Sprinklers en vluchtveiligheid bij brand

Publicatie datum
Paragrafen

 

Nieman Raadgevend Ingenieurs heeft onlangs in opdracht van de VEBON-NOVB en European Fire Sprinkler Network (EFSN) onderzoek gedaan naar de bijdrage van een sprinklerinstallatie aan de vluchtveiligheid van gebouwgebruikers bij brand.

In dit artikel geven we een samenvatting van het onderzoekrapport en lichten we de resultaten van het onderzoek toe. Het gehele rapport is hier te downloaden.

Doel van het onderzoek

Het doel van het onderzoek was om een antwoord te kunnen geven op de hoofdvraag: “welke invloed heeft een sprinklerbeveiliging op de ruimtecondities in de brandruimte en de vluchtroute en daarmee op de persoonlijke veiligheid van de gebouwgebruikers?”

 

Achtergrond

In Nederland zijn de voorschriften op het gebied van brandveiligheid van gebouwen in het Bouwbesluit 2012 opgenomen. Deze brandveiligheidsvoorschriften dienen in de basis twee hoofddoelen: het voorkomen van slachtoffers (doden en gewonden) en het voorkomen van brandoverslag naar naastgelegen percelen.

Dit onderzoek richt zich op vluchtveiligheid en sluit hiermee direct aan op één van de hoofddoelen van de regelgeving, namelijk het voorkomen van slachtoffers door brand.

Vluchtveiligheid

Op het gebied van vluchtveiligheid zijn er voorschriften in het Bouwbesluit 2012 opgenomen ten aanzien van loopafstanden en vluchtroutes. Het doel van deze voorschriften is om gebouwgebruikers bij brand de mogelijkheden te geven het gebouw tijdig te verlaten en naar een veilige plaats te vluchten.

Buiten de eigenschappen van de vluchtroutes - zoals aantal, capaciteit, bereikbaarheid, etc. - wordt de vluchtveiligheid voor gebouwgebruikers bij brand ook in grote mate bepaald door andere gebouwspecifieke kenmerken, zoals bijvoorbeeld de hoogte van de ruimte waardoor gevlucht wordt. Bij een grote hoge ruimte, zoals een magazijn of atrium, zal de rook die bij brand ontstaat opstijgen en een hete rooklaag onder het plafond vormen. Vanwege de hoogte van de ruimte duurt het in zo’n situatie veel langer voordat de rooklaag dusdanig gezakt is dat deze een gevaar vormt voor de aanwezige mensen, dan bij een lage kleinere ruimte het geval is.

Ruimtecondities en de vluchttijd

In het kader van veilig vluchten bij brand spelen twee aspecten een belangrijke rol; de beschikbare vluchttijd en de benodigde vluchttijd.

  • De beschikbare vluchttijd, ook wel ASET (Available Safe Egress Time) genoemd, kan gezien worden als de tijd vanaf het moment van het ontstaan van de brand tot het moment dat de ruimtecondities dusdanig bedreigend zijn dat er een reële kans op gezondheidsschade voor vluchtende gebruikers is.
     
  • De benodigde vluchttijd, ook wel RSET (Required Safe Egress Time) genoemd, is een optelsom van de ontdekkingstijd, reactietijd en vluchttijd.

De beschikbare vluchttijd en benodigde vluchttijd zijn van verschillende factoren afhankelijk, denk bijvoorbeeld aan de eerder genoemde hoogte van de ruimte waardoor gevlucht wordt of de bezetting van ruimte op het moment dat de brand ontstaat. Zolang de benodigde vluchttijd (inclusief veiligheidsmarge) de beschikbare vluchttijd niet overstijgt (ASET > RSET + veiligheidsmarge) kan er veilig worden gevlucht. Hierbij moet echter rekening worden gehouden met mogelijke specifieke omstandigheden die deze vluchttijden kunnen beïnvloeden. Wanneer een bioscoopzaal helemaal vol met mensen zit vanwege een première van een nieuwe film, of wanneer er slechts 10 bezoekers zijn, dit kan een flinke impact op de benodigde vluchttijd hebben. Met behulp van een gevoeligheidsanalyse kunnen zulke afwijkingen mee worden genomen in de simulaties.

 

Opzet van het onderzoek

In dit onderzoek is de invloed van sprinklerbeveiliging op de beschikbare vluchttijd (ASET) onderzocht met behulp van een aantal brandsimulaties volgens het natuurlijk brandconcept (NEN 6055). De rekensimulaties zijn gemodelleerd in CFAST, een computerprogramma waarin de ontwikkeling en verspreiding van brand, rook en temperatuur kunnen worden gesimuleerd.

Er is voor een drietal casussen onderzocht welke invloed een sprinklerinstallatie heeft op de vluchtveiligheid voor gebouwgebruikers. Daarbij zijn drie situaties geschetst die in de praktijk veel voorkomen.

Casus 1
Een grote hoge ruimte met een winkel-, bijeenkomst- of sportfunctie
 

Sprinklers en gelijkwaardigheid - grote hoge ruimte

Casus 2
Een grote lage ruimte een met winkel-, bijeenkomst- of industriefunctie
 

Sprinklers en gelijkwaardigheid - grote lage ruimte

Casus 3
Een corridorontsluiting met aangrenzend twee kleine ruimten met een woon- of logiesfunctie
 

Sprinklers en gelijkwaardigheid - corridor

 

In de casus van de grote hoge ruimte is uitgegaan van een gestratificeerde situatie. Daarbij vormt de rook een hete rooklaag onder het plafond en bevindt zich daaronder een koele rookvrije luchtlaag. In de twee andere casussen is uitgegaan van een opgemengde situatie, waarbij de rook zich met de lucht in de ruimte vermengt tot één samengesteld luchtmengsel.

Voor de vergelijking tussen de ongesprinklerde en de gesprinklerde situatie is gekeken naar de ruimtecondities tijdens een brand. Tot welk moment blijven de ruimtecondities binnen de grenswaarden voor een veilige ontvluchting, zonder significante risico’s op gezondheidsschade voor vluchtende gebouwgebruikers? Oftewel, hoelang bedraagt de beschikbare vluchttijd (ASET) in de gesprinklerde situatie in vergelijking met de ongesprinklerde situatie?

Toetscriteria

Er zijn een aantal toetscriteria gehanteerd om de beschikbare vluchttijd in de ongesprinklerde en gesprinklerde situatie voor de verschillende casussen te kunnen bepalen. In het kader van persoonlijke veiligheid van vluchtende gebouwgebruikers zijn er randcondities gesteld aan: de minimale rookvrije hoogte boven de vloer, de maximale warmtestraling van de hete rook en de temperatuur en zichtlengte in de ruimte.

Om rekening te houden met mogelijke afwijkingen in de beschikbare vluchttijd door specifieke omstandigheden, is voor iedere simulatie ook een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd die mogelijke afwijkingen in de uitkomsten in kaart brengt.

Resultaten van het onderzoek

Uit de simulaties van de casussen in een ongesprinklerde en gesprinklerde situatie komt een duidelijk algemeen beeld naar voren. De sprinklerbeveiliging vertraagt in alle casussen de verslechtering van de ruimtecondities en heeft daardoor een positief effect op de beschikbare vluchttijd voor gebouwgebruikers.

Beschikbare vluchttijd - ongesprinklerde en gesprinklerde situatie
De vergelijking van de beschikbare vluchttijd (ASET) in de ongesprinklerde en gesprinklerde situaties
* Toetscriteria overleefbaarheid

 

In de grote hoge ruimte is de veiligheid van gebouwgebruikers in de gesprinklerde situatie zelfs tijdens de gehele brandduur gegarandeerd, omdat de grenswaarden voor gezondheidsschade gedurende de brandduur niet worden overschreden. De sprinklerbeveiliging levert ook in de grote lage ruimte een duidelijke positieve bijdrage door de beschikbare vluchttijd van circa 6 minuten tot 9,5 minuten te verlengen.

In de situatie met de corridor en aanliggende ruimten zorgt de beperkte omvang van de brandruimte er voor dat de grenswaarden voor gezondheidsschade (temperatuur en zichtlengte) al snel worden overschreden. Hoewel de sprinklerbeveiliging de verslechtering van de ruimtecondities vermindert, blijft de beschikbare vluchttijd ook in de gesprinklerde situatie kort.

Vanuit het oogpunt van persoonlijke veiligheid kan enige gezondheidsschade echter worden geaccepteerd, mits ernstige gezondheidsschade of erger (dodelijke slachtoffers) worden voorkomen. Wanneer er wordt getoetst op overleefbaarheid - toetscriteria CO (koolmonoxide) en 02 (zuurstof) concentraties in de lucht – is het positieve effect van sprinklerbeveiliging aanzienlijk groter. Zo bedraagt de overlevingstijd in de brandruimte slechts 6 minuten in de ongesprinklerde situatie, tegenover 25 minuten in de gesprinklerde situatie.

Conclusie

De toepassing van een sprinklerinstallatie heeft al bewezen een grote positieve bijdrage te leveren aan de beheersbaarheid van brand, instandhouding van stalen draagconstructies en het beperken van de materiële brandschade. Dit onderzoek heeft zich op een ander veiligheidsaspect gericht: de persoonlijke veiligheid van gebouwgebruikers bij brand.

Op basis van de resultaten van dit onderzoek kan worden gesteld dat sprinklerbeveiliging een duidelijke positieve bijdrage levert aan de vluchtveiligheid van gebouwgebruikers in het geval van brand. Sprinklers verlengen de beschikbare vluchttijd en leveren daarnaast een belangrijke bijdrage aan het vergroten van de overleefbaarheid van brand. Vanwege het risico op gezondheidsschade voor gebouwgebruikers blijft het echter ook in een gesprinklerde situatie noodzakelijk om een snelle ontruiming na te streven.

 

Meer informatie over sprinklerbeveiliging? Klik hier of neem vrijblijvend contact met ons op.