Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied

Transcriptie

1 Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied In de 19 e eeuw werden sprinklers uitgevonden als middel om desastreuze branden in katoenfabrieken te voorkomen. In de eeuw die volgde werd het concept wereldwijd door de fabrieken en hun verzekeraars overgenomen om zo de blootstelling aan brand te beperken. Inmiddels hebben ruim honderd jaar aan statistische analyses aangetoond dat sprinklers bewezen hebben over een unieke doeltreffendheid te beschikken in het voorkomen van verlies van eigendommen. Minder Brandschade De brandschade van bedrijven die met een sprinklerinstallatie zijn uitgerust ligt gemiddeld meer dan 80% lager dan die van bedrijven zonder sprinklerinstallatie. Niet alleen werden verliezen in eigendommen teruggebracht, er vonden ook minder dodelijke ongevallen, als gevolg van brand plaats, in gebouwen die met sprinklers beschermd werden. Hoewel het basisconcept niet veranderd is, zijn er in de loop der tijd veel verbeteringen aangebracht zodat sprinklerinstallaties nu betrouwbaarder en efficiënter zijn dan ooit tevoren. Dit artikel beschrijft hoe sprinklers werken, de prestaties die ze leveren en de normen voor sprinklerinstallaties en -componenten. Het biedt informatie over woonhuissprinklers en eindigt met de aanbeveling om voor alle soorten systemen alleen gekwalificeerde installateurs gebruiken. De werking van sprinklers De meeste sprinklerinstallaties zijn natte leidingsystemen. De sprinklers, die op regelmatige afstand van elkaar aan het plafond van het te beschermen gebouw bevestigd zijn, worden gevoed door leidingen met water onder een lage druk (meestal 6-8 bar). De leidingen worden van water voorzien door een pomp die het water uit een sprinklertank pompt. Elke sprinkler beschikt over een thermisch element dat op warmte reageert. In het verleden bestond dit thermisch element uit een gesoldeerde verbinding die onder spanning stond. Voor bepaalde grote industriële sprinklers wordt deze technologie nog steeds toegepast. Wanneer de soldering wordt verwarmd tot zijn smeltpunt, laat de verbinding los en valt de afdichting van de sprinkler weg. In plaats van een soldeerverbinding gebruikt men tegenwoordig in de meeste sprinklers een glaspatroon. Dit patroon is gevuld met een vloeistof die uitzet en werkt volgens het principe van een thermometer. Op een bepaalde temperatuur Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied 1-6

2 heeft de vloeistof geen ruimte meer om verder uit te zetten en breekt het glaspatroon. De activeringstemperatuur van een sprinkler zou 30 C boven de maximaal verwachte omgevingstemperatuur moeten liggen. Voor sprinklers met een glaspatroon ligt deze temperatuur normaal gesproken op 68 C. De kleur van het glaspatroon geeft de activeringstemperatuur aan. Voor een temperatuur van 68 C is deze kleur rood. Elke sprinkler reageert mechanisch en afzonderlijk op warmte zodat alleen sprinklers die opgewarmd worden, omdat ze zich dicht bij de brand bevinden, in werking zullen treden. Bij de meeste branden treden slechts een of twee sprinklers in werking. Als de massa van het materiaal dat moet verwarmd worden voordat de sprinkler activeert kleiner wordt, reageert de sprinkler eerder op een brandhaard. In de jaren tachtig waren sprinklers, die door een glaspatroon worden geactiveerd, voorzien van een glaspatroon met een diameter van 8 mm of meer. Tegenwoordig is de standaard response-sprinkler uitgerust met een glaspatroon met een diameter van 5 mm en de gevoeligere, snelle response-sprinklers met een glaspatroon met een diameter van 3 mm. In ruimten waar de leidingen zouden kunnen bevriezen, wordt het leidingnet met perslucht gevuld. Wanneer een sprinkler in werking treedt als gevolg van een brand, vindt er een drukverlaging plaats en opent een klep waardoor het water in de leidingen en uit de geopende sprinkler stroomt. Dit wordt een droog leidingsysteem genoemd. Een andere manier om met vorst om te gaan is het gebruik van droge leidingsprinklers. Dit systeem heeft een sprinkler die aan het ene uiteinde van een korte lengte leiding intern verbonden is aan een waterafdichting en aan het andere uiteinde op de sprinklerleidingen is geschroefd. De sprinklerleiding wordt zoals gewoonlijk met water gevuld en loopt door een vorstvrije ruimte.. Deze is geïsoleerd van de ruimte waar wel kans op bevriezing bestaat. De lengte van een lege (droge) leiding van de droge leidingsprinkler loopt door de isolatie naar de koude ruimte. Als zich in de te beschermen ruimte een brand ontwikkelt die zeer snel groeit, bijvoorbeeld in het geval van ontvlambare vloeistoffen, is activering van één sprinkler tegelijk te langzaam. Daarom zijn in dit geval alle glaspatronen uit de sprinklers verwijderd en zijnde leidingen open naar de lucht. De brand wordt gedetecteerd door middel van warmte-, rook- of vlamdetectors en een klep wordt geopend om het water naar alle sprinklers tegelijkertijd uit te stoten. Dit systeem staat bekend als een deluge-systeem. Dit type sprinklerinstallatie is de favoriet in Hollywood-films, maar wordt in werkelijkheid alleen geplaatst om met olie gevulde transformatoren, Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied 2-6

3 vliegtuighangars en industriële ruimten met groot risico te beschermen en zeker geen luchthaventerminals, kantoren of ziekenhuizen. Wanneer een sprinkler in werking treedt, daalt de druk in de leiding, waardoor de pomp start. Dit kan vervolgens een alarm signaleren. Het water dat in de sprinklerleiding stroomt, activeert een schakelaar. Deze stuurt een alarm dat vervolgens op een paneel kan weergeven waar in het gebouw de sprinkler is geopend. Een stijging van de waterdruk in de leiding als gevolg van de inwerkingtreding van een pomp kan ook een schakelaar voor een alarmsignalering activeren. Hoewel sprinklers de gevaren van brand enorm doen afnemen, moet ieder in de ruimte waar de brand begonnen deze ruimte altijd verlaten en moet altijd de brandweer worden gebeld. Prestaties van sprinklers Sprinklers reageren op warmte en sproeien water op de brand die onder de sprinklers woedt. Statistische gegevens uit Denemarken en Duitsland tonen dat sprinklers in 98% van de gevallen de brand onder controle krijgen of blussen. Wanneer een sprinklerinstallatie een brand onder controle heeft, wordt verdere verspreiding van de brand voorkomen. In dat geval voltooit de brandweer het bluswerk of de brand dooft omdat de brandstof is uitgeput. Uiteraard, wanneer de brand is geblust is het gevaar geweken. Zelfs als de brand onder controle is maar nog niet volledig werd geblust, vermindert dit het levensgevaar aanzienlijk. Brandproeven die werden uitgevoerd door onafhankelijke laboratoria in verschillende Europese landen en in de Verenigde Staten hebben aangetoond dat temperaturen en de ontwikkeling van giftige gassen zoals koolmonoxide in de kamer waar de brand is ontstaan snel afnemen. In de meeste gevallen blijven de condities, hoewel onaangenaam, zonder levensgevaar in de kamer waar de brand is ontstaan en blijven deze in alle gevallen zonder levensgevaar in de andere ruimtes in het gebouw. Daarom worden sprinklers vaak door brandveiligheidsautoriteiten aanvaard als een alternatieve maatregel voor compartimentering van een gebouw, zodat de compartimenten groter en de vluchtroutes langer kunnen zijn. Ze worden tevens aanvaard als compensatie wanneer de toegang voor de brandweer onvoldoende is, bijvoorbeeld in een stad waar een gebouw recht achter een ander gebouw wordt geplaatst en de toegang voor de brandweer beperkt is. Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied 3-6

4 Normen voor sprinklerinstallatie Industriële en commerciële sprinklerinstallaties worden ontworpen volgens ofwel de Europese norm, NBN EN (*), of de Amerikaanse norm, NFPA 13 (*). FM Global, een grote verzekeraar van commerciële gebouwen in de Verenigde Staten, publiceert zijn richtlijnen voor het ontwerp van een sprinklerinstallatie op zijn website als datasheet 2-0, die ook door veel andere verzekeraars worden geaccepteerd. Veel van de belangrijkste onderdelen van een sprinklerinstallatie, zoals kleppen, sprinklers en schakelaars moeten worden getest in overeenstemming met de verschillende delen van en van CE-markering worden voorzien. Verzekeraars staan er vaak op dat deze onderdelen ook worden getest, goedgekeurd en gemarkeerd met het logo van een internationaal erkend laboratorium, zoals FM Approvals of Underwriters Laboratories in de Verenigde Staten, LPC in het Verenigd Koninkrijk of VdS in Duitsland. Niet alle sprinklers en kleppen op de markt beschikken reeds over een geharmoniseerd Europees testprotocol waarop zij getest kunnen worden. Ze zouden echter zeker allemaal het logo van een van deze laboratoria moeten dragen. De huidige editie van NBN EN dateert uit Binnenkort komt een herziening van deze norm beschikbaar waarin veel van de algemeen gebruikte technologieën, sinds lange tijd erkend door NFPA 13, FM Global, UL, LPC en VdS, worden opgenomen. Dit is het bijzonder van toepassing op installaties die gebruik maken van sprinklers met een hogere stromingssnelheid zoals voor bescherming van magazijnen en opslagrisico's in fabrieken. Deze sprinklers zijn voorzien van snelle response-thermische elementen en stoten een grote waterstroming uit om snel groeiende branden in grote gebouwen en waar alleen op het plafond gemonteerde sprinklers worden gebruikt onder controle te kunnen krijgen of te blussen. Deze herziening biedt tevens informatie voor aanscherping van de norm op een aantal andere gebieden zoals het testen van pompen. (*) Belangrijkste gebruikte installatie voorschriften in België Europese normen Internationale NBN EN 12845: Installatieregels sprinklerinstallatie NBN EN 12259: Productspecificaties (sprinklers, kleppen etc. NFPA 13: Installatieregels sprinklersystemen NFPA 13D & 13R: Sprinklerinstallaties in woningen en residentiele gebouwen NFPA 20: Installatie stationaire pompen Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied 4-6

5 Woningsprinklers De meeste dodelijke slachtoffers door brand vinden thuis plaats. In de jaren zeventig werden in de Verenigde Staten brandproeven uitgevoerd om te bepalen of een sprinklerinstallatie direct gevoed via de waterleiding het risico op letsel en overlijden als gevolg van brand aanzienlijk zou verminderen. De onderzoekers toonden aan dat sprinklers konden worden ontworpen om tijdens een brand in werking te treden voordat de omstandigheden levensbedreigend zouden worden. De brand zou vervolgens worden geblust of tot geringe omvang worden gehouden zodat de temperatuur op plafond- en ooghoogte en de concentratie koolmonoxide in de ruimte, de veiligheidsbeperkingen niet zouden overschrijden. Dit leidde tot de ontwikkeling van woningsprinklers met enkele unieke kenmerken: Thermische elementen met een snelle respons die ervoor zorgen dat deze sprinklers zo snel mogelijk in werking treden Een sproeipatroon dat is ontworpen om zowel muren, gordijnen als de vloer nat te maken Kleine openingen voor een matige stromingssnelheid Underwriters Laboratories ontwikkelde een gestandaardiseerd brandproefprotocol voor de sprinklers en NFPA schreef twee ontwerpnormen voor deze systemen: NFPA 13D voor sprinklerinstallaties in een- en tweegezinswoningen en NFPA 13R voor sprinklerinstallaties in woongebouwen met maximaal vier bouwlagen. Beide normen passen een waterstroming van 2.05mm/min toe. NFPA 13D stelt voor de afmetingen van de pijpleidingen te voorzien voor de nodige waterstroom voor twee sprinklerkoppen; NFPA 13R stelt de afmeting van het leidingnet voor een waterstroom van vier sprinklerkoppen voor. De ruimte die per sprinklerkop gedekt wordt is net zo groot als door de fabrikant wordt bereikt wanneer deze volgens UL 1626 getest wordt. In de praktijk kan dit neerkomen op zelfs 36m 2, hetgeen betekent dat voor de meeste Europese kamers slechts één sprinkler nodig is. Onder NBN EN daarentegen wordt voor een commerciële sprinklerinstallatie een ontwerpdichtheid van 5 mm/min voor zes sprinklers toegepast. Voor de nieuwe sprinklers en normen, werden nieuwe leidingsystemen ontwikkeld met CPVC, een niet brandbare kunststof leiding die schoner en lichter is en eenvoudiger in huis te installeren dan een leiding van staal. De Europese normen voor woonhuissprinklers zijn in ontwikkeling: pren is de conceptnorm voor de onderdelen van woningsprinklers, met dezelfde brandproeven als in UL Een concept voor de ontwerpnormen van woninghuissprinklers dekt de omvang van zowel NFPA 13D als NFPA 13R en maakt gebruik van zeer vergelijkbare ontwerpcriteria. Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied 5-6

6 Kwaliteit Sprinklerinstallaties worden in nieuwe gebouwen geïnstalleerd en het duurt vaak jaren voordat ze in werking moeten treden. In geval van brand, moet de installatie direct, zonder enige hapering, werken. Het is daarom van essentieel belang dat de installatie correct ontworpen, geïnstalleerd en onderhouden wordt. Dit alles wordt het best bereikt door het gebruik van onderdelen die onafhankelijk getest en goedgekeurd zijn en door de sprinklerinstallatie geleverd te krijgen door een installateur die op grond van zijn vakbekwaamheid is erkend door een afzonderlijke certificeringsinstantie. Deze vakbekwaamheid wordt bevestigd door de BOSEC certificatie als onderneming gespecialiseerd in vast opgestelde blussystemen. Het BOSEC-merk wordt unaniem erkend in zijn toepassingsgebied als de Belgische kwaliteitsreferentie bij uitstek door de sectoren van de verzekering, de industrie, de gebruikers en de interventiediensten. François Asselman Voorzitter Belgian Fire sprinkler Network Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied 6-6