In een eerder verschenen artikel in Brandveilig.com (2023/3) werd de invloed van rookbeheersing op de evacuatiestrategie in woonzorggebouwen besproken. De conclusie van het artikel was, dat tijdens een evacuatie van ouderen blootstelling aan rook beperkt dient te worden. In dit vervolgartikel zullen de verschillende werkingsprincipes van rookbeheersing, evenals nieuwe innovatieve toepassingen ervan, toegelicht worden.
Een onmiddellijke (horizontale) evacuatie is enkel mogelijk als er geen rook aanwezig is in de evacuatieweg. Als er echter rook aanwezig is in de evacuatieweg, dient voor een uitgestelde evacuatie (Defend-in-Place of Stay-in-Place) gekozen te worden. In dit geval wacht de bewoner in de kamer om de evacuatie op een later tijdstip uit te voeren. Voor beide evacuatiestrategieën dient een specifieke toepassing van rookbeheersing gerealiseerd te worden, aangezien de bewoner zich steeds in een rookvrije omgeving dient te bevinden.
Rookverspreiding
Rook bestaat uit lucht en onvolledig verbrande vaste deeltjes afkomstig van een brand. De beweging van de rookdeeltjes wordt volledig bepaald door de stroming van de lucht. Rookverspreiding, of dus beter gezegd ‘luchtbeweging’, wordt bepaald door drukverschillen, waarbij de lucht zich steeds zal verplaatsen naar een plaats met een lagere druk.
Indien er brand is in een ruime, zal de temperatuur stijgen, en zal bijgevolg ook de druk zich opbouwen. Hierdoor wordt in de brandruimte een hogere druk (= overdruk) gecreëerd in vergelijking met de ruimte ernaast. Deze overdruk zal ervoor zorgen dat rook aanwezig in de brandruimte naar de naastliggende ruimtes ‘geduwd’ zal worden. De grootte van deze overdruk, of ook de ‘hoeveelheid rook’, wordt vooral bepaald door de luchtdichtheid van de ruimte (hoe luchtdichter de ruimte, hoe groter de overdruk) en de brandcurve (hoe sneller het brandt, hoe groter de overdruk).
Bovendien is het volume van de ruimte belangrijk, aangezien de hoeveelheid zuurstof er voor kan zorgen dat een brand verder kan groeien of niet. In een grote ruimte is er immers meer zuurstof aanwezig, waardoor de brand langer kan blijven groeien, waardoor de overdruk ook steeds groter kan worden.
Rookverspreiding van één ruimte naar een andere ruimte is ook enkel mogelijk via de verbindingen (of ook openingen) tussen deze ruimtes. Dit kan de verbinding zijn tussen twee naast elkaar gelegen ruimtes (bijvoorbeeld door middel van een deur) maar ook tussen verder van elkaar gelegen ruimtes (bijvoorbeeld via het ventilatiekanaal).
Drukopbouw vermijden
Zoals hiervoor beschreven is één van de manieren om drukopbouw te vermijden het aanbrengen van openingen in de brandruimte. De invloed van de openingen op de drukopbouw kan het best toegelicht worden aan de hand van de resultaten van één van de talrijke grootschalige brandproeven uitgevoerd in het kader van de VIPA-studies (https://www.departementwvg.be/onderzoek-brandveiligheid-zorggebouwen ). Het betreft een proef waarbij een brandhaard werd toegepast in een gesloten ruimte (oppervlakte: ca. 150 m²; gemiddeld luchtdicht).
Het verloop van het drukverschil van de brandruimte met een naastliggende ruimte wordt weergegeven in de grafiek in figuur 1.
In deze grafiek kunnen vijf zeer belangrijke conclusies omtrent drukopbouw getrokken worden:
- Een drukopbouw wordt enkel verkregen bij temperatuurstijgingen. Zodra de brand stagneert, zal de drukopbouw stoppen en het drukverschil verminderen. Opgelet: alhoewel het drukverschil vermindert, is er nog steeds een overdruk in de brandruimte aanwezig. Hierdoor is rookverspreiding dus nog steeds mogelijk.
- Wanneer een opening gecreëerd wordt in de brandruimte (tijdens de grootschalige proef betrof dit de deur aan de buitenzijde), wordt de drukopbouw bijna volledig geneutraliseerd. Er is slechts een geringe overdruk aanwezig.
- Zodra de gecreëerde opening opnieuw gesloten wordt, wordt de initiële overdruk ogenblikkelijk opnieuw verkregen.
- Doordat er een opening gecreëerd is, is er opnieuw zuurstof aanwezig waardoor de brand opnieuw kan aanwakkeren en dus ook opnieuw een drukopbouw kan creëren.
- Als de brand uitdooft, kan zelfs een onderdruk gecreëerd worden. Ter info: deze onderdruk wordt ook verkregen op het moment van activatie van een sprinkler.
Rookwerende scheiding
Niet enkel is de grootte van de overdruk belangrijk in het kader van de rookverspreiding, maar eveneens de grootte van de openingen aan de grenzen van de brandruimte. Tijdens de hiervoor beschreven grootschalige brandproef werden tegen de brandruimte twee kamers aangebracht. Eén kamer werd uitgerust met een brandwerende deur, de andere kamer met een rookwerende deur. Het verschil in rookverspreiding in geval van een rookwerende deur (kleine openingen rondom de deur) en een brandwerende deur (grotere openingen rondom de deur) kan duidelijk vastgesteld worden (zie foto’s).
De grootschalige brandproef toonde dus niet enkel aan hoe drukopbouw vermeden kan worden, maar maakte eveneens het belang van een rookwerende scheiding in geval van een overdruk in de brandruimte duidelijk.
Werkingsprincipe van rookbeheersing
Tijdens deze VIPA-studies werd door de stuurgroep van de studies een veiligheidsniveau vastgelegd voor deze specifieke situatie. De stuurgroep concludeerde dat de ouderen tijdens de evacuatie zo beperkt mogelijk aan rook blootgesteld dienen te worden. Dit houdt in dat fysiek contact tussen het hoofd en rook niet toegestaan is en er een rookvrije hoogte van minimaal 2,1 meter verkregen dient te worden.
Rookbeheersing is de mogelijkheid om het veiligheidsniveau, oftewel beperkte blootstelling aan rook, te garanderen met behulp van actieve en/of passieve brandveiligheidsmaatregelen.
In geval van een onmiddellijke evacuatie bestaat het werkingsprincipe van rookbeheersing vooral in het rookvrij maken/houden van de evacuatieweg. Indien een onmiddellijke evacuatie niet mogelijk zou zijn, zal het werkingsprincipe van rookbeheersing er vooral uit bestaan om rookverspreiding tegen te gaan.
Innovatieve toepassingen van rookbeheersing in woonzorggebouwen
Zoals beschreven, kunnen actieve en passieve brandveiligheidsmaatregelen toegepast worden om beperkte blootstelling aan rook te garanderen. Afhankelijk van de evacuatiestrategie, oftewel onmiddellijke evacuatie of Defend-in-Place (of Stay-in-Place), kunnen verschillende maatregelen toegepast worden.
Onmiddellijke evacuatie
In geval van een onmiddellijke evacuatie wordt rookbeheersing ingezet om de evacuatieweg rookvrij te maken. Dit kan verwezenlijkt worden door het toepassen van een brandscherm in combinatie met een rookbeheersingssysteem. Afhankelijk van de mogelijke configuratie kan gekozen worden voor een brandscherm dat volledig naar beneden gaat (zie figuur 2) of een brandscherm dat tot op een hoogte van maximaal 1 m boven de grond aangebracht wordt (zie figuur 3).
Defend-in-Place
In geval van een Defend-in-Place strategie wordt rookbeheersing ingezet om rookverspreiding tegen te gaan. Dit kan verwezenlijkt worden door de combinatie van een systeem om de drukopbouw tegen te gaan (bijvoorbeeld creëren van een opening of toepassen van een residentieel sprinklersysteem) en een rookwerende scheiding (figuur 4 en figuur 5).
Zowel in geval van het creëren van een opening in de brandruimte, als in geval van de toepassing van een sprinklersysteem is toch steeds een bijkomende rookwerende scheiding noodzakelijk.
- In geval van een opening zal de drukopbouw verminderd worden, maar is er steeds een (wel beperkte) overdruk aanwezig waardoor rookverspreiding mogelijk blijft.
- In geval van een sprinklersysteem zal de drukopbouw slechts volledig tenietgedaan worden bij activatie ervan. Vóór de activatie van de sprinkler is er dus steeds een overdruk mogelijk in de ruimte aangezien de activatie van het residentieel sprinklersysteem gelinkt is aan temperatuur.
- Een rookwerende scheiding zorgt er dus voor dat rookverspreiding geminimaliseerd wordt in geval van een beperkte overdruk.
Regel van Goed Vakmanschap
De efficiëntie van de toegepaste brandveiligheidsmaatregelen is aangetoond door de grootschalige brandproeven. Aangezien deze maatregelen innovatief zijn, zijn er momenteel dan ook geen ontwerpregels voorhanden.
Om die reden is door Fireforum (België) het document Regel van Goed Vakmanschap (RGV) ‘Rookbeheersingssystemen – Het creëren van een rookvrije omgeving in een open architectuur’ opgemaakt. Deze Regel van Goed Vakmanschap is dus opgesteld om de wetenschappelijke bevindingen uit de VIPA‑studies praktisch uit te werken en te vertalen naar concrete ontwerprichtlijnen. Op die manier is er een document beschikbaar dat aangewend kan worden voor inspectie en controle van deze nieuwe rookbeheersingssystemen.
Conclusies
- Rookbeheersing is de mogelijkheid om het veiligheidsniveau, oftewel beperkte blootstelling aan rook, te garanderen met behulp van actieve en/of passieve brandveiligheidsmaatregelen.
- In geval van een onmiddellijke evacuatie bestaat het werkingsprincipe van rookbeheersing vooral in het rookvrij maken/houden van de evacuatieweg. Hierbij kan gebruikgemaakt worden van een brandscherm en een rookbeheersingssysteem.
- Indien een onmiddellijke evacuatie niet mogelijk zou zijn, zal de rookbeheersing vooral ingezet worden om rookverspreiding tegen te gaan. In dit geval zal er gebruikgemaakt worden van de combinatie van een maatregel om de drukopbouw te verminderen en een rookwerende scheiding.
- Aangezien deze brandveiligheidsmaatregelen innovatief zijn, is door Fireforum een document opgesteld waarin de ontwerprichtlijnen van deze nieuwe toepassingen van rookbeheersing in opgenomen zijn.
Pieter Poppe, afdelingshoofd Consultancy ISIB (Instituut voor Brandveiligheid)
Volg Brandveilig op LinkedIn
Ontvang het laatste nieuws omtrent brandveiligheid!
Mis niets. Meld je aan en ontvang wekelijks onze nieuwsbrief. Ruim 7.500 vakgenoten gingen je al voor.