. '- '... :<:. OUW - h BEVEILIGING VAN V UC TWEGEN Rookwering door overdrukventilatie
, rapporteur: ir. R. J. M. van Mierlo Centrum voor Brandveiligheid TNO
stichting houwifè'esearch Beveiliging van vluchtwegen Rookwering door overdrukventilatie Rotterdam, 1988
De stichting stelt zich ten doèl: a. in de bouwnijverheid produktiviteit en kwalite-it te verhogen, en de continuïteit in de werkgelegenhefd te bev;orderen;,, b. de kennis op het terrein van de bouwnijverheid te vergroten en te verspreiden naar en binnen alle organisaties waarmede de stichting een relatie onderhoudt; c. voorts al hetgeen met een en ander rechtstreeks of zijdelings verband houdt of daartoe bevorderlijk kan zijn, alles in de ruimste zin des woords. De stichting en degenen die aan deze publikatie hebben medegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het verwerken - volgens de huidige stand van wetenschap en techniek - van de in deze publikatie v.ervatte gegevens. Nochtans moet de mogelijkheid dat zich toch onjuistheden in publikatie zouden bevinden niet worden uitgesloten. Degene die van deze publikatie gebruik maakt, aanvaardt daarvoor het risico. De stichting sluit, mede ten behoeve van degenen die aan deze publikatie hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van informatie in deze publikatie. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd entof openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de Stichting Bouwresearch. No part of this book may be reproduced in any form by print, photoprint, microfilm or any other means without written permis sion from the Stichting Bouwresearch.
- 3 - INHOUD WOORD VOORAF SAMENVATTING SUMMARY 4 6 7 1 INLEIDING 8 2 SCHETS VAN EEN OVERDRUKSYSTEEM 10 3 FYSISCHE ACHTERGRONDEN 13 3.1 Inleiding 13 3.2 Drukverschillen en stromingen 14 3.3 Schoorsteeneffect 17 3.4 Winddruk 22 3.5 Luchtbèhande1ings- en ventilatiesystemen 23 3.6 Drukverschillen door temperatuurgradiênten bij brand 24 3.7 Expansie van lucht bij brand 26 3.8 Vervorming van de bouwkundige constructie bij brand 26 3.9 Drukverschillen en stromingen door overdruksystemen 28 4 ONTWERP- EN REKENREGELS 33 4.1 Inleiding 4.2 Dimensionering van overdruksystemen 4.3 Rekenregels 4.4 Beoordeling van storende factoren 33 33 48 51 5 REKENVOORBEELDEN 55 6 LITERATUURLIJST 69 BIJLAGEN 71
- 4 - ) WOORD VOORAF De bedreiging van de veiligheid in gebouwen bij brand wordt in belangrijke mate bepaald door de rookverspreiding. Het voorkomen van rookverspreiding naar de vluchtwegen kan deze bedreiging sterk beperken. Tevens zal het rookvrij houden van ruimten met kostbare/onvervangbare inhoud van belang zijn voor de schadebeperking. Een mogelijke methode om rookverspreiding te beperken is het op overdruk houden van de te beschermen ruimten. In Nederland zijn tot op heden voor dit onderwerp geen richtinggevende publikaties voorhanden. Deze studie moet hierin voorzien. Het is de derde studie van de SBR-commissie B 29 op het gebied van rookverspreiding. Rapport B29-3 'Rookverspreiding in gebouwen bij brand' en rapport 141 'Rookverspreiding in grote ruimten' gingen dit rapport voor in respectievelijk 1984 en 1986. De commissie verwacht dat deze studie zal leiden tot het doordacht ontwerpen van overdruksystemen gebaseerd op uniforme uitgangspunten. Het onderzoek werd uitgevoerd door de heer ir. R.J.M. van Mierlo van het Centrum voor Brandveiligheid TNO, die ook de rapportage verzorgde, met praktijkaanwijzingen door de heer ir. Th.M. Noorman van het Bouwcentrum. Ten tijde van het verschijnen van de publikatie was de commissie B 29 als volgt samengesteld: ing. W.H. Bekkers voorzitter ir. P.K. v.d. Schuit studiecoördinator G. Hagen ir. Th.M. Noorman Vroom en Dreesmann Nederland B.V. Amsterdam Stichting Bouwresearch Rotterdam Bureau van Bedr. & Brandveiligheid Harderwijk Bouwcentrum Rotterdam
- 5 - ing H.C. Roel ir. J.W. Scherjon ing. R. Taal ir. L. Twilt Crooijmans Raadgevende Ingenieurs B.V. Utrecht Ministerie van Binnenlandse Zaken Directie Brandweer 's-gravenhage Gemeente Brandweer afdeling preventie Rotterdam Centrum voor Brandveiligheid TNO Rij swijk rapporteurs: dr.ir. J.A. van Aken Centrum voor Brandveiligheid TNO Rij swijk ir. R.J.M. van Mierlo Centrum voor TNO Rijswijk ir. H. Zorgman Centrum voor Brandveiligheid TNO Rij swijk ing. W.H. Bekkers voorzitter studiecommissie
- 6 - SAMENVATTING Het is belangrijk de rookverspreiding in gebouwen bij brand te beheersen. Een van de mogelijkheden om dit te bereiken is het gebruik van overdruksystemen. Bij deze methode is het uitgangspunt dat rookindringing in de te beschermen ruimten moet worden voorkomen, dit in tegenstelling tot methoden die bedoeld zljn om binnengedrongen rook zo goed mogelijk te verwijderen. Dit uitgangspunt kan bereikt worden door óf een minimum-drukverschil over de openingen in de wanden van de te beschermen ruimten te handhaven óf, indien het handhaven van het drukverschil door de aanwezigheid van grote openingen niet mogelijk is, een minimumsnelheid door deze openingen te handhaven. De te beschermen ruimten zullen veelal vluchtwegen zijn. Dit rapport behandelt overdruksystemen voor vluchtwegen die bouwkundig omsloten zijn en gescheiden van ruimten met een andere dan een vluchtwegfunctie. Theoretische achtergronden alsmede richtlijnen, rekenregels. en praktijkaanwijzingen die bij het ontwerp en de toepassing van overdruksystemen van belang zijn, zullen ter sprake komen. Afsluitend worden twee voorbeelden gegeven van berekening van de verschillende systeemonderdelen. Dit rapport moet vooral gezien worden als een hulp bij het doordacht ontwerpen van overdruksystemen en niet alleen als handleiding voor rekenregels. Speciale aandacht krijgen de luchtafvoer naar de buitenlucht, de stromingssnelheid door grote openingen, de overdrukbeveiliging en de hoogtelimiet voor ruimten waarin overdruk wordt toegepast. Voor een aantaloverdrukruimten zijn de benodigde voorzieningen direct met de gegeven regels te berekenen.
- 7 - SUMMARY Smoke control is a very important part of fire prevention. Dne possible way of achieving this is to use pressurization systems. The main aim of this method is to preyent smoke entering protected are as in contrast to commonly used methods which are based on smoke removal from the these areas., Smoke penetration can be prevented by maintaining a pressure difference across smal 1 openings or, if this is not possible, by maintaining a speed of airflow through larger openings. The protected areas will commonly be refuge are as or escape routes. minimum This publication deals with pressurization systems which use overpressure in escape routes. The theoretical background, guidelines and practical rules for calculation, important for the design and operation of pressurization systems, are discussed. The publication is intended as an aid to the design of appropriate pressurization systems, not merely as a manual for calculation rules. Special attention will be given to the evacuation of pressurized air from the building, the speed of airflow through large openings, the proper choice of overpressure reliefs and the height limit of areas in which pressurization is applied. Design criteria can be obtained directly for a number of situations using rules given in the publication.
- 8-1 INLEIDING Tijdens brand zullen in het algemeen grote hoeveelheden rook vrijkomen. Indien deze rook vluchtwegen binnendringt, kan dit tot gevolg hebben dat een doeltreffende ontruiming belet wordt, terwijl ook de reddingsacties hiervan grote hinder zullen ondervinden. De veiligheid van de in het gebouw aanwezige personen staat daarmee op het spel. Ook is het mogelijk dat de rook doordringt in ruimten waarin kwetsbare apparatuur of goederen zijn opgeslagen. In dergelijke gevallen kan de rookverspreiding aanleiding geven tot zeer aanzienlijke materiêle schade. Het is daarom zaak de rookverspreiding tijdens brand in gebouwen te beheersen (Eng.: 'smoke control'). Beheersing van de rookverspreiding bij brand is op verschillende wijzen mogelijk. In sommige gevallen kan volstaan worden met het treffen van voorzieningen om binnengedrongen rook naar buiten af te voeren. Deze situatie doet zich bijvoorbeeld voor in passages van overdekte winkelcentra [1]. Maar indien de ruimte om rook buiten de loopzone in rookcompartimenten op te vangen ontbreekt, dient een andere methode gebruikt te worden. Deze bestaat uit het treffen van zodanige maatregelen dat indringing van rook in de te beschermen ruimten wordt voorkomen. Dit kan bereikt worden door bouwkundige voorzieningen zoals rookwerende deuren [2] en brandkleppen in ventilatieleidingen, of het treffen van afzonderlijke installatietechnische maatregelen waardoor de te beschermen ruimten onder overdruk worden gebracht. Bij de te beschermen ruimten kan onderscheid gemaakt worden tussen horizontale vluchtwegen, verticale vluchtwegen en gebruiksruimten. Dit rapport behandelt vooral de beveiliging van verticale vluchtwegen door overdrukventilatie. De voorbeelden hebben betrekking op trappehuizen, soms in combinatie met aangrenzende ruimten. Momenteel is in Nederland geen norm of richtlijn beschikbaar, waarop ontwerpers en controlerende instanties zich kunnen baseren voor de opzet en dimensionering van overdruksystemen. Deze publikatie bevat