigheid op het gebied van brandcompartimentering; Model 2 = De maximale omvang bij brandcompartimentering is 1000m 2 per bouwlaag volgens Bouwbesluit 2012; Model 3 = De maximale omvang bij (robuuste) brandcompartimentering is 1000m 2 per bouwlaag volgens Bouwbesluit 2012; Model 4 = De faalkans is maximaal, dus de invulling van omvang compartiment is niet relevant. In de derde kolom staat de oppervlakte van het gehele gebouw (Het Techniekhuis te Hengelo). De vierde kolom is de faalkans in procenten van de automatische bestrijding van de initiële vuurhaard. Deze waarde is alleen relevant voor Model 1, het sprinklerscenario. De faalkans van een sprinklerinstallatie is gewaardeerd op twee procent, dus een waarde Voor de overige modellen 51

53 kan dit op één worden gezet, omdat deze modellen geen sprinklerinstallatie bevatten. Dus automatisch een faalkans van 100% hebben, dus een waarde van één. In de vijfde kolom staat de faalkans van de brandwerende scheidingswanden: Model 1 = Hier zijn geen brandwerende scheidingswanden van toepassing, vanwege de sprinklerinstallatie; Model 2 = De brandwerende wanden hebben een faalkans van 30% (Robijns, 2015). Dit is o.a. berekent volgens de NEN6079 (metal stud wanden lager dan 9m). Uitgaande van een brandduur 60 min. met een brandwerendheid van 30 à 60 min. Model 3 = De brandwerende wanden zijn perfect gemonteerd en hebben geen faalkans, dus 0%; Model 4 = In het afbrandscenario is de faalkans maximaal, dus 1 ofwel 100%. In de zesde kolom is de faalkans van de bouwkundige aansluiting weergeven: Model 1 = Hier zijn geen aansluitingen van wanden van toepassing, vanwege de sprinklerinstallatie; Model 2 = De aansluitingen hebben een faalkans van 20% (Robijns, 2015). Dit is o.a. berekent volgens de NEN6079 (metal stud wanden lager dan 9m). Uitgaande van een brandduur 60 min. met een brandwerendheid van 30 à 60 min. Model 3 = De aansluiting zijn perfect gemonteerd en hebben geen faalkans, dus 0%; Model 4 = De faalkans van LOD2a en LOD2b mag maximaal 100% zijn, dus maximaal één. Vandaar dat LOD2b op nul is gezet De zevende kolom is de verwachte levensduur, oftewel de probabilistische levensduur van het gebouw. Het ideale is 50 jaar, zoals de ontwerplevensduur voorschrijft. De probabilistische levensduur wordt berekend, zoals eerder vermeld, in het cascademodel probabilistic building lifetime. Tot slot de meest rechtse kolom van Tabel 7. Hier wordt het percentage weergeven ten opzichte van de ontwerplevensduur 50 jaar (100%). Hoe hoger het percentage, hoe langer het gebouw kan blijven staan. Dus het sprinklerscenario heeft het hoogste rendement met de probabilistische levensduur. Dit komt door de grote veiligheden en kleine faalkans van een sprinklerinstallatie. In Figuur 27 wordt weergeven hoe groot het verschil is tussen het afbrandscenario en het sprinklerscenario. Hier is te zien dat de kans op bezwijken veel groter is bij een afbrandscenario. Figuur 27 Sprinklerscenario (rode lijn) versus afbrandscenario (blauwe lijn) 52

54 Conclusie: De berekende kans op bezwijken van een gebouw door brand gedurende de levensduur van dat gebouw is op basis van het cascademodel voor een gebouw met sprinkler: een gebouw met afbrandscenario = 0,5%: 32% (genoemde percentages zijn ten opzichte van de ontwerplevensduur van 50 jaar). 53

55 10. Simulaties brand Wat gebeurt er als er een brand ontstaat in een normaal brandcompartiment en in het geval een sprinklerinstallatie aanwezig is. Hoe snel verspreidt de brand zich (brandend oppervlak)? Wat zijn de verschillen in temperatuurontwikkeling en de warmteafgifte door een brand en wat is de beschikbaarheid van zuurstof in een ruimte? Op deze vragen kan een antwoord worden verkregen door een brandsimulatie via het computerrekenmodel Ozone. Dit hoofdstuk gaat in op de resultaten van simulaties van een brand in vertrekken van Het Techniekhuis met en zonder sprinkler. Berekeningsresultaten worden geanalyseerd. Hieruit volgt een conclusie ten aanzien van de meerwaarde van sprinkler in geval van brand op de onderzochte punten Simulaties: : Hoofd- en brandscenario s Voor Het Techniekhuis zijn twee hoofd-(brand)scenario s geformuleerd. Deze indeling is gebaseerd op het type vertrek (praktijklokaal en theorielokaal) met verschillende hoogten, respectievelijk h= 7,5 meter en h=3 meter. De warmteontwikkeling van de brand, vloeroppervlak dat in brand staat, de beschikbaarheid van zuurstof en het temperatuurverloop wordt bij elk scenario onderzocht. Deze twee hoofd scenario s zijn onderverdeeld in drie sub -scenario s. Deze simulaties en scenario s zijn gebaseerd op Het Techniekhuis. 7,5 meter scenario: praktijklokalen Het eerste hoofdscenario betreft het gebouwgedeelte met de praktijklokalen. Het is een 7,5 meter hoog gebouw met een afmeting van 110 meter bij 44 meter. De plattegrond is nog een keer weergeven in Figuur 28 Figuur 28 Plattegrond begane grond het techniekhuis 54

56 Hierbij zijn de drie volgende brandscenario s geformuleerd: - Afbrandscenario (rood/oranje lijn in de grafiek); - Afbrandscenario waarbij de beglazing bezwijkt (grijze lijn in de grafiek); - Sprinklerscenario (gele lijn in de grafiek). Dit hoofdscenario is gekozen vanwege het afstudeerproject Het Techniekhuis. Hierbij is de hoogte erg hoog door de praktijklokalen. Omdat deze situatie niet vaak voorkomt is er ook gekozen om een tweede hoofdscenario te doen. Namelijk de standaard hoogtemaat van drie meter. 3 meter scenario: normale leslokalen Het tweede hoofd scenario betreft het gebouwgedeelte met een standaard hoogte voor leslokalen van 3,0 meter met een afmeting van 53 meter bij 32 meter. De plattegrond hiervan is weergeven in Figuur 29 Figuur 29 Plattegrond tweede verdieping het techniekhuis Bij dit tweede hoofdscenario zijn de volgende brandscenario s gesimuleerd: - Afbrandscenario; - Afbrandscenario waarbij de beglazing bezwijkt; - Sprinklerscenario. 55

57 10.2 Simulatie gebouw - invoergegevens De simulaties betreffen Het Techniekhuis te Hengelo. Wand-/plafond-/vloeropbouw van het gebouw Over de opbouw van de vertrekomhulling van de geselecteerde ruimte uit Het Techniekhuis: Wat bereikt moet worden, is - Een transparant gebouw. De opbouw van wand, dak en vloer zijn: Wandopbouw: Totale wanddikte 36mm. - Glazen wand. Plafondopbouw (van begane grond naar eerste verdieping): Totale dakopbouw circa 400mm. - Betonplaat met ingestort IPE-300 profiel; - Leidingruimte; - Computervloer. Vloeropbouw (van binnen naar buiten): Totale vloerdikte circa 400 mm. - Computervloer; - Leidingruimte; - Betonvloer met ingestort IPE-300 profiel Korte beschrijving model Ozone Ozone is een brandsimulatiemodel, waarmee een voorspelling is te maken van onder andere de zuurstof, temperaturen in de bovenlaag en onderlaag, rooklaag hoogte, RHR, hoeveelheid pyrolyse en vuuroppervlak. Een beperking van Ozone is het standaard rekenen als een compleet luchtdicht gebouw. Dit betekent dat een handmatige invoer van de luchtdichtheid gegevens nodig is. Een andere beperking is dat er geen sprinklerkoppen e.d. kan worden ingevoerd. Dit wordt berekent aan de hand van een spreadsheet van mowrer. Uit deze spreadsheet kan worden berekent wanneer er een sprinklerinstallatie in werking treedt. Dit houdt in dat het brandvermogen niet meer stijgt en het brandoppervlak consistent blijft. De versie van Ozone is 2.2.6, ontwikkeld door University of Liege, Arcelor research gesponsord door Natural Fire Safety Concept. Deze versie van Ozone wordt gebruikt voor de rekenresultaten van dit onderzoek. In dit onderzoek wordt Ozone voornamelijk gebruikt als voorspellingsmodel voor de ontwikkeling van de brand, uitbreiding en vuuroppervlak. Voor elke berekening zijn deze resultaten verwerkt in grafieken Randvoorwaarden en invoergegevens In deze paragraaf staan de invoergegevens en randvoorwaarden van het vertrekmodel dat is beschreven in het vorige hoofdstuk. Eerst wordt een overzicht gegeven van belangrijke invoerparameters. Daarna wordt per invoerparameter ingegaan op een aantal bijzonderheden bij de invoer. Daarna volgt een aantal door te rekenen scenario s. In het volgende hoofdstuk worden de resultaten besproken. 56

58 Bezwijkmechanisme Het bezwijkmechanisme is een invoer in Ozone voor het laten bezwijken van beglazing. Deze invoer wordt gestuurd aan de hand van de temperatuur. In Ozone wordt de temperatuur ingevoerd die leidend is voor het bezwijken van beglazing. Indien de temperatuur 500 C of hoger wordt, bezwijkt de beglazing en wordt er een opening gecreëerd in het compartiment. Relevante parameters Hieronder staat een kort overzicht van wel/niet relevante parameters van de gesprinklerde en niet gesprinklerde gebouw voor het opstellen van het vertrekmodel in Ozone. Tabel 8 Invoerparameters Ozone Invoerparameters Relevant voor het modelleren in Ozone Ja/Nee Motivatie Rc waarden (vloer, wand en dak) Nee In Ozone kan een wandopbouw worden ingevoerd, maar Rc waarde is niet relevant. Uraam Nee De U waarde van het raam is niet relevant voor de simulaties in Ozone. Vuurbelasting Ja De vuurbelasting is erg belangrijk voor het model. q v;10 waarde (luchtdichtheid) Nee De q v;10 waarde (luchtdichtheid) is niet relevant voor deze scenario s. Raamopening Ja Raamopening is wel alleen relevant in geval van bezwijken bij een temperatuur van 500 graden Celsius. Oppervlakte en inhoud Ja Het oppervlak en de inhoud zijn relevant om met de juiste verhoudingen (indien nodig) verder te rekenen. Totaaloverzicht invoerparameters: zie Bijlage 6: Invoerparameters Ozone. Luchtdichtheid In Ozone wordt ervan uitgegaan dat de inputgeometrie volledig luchtdicht is. Daarom is de infiltratie met de hand ingevoerd als een constante opening. De qv;10 luchtlekverliezen, oftewel de luchtdichtheid van het gebouw, zijn gemodelleerd over de gehele hoogte van Het Techniekhuis. Dit wordt gedaan door de temperatuurverschillen in de bovenste en onderste laag. De luchtlek is berekend aan de hand van een globale berekening. Deze waarde is gebaseerd op 1% van het gehele geveloppervlak. Lengte * hoogte = oppervlak * weerskanten = geveloppervlak lengterichting Breedte * hoogte = oppervlak * weerskanten = geveloppervlak breedterichting 110m * 7.5m = 825 m 2 * 2 = 1650 m 2 44m * 7.5m = 330 m 2 * 2 = 660 m 2 = 2310 m * 1% = 23.1 m 2 geveloppervlak aan luchtlek verlies. 57

59 10.5 Rekenresultaten Ozone In dit hoofdstuk worden de resultaten beschreven van de simulaties. Om de resultaten goed toe te kunnen lichten worden deze vanaf de basis toegelicht. 7,5 meter hoge scenario s Opbouw grafiek De grafieken zijn als volgt opgebouwd in het 7,5 en 3,0 meter scenario: Voor elk scenario ((1)afbrand, (2)afbrand met het bezwijkmechanisme en (3)sprinklerscenario) zijn de volgende vier grafieken gemaakt: Fire area grafiek, oftewel het brandoppervlak in een compartiment; Zuurstof grafiek, de hoeveelheid zuurstof die aanwezig is in de brandruimte; Temperatuur grafiek, de temperatuur van de bovenlaag (rooklaag) in de brandruimte; Rate of Heat Release grafiek, het afgegeven vermogen in de brandruimte. Verklaring X-as: de tijd in seconden. Voor elke grafiek geldt: x=0: de brand begint en x=3600 s: einde simulatie) Verklaring Y-as: Brandoppervlak in vierkante meters (m 2 ); Zuurstofhoeveelheid in kilogram (kg); Temperatuur in graden Celsius ( o C); Rate of Heat Release (RHR) in Watt (W). Legenda: Afbrand is het afbrandscenario (scenario 1) Glas open is het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme (scenario 2) Sprinkler is het scenario met de sprinklerinstallatie (scenario 3). Vergelijking berekeningsresultaten van afbrandscenario versus afbrand met het bezwijkmechanisme versus sprinklerscenario De drie scenario s die hierboven zijn genoemd, zijn ingevoerd en doorgerekend in Ozone. Uit deze brandsimulatiemodellen zijn de resultaten van temperatuur, brandoppervlak, zuurstofmassa en rate of heat release (RHR) (warmteafgifte van het vuur) gehaald. Deze vier elementen zijn gekozen, omdat ze invloed hebben op de branduitbreiding in een gebouw. Deze elementen zijn berekend en uitgezet in grafieken met de opzet zoals hierboven is omschreven. Alle elementen zijn berekend en gesimuleerd (temperatuur, RHR, O2massa en fire area). Deze grafieken worden vergeleken met elkaar en t.o.v. het 3,0 meter scenario. 58

60 Figuur 32 Temperatuur van de drie scenario's bij 7,5 meter hoogte Figuur 33 Zuurstofhoeveelheid van de drie scenario's bij 7,5 meter hoogte Figuur 30 Fire area van de drie scenario s bij 7,5 meter hoogte Figuur 31 Rate of Heat Release van de drie scenario's bij 7,5 meter hoogte Figuur 34 Temperatuur bij het bezwijkmechanisme met kleinere tijdsstap Hierboven zijn alle grafieken weergeven van het 7,5 meter hoge scenario. 59

61 Resultaten afbrandscenario In Figuur 32 is goed te zien dat het brandverloop lijkt op een natuurlijke brandkromme (deze natuurlijke brandkromme staat beschreven in de theoretische achtergrond). Na de piektemperatuur, die op 1620 seconden optreedt, daalt de temperatuur door zuurstoftekort. Dit is te zien in Figuur 33. Door het zuurstoftekort kan de brand zichzelf niet onderhouden, waardoor de brand overgaat naar de smeulfase. Het brandoppervlak wordt plotseling op 1620 seconden groter vanwege een flashover, waardoor alle materialen in de ruimte plotseling door de hoge temperaturen tot ontbranding komen. Dit leidt tot een volledig ontwikkelde brand in het gebouw. Opmerking: De temperatuurlijn komt onder de nul graden Celsius, dit is niet mogelijk met brand. Dit vreemde resultaat lijkt een iteratie probleem te zijn van het brandsimulatiemodel. Verwacht zou worden dat de minimum temperatuur maximaal ca. 20 C bedraagt, ofwel gelijk aan de aanvangstemperatuur. Resultaten afbrandscenario met het bezwijkmechanisme Het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme vertoont in eerste instantie dezelfde lijn als het afbrandscenario in de temperatuurgrafiek (Figuur 32). Na de piektemperatuur loopt de lijn van het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme door op ongeveer dezelfde temperatuur. Dit komt door de beglazing die wél is bezweken door een temperatuurpiek rond de 500 graden Celsius, dit is beter te zien in Figuur 34. Door de het bezwijkmechanisme kan er genoeg zuurstof toetreden om de brand te onderhouden. Dit is te zien in Figuur 33 bij circa 1580 seconden, hier is een stijging van de lijn te zien. Omdat de brand wordt onderhouden zal het afgegeven vermogen (RHR) blijven toenemen tot de brandstof (brandbare materialen) op zijn, daarnaast kan de brand zich volledig ontwikkelen tot het gehele gebouw (fire area, Figuur 30) evenals het afbrandscenario. Resultaten sprinklerscenario Figuur 32 weergeeft een relatief lage lijn ten opzichte van de andere twee scenario s. Dit komt door de activering van de sprinklerinstallatie. De sprinklerinstallatie zal in werking treden bij een temperatuur van 68 o C. Door de activering wordt de temperatuur weggenomen waardoor de brand zich niet kan uitbreiden, omdat de brand één van de drie zijden mist van de branddriehoek (beschreven in hoofdstuk 3.1). Omdat de brand niet kan uitbreiden blijft er een hoge concentratie zuurstof in het gebouw en zal het afgegeven vermogen niet oplopen. Dankzij de activering van de sprinklerinstallatie kan de brand zich niet verder uitbreiden dan 6,72 vierkante meter, dat veel kleiner is dan de andere twee scenario s. Vergelijking piektemperaturen en maximale brandoppervlakken en tijdstip van optreden De piektemperatuur, het maximum vuuroppervlak en het tijdstip waarop zich dit manifesteert, zeggen iets over de temperatuurontwikkeling en vuurverspreiding. Deze waarden staan in Tabel 9 voor de drie brandscenario s. Tabel 9 Overzicht van de relevante waarden van het 7,5 meter scenario 7,5 meter Piek temp. [ C] Piektijd temp [s] Max. Firearea [m2] Tijd max firearea [s] Afbrand Glas open Sprinkler , Piek temp: de piektemperatuur per scenario en het moment dat deze optreedt (Piektijd temp) Max. Fire area: maximaal vuuroppervlak en het moment dat dit maximale brandoppervlak wordt bereikt (Tijd max fire area). Uit Tabel 9 is af te leiden dat in geval van uitbreiding van brand, het brandoppervlak veel kleiner blijft bij het sprinklerscenario ten opzichte van de overige afbrandscenario s (240 m 2 versus ca m 2 ) dat de temperatuurpiek van de brand veel kleiner is bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (ca 30 C versus ca. 350 à 450 C). Hieruit kan de conclusie worden 60

62 getrokken dat de kritieke staaltemperatuur bij sprinkler zeker niet zal worden overschreden, terwijl dit tegen de kritieke grens ligt bij een normaal afbrandscenario (zie Figuur 35). dat het moment dat deze temperatuurpiek optreedt veel later wordt bereikt bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (3600s versus ca s) De vloeigrens van staal neemt af bij verhitting. Het verhogen van de staaltemperatuur kan, bij een gelijkblijvende mechanische belasting, daarom leiden tot bezwijken. De relatie tussen de staaltemperatuur en de sterkte (vloeigrens) is bekend voor de meest gebruikte staalsoorten. Als van een stalen onderdeel bekend is wat de spanning door mechanische belasting is, kan direct worden berekend bij welke staaltemperatuur het constructieonderdeel bezwijkt. Deze theoretische bezwijktemperatuur wordt aangeduid als de kritieke staaltemperatuur. De figuur hiernaast toont de relatieve vloeigrens (een percentage van de vloeigrens bij kamertemperatuur) voor verschillende temperaturen. Hierin is duidelijk te zien dat de vloeigrens sterk afneemt tussen ca. 400 en 800 C (bron: handboek Fire Safety Engineering, Tromp& Mierlo, Efectis Nederland BV). In de praktijk liggen kritieke staaltemperaturen meestal tussen 450 en 700 C. Figuur 35 : Relatieve vloeigrens van constructiestaal als functie van de temperatuur (voor zowel druk- als trekbelasting) (bron: Tromp&Mierlo; Efectis; Fire Safety Engineering, Handboek voor de bouw) Deelconclusie bij het 7,5 meter scenario: Het grootste verschil tussen deze drie brandscenario s is dat de brand niet naar een groot oppervlak uitbreidt met een sprinklerinstallatie. Uit het literatuuronderzoek is gebleken dat de sprinkler de temperatuur wegneemt, waardoor de brand één van de drie zijden van de branddriehoek mist en lokaal blijft. Bij het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme is goed te zien dat de beglazing is bezweken door de hoge piektemperatuur. In Figuur 34 is een grafiek te zien met een kleinere tijdstap. In deze grafiek is goed te zien dat er een temperatuurpiek aanwezig is. Door het bezwijken, komt er een nieuwe zuurstoftoevoer (te zien in Figuur 33) die in staat is de brand te onderhouden. Hierdoor blijven zowel de temperatuur als de zuurstof hoeveelheid relatief hoog. Ten slotte is bij het afbrandscenario te zien dat de temperatuur weer daalt na de piektemperatuur. Dit komt door het zuurstofgebrek. Dit is in Figuur 33 te zien. (Deze principes zijn beschreven in hoofdstuk 3.1.) 61

63 10.6 3,0 meter hoge scenario De drie scenario s van het 3,0 meter hoge scenario zijn dezelfde als het 7,5 meter scenario. Ook deze zijn ook berekend in Ozone. Uit deze brandsimulatiemodellen zijn de resultaten van temperatuur, brandoppervlak, zuurstofmassa en rate of heat release (RHR) gehaald. Deze vier elementen zijn gekozen, omdat ze invloed hebben op de branduitbreiding in een gebouw. Deze elementen zijn berekend en uitgezet in grafieken met de opzet zoals is beschreven in hoofdstuk 0. Alle elementen zijn berekend en gesimuleerd (temperatuur, RHR, O2massa en fire area), deze grafieken worden vergeleken met elkaar en t.o.v. het 7,5 meter scenario. Figuur 36 Temperatuur van de drie scenario's bij 3,0 m hoogte Figuur 37 Zuurstofhoeveelheid van de drie scenario's bij 3,0 m hoogte Figuur 38 Fire area van de drie scenario's bij 3,0 m hoogte Figuur 39 Rate of Heat Release van de drie scenario's bij 3,0 m hoogte Resultaten afbrandscenario In Figuur 36 is te zien dat het brandverloop lijkt op een natuurlijke brandkromme (deze natuurlijke brandkromme staat beschreven in de theoretische achtergrond). Na de piektemperatuur, op t=900 s, daalt de temperatuur door zuurstoftekort (zie Figuur 37). Door het zuurstoftekort kan de brand zichzelf niet onderhouden, waardoor de brand overgaat naar de smeulfase. Door deze faseverandering wordt het afgegeven vermogen (RHR) een dalende lijn. Het brandoppervlak daarentegen wordt stapsgewijs groter tot het maximale aantal vierkante meters, zie Figuur 38. Opmerking: De temperatuurlijn komt onder de nul graden Celsius, dit is niet mogelijk met brand. Dit vreemde resultaat lijkt een iteratie probleem te zijn van het brandsimulatiemodel. Verwacht zou worden dat de minimum temperatuur maximaal ca. 20 C bedraagt, ofwel gelijk aan de aanvangstemperatuur. 62

64 Resultaten afbrandscenario met het bezwijkmechanisme Het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme vertoont de gehele situatie dezelfde lijn als het afbrandscenario in elke grafiek. Dit komt omdat de beglazing niet is bezweken tijdens de brand omdat de temperatuur niet hoog genoeg is geweest. Hierdoor verloopt het scenario precies zoals het afbrandscenario. Resultaten sprinklerscenario Figuur 36 geeft een relatief lage temperatuurlijn weer ten opzichte van de andere twee scenario s. Dit komt door de activering van de sprinklerinstallatie. De sprinklerinstallatie zal in werking treden bij een temperatuur van 68 o C. Door de activering wordt de temperatuur weggenomen waardoor de brand zich niet kan uitbreiden, omdat de brand één van de drie zijden mist van de branddriehoek (beschreven in hoofdstuk 3.1). Tevens leidt dit tot lage afgifte van vermogen. Dit is te zien in Figuur 39. Omdat de brand niet kan uitbreiden blijft er een hoge concentratie zuurstof in het gebouw en zal het afgegeven vermogen niet oplopen (zie Figuur 37). Dankzij de activering van de sprinklerinstallatie kan de brand zich niet verder uitbreiden dan 3,74 vierkante meter. Dit is veel kleiner dan de andere twee scenario s. Zie Figuur 38. Vergelijking piektemperaturen en maximale brandoppervlakken en tijdstip van optreden De piektemperatuur, het maximum vuuroppervlak en het tijdstip waarop zich dit manifesteert, zeggen iets over de temperatuurontwikkeling en vuurverspreiding. Deze waarden staan voor elk van de drie brandscenario s van het 3 meter scenario in Tabel 10. Tabel 10 Overzicht van de relevante waarden van het 3,0 meter scenario 3,0 meter Piek temp. [ C] Piektijd temp [s] Max. Firearea [m2] Tijd max firearea [s] Afbrand Glas open Sprinkler , Piek temp: de piektemperatuur per scenario en het moment dat deze optreedt (Piektijd temp) Max. Fire area: maximaal vuuroppervlak en het moment dat dit maximale brandoppervlak wordt bereikt (Tijd max fire area). Uit Tabel 10 is af te leiden dat in geval van uitbreiding van brand in een 3 meter hoog vertrek, het brandoppervlak veel kleiner blijft bij het sprinklerscenario ten opzichte van de overige afbrandscenario s (4 m 2 versus ca m 2 ); dat de temperatuurpiek van de brand veel kleiner is bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (ca 40 C versus ca. 280 C); dat het moment dat deze temperatuurpiek optreedt veel later wordt bereikt bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (3600s versus ca. 900 s). Vergelijking resultaten van het 3 meter scenario versus het 7,5 meter scenario Bij het hoofdscenario brand in het 3,0 meter hoge vertrek ontstaat de piektemperatuur eerder dan in het scenario h=7,5 meter. De piektemperatuur bij scenario 3m, wordt ca. 680s eerder bereikt dan bij het 7,5 meter hoge vertrek, bij het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme. Bij het afbrandscenario is de piektemperatuur circa 720s sneller bereikt. Echter is dit niet het geval bij het sprinklerscenario. Door de kleinere ruimte zal de warmte sneller opeenhopen onder het plafond, waardoor hogere temperaturen ontstaan. De kolom fire area daarentegen is het tegenovergestelde van het 7,5 meter hoge scenario. Het maximale brandoppervlak wordt namelijk circa 1500 seconden later bereikt in geval van het afbrandscenario en het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme. Dit komt omdat er in het 3,0 meter hoge scenario geen flashover optreedt. Dit is tevens te zien in Figuur 36. In het geval van het 63

65 sprinklerscenario wordt het maximale brandoppervlak niet groot door de activering van de sprinklerinstallatie. Tabel 11 Staafdiagram met de relevante waarden per beoordelingsaspect en per scenario moment optreden temperatuurpiek (s) temperatuurpiek x 10 ( C) scenario afbrand 3 scenario afbrand 7,5 scenario sprinkler 3 brandoppervlak (m2) scenario sprinkler 7, Bovenstaand staafdiagram geeft een beeld van de waarden bij de drie beoordelingsaspecten, per scenario. Deelconclusie: Vergelijking van de scenario s: In het 3,0 meter hoge gebouw, breidt de brand niet naar een groot oppervlak uit als een sprinklerinstallatie aanwezig is. De sprinkler reduceert de temperatuurontwikkeling, waardoor de brand lokaal blijft. Bij het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme is goed te zien dat de zuurstofhoeveelheid daalt waardoor de brand dooft en zich ontwikkelt tot een smeulende brand. Dit komt, omdat de piektemperatuur niet hoog genoeg was om het glas daadwerkelijk te laten bezwijken. Ten slotte is bij het afbrandscenario precies hetzelfde te zien als bij het afbrandscenario met het bezwijkmechanisme. Dit is weergeven in Figuur 36 en Figuur 37. Alle berekende grafieken staan groter afgebeeld in Bijlage 7: Grafieken rekenresultaten Ozone. De simulaties laten zien dat een sprinkler veel voordelen oplevert. Deze voordelen zijn een motivering voor verlaging van de Bouwbesluiteisen. Door de geringe omvang van de brand en de lage temperaturen die uit de simulaties voortkomen. Deze leiden tot: vergroting van de loopafstanden bij het ontvluchten van een gebouw; het reduceren van de WBDBO eisen; vergroten of verwaarlozen van brandcompartimenten; het reduceren van de brandveiligheid van de hoofddraagconstructie en; de veiligheid van de omgeving wordt gewaarborgd. 64

66 11. Conclusie Het beoogde resultaat van dit onderzoek is om een beeld te krijgen van wat de meerwaarde is van een sprinklerinstallatie in vergelijking tot de conventionele eisen vanuit het Bouwbesluit vanuit het oogpunt van interne flexibiliteit. Het aantonen van gelijkwaardigheid van een sprinklerinstallatie wordt nog altijd gedaan per project. Dit blijkt echter niet altijd nodig, omdat bij aanwezigheid van een sprinklerinstallatie gunstiger eisen gelden, zoals: vergroting van de loopafstanden bij het ontvluchten van een gebouw; het reduceren van de WBDBO eisen; vergroten of verwaarlozen van brandcompartimenten; het reduceren van de brandveiligheid van de hoofddraagconstructie en; de veiligheid van de omgeving wordt gewaarborgd. Uit het literatuuronderzoek blijkt dat dit komt door indirecte voordelen, zoals logistieke vrijheid van het gebouw of de bedrijfscontinuïteit die wordt gewaarborgd. In het onderzoek zijn berekeningen uitgevoerd met het cascademodel probabilistic building life time model. Uit deze berekeningen volgt dat de probabilistische levensduur van het onderzochte gebouw aanzienlijk langer is met een sprinklerinstallatie (verhouding gesprinklerde: niet gesprinklerde ca. 0,5%: 32%, Zie Figuur 40). Figuur 40 Sprinklerscenario (rode lijn) versus afbrandscenario (blauwe lijn) Een gesprinklerde brand gedraagt zich anders dan een niet-gesprinklerde brand. Dit volgt rechtstreeks uit de simulatieberekeningen met het rekenmodel Ozone. Sprinkler zorgt voor een sterke beperking van de branduitbreiding en temperatuuropbouw (zie Tabel 12. Ook duurt het langer voor de maximum brandoppervlakte en maximum temperatuur wordt bereikt. De brand blijft lokaal en is gemakkelijker te bestrijden door de brandweer. 65

67 Tabel 12 Overzicht van de piektemperatuur en maximum oppervlak dat in brand staat en het tijdstip waarop dit optreedt, voor een afbrandscenario waar de ramen intact blijven (afbrand), waar de ramen sneuvelen (open) en met sprinkler 3,0 meter Piek temp. [ C] Piektijd temp [s] Max. Firearea [m2] Tijd max firearea [s] Afbrand Glas open Sprinkler , het brandoppervlak veel kleiner blijft bij het sprinklerscenario ten opzichte van de overige afbrandscenario s (4 m 2 versus ca m 2 ) dat de temperatuurpiek van de brand veel kleiner is bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (ca 40 C versus ca. 280 C) dat het moment dat deze temperatuurpiek optreedt veel later wordt bereikt bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (3600s versus ca. 900 s) 7,5 meter Piek temp. [ C] Piektijd temp [s] Max. Firearea [m2] Tijd max firearea [s] Afbrand Glas open Sprinkler , Piek temp: de piektemperatuur per scenario en het moment dat deze optreedt (Piektijd temp) Max. Fire area: maximaal vuuroppervlak en het moment dat dit maximale brandoppervlak wordt bereikt (Tijd max fire area). het brandoppervlak veel kleiner blijft bij het sprinklerscenario ten opzichte van de overige afbrandscenario s (240 m 2 versus ca m 2 ) dat de temperatuurpiek van de brand veel kleiner is bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (ca 30 C versus ca. 350 à 450 C). Hieruit kan de conclusie worden getrokken dat de kritieke staaltemperatuur bij sprinkler zeker niet zal worden overschreden, terwijl dit tegen de kritieke grens ligt bij een normaal afbrandscenario (zie Figuur 35). dat het moment dat deze temperatuurpiek optreedt veel later wordt bereikt bij het sprinklerscenario ten opzichte van overige afbrandscenario s (3600s versus ca s) ROBUUST Een sprinklerinstallatie kan op meerdere manieren worden uitgevoerd. Allereerst is een sprinklerinstallatie flexibel per stramien te maken, omdat een sprinklerinstallatie op stramien (hartop-hartmaat) wordt geplaatst. Deze stramienmaat kan worden vergroot door te kiezen voor een extended coverage sprinklerinstallatie (uitvoering volgens NFPA norm). Deze sprinklerinstallatie biedt namelijk een maximale stramienmaat van 5,4 meter in plaats van de standaard NEN norm met een stramienmaat van 3,6 meter. Door deze grotere stramienmaat is bijvoorbeeld het plaatsen van extra wanden voor een eventuele functiewijziging gemakkelijker en op meerdere plaatsen mogelijk. Opmerking: Je zou ook met brandcompartimentering brandcompartimenteringswanden kunnen verplaatsen of extra wanden bijplaatsen, echter is dit meer werk dan met een sprinklerinstallatie. Want de eis van het Bouwbesluit van max. 1000m 2 dient wel aan te worden voldaan. Doordat aanpassingen met brandcompartimentering meerwerk is, zullen er meer kosten aan worden verbonden. Wat deze kosten precies zijn, is project specifiek. Hoe deze kosten zijn opgebouwd, vergt nader onderzoek. KOSTENVERGELIJKING BRANDVEILIGHEIDSMAATREGELEN SPRINKLER VERSUS CONVENTIONEEL Een vergelijking van kosten van brandveiligheidsmaatregelen met sprinkler en conventioneel is niet eenvoudig. Per project verschillen de vereiste maatregelen sterk. In dit onderzoek is de kostenvergelijking beperkt tot casus Het Techniekhuis te Hengelo. Uit de casus het Techniekhuis is 66

68 gebleken dat de investeringskosten voor een sprinklerinstallatie hoger zijn dan conventionele maatregelen conform het Bouwbesluit. Opmerking: De opgestelde begroting voor Het Techniekhuis is project specifiek. Belangrijk is dat de (eind)gebruiker zelf nadenkt wat voor brandveiligheid hij/zij wil. Een goede investering vooraf, kan achteraf veel opleveren! VERTALING RESULTATEN ONDERZOEK NAAR OPLOSSINGEN VOOR CASUS HET TECHNIEKHUIS Voor afstudeerproject Het Techniekhuis te Hengelo blijkt dat een sprinklerinstallatie een goede oplossing is voor dit gebouw, ondanks de hogere kosten. De sprinklerinstallatie biedt de mogelijkheid tot een open vide, die in de entree gepositioneerd is in Het Techniekhuis; zonder sprinkler zou dit niet mogelijk zijn geweest zonder afscherming van de vide met (kostbaar) brandwerend glas. Tot slot de relatie het Bouwbesluit en een sprinklerinstallatie. Het Bouwbesluit stelt minimum eisen aan de brandveiligheid; het installeren van een sprinklerinstallatie kan vermindering van de zwaarte van de eisen opleveren. Namelijk: - Bekleding hoofddraagconstructie 60 minuten De bekleding mag worden gereduceerd tot 30 of 0 minuten; - Loopafstanden maximaal 30 meter; De loopafstanden mogen afhankelijk van de situatie per project worden verlengd; - Maximale grootte van een brandcompartiment 1000 m 2 Deze eis vervalt met een sprinklerinstallatie. - WBDBO Doorslag mag gereduceerd worden naar 30 minuten; Overslag risico is niet meer bij sprinkler, hierbij hoeft beglazing niet meer brandwerend te worden gemaakt. De simulaties in Ozone leiden tot de conclusie dat de temperaturen met sprinkler zodanig laag zijn dat deze de kritische staaltemperatuur niet behalen. Door deze lage waarden in geval van een sprinklerinstallatie zou voor het project Het Techniekhuis de bekleding van de hoofddraagconstructie achterwege kunnen worden gelaten, omdat de staalconstructie niet zal bezwijken. Echter dient wel vermeld te worden dat de bekleding van de hoofddraagconstructie vaak op 30 minuten wordt gehouden, vanwege het optreden van de brandweer en in het kader van vluchtveiligheid. Wat is nu volgens de resultaten van dit onderzoek de waardering van sprinkler (ten opzichte van de brandveiligheidsdoelen die het Bouwbesluit beoogd) ten aanzien van flexibiliteit in gebruik? De sprinklerinstallatie biedt op de vlakken waar dit onderzoek betrekking op heeft voordelen voor Het Techniekhuis. Uit de probabilistische levensduur van het gebouw blijkt dat de sprinklerinstallatie een duurzame oplossing is. De kans op het ontstaan van brand wordt beperkt en mocht brand ontstaan dan resulteert dit in weinig tot geen schade aan het gebouw. Omkleding van staalconstructies kan achterwege blijven omdat de kritische temperatuur van staal bij lange na niet wordt bereikt mocht er brand uitbreken. Afgezet tegen het afbrandscenario is de schade ( brandend oppervlak ) beperkt in geval van een sprinklerinstallatie. Mogelijk heeft sprinkler ook voordelen ten aanzien van rookverspreiding in geval van brand, en daarmee ook brandveilig vluchten dit was echter geen onderdeel van dit onderzoek-. Toepassing van sprinkler betekent ook dat brandcompartimenten aanzienlijk groter mogen zijn. Dit levert meer flexibiliteit (toekomstwaarde) en ook op dit onderdeel draagt sprinkler bij aan duurzaamheid. 67

69 Tot slot biedt een sprinklerinstallatie voordelen ten opzichte van het Bouwbesluit. Zo kunnen de volgende eisen worden gereduceerd als een sprinkler aanwezig is: - Bekleding hoofddraagconstructie 60 minuten De bekleding mag worden gereduceerd tot 30 of 0 minuten; - Loopafstanden maximaal 30 meter; De loopafstanden mogen afhankelijk van de situatie per project worden verlengd; - Maximale grootte van een brandcompartiment 1000 m 2 Deze eis vervalt met een sprinklerinstallatie. - WBDBO Doorslag mag gereduceerd worden naar 30 minuten; Overslag risico is niet meer bij sprinkler, hierbij hoeft beglazing niet meer brandwerend te worden gemaakt. Deze gereduceerde eisen leiden tot kostenreductie in geval van een (investerings)kostenafweging. Zo kunnen brandcompartimentsscheidingen worden verwijderd, vides en atria worden toegepast en brandwerende bekleding verminderen bij de hoofddraagconstructie. Hierdoor komen de kosten dichter bij elkaar te liggen. Op een gegeven moment zal er een break-even-point zijn van bijv. total cost (life)(dit is niet uitgebreid behandeld in het rapport), waardoor een sprinklerinstallatie zelfs voordeliger kan worden. Wanneer deze precies is, is afhankelijk van het project. Voor de total cost (life) spelen onderhoudskosten, certificeringskosten, etc. en verzekeringskosten van de installatie een rol. Opmerking: Echter dient wel vermeld te worden dat er nader onderzoek nodig is, hoe groot de voordelen van sprinkler zijn in combinatie met vides en atria. Daarnaast is nader onderzoek gewenst naar de total cost (life) om een goede kostenvergelijking mogelijk te maken ( conventioneel Bouwbesluit versus gesprinklerde oplossing). In dat geval kunne namelijk ook de onderhoudskosten, certificeringskosten, verzekeringskosten enz. worden meegewogen. Tot slot biedt een sprinklerinstallatie de mogelijkheid tot het creëren van grote ruimten zonder brandscheidende constructie, waardoor flexibiliteit aanwezig blijft in het gebouw. Een sprinklerinstallatie wordt namelijk per stramien (hart-op-hart) geplaatst. Dus als het gebouw van functie verandert, kunnen er gemakkelijk wanden worden bijgeplaatst tussen de stramienlijnen. Dus kort gezegd is een sprinklerinstallatie weinig gevoelig voor randcondities, dus robuust. Kritische beschouwing van de resultaten Het onderzoek is gebaseerd op simulaties voor Het Techniekhuis te Hengelo (afstudeerproject, utiliteit). Belangrijke uitgangspunten bij dit onderzoek waren: Geen brandcompartimentering; Geen brandveilige doorvoeringen (alleen bij WRTD i.v.m. vluchtveiligheid); Geringe vuurlast van 1200 MJ/m 2 ; Vloeroppervlak met maximaal m 2 ; Transparante buitengevel; 7,5 meter plafondhoogte (met gedeelte 3,0 meter hoogte); Stalen hoofddraagconstructie; Bestaande voorziening van buffer en pompen. In deze studie is de gevoeligheid van de invloed parameters al dan niet in combinatie - niet onderzocht. 68

70 Het uitvoeren van een parameterstudie (gevoeligheidsanalyse) is wenselijk om te bepalen in hoeverre de resultaten alleen voor deze situatie dan wel voor een groot deel van de gebouwen in Nederland valide zijn. Verder zijn de resultaten gebaseerd op een rekenmodel. In hoeverre de werkelijkheid afwijkt van de resultaten van dit model, is ook een punt van nader onderzoek. Bij de modelstudie zijn fysische parameters, zoals bijvoorbeeld de infiltratie, gemodelleerd als een verticale spleet (niet conform werkelijkheid). Het gehanteerde model is wel veel toegepast in de brandveiligheidswereld. 69

71 12. Aanbevelingen Aanbevelingen voor vervolgonderzoek: Kostenonderzoek break even point. Bijv. modelstudie van een aantal soorten (karakteristieke situaties) gebouwen/vertrekken. Wat gebeurt er als ook de onderhoudskosten worden meegenomen (total costs life)? Onderzoek naar de faalkansrisico s van soorten constructies om een meer valide vergelijking van situaties te krijgen. Beter in beeld brengen welke elementen een meer/minder groot risico in de praktijk met zich meebrengen. Risico van gewijzigd gebruik op de brandveiligheid. In de praktijk worden vaak wijzigingen/verbouwingen doorgevoerd, waardoor de brandwerendheid van constructies wordt aangetast. Als voorbeeld het plaatsen van een deur in brandscheidende wanden of het verwijderen van deurdrangers. Hoe brandveilig/risicovol zijn bouwkundige maatregelen in de praktijk (bij oplevering, maar zeker juist op termijn)? Het is wenselijk onderzoek te doen naar het gedrag van rook in combinatie met een sprinklerinstallatie; Indien het hierboven genoemde vervolgonderzoek positief resultaat weergeeft, zou er ook kunnen worden gekeken naar de vermindering van WRTD (Weerstand Rook Temperatuur Doorslag). 70

72 13. Bronvermelding 13.1 Bibliografie Bouwen met staal. (2014, 08). Reductie brandwerendheidseis. (H. O. ir. Paul van Deelen, Red.) Bouwen met Staal vakblad over staal en staalconstructies, 64. Brandweer. (2016, Januari). Kosten bouwkundige voorzieningen. (R. Burink, Interviewer) Dikkenberg, J. v. (2012). Verbeteren brandveiligheid: Proof of concept Cascademodel 2.0. FIFireE, i. R. (2012). Probabilistische benadering van brandveiligheid. Enschede: Saxion. Herpen, R. v. (2015). Duurzame brandveiligheid gaat verder dan publieke eisen. ir. R.A.P. van Herpen, i. E. (2012). Het verbrandingsproces en de natuurlijke brand. Enschede: Saxion. Kersten, i. M. (2012). Brandveiligheid in publiekrechtelijke regelgeving. Enschede: Saxion. National Research Council of Canada (NRC), I. C. (2005). International Fire Engineering Guidelines (ifeg). Canberra: Department of Building and Housing. Nederlands Normalisatie Instituut (NNI). (2015). NEN6079. Nederlands Normalisatie Instituut (NNI). Rendement uitgeverij BV. (sd). Wat zijn de voordelen en nadelen van een sprinklerinstallatie? Opgehaald van Rendement.nl: Robijns, S. (2015). Duurzaam brandbeveiligingsconcept voor project Kloosterboer. Utrecht. Rockwool. (2015, December 8). Kosten bouwkundige voorzieningen. (R. Burink, Interviewer) RSE, i. R. (2012). Installatietechnische brandveiligheid. Enschede: Saxion. SBRCURnet. (2014). Doelstelling Bouwbesluit is niet schadelastbeperking. Doelstelling Bouwbesluit is niet schadelastbeperking, (pp. 1-9). Stedebouw & Architectuur. (2015, November). Wat is jullie inschatting van het brandveiligheidsniveau van bestaande scholen? Stedebouw & Architectuur, 32(6), VSI (Verenigde Sprinkler Installateurs). (sd). VSI. Opgehaald van VSI: Wikipedia. (2015, September). Bouwbesluit. Opgehaald van Wikipedia: Wikipedia. (2015, September). Ontvlambaar. Opgehaald van Wikipedia: Afbeeldingen (vluchtroute) (Wetenschap bevordert sprinkler) (Robuuste detaillering) f (standaard detaillering) 71

73 (branddriehoek) Aggregatie.png (Fase driehoek) Figuur 8 Brandkromme volgens genormeerde brandkrommen ( BNL/5_Services/5_5_Bouwfysica/5_5_2_Brandveiligheid/5_5_2_1_Wat%20is%20brand/5_5_2_1_2_ Brand%20genormeerd/Brand_genormeerd_02.gif) Figuur 9 Brandverloop in een brandruimte (natuurlijke brandkromme) (Herpen, 2015) Figuur 10 Illustratie van het brandverloop in een (woon)ruimte (Herpen, 2015) Figuur 11 Stroomschema voor bepaling van het brandscenario (Herpen, 2015) Figuur 12 Bepaling van de thermische actoren (warmtebelasting door straling en convectie) en binnenmilieu-actoren (rookdichtheid en zichtlengte) als gevolg van een gegeven brandscenario (Herpen, 2015) Figuur 13 Schematische opbouw van een sprinklerinstallatie (RSE, 2012) Figuur 14 Verschillende typen sprinklers (RSE, 2012) Figuur 15 Relatie tussen de ontwerpparameters van een sprinklerinstallatie (RSE, 2012) Figuur 22 Koorddansen boven een krokodillenpoel is een voorbeeld van een risicovolle activiteit. Daarover bestaat geen discussie. Immers, zowel de kans van falen (misstap) als het effect van falen (opgegeten worden) is groot (FIFireE, 2012) Figuur 23 Twee industrie functies met een geheel verschillende brandrisico's, links een opslag functie met hoge vuurbelasting en rechts een productiefunctie met lage vuurbelasting, maar wel grote ontstaanskans van brand (FIFireE, 2012) Figuur 24 De risicomatrix met de effectgrenswaarde volgens het Bouwbesluit. Door toepassing van een risicogrenswaarde ontstaan grote verschillen in veiligheidsniveau, vergeleken met de effectgrenswaarde Figuur 25 Stroomdiagram met de tweemaatgevende brandincidenten: het ontstaan van een lokale brand en het optreden van flashover (FIFireE, 2012) Tabel 1 Betrouwbaarheid analyse van de voordelen van een sprinklerinstallatie Tabel 5 De ontstaanskans van brand per jaar per m2 (ifeg) (National Research Council of Canada (NRC), 2005) Tabel 6 NEN 6079 Faalkans van metalstud scheidingsconstructie lager dan 9m (Nederlands Normalisatie Instituut (NNI), 2015) 72

74 Bijlage 1: Betrouwbaarheid analyse van de voordelen van een sprinklerinstallatie 73

75 Bijlage 2: Sprinklerstatistiek Nederland

76 Bijlage 3: Begroting compartimentering van Het Techniekhuis 75

77 Bijlage 4: Stap-voor voor-stap uitleg probabilistische berekening 76

78 Bijlage 5: Probabilistische levensduur berekeningen 77

79 Bijlage 6: Invoerparameters Ozone 78

80 Bijlage 7: : Grafieken rekenresultaten Ozone 79

81 Bijlage 8: Impressies Het Techniekhuis te Hengelo 80

82 Genoemd in bron? Voordelen sprinklerinstallatie Aantal voor: Bron 1 Bron 2 Bron 3 Bron 4 Bron 5 Bron 6 Bron 7 Bron 8 Bedrijfscontinuïteit Schadebeperking Betrouwbare melding Effectiviteit Bedrijfszekerheid en betrouwbaar Veilig vluchten 7, ,5 1 Bluswater ,5 0,5 1 1 Prijs-prestatieverhouding en aanzienlijke besparingen Logistieke vrijheid 6, , Ontwerpvrijheid en inrichting ,5 1 0,5 1 Voorkomen van imagoschade van een bedrijf Duurzaamheid en milieu 5, , Juridische verantwoordelijkheid informatie metstaal.nl/pag/736/keu zeargumenten.html l/zakelijk/inzicht/kennisc entrum/whitepapers/spr inklers-borgen-uwbedrijfscontinuiteit-envoorkomen-grotebrand/paginas/default.as px Sprinklerbedrijf Brandweer Adviesbureau Verzekeraar

83 CIBV Postbus AH Zaltbommel Internet: Sprinklerstatistiek 2011 en 2012

84 INLEIDING Voor u ligt de Sprinklerstatistiek over het jaar 2011 en 2012 (uitgave april 2014). Ook deze keer toont de Sprinklerstatistiek eens te meer de voordelen aan van een gecertificeerde sprinklerinstallatie. Certificering is de waarborg dat de installatie doet wat ervan mag worden verwacht. 24 uur per dag, 7 dagen per week staat een gecertificeerde sprinklerinstallatie paraat om een beginnende brand te beheersen of in de kiem te smoren. Brandveiligheid Brand in grote, soms zeer risicovolle, objecten kan behalve levensbedreiging, enorme schade met zich meebrengen: directe brand- en waterschade aan goederen, machines en gebouw, maar ook gevolgschade die de bedrijfscontinuïteit in gevaar brengt. Denk hierbij aan bedrijfsschade door het niet op tijd kunnen leveren van goederen, het stilliggen van het bedrijfsproces (omzetderving), ontslag door gedwongen inkrimping van het personeelsbestand, enzovoort. Voorkómen van brand of beperken van de gevolgen van brand, is voor ieder bedrijf van het grootste belang. Een gecertificeerde sprinklerinstallatie behoort tot een van de beste oplossingen wanneer het gaat om brandbeveiliging en - veiligheid. Schadebeheersing Het Nederlands Instituut Van Register Experts (NIVRE) inventariseert in de kwartaaluitgave Overzicht grote branden schades van 1 miljoen of meer. De directe schade in 2011 bedraagt bij de 91 geïnventariseerde grote branden 345 miljoen. Dat is een gemiddeld schadebedrag van meer dan 3,7 miljoen. De directe schade in 2012 bedraagt bij de 120 geïnventariseerde grote branden 365 miljoen. Dat is een gemiddeld schadebedrag van meer dan 3,0 miljoen. Om een beeld te krijgen van de schadebeperking die gecertificeerde automatische sprinklerinstallaties opleveren, wordt in deze statistiek een vergelijking gemaakt met deze grote branden. In deze objecten had immers een gecertificeerde automatische sprinklerinstallatie niet misstaan. Uit deze vergelijking blijkt dat de gemiddelde (bekende) schade door 27 branden in gesprinklerde objecten in 2011 en 2012 slechts een fractie zal zijn van de gemiddelde schade in niet gesprinklerde panden. In deze sprinklerstatistiek is een overzicht opgenomen van de branden die in 2011 en 2012 hebben plaatsgevonden in objecten met een gecertificeerde sprinklerinstallatie. Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

85 x Brandschade in al dan niet gesprinklerde objecten Hieronder volgt een overzicht van de schaden vanaf in de periode 2002 tot en met (bron tot 2011: Brandbrief Verbond van Verzekeraars, NIVRE, vanaf 2011: Overzicht grote branden, NIVRE) Jaar Totale brandschade x Aantal branden Gemiddelde schade x , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,04 Tabel 1: Brandschade (schaden vanaf ,--) in al dan niet gesprinklerde objecten Grafiek 1: Totale brandschade (schaden vanaf ,--) in al dan niet gesprinklerde objecten. Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

86 Brandschade in gesprinklerde objecten In 2011 zijn er 14 branden in gesprinklerde objecten gemeld bij CIBV. In 2012 bedroeg dit aantal 13. Bij 12 resp. 11 van deze branden zorgde de sprinklerinstallatie voor blussing, bestrijding of beheersing van de brand. Van de meeste branden is het schadebedrag niet bekend. Bij de omschrijving van de branden op de volgende pagina s kan soms wel een indruk worden verkregen over de schade die is ontstaan. De schades lijken in ieder geval slechts een fractie te zijn van de schades die in tabel 1 en grafiek 1 zijn vermeld. Gezien dat de schade vaak onbekend is, zijn in deze versie van de sprinklerstatistiek de bedragen niet meer als totaal en gemiddelde in een tabel en een grafiek weergegeven. Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

87 Overzicht van branden in 2011 in objecten met een sprinklerinstallatie Datum/ Tijd Tijd onbekend Tijd onbekend Tijd onbekend uur :53 uur :00 uur :15 uur :15 uur Tijd onbekend Tijd onbekend Tijd onbekend Tijd onbekend :00 uur Tijd onbekend Tabel 2: Soort bedrijf Sprinklers in werking Schatting schade ( ) Oorzaak/ Opmerking Cacaofabriek Nat 3 Onbekend Op de bovenste verdieping van een gebouw is een brand geweest waarbij de dakopbouw zwaar werd beschadigd. Penitentiaire inrichting Kunststoffabrica ge Halfgeleiderfabr iek Deluge 225 m 2 Onbekend In een stalen container met afval is tijdens werktijd brand ontstaan. De beginnende brand is door de brandmelder gedetecteerd en sprinklersectie 12 is opengestuurd en de brand is geblust. Overheidsbrandweer is ter plaatse geweest maar heeft verder niets hoeven te doen. Nat 1 Onbekend Sabotage door gedetineerde, welke papier om de sprinkler heeft gevouwen en daarna heeft aangestoken. Nat 4 Onbekend Extruder Nat 2 Onbekend Lekkage productieleiding Magazijn Nat 0 Onbekend Een lamp is in brand gevlogen, door alert persoon en snel optreden van BHV's is de brand beperkt gebleven tot 1 lamp en tevens geblust met een handbrandblusser. Er is geen sprinkler geactiveerd. Spoortunnel Deluge 3 secties Onbekend Stilstaande trein in spoortunnel, aanspreken det. lint Kunststoffabrica ge Kunststoffabrica ge Nat 1 Onbekend Vervuiling afvoerkanaal Deluge 1 sectie Onbekend Als gevolg van broei in de afvalbunker ontstond een brand. Meer uit voorzorg is het deluge systeem en zijn de blusmonitoren geactiveerd. Nat 3 Onbekend Statische oplading in menger bij vullen. Menger nu geinertiseerd met stikstof. Milieudienst akkoord met genomen maatregelen. Winkelcentrum Droog 2 Onbekend Brandstichting. Na ramkraak op de geldautomaat is de auto in brand gestoken. Penitentiaire inrichting Nat 1 Onbekend Sabotage door gedetineerde in de cel. Zuivelindustrie Nat 2 Onbekend Niet bekend Type installatie Afvalverwerkingsbedrijf Afvalverwerkingsbedrijf Afvalverwerkingsbedrijf Droog 6 Onbekend Chemische reactie tussen verschillende stoffen Overzicht van branden in 2011 in objecten met een sprinklerinstallatie. Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

88 Overzicht van branden in 2012 in objecten met een sprinklerinstallatie Datum/ Tijd uur :00 uur Tijd onbekend uur Tijd onbekend Tijd onbekend Ca uur uur 7-09 Tijd onbekend :30 uur :31 uur :38 uur Onbekend Soort bedrijf Type installatie Schatting schade ( ) Oorzaak/ Opmerking Winkelcentrum Nat 8 Onbekend De sprinklerinstallatie is een half uur in bedrijf geweest waardoor een groot gedeelte van het winkelcentrum last heeft (gehad) van waterschade. Het restaurant is sindsdien gesloten en niet meer bruikbaar. Biomassacentra le Brandweerkaze rne Nat ,-- Brand ontstaan in de motor van een graafmachine; 2 sprinklers geactiveerd op een hoogte van +/- 15m met een brand op +/- 2m hoogte. Brand werd beheersd en brandweer heeft de brand afgeblust. Sprinkler heeft goed gefunctioneerd. Nat 3 Onbekend Er ontstond een onbeheersbare exotherme reactie in een reactor, waardoor deze uiteindelijk via een breekplaat naar buiten kwam. Daardoor werden 3 sprinklers aangesproken. Deze sprinklers hebben de brand beheersd. Nat 1 Onbekend Wasdroger. De sprinklerbeveiliging functioneerde juist. Monitor s 1 monitor Onbekend Broei in afval. Brand geblust met 1 dakmonitor Koffiebranderij Nat 5 Onbekend Er is brand geweest (ontstaan in filterkast). De installatie heeft de brand gecontroleerd. Papierrecycling Nat 5 Onbekend Papierprop in sorteermachine door wrijving ontstoken. Machine 1 week buiten bedrijf, Eén dag bedrijfsstilsttand. Rest doorgewerkt. Houtverwerken de industrie Droog 6 Ca ,-- Na reinigen snijgereedschap. Brandweer: gemeld - afgemaakt Nat 5 Onbekend A.g.v. broei (naar men aanneemt) is een brand ontstaan in een afvalberg. Men verwerkt hoofdzakelijk bouwafval. De sprinklerinstallatie werd tijdig geactiveerd en de brandweer gealarmeerd. De sprinklerinstallatie heeft de brand geblust. Magazijn Nat 0 Onbekend Bij het bedienen van de noodstart bleef het schakelelement van de noodstart kleven waardoor de startmotor bekrachtigt bleef. Door de hitte werd de achterliggende bekabeling ontstoken. De ontstane vlammen zijn met een brandblusser gedoofd. Bierbrouwerij Nat 1 Onbekend In de afvullijn is door onbekende oorzaak een krat in de brand gegaan, dit lege krat is door de automatische stapelaar op een pallet met lege kratten geplaatst. Deze pallet is vervolgens door de machine op de monorail gezet op weg naar het leeggoed magazijn. Door het smelten van de kratten is er materiaal over de beladingssensor gelopen waarop de monorail is gestopt. Dit heeft voldoende warmteopbouw aan het dak gegeven om de ESFR sprinkler te activeren. Een halve dag bedrijfsstilstand. Papierfabriek Nat 3 Onbekend Er is brand ontstaan in het stof rondom de machine bij het oplasprocede. Eén dag bedrijfsstilstand. Sprinkl ers in werking Aardappelmeelfabriek Afvalverwerkingsbedrijf Afvalverwerkingsbedrijf Afvalverwerkingsbedrijf Droog 2 Onbekend Onbekend Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

89 Tabel 3: Overzicht van branden in 2012 in objecten met een sprinklerinstallatie. Lekkages in sprinklerinstallaties In 2011 zijn er bij CIBV 52 lekkages in sprinklerinstallaties gemeld. In 2012 zijn 91 lekkages gemeld. De lekkages kunnen als volgt worden onderverdeeld. Oorzaak van de lekkage Aantal Percentage Lekkages Gemiddeld Aantal/jaar Percentage Corrosie 38 26% 30 41% Vorst 17 12% 8 11% Mechanische beschadiging 69 48% 24 33% Hoge systeemdruk 0 0% 0,2 1% Montage- en/ of materiaalfouten 0 0% 1,2 1% Oververhitting 5 4% 1,6 2% Vandalisme 1 1% 0,2 1% Onbekende oorzaken 13 9% 7,4 10% Totaal % 72,6 100% Tabel 4: Lekkages in sprinklerinstallaties. Uitgaande van 10 miljoen gemonteerde sprinklers 1 in Nederland is de kans op een lekkage minder dan 1 op (10-5 ) per gemonteerde sprinkler per jaar. 1 Dit aantal is een globale schatting afgeleid uit een extrapolatie van het aantal gemonteerde sprinklers tussen 1994 en 1998 resp en Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

90 percentage gebluste branden Effectiviteit van sprinklers Van alle gemelde branden in geregistreerde gesprinklerde objecten in 2011 en 2012 is de brand geblust. Uit grafiek 2 alsmede uit onderstaande tabel 5 blijkt de effectiviteit van sprinklerinstallaties van 2008 tot en met Aantal sprinklers Percentage 2008 Percentage 2009 Percentage 2010 Percentage 2011 Percentage 2012 Percentage % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 2 21 % 43 % 46 % 70 % 82 % 52 % 4 14 % 14 % 23 % 20 % 46 % 23 % 8 14 % 14 % 15 % 0 % 9 % 10 % 16 0 % 14 % 8 % 0 % 0 % 4 % Tabel 5: Aantal aangesproken sprinklers als percentage van het totaal aantal branden van door CIBV/VIVB geregistreerde sprinklerinstallaties van 2008 tot en met Grafiek 2: Aantal aangesproken sprinklers als percentage van het totaal aantal branden van door CIBV/VIVB geregistreerde sprinklerinstallaties van 2008 tot en met Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

91 aantal sprinklers x 1000 Overzicht van de door erkende sprinklerinstallateurs gemonteerde sprinklers in Nederland in de periode 2004 t/m 2012 In 2011 zijn in Nederland door de erkende sprinklerinstallateurs sprinklers gemonteerd (nieuwbouw én renovatie). In 2012 bedroeg dat aantal sprinklers. De daling van het aantal gemonteerde sprinklers in 2011 ( ) ten opzichte van 2010 ( ) bedraagt circa 19 %. De stijging van het aantal gemonteerde sprinklers in 2012 ( ) ten opzichte van 2011 ( ) bedraagt circa 5 %. Er van uitgaande dat een sprinkler circa 10 m 2 beveiligt tegen brand is in 2011 en 2012 het door sprinklers beveiligde vloeroppervlak gestegen met ruim 3,8 respectievelijk 3,9 miljoen vierkante meter. Tabel 6 en grafiek 3 geven een overzicht van het aantal gemonteerde sprinklers in de periode van 2002 t/m Jaar Aantal gemonteerde sprinklers Tabel 6: Aantal gemonteerde sprinklers in Nederland (2002 t/m 2012) Grafiek 3: Aantal gemonteerde sprinklers in Nederland (2002 t/m 2012). Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

92 aantal installaties Onderverdeling van de in 2011 en 2012 gemonteerde sprinklerinstallaties in een zestal segmenten Hieronder volgt een onderverdeling van het aantal, in 2011 en 2012 in Nederland gemonteerde sprinklerinstallaties in een zestal segmenten. Segment Aantal installaties Percentage Industrie % 17 % Opslaggebouwen % 13 % Winkels % 26 % Woningen % 0 % Vuurwerk % 10 % Overige (kantoren, hotels, e.d.) % 33 % Tabel 7: Onderverdeling van het aantal gemonteerde sprinklers per segment (2011 en 2012) In onderstaande grafiek zijn de gegevens van 2002 tot en met 2012 uitgezet. Vanaf 2011 worden woningen en vuuwerkbewaarplaatsen apart vermeld industrie opslag winkels woning vuurwerk overig Grafiek 4: Onderverdeling van het aantal gemonteerde sprinklers per segment (2002 t/m 2012) Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

93 aantal gemonteerde sprinklers x Type sprinklers Sprinklerinstallaties kunnen worden uitgevoerd met verschillende typen sprinklers. De gemonteerde sprinklers worden bijgehouden in een onderverdeling standaard sprinklers, ESFR sprinklers, CMSA sprinklers, woningsprinklers, moedersprinklers, nozzles en vervangen sprinklers. Hieronder volgt een onderverdeling van het aantal, in 2011 en 2012 in Nederland gemonteerde sprinklers. Typen Aantal sprinklers Percentage Standaard sprinklers % 72 % ESFR % 18 % CMSA % 3 % Woningsprinklers ,8 % 0,3 % Moedersprinklers ,04 % 0,1 % Nozzles % 2 % Vervangen sprinklers (alle typen) % 5 % Tabel 8: Onderverdeling van het aantal gemonteerde sprinklers per type (2011 en 2012) In de grafieken 5 en 6 is de verdeling van het aantal nieuw gemonteerde sprinklers naar type sprinkler weergegeven. Vanaf 2011 worden CMSA sprinklers, woningsprinklers, moedersprinklers, nozzles en vervangen sprinklers apart vermeld en worden detectorsprinklers niet meer vermeld Standaard ESFR Grafiek 5: Onderverdeling van het aantal gemonteerde Standaard en ESFR sprinklers per type (2002 t/m 2012) x Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

94 gemonteerde alarmkleppen aantal gemonteerde sprinklers x Nozzles Detectorspr. CSMA Woningspr. Moederspr. Vervangen Grafiek 6: Onderverdeling van het aantal gemonteerde sprinklers per type (2002 t/m 2012) x Soorten sprinklerinstallaties De meeste sprinklers die worden gemonteerd maken deel uit van natte sprinklerinstallaties. Grafiek 7 geeft de verdeling weer in de diverse soorten sprinklerinstallaties in de periode van 2002 tot en met nat droog deluge pre-action vervangen Grafiek 7: Verdeling naar soort sprinklerinstallatie Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV

95 aantaal installaties aantaal installaties Gebruikte sprinklervoorschriften Als uitgangspunt voor het ontwerp, de aanleg, het beheer en het onderhoud kunnen de Nederlandse sprinklervoorschriften (VAS of NEN NEN 1073) of internationale sprinklervoorschriften (NFPA/FM e.d.) worden gehanteerd. In grafiek 8 is de verdeling van het aantal aangelegde installaties in Nederland naar voorschrift weergegeven. Vanaf 2011 worden NEN NEN 1073 en hybride systemen bijgehouden en wordt de categorie Andere niet meer bijgehouden VAS NFPA FM Andere NEN Hybride Grafiek 8: Gehanteerde sprinklervoorschriften in Nederland. Watervoorziening sprinklerinstallatie Sprinklerinstallaties kunnen worden uitgevoerd met door een dieselmotor of een elektromotor aangedreven sprinklerpomp. Installaties kunnen worden gevoed door een drinkwaterleiding of het water kan uit een bron worden betrokken. Sprinklerinstallaties kunnen op een bestaande watervoorziening worden aangesloten of een watervoorziening kan een bestaande watervoorziening vervangen. In grafiek 9 wordt e.e.a. aangegeven. Deze gegevens worden pas sinds 2011 bijgehouden D-pomp E-pomp DWL Bronpomp Anders Bestaand Vervangen Grafiek 9: Type watervoorziening voor nieuwe sprinklerinstallaties in Nederland. Sprinklerstatistiek 2011 en CIBV