0

publicatie: Werken met Fire Safety Engineering

1 Inleiding

1 Inleiding

Wat is FSE? Dat komt aan de orde in deze tekst tot en met paragraaf 1.1 t/m 1.3. En waarom zouden we het toepassen? Dat wordt verduidelijkt in paragraaf 1.4.

Gevaren bij brand en mogelijke maatregelen daartegen worden in dit hoofdstuk eerst omschreven. Maar een goede afstemming van de maatregelen op het werkelijke gevaar, dat komt bij het volgen van standaardeisen niet aan de orde. Juist daartoe moeten doelen worden gesteld en geconcretiseerd; die doelen komen voort uit het publiekrecht (bouwregelgeving), maar ook het privaatrecht (de wensen van de opdrachtgever voor extra brandveiligheid). De eerste is overigens ook primair de verantwoordelijkheid van de gebouweigenaar. Daarna kunnen passende maatregelen worden gekozen en getoetst. Zo kan een geoptimaliseerd brandveiligheidsontwerp ontstaan.

In deze publicatie wordt FSE betrokken op de brandveiligheid in de bouw. In deze inleiding wordt ingegaan op de FSE van gebouwen. FSE kan ook van belang zijn voor de daarin toe te passen bouwproducten.

1.1 Kader

FSE staat voor Fire Safety Engineering. Bij deze drie woorden hoort een uitgebreid kennisgebied van brand in gebouwen.

Standaardbranden, standaardbeproevingen, standaardmaatregelen enzovoorts worden losgelaten als er met meer kennis van zaken een beter ontwerp is te realiseren.

Figuur 1-1 Standaardbrandkrommen zijn niet bedoeld als de beste benadering van de werkelijkheid bij brand.

Deze standaarden komen voort uit wettelijke eisen. Het is van belang dat de opdrachtgever of gebruiker van een gebouw zelf ook keuzen kan maken voor een hogere veiligheid.

1.2 Engineering

De Engelse Wikipedia vermeldt:

Engineering is the discipline, art, skill and profession of acquiring and applying scientific, mathematical, economic, social, and practical knowledge, in order to design and build structures, machines, devices, systems, materials and processes that safely realize improvements to the lives of people.

Engineering is dus eigenlijk niets meer dan het ontwerpen op basis van kennis. Een ontwerp wordt geoptimaliseerd voor de beoogde toepassing. Daarbij zullen vele aspecten een rol spelen, zoals de functie van het gebouw, de omgeving, de architectuur, de duurzaamheid, bruikbaarheid, constructieve aspecten, de wensen van de opdrachtgever, de beschikbare budgetten enzovoorts. Ook de veiligheid speelt bij het ontwerp een belangrijke rol. De verschillende aspecten kunnen strijdig zijn en een goed ontwerp zoekt daarin een 'optimale' balans.

Het staat buiten kijf dat een gebouw ook veilig moet zijn in geval van brand. In deze publicatie staan de uitkomsten beschreven van een aantal ontwerpen die geoptimaliseerd zijn met betrekking tot de brandveiligheid

1.3 Fire Safety

Voor een goed beeld van de fire safety ofwel brandveiligheid moeten de gevaren van een brand bekend zijn. Daarna komen mogelijke maatregelen tegen deze gevaren aan bod.

1.3.1 Gevaren bij brand

Bij brand ontstaat gevaar voor personen en voor het gebouw, maar ook voor de omgeving en het milieu. Bij personen gaat het niet alleen om de personen die er dagelijks kunnen zijn, maar ook om de bezoekers. Daarnaast moet bij brandveiligheid ook rekening gehouden worden met gevaar voor de brandweer.

Gevaar voor personen ontstaat vooral door het vrijkomen van rook bij de brandhaard en de verspreiding daarvan door het gebouw. Meestal worden personen pas later bedreigd door de vlammen van het vuur zelf. Rook die het zicht beperkt kan het vluchten hinderen en ook verhinderen. In de eerste plaats is er het gevaar dat vluchtenden de weg naar buiten niet meer kunnen vinden. In de tweede plaats ontstaat dan het gevaar van de (giftige en/ of warme) rook zelf voor de vluchtenden. De brandweer kan zich enigszins beschermen tegen deze effecten, maar ook slechts in beperkte mate, en zij doet haar werk vaak in een latere fase wanneer de brand verder gegroeid is en de productie van rook en warmte kunnen zijn toegenomen.

Het gebouw kan onherstelbare schade oplopen, geheel afbranden of bezwijken als daartegen geen maatregelen zijn genomen. Dat trekt uiteraard een wissel op de directe omgeving en op het milieu. Ook een niet effectieve brandbestrijding kan het milieu schaden.

Zonder nu vast te stellen hoe groot de genoemde gevaren precies zijn, kan in deze inleiding wel worden gewezen op enkele maatregelen om die gevaren te verkleinen.

1.3.2 Veiligheidsmaatregelen tegen brand en rook in een gebouw

Er zijn verschillende maatregelen mogelijk om de gevolgen van een brand te beperken. In deze paragraaf zijn er ter oriëntatie enkele genoemd.

Een mogelijke warmtebron om een brand te ontsteken blijkt meestal wel aanwezig te zijn. Voor branden in gebouwen wordt algemeen mede daarom verondersteld dat een brand kan ontstaan. Bij forensisch onderzoek (brandonderzoek) wordt aan dit punt wel veel aandacht besteed om te bepalen hoe een brand is ontstaan; dit is bijvoorbeeld voor verzekeraars een belangrijk punt. Als veiligheidsmaatregel kan dus wel gedacht worden aan het elimineren van mogelijke ontstekingsbronnen. Meestal is eliminatie niet helemaal mogelijk. Maar als bijvoorbeeld een rookverbod wordt ingevoerd en gehandhaafd, dan wordt het risico dat een brand ontstaat wel kleiner. Zonder risicobenadering komt zo'n maatregel niet tot uitdrukking in de beoordeling van de brandveiligheid van een gebouw. Op dit aspect van risico's en kansen wordt in hoofdstuk 3 nader ingegaan.

Ook de omgeving binnen een gebouw speelt een belangrijke rol voor een inpandige brand, want voor de brand is zuurstof nodig. In de lucht is dat voldoende aanwezig voor de ontsteking van vele soorten materialen. Maar soms wordt bijvoorbeeld zuurstofreductie toegepast om ontsteking onwaarschijnlijk of onmogelijk te maken. Het verdringen van zuurstof kan ook bij brandblusinstallaties aan de orde zijn.

Als er een warmtebron en voldoende zuurstof zijn, dan is het gevaar van brand toch verkleind of zelfs nihil als ontsteking niet of bijna niet mogelijk is. Vooral onbrandbare materialen hebben hun nut hierin bewezen. Het kan zijn dat een brandhaard niet verder kan uitbreiden omdat de materialen nabij het brandend object niet in brand kunnen raken. Sommige materialen ontsteken moeilijk, zodat de kans dat deze bij een brand betrokken raken, beperkt is.

Ook materialen die wel kunnen ontsteken maar slechts in kleine hoeveelheid aanwezig zijn, vormen een beperkt risico. We spreken daarbij ook wel van een beperkte vuurlast of vuurbelasting. De hoeveelheid energie die in totaal kan vrijkomen is beperkt (de brandstof raakt op), en daarmee is het gevaar in principe ook te beperken.

Sommige producten geven de energie die vrijkomt bij brand snel af, bij andere duurt dat zo lang dat het gevaar bijvoorbeeld voor personen al geweken is. Klassiek voorbeeld zijn luciferhoutjes versus massieve houtblokken: dezelfde hoeveelheid materiaal brandt korter en heviger in het eerste geval. Dit wordt vaak aangeduid als een hoog brandvermogen, rate of heat release (RHR) of heat release rate (HRR). Uit het voorbeeld is duidelijk dat niet alleen het materiaal zelf, maar ook de vorm belangrijk is.

Andere materialen zijn weliswaar brandbaar, maar hebben een gunstig gedrag voor wat betreft de snelheid waarmee de brand zich over het oppervlak voortplant. Er zijn vele soorten laboratoriumtesten beschikbaar om de brandvoortplanting van bouwmaterialen te beoordelen. Maar niet alleen de bouwmaterialen spelen een rol. Ook de inventaris ofwel de materialen van objecten in het gebouw zullen meegenomen moeten worden als hier preventieve maatregelen genomen worden.

Als brandbare objecten voldoende ver uit elkaar staan, kan dat eveneens een hindernis worden voor branduitbreiding. Niet alleen vlamcontact, maar ook warmtestraling en hete rook moeten dan voldoende zijn gehinderd om een volgend object te ontsteken.

Een brand kan tijdig geblust worden door aanwezigen of door de brandweer, of door een automatische blusinstallatie. Voor de eerste twee is een automatische branddetectie ook belangrijk, zodat men tijdig weet dat er brand is en waar deze is ontstaan. Een bekende automatische blusinstallatie is een sprinklerinstallatie. Soms blust deze de brand niet, maar beheerst deze de brandomvang en maakt verdere branduitbreiding onmogelijk. Andere typen blusinstallaties verdringen de zuurstof en smoren de brand.

Als de brand door kan groeien dan zal deze nog gekeerd kunnen worden door een brandwerende constructie. Brandwerende scheidingsconstructies worden in brandlaboratoria vaak als prototype getest om standaardbranden tegen te houden (scheidende functie). Brandwerende draagconstructies kunnen worden beoordeeld om hun dragende functie te blijven vervullen nadat de brand ontwikkeld is

Als het om de gevolgen van brand gaat, kunnen nadelige gevolgen worden beperkt door de stroming van rook en warmte te manipuleren. De installaties waarmee dit mogelijk is, worden samengevoegd onder de term rookbeheersingssystemen. Voorbeelden zijn overdrukinstallaties waarmee vluchttrappenhuizen rookvrij worden gehouden of rook- en warmteafvoerinstallaties waarmee onder in een ruimte een rookvrije laag wordt gehandhaafd.

Hier zijn diverse zaken aan de orde geweest die samengevat kunnen worden onder de gebouwkenmerken. Dat zijn de genoemde installaties, de bouwmaterialen en -constructies, de positie van openingen bij brand zoals ramen en deuren, die weer bepalen hoeveel zuurstof beschikbaar is, enzovoorts. Voor de veiligheid van personen speelt ook het menselijk gedrag een rol.

1.3.3 Veiligheidsmaatregelen mens en gebouw

De in de vorige paragraaf genoemde voorbeelden hebben alle een brandtechnisch karakter, gericht op het beperken van de bron van het gevaar. Maar de rol van de mens mag niet onbenoemd blijven. In het Actieprogramma Brandveiligheid van de ministeries wordt het een en ander aangegeven in de Visie op brandveiligheid [VROM 2009, voor de referenties zie hoofdstuk 6], zie figuur 1-2.

Figuur 1-2 Kenmerken brand, gebouw en mens.

Met figuur 1-2 wordt in beeld gebracht dat ook psychologische aspecten een rol spelen, in het bijzonder als het gaat om de mogelijkheden om te vluchten. De psychonomie is een vakgebied in de psychologie dat daarover handelt: met formele theorieën en modellen probeert men het menselijk gedrag te beschrijven en te voorspellen.

De gebouwkenmerken die niets met een brand te maken hebben, spelen in de psychonomie ook een belangrijke rol: te denken valt aan de overzichtelijkheid en bewegwijzering. Ook de mate waarin mensen geoefend zijn in noodsituaties is van niet te onderschatten belang. Ontruimingsoefeningen bijvoorbeeld kunnen van levensbelang zijn!

Ook de organisatie die mensen moet aansturen om te vluchten bij brand is uiteraard essentieel. Nog belangrijker is deze organisatie uiteraard als mensen niet zelfstandig kunnen vluchten.

Voor een uitgebreide recente Nederlandse verhandeling over dit onderwerp kan worden verwezen naar het proefschrift van [Kobes 2010]. Daarnaast zijn ook allerlei gewone, praktische zaken van groot belang voor een optimaal gebouwontwerp, zie bijvoorbeeld de algemene adviezen over deuren, vluchtrouteaanduiding en noodverlichting in [SBR 2004].

1.4 Optimalisatie voor een brandveilig ontwerp

1.4.1 Noodzakelijke afstemming gevaren en maatregelen

Uiteraard is het voorgaande geen volledige opsomming, maar geconcludeerd kan worden dat er vele middelen beschikbaar zijn om een gebouw brandveilig te maken. De opstapeling van allerlei veiligheidsmaatregelen is echter geen optimalisatie van een brandveilig ontwerp.

In de traditionele brandveiligheid (volgens de regels van het Bouwbesluit) is de term 'voldoende' brandveilig een heel belangrijk begrip. Men gaat daarin uit van standaardomstandigheden zonder het gevaar preciezer te duiden: deze omstandigheden worden dus niet per project onderzocht en zijn daarom 'gemiddeld', dus geen maatwerk. Daarin is door de decennia heen een compromis gegroeid over wat er nodig is om aan brandveiligheid te doen en ook welke maatregelen te ver voeren. Echter, met werkelijke veiligheid heeft dat soms, of vaak, minder te maken. Een eenvoudig voorbeeld is hoe de regelgeving omgaat met een industriële opslaghal voor stalen gereedschap of een opslaghal voor hout: het Bouwbesluit maakt daarin feitelijk geen onderscheid. De maximale grootte van (gewone) brandcompartimenten is voor beide gebouwen ('industriefunctie') bijvoorbeeld gelijk.

FSE is daarentegen maatwerk. Als de gevaren en risico's in beeld worden gebracht, dan kan pas worden bepaald welke maatregelen naar verwachting effectief zijn. Zo worden passende maatregelen getroffen om een gebouw met een bepaald gebruik veilig te maken. Dat kan twee kanten op werken: een maatregel die traditioneel vereist is, kan zinloos en overbodig zijn. De andere kant van de medaille is dat het nadenken over werkelijke veiligheid heel wel kan leiden tot maatregelen die verder voeren dan het volgen van de traditionele eisen. Dat kan in het belang zijn van de opdrachtgever, maar ook van onze samenleving.

De wettelijk minimaal na te streven doelen zijn onderwerp van de volgende paragraaf. Daarnaast bevat de Woningwet ook de zogenaamde 'zorgplicht'. Ook al voldoet een gebouw aan de concrete overheidseisen, dan is het nog steeds de zorg voor betrokken partijen om geen ongezond of onveilig gebouw te bezitten, gebruiken, veranderen, verbouwen, enzovoorts. Dat is sinds 2007 vastgelegd in artikel 1a van onze Woningwet. Ook privaatrechtelijk kunnen er eisen gelden die meewegen bij FSE, zie paragraaf 1.4.3.

1.4.2 Kerndoelen brandveiligheid

Voor de wettelijk beoogde brandveiligheidsdoelen zijn belangrijke bronnen de Europese CPD 1989, de Europese CPR en de toelichting op het Bouwbesluit. Het Bouwbesluit is opgesteld om aan te sluiten op de genoemde Europese documenten, zodat bij de Europese harmonisatie geen conflicten ontstaan. De toelichting op het Bouwbesluit 2012 vermeldt:

Het doel van de brandveiligheidsvoorschriften is ongewijzigd gebleven: het voorkomen van slachtoffers (gewonden en doden) en het voorkomen dat een brand zich uitbreidt naar een ander perceel. Het behouden van het bouwwerk en het voorkomen van schade aan het milieu, monumenten of maatschappelijke voorzieningen of belangen zijn geen doelstellingen van dit besluit.

De CPD (Richtlijn Bouwproducten) die de basis vormt voor vrije handel van bouwproducten binnen Europa, is herzien. De CPR, dat is de Verordening Bouwproducten, geeft daar een nadere invulling aan. Deze [CPR 2011] stelt als zogenaamde ‘essentiële eisen’ bij brand:

Het bouwwerk moet zodanig worden ontworpen en uitgevoerd dat bij het uitbreken van brand:

  1. het draagvermogen van de constructie gedurende een bepaalde tijd behouden blijft;
  2. het ontstaan en de verspreiding van vuur en rook binnen het bouwwerk zelf beperkt blijven;
  3. de uitbreiding van de brand naar belendende bouwwerken beperkt blijft;
  4. de bewoners het bouwwerk kunnen verlaten of anderszins in veiligheid kunnen worden gebracht;
  5. de veiligheid van reddingsploegen in acht wordt genomen.

Dit is de Nederlandse vertaling die in overeenstemming is met de oudere Richtlijn Bouwproducten [CPD 89/106/ EEC]. In [Interpretative Document 2] is een nadere uitleg gegeven, hieruit wordt het volgende Engelse fragment geciteerd:

Fire Safety Strategy

  1. Fire safety objectives deal with the items given in the definition of the essential requirement - see ‘purpose and scope’.
  2. An important part of the strategy is to minimize the occurrence of fires (fire prevention) but the scope of this document cannot cover all the relevant factors, such as, for example, fire safety management. The development and growth of fire depends upon a number of factors including the nature and distribution of the contents (fire load), the air supply, the thermal properties of the enclosure of the construction works, the fire and smoke control systems, and the fire protectionsystem efficacy. Building contents, however, are not a matter for this Directive. The reaction-to-fire performance of the internal lining of a room (its wall and ceiling surfaces, and its floor coverings) can influence the rate at which fire and smoke develop and therefore is often controlled.In addition fire safety of the occupants can be improved by early detection of a fire, which may be provided by an automatic fire detection and alarm system and/or by suppression of fire by an appropriate fire protection system.

    In addition fire safety of the occupants can be improved by early detection of a fire, which may be provided by an automatic fire detection and alarm system and/or by suppression of fire by an appropriate fire protection system.

  3. A fire compartment is surrounded by a boundary which constitutes a barrier to fire (compartmentation) and smoke (a smoke barrier). In order to prevent fire growing to an unacceptable size leading to a dangerous spread of smoke within the construction works, the boundaries of such room(s) would normally be constructed to resist fire for a given period of time. While the construction surrounding the compartment concerned has to be fire-resisting, consideration also needs to be given to means of communication between adjoining compartments. Thus the use of doors, stairs and escalators etc., should not breach the integrity of compartments (and the barriers to fire and smoke). A prerequisite for the integrity of the compartmentation is the overall stability of the main structure.
  4. The restriction or prevention of the spread of fire between neighbouring (separate) buildings is the next important step in the fire safety strategy. The intervention of the fire brigade/rescue teams plays an important role in providing fire safety in construction works. The above described provisions for, and the means of, fire protection are seen in close relationship with the intervention, fire-fighting and rescue operation by the fire brigade. Even if the effect of the fire brigade action may not be expressed directly, the necessary provisions for fire safety of the construction works are influenced and may be taken into account in different ways in the Member States.
  5. The above strategy is consistent with the objective of the essential requirement ‘Safety in case of fire’ and the five headings, see ‘purpose and scope’. The five headings are not independent.

Het is kortom in lijn met de Nederlandse en Europese regelgeving, zolang de beoogde doelen bij een analyse volgens FSE op deze essentiële eisen aansluiten. Een eenvoudig voorbeeld is dat branduitbreiding naar derden altijd onderdeel van een goede analyse moet zijn, zowel bij de standaardaanpak als bij FSE.

Diverse relevante aspecten die bij een standaardbenadering niet aan bod komen zijn in deze opsomming genoemd, zoals de organisatie, de voor brandontwikkeling belangrijke zaken zoals thermische eigenschappen, vuurbelasting, brandveiligheidsinstallaties, enzovoorts.

1.4.3 Restrisico en privaatrechtelijke eisen

Brandveiligheid in gebouwen wordt in Nederland vaak bepaald door de publiekrechtelijke eisen. Het Bouwbesluit en de wetgeving in het algemeen definiëren impliciet welk restrisico de samenleving acceptabel vindt. Het restrisico is het risico dat resteert nadat alle maatregelen zijn getroffen om aan de veiligheidseisen te voldoen. Het publiekrecht is niet expliciet over wát dat (publiekrechtelijk) restrisico precies behelst en wat dus voor onze samenleving nog acceptabel wordt geacht als restrisico. Uiteraard heeft ook een maatregel die volledig voldoet aan deze eisen nog wel een faalkans. Het Bouwbesluit bevat wel kapstokartikelen over het restrisico (Bouwbesluit 2012, art. 7.10, 7.16 en 7.22). In de toelichting staat alleen:

Hiermee heeft het bevoegd gezag een ‘kapstok’ om in een specifiek geval in te grijpen wanneer het brandveilig vluchten onvoldoende gewaarborgd is (ook indien het gebruik op zich voldoet aan de voorschriften van dit besluit).

Maar deze artikelen kwantificeren dit restrisico dus niet concreet.

Voor de privaatrechtelijk betrokken partijen zoals de verzekeraars en in de eerste plaats de opdrachtgever/eigenaar/ gebruiker van het gebouw enzovoorts, is het daarom lastig om te bedenken of dat publiekrechtelijk restrisico voor hem/haar acceptabel is. In de toekomst wordt deze privaatrechtelijke component waarschijnlijk alleen maar groter, immers de overheid heeft als standpunt ‘privaat wat kan, publiek wat moet’ [Dekker 2008].

Sommige private aspecten zullen voor bepaalde partijen zwaarder wegen. Voorbeelden kunnen zijn de veiligheid voor bewoners van een verpleeginstelling, of de schadebeperking (compartimentering) voor een gebouw met inventaris van unieke waarde (museum, technologiebedrijf), enzovoorts.

De privaatrechtelijke partijen kunnen in aanvulling op het publiekrecht dus hun wensen/aanbevelingen hebben. Voor deze partijen geldt niet automatisch dat een gebouw dat aan de bouwregelgeving voldoet, voldoende brandveilig is. Ook als voor een alternatief zoals FSE met of zonder risicoanalyse gekozen wordt, kan de adviseur de restrisico's voor de klant in kaart brengen. Op basis daarvan is een gefundeerd oordeel mogelijk en kan de beslisser (opdrachtgever) daarover zijn standpunt innemen.

1.5 Opbouw publicatie

De inleidende hoofdstukken 1 t/m 6 van deze publicatie geven informatie over FSE. Hoofdstuk 2 gaat in op de historie en betekenis van FSE tot op heden. Hoofdstuk 3 beschrijft de risicobenadering die aan FSE toegevoegd kan worden. Hoofdstuk 4 gaat in op de gereedschappen voor analyse van de brandveiligheid, ofwel de fysica, zoals de modellen voor brandontwikkeling en rookverspreiding. In hoofdstuk 5 staan enkele uitdagende stellingen om het traditionele pad te durven verlaten en met FSE aan de slag te gaan. In hoofdstuk 6 staan de belangrijkste geraadpleegde referenties.

Het tweede deel van deze publicatie, hoofdstukken 8 t/m 16, geeft voorbeelden uit de praktijk naar de huidige stand van de techniek zoals aangeleverd door de diverse projectpartners. Deze worden in hoofdstuk 7 door de rapporteur ingeleid met de hierbij gebleken stand van de techniek anno 2012 en een mogelijke richting voor de toekomst om FSE verder te ontwikkelen.