De hoge prijs van ontbrekende data

Vier jaar na het inferno in Grenfell Tower zijn nauwkeurige data over branden met brandgevaarlijke gevelconstructies nog steeds moeilijk te verkrijgen. Wat betekent dat voor brandbeveiligingsprofessionals en beleidsmakers én voor de mensen die wereldwijd in duizenden potentieel onveilige gebouwen wonen en werken?

Gevelbranden in hoogbouw krijgen al jaren wereldwijd aandacht in de media. Bij veel van deze incidenten heeft het vuur zich met hoge snelheid langs de gevels van gebouwen verspreid, waardoor de gebouwen binnen enkele minuten in lichterlaaie stonden. De meeste van deze branden veroorzaakten weinig of geen dodelijke slachtoffers. Als gevolg daarvan werd het gevaar van brandbare gevelbekleding wereldwijd onderschat.

Dat veranderde in de nacht van 14 juni 2017, toen een brand in de Grenfell Tower, een flatgebouw in Londen, 72 mensen het leven kostte en het gebouw verwoestte. De brand begon in een appartement op de vierde verdieping, ging door een raam naar buiten en ontstak de brandbare panelen en isolatie waarvan de buitenmuren van het gebouw waren voorzien. De brand verspreidde zich bijna helemaal rond de buitenkant van het gebouw met als gevolg dat de brand via de buitengevel kon doordringen naar de binnenkant van het gebouw en zo alle brandcompartimentering kon omzeilen. Hierdoor zaten tientallen bewoners als ratten in de val. De eerste fase van het officiële onderzoek bevestigde dat een groot deel van de branduitbreiding te wijten was aan de brandbare gevelelementen die een paar jaar eerder tijdens een grondige renovatie waren aangebracht.

Branden die zich verspreidden aan de buitenkant van gebouwen, gevoed door brandbare buitenmuren, kwamen voorheen nauwelijks voor. In de afgelopen 30 jaar is het aantal van deze branden echter enorm toegenomen. Volgens onderzoek van het Imperial College in Londen is de frequentie van gevelbranden in hoge gebouwen in de afgelopen drie decennia verzevenvoudigd. Andere onderzoekers hebben, tussen 1990 en 2018, 59 branden geïdentificeerd waarbij de buitengevels van hoogbouw een rol gespeeld hebben. Maar liefst 36 daarvan vonden plaats sinds 2010.

De frequentie van gevelbranden in grote gebouwen is in de afgelopen drie decennia verzevenvoudigd

Een verrassend feit is dat onderzoekers hun data over de toename van dit soort branden alleen via publicaties in de media hebben weten te verzamelen. Zelfs na gebeurtenissen als Grenfell is er nog steeds geen gecoördineerde, wereldwijde inspanning om gegevens te verzamelen over deze of andere opmerkelijke brandincidenten. Een in 2014 door de Amerikaanse Fire Protection Research Foundation gepubliceerd rapport over de brandgevaren van brandbare gevelconstructies gaf een aantal inzichten in de potentiële gevaren van deze systemen, waaronder uitgebreide brandverspreiding en aanzienlijke gebouwschades. Maar zelfs de waarschuwingen van zo’n uitgebreide review spoorden beleidsmakers onvoldoende aan tot actie.

Een gevolg van deze traagheid is dat we geen gedetailleerde gegevens hebben over deze branden: de soorten buitenconstructies die zijn gebruikt, aan welke brandtesten (indien van toepassing) die constructies zijn onderworpen, hoe de branden zijn ontstaan en zich hebben verspreid, de soorten veiligheidsvoorschriften die mogelijk van kracht zijn geweest en meer. Zonder dat detailniveau kunnen we geen overtuigend pleidooi houden voor de invoer van nieuwe of strengere testmethoden, of helpen bij het creëren van regelgeving die ertoe zou leiden dat onveilige producten niet langer verkrijgbaar zijn. Door uitsluitend te vertrouwen op berichtgeving in de media kunnen we ook geen gegevens verzamelen over de kleine branden die niet uitgroeien tot grote rampen omdat de brandveiligheidsvoorzieningen werken zoals ze bedoeld zijn. De informatie die we krijgen is gekleurd omdat alleen die gevallen ons bereiken waarbij het uit de hand is gelopen. Daarmee biedt de informatie nauwelijks lessen over welke preventieve middelen wel en niet werken.

Als we deze significante wereldwijde dreiging op de juiste manier willen aanpakken, moet dit snel veranderen. Volgens de Amerikaanse Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH) zijn er momenteel wereldwijd 719 gebouwen hoger dan 150 meter (492 voet, redactie) in aanbouw, waarvan sommige hoogstwaarschijnlijk brandbare buitengevels zullen hebben. Dit aantal zal toenemen, aangezien volgens de Wereldbank in 2050 door de snelle verstedelijking wereldwijd zeven op de tien mensen in steden zullen wonen.

De opkomst van gevelsystemen

Minder dan een jaar voor de brand in de Grenfell Tower publiceerde NFPA Journal een artikel met een onheilspellende en helaas vooruitziende verklaring over de dreiging die uitgaat van brandbare gevelconstructies. In zijn column voor het tijdschrift schreef Donald Bliss, toenmalig vice president Field Operations van de NFPA, dat “in elk land dat ik voor NFPA heb bezocht, brandbeveiligingsprofessionals branden bespreken waarbij niet goed geteste buitengevelconstructies op hoge gebouwen een hoofdrol opeisen. Ze zijn het erover eens dat het niet eenvoudig wordt om deze onveilige toestand in honderden, zo niet duizenden bestaande gebouwen wereldwijd te corrigeren”. Bliss ging verder met te stellen dat deze brandweerprofessionals het er ook over eens zijn dat, hoewel het een geluk is dat er geen doden zijn gevallen bij deze branden, het slechts een kwestie van tijd is voordat een buitengevelbrand zich uitbreidt tot in een gebouw, waarbij bewoners en brandweerlieden vast komen te zitten. De rest is geschiedenis.

De zorg van Bliss en andere brandprofessionals over de hele wereld – en de belangrijkste reden voor de toename van hoogbouwgevelbranden – was de introductie van brandbare materialen in deze gevelsystemen. De energiecrisis van de jaren zeventig leidde tot een vraag naar isolatie van gebouwen om energie voor verwarming te besparen en sindsdien is de vraag naar energiezuinige gebouwen toegenomen. Een resultaat van deze inspanningen is dat de thermische prestaties van buitenmuren de afgelopen 50 jaar aanzienlijk zijn verbeterd. Maar met de introductie van brandbare materialen in die buitenconstructies, heeft die prestatieverbetering een prijs gekregen.

Er zijn verschillende manieren om een gevel te isoleren. Het meest gebruikt zijn extern isolerende gevelsystemen en extern isolerende composietsystemen. Beide bestaan uit een isolatielaag, een versterkte gaaslaag, een dunne coating van buitenmateriaal en een geventileerde toplaag, waarbij een spouw van minimaal 2,5 centimeter (1 inch, redactie) tussen de isolatie en de afdekpanelen vocht laat ontsnappen. De isolatie die in deze systemen wordt gebruikt, kan brandbaar zijn (zoals polystyreen of polyurethaan) of onbrandbaar (zoals minerale wol of schuimglas). Door zijn lagere prijs, lager gewicht en goede thermische prestaties krijgt brandbare isolatie vaak de voorkeur. Deze keuze brengt de inherente uitdaging met zich mee dat ervoor moet worden gezorgd dat de gevelisolatie geen rol kan spelen in een eventuele brand.

De toplaag die in geventileerde gevels wordt gebruikt, is er ook in vele uitvoeringen. Dat loopt uiteen van inerte natuursteen tot metalen composietpanelen met brandbare kernen. Daarmee zorgt ook dit component voor een breed scala aan potentiële risico’s in geval van brand.

Het gemak waarmee gevelsystemen het vuur ontsteken en verspreiden hangt af van de brandbaarheid van de gebruikte grondstoffen en van hoe het systeem is ontworpen om ontsteking en branduitbreiding te beperken, bijvoorbeeld door het gebruik van brandonderbrekingen en andere beschermende maatregelen.

Een belangrijk aspect dat vaak over het hoofd wordt gezien, is de kwaliteit van de installatie van gevelsystemen. Als ze zijn opgebouwd uit brandbare materialen is het van cruciaal belang ervoor te zorgen dat deze worden beschermd tegen ontsteking en dat extra beschermende maatregelen, zoals brandbestrijding en barrières, correct worden geïnstalleerd. Veel installateurs zijn zich er niet van bewust dat kleine details grote gevolgen kunnen hebben voor de prestaties van afgewerkte systemen bij blootstelling aan vuur. Om de veiligheid van deze complexe gevelsystemen te kunnen garanderen, is hoogopgeleid personeel essentieel.

Bouwvoorschriften en testmethoden

In een poging om externe branduitbreiding te voorkomen, bevatten de meeste bouwvoorschriften eisen met betrekking tot de brandprestaties van buitenmuren. Het beheersen van externe branduitbreiding gebeurt door middel van eisen die aan de gevelsystemen worden gesteld. Hoewel de veiligheidsdoelstellingen van deze vereisten van land tot land vergelijkbaar zijn, kan de manier waarop ze worden uitgevoerd heel verschillend zijn. Zoals met alle brandvereisten over de hele wereld, zijn die met betrekking tot buitengevels gebaseerd op nationale ervaring – bijvoorbeeld als er een catastrofale brand met externe branduitbreiding heeft plaatsgevonden – en op lokale bouwtradities.

Een benadering die in veel landen wordt gebruikt, is om brandbaarheids- en/of ontvlambaarheidsvereisten toe te passen op elk materiaal dat in het gevelsysteem wordt gebruikt. De eisen zijn gekoppeld aan het waargenomen gevaar voor het gebouw en zijn afhankelijk van de hoogte en de bezetting ervan. Een typisch voorbeeld van zulke regelgeving is het voorschrift om uitsluitend onbrandbare materialen te gebruiken als het gebouw een bepaalde hoogte overschrijdt. Dat kan vervolgens variëren van 12 tot 50 meter (39 tot 164 voet, redactie), afhankelijk van het land.

Een andere benadering is om het gehele gevelsysteem te testen, vaak in een grootschalige test om het waargenomen werkelijke gedrag van het systeem te repliceren. Sommige landen hebben ervoor gekozen om het grootschalig testen van gevelsystemen in hun eisen op te nemen. In andere landen worden daarnaast ook individuele componenten getest.

Deze inspanning zijn lovenswaardig, maar ze roepen feitelijk een belangrijk probleem op: hoewel overheden allemaal hetzelfde gevaar proberen te verminderen, zijn er nagenoeg net zoveel testen als er landen zijn met testvereisten. Zo somt het FPRF-rapport 2014 maar liefst vijftien varianten op van deze testen, uit verschillende landen. Daarnaast zijn soortgelijke protocollen ontwikkeld door de International Standards Organization. Net als bij algemene brandvereisten, zijn de verschillende testen die zijn ontwikkeld om brandbare buitengevels te beoordelen grotendeels gebaseerd op lokale ervaring. Ze repliceren vaak een scenario dat wordt gezien bij een catastrofale brand die zich in het land heeft voorgedaan. Als gevolg hiervan kunnen er belangrijke verschillen zijn tussen de testen, waaronder blootstelling aan warmte, testgeometrie en criteria voor het slagen voor de test. Hetzelfde gevelsysteem kan per lokale test heel verschillende beoordelingen krijgen, waarbij de ene het veilig acht en de andere het beoordeelt als ongeschikt voor het beoogde doel. Brand kent echter geen geopolitieke grenzen en gedraagt zich overal hetzelfde. Toch ligt er onder deze testen geen wereldwijd geaccepteerd en consistent wetenschappelijk fundament, dat zou kunnen helpen deze kritieke veiligheidsverschillen van land tot land te elimineren.

Sommige landen staan het gebruik van op prestaties gebaseerd ontwerp toe. Dat is een technische benadering van brandbeveiliging die is gebaseerd op brandveiligheidsdoelen, analyses van brandscenario’s en de kwantitatieve beoordeling van ontwerpoplossingen. Deze methodologie is een indrukwekkende tool waarmee brandbeveiligingsingenieurs complexe problemen zoals de veiligheid van buitengevels kunnen oplossen, maar hij vereist een deskundig begrip van de systemen die worden geanalyseerd. Helaas maakt het gebrek aan begrip van de interactie van verschillende materialen binnen brandbare gevelconstructies tijdens brand, het voor professionals moeilijk om expert te worden op dit onderwerp.

Als gevolg hiervan wordt bij de ontwerpen van brandbare gevelconstructies in sommige landen uitgegaan van twee veronderstellingen: dat gevelcomponenten zich in elk scenario op dezelfde manier zullen gedragen en dat er een regel is die interpolatie of extrapolatie tussen geteste gevelsystemen mogelijk maakt. Uit onderzoek blijkt dat deze twee aannames onjuist zijn. Aangezien een kleine verandering in het materiaal, de geometrie of de montage van een gevelsysteem de brandbaarheid drastisch kan beïnvloeden, is het gevaarlijk om aan te nemen dat deze variaties zonder verder onderzoek door elkaar kunnen worden gebruikt in het ontwerp van een gebouw.

Waar zijn de gegevens?

Dit is het soort problemen dat rechtstreeks kan worden herleid naar het ontbreken van nauwkeurige gegevens. Zonder deze gegevens kunnen we noch de ware omvang van het probleem begrijpen, noch de details die nodig zijn om consistente testvereisten en bouwvoorschriften te creëren. Die leegte resulteert ook in een voortdurende strijd om beleidsmakers te helpen de cruciale link tussen energiezuinige gebouwen en brandveiligheid te begrijpen. Ik ontmoette eens een politicus die verontschuldigend tegen me zei dat totdat er ‘bodies on the table’ lagen, de veiligheid van de buitengevel gewoon geen kwestie was die politieke aandacht zou krijgen.

Dus hoe verbeteren we onze gegevensverzameling en hoe benutten we deze voor een maximaal effect? Het korte antwoord is dat het niet gemakkelijk is. Zelfs in de Verenigde Staten, waar ik zou zeggen dat we de meest uitgebreide verzameling van brandgegevens ter wereld hebben, kunnen we niet het soort gedetailleerde data verkrijgen dat nodig is om ons te helpen dit probleem beter te begrijpen. De gegevens over brandincidenten in de VS worden verzameld via het National Fire Incident Reporting System (NFIRS). Na een brandincident kan NFIRS worden gebruikt om gegevens vast te leggen over het item dat het eerst is ontvlamd, de prestaties van het automatische sprinklersysteem en andere kritieke stukjes informatie. Omdat NFIRS een beperkt aantal keuzes binnen elk data-element gebruikt, geeft het slechts minimale informatie over complexe brandproblemen zoals hier besproken.

Als de gegevensverzameling tussen landen inconsistent is, is het onmogelijk om de frequentie van incidenten te vergelijken

Internationaal bestaat een soortgelijk datatekort. Onderzoekers uit verschillende landen geven aan dat incidentmeldingen vaak beperkte informatie geven over het type gevelsysteem, de gebruikte componenten bij de montage en het ontstaan van de brand. Een andere beperking van internationale gegevens is dat verschillende statistieken lokaal vaak ook verschillend worden geregistreerd. Als de gegevensverzameling tussen landen inconsistent is, is het onmogelijk om de frequentie van incidenten te vergelijken zonder een hoge mate van onzekerheid.

Op een internationale conferentie over brandveiligheid van gevels in Parijs in 2019, vroeg iemand of we wisten of de gevelsystemen die betrokken zijn bij de branden die we over de hele wereld zien, aan de lokale vereisten voldeden, of dat ze de plaatselijk verplichte grootschalige tests hadden doorstaan. Helaas was het antwoord op elke vraag ontkennend. Zonder een consistente aanpak om data van incidenten te verzamelen, is het voor ons onmogelijk om te kwantificeren hoe verschillende vereisten over de hele wereld het risiconiveau beïnvloeden. Op enkele uitzonderingen na, blijven we onbekende hoeveelheden van verschillende bouwmaterialen valideren met verschillende testmethoden. Daarnaast installeren we ze vaak met onvoldoende geschoold personeel, dat is gebonden aan minimale voorschriften. De voortgang van deze praktijken wordt schijnbaar gehinderd door een gebrek aan kennis en data over brandincidenten, waarmee hypothesen kunnen worden gevalideerd of weerlegd.

Het is belangrijk om te erkennen dat er een mogelijkheid is om te leren van fouten en successen, en om strategieën te ontwikkelen die worden gebaseerd op werkelijke brandincidenten. De opleiding van betrokkenen, preventie op basis van eerdere mislukkingen en kwantificering van dit wereldwijde probleem vereisen veel meer data dan momenteel beschikbaar is. Als voorvechter van de veiligheid van gebouwen erkennen we de noodzaak om dit probleem aan te pakken, en we kijken ernaar uit om het te bespreken in een reeks aankomende, publieke forums. Ik twijfel er niet aan dat we over het vermogen beschikken om nieuwe manieren te bedenken om de zo nodige data te verzamelen en te delen. Totdat we dat doen, zullen we slechts blijven proberen een reeks problemen op te lossen die we nauwelijks kunnen identificeren.

Birgitte Messerschmidt is director of Applied Research bij NFPA. Dit artikel is eerder gepubliceerd door NFPA.