Brandveiligheid in passiefhuizen

Brandveiligheid in passiefhuizen

Publicaties wetenschappelijk onderzoek Brand in een passiefhuis = inferno? - Nummer 9



Brandveiligheid in passiefhuizen



Opdrachtgever: FOD Binnenlandse Zaken

Promotoren: BROHEZ S., BREULET H.

Onderzoekers: CORNIL N., DESMET S., FOURNEAU C.

Looptijd: 1 november 2009 tot 30 november 2010

3

Voorwoord

Sinds 1986 ontwikkelt en coördineert de Algemene Directie Veiligheid en Preventie (AD VP), namens de Minister van Binnenlandse Zaken, een wetenschappelijk onderzoeksprogramma inzake veiligheid en preventie. Dit programma geeft de ADVP een wetenschappelijke en objectieve basis voor de uitwerking van het veiligheidsen preventiebeleid. Het programma betreft geen fundamentele, langdurige onderzoeken, maar geeft eerder prioriteit aan experimentele onderzoeken van korte duur om te kunnen voldoen aan de concrete en actuele noden van de verschillende directies van de AD VP. Daarom kiest men over het algemeen voor onderzoeken van maximum één jaar, zodat de resultaten ervan zo goed mogelijk kunnen worden aangewend in het veiligheids- en preventiebeleid. Om meer ruchtbaarheid te geven aan het onderzoeksprogramma en haar resultaten, besliste de AD VP om de belangrijkste bevindingen per onderzoek te publiceren. Met deze publicaties richt de AD VP zich zowel naar haar traditionele partners, zoals steden, gemeenten, politiezones, brandweerdiensten, andere FOD’s, ... als naar de specifieke partners op het terrein, die verschillen per onderzoek.



Jérôme Glorie Directeur-generaal Veiligheid en Preventie, FOD Binnenlandse Zaken

4

1. Inleiding Dit document is een samenvatting van het finaal verslag dat na afloop van het onderzoek « Brand in een passiefhuis = inferno? » werd gepubliceerd. Dit document kan het origineel document, dat alle lessen en resultaten bevat, niet vervangen. Alle relevante verwijzingen zijn in de bibliografie van het genoemd verslag opgenomen. Het verslag is terug te vinden op www.besafe.be (rubriek publicaties). Het onderzoek werd uitgevoerd om antwoordelementen te bekomen op de vraag die door de titel van de studie gesteld wordt, namelijk zijn de gevaren groter wanneer in een passiefhuis een brand woedt?

2. Definitie Momenteel zijn er verschillende termen om de nieuwe constructies aan te duiden: passiefhuis, lage energiewoning, zeer lage energiewoning, bioklimatische woning, ecologische woning… Deze diversiteit heeft geleid tot verwarring en heeft ertoe geleid dat verschillende zaken met elkaar verward worden. Enkel het passiefhuis maakt het voorwerp uit van een precieze definitie. Om als “passief” te worden beschouwd, moet een gebouw aan bepaalde voorschriften voldoen:

Voor de woning: • De energiebehoeften voor verwarming zijn kleiner dan of gelijk aan 15 kWh /m²/jaar. • Het percentage van de luchtverversing (luchtdichtheid), gemeten aan een P van 50 Pa - n50- waarde- moet kleiner zijn dan of gelijk zijn aan 0.6 verversingen per uur, volgens de NBN EN 13829-norm. • Het percentage van de oververhitting in het gebouw (meer dan 25 °C) moet kleiner zijn dan of gelijk zijn aan 5 %. Voor het kantoorgebouw: • De netto energiebehoeften voor de verwarming zijn kleiner dan of gelijk aan 15 kWh/m²/jaar.

5

• De netto energiebehoeften voor de afkoeling zijn lager dan of gelijk aan 15 kWh/m²/jaar. • Primaire energie moet lager zijn dan 90 – 2.5 × dichtheid. • Het percentage van de luchtverversing (luchtdichtheid), gemeten aan een

P van 50 Pa - n50- waarde- moet kleiner zijn dan of gelijk zijn aan 0.6 verversingen per uur, volgens de NBN EN 13829-norm.

• Het aantal uren in het gebouw met temperaturen die hoger zijn dan 25 °C mag niet meer dan 5 % van de arbeidstijd in beslag nemen. In België kunnen het Plate-forme Maison Passive (PMP) en het Passiefhuis-Platform (PHP) bevestigen dat een gebouw passief is. De passiefstandaard wordt enkel in termen van prestaties op het gebied van energie gedefinieerd. De middelen die gebruikt worden om tot deze prestaties te komen, zijn niet zo belangrijk. A priori is er dus geen enkele architecturale beperking. Op het niveau van de structuur kan men de volgende zaken aantreffen: houtgeraamte, metselwerk, metalen geraamte, … Voor de isolatie kan om het even welk materiaal worden gebruikt. Men kan de volgende zaken aantreffen: polyurethaan, houtbeton, hennepbeton, cellulose, stro, kurk, minerale wol, polystyreen, cellulair glas… Deze keuzevrijheid heeft tot gevolg dat men een huis zou kunnen vinden dat volledig brandbaar is, tegenover een huis dat volledig onbrandbaar is.

3. Stand van zaken In België zijn er momenteel weinig passieve gebouwen: ongeveer 200, dus minder dan 1% van de nieuwe constructies. In Europa springen twee landen eruit op het gebied van het aantal constructies van passiefhuizen, namelijk Duitsland en Oostenrijk. Maar ook in die landen bedraagt het percentage passiefhuizen minder dan 1% van de recente constructies. Momenteel bestaat er echter een politieke wil, op het Europees, nationaal of regionaal niveau, om de passiefstandaard in de bouwsector te bevorderen, of zelfs op te leggen. Deze wil heeft een dringend karakter. Zo heeft de Europese Commissie haar richtlijn betreffende de energieprestatie van gebouwen herzien. Deze nieuwe richtlijn (Richtlijn 2010/31/EU van het Europees Parlement en de Raad van 19 mei

6

2010) preciseert dat het energieverbruik van de nieuwe gebouwen op 31 december 2020 quasi nul moet zijn, en voor de nieuwe gebouwen van de openbare sector 2 jaar vroeger, d.w.z. eind 2018. In België vormen de (met een verkeerde naam benoemde) basisnormen het wettelijk kader dat een geheel van minimale voorwaarden, met het oog op de brandveiligheid, vastlegt. De gebouwen moeten aan deze voorwaarden voldoen, met uitzondering van de eengezinswoningen en de gebouwen die maximum twee verdiepingen hebben en een totale oppervlakte van maximum 100 m² hebben. Momenteel wordt het grootste deel van het park van de passiefgebouwen gevormd door eengezinswoningen, d.w.z. gebouwen die in België niet aan de basisnormen moeten voldoen. Er moet worden opgemerkt dat deze wetgeving (basisnormen) enkele problemen oplevert in verband met de vereisten van de passiefstandaard. Zo is in sommige gevallen bijvoorbeeld een natuurlijke ventilatie vereist, wat in strijd is met de vereisten inzake de dichtheid.

3.1 Brandproblematiek De huidige armoede op het gebied van het passieve gebouwenpark wijst erop dat de kans dat er in een passief gebouw brand uitbreekt zeer klein is. Noch bij ons, noch in Duitsland, noch in Oostenrijk is er al een brand in een passief gebouw geregistreerd. Dit betekent ofwel dat er nog geen brand is geweest in een gebouw dat als passief geklasseerd is, ofwel dat de brandweer het “passief” karakter van het gebouw tijdens de interventie niet geïdentificeerd heeft, ofwel dat de informatie niet werd doorgegeven. Momenteel zijn wij dus totaal niet op de hoogte van enige ervaring op dit gebied! In het kader van de risico’s moet er een onderscheid worden gemaakt tussen de risico’s voor de bewoners (de eerste minuten zijn van wezenlijk belang) en de risico’s voor de interventieploegen. De nadruk moet worden gelegd op het feit dat er een verband is tussen het ontstaan van een brand en de aanwezige voorwerpen (al dan niet huishoudelektro), en het gebruik dat ervan wordt gemaakt. Bij het uitbreken van de brand is er dus geen enkel verschil dat verbonden is met het type van het gebouw.

7

Een betere isolatie kan echter leiden tot een sterke verwarming van elke warmtebron die tegenover of in de buurt van het isolatiemateriaal gesitueerd is, of door dat isolatiemateriaal heen loopt. Aangezien de hitte minder verspreid wordt zal de temperatuur stijgen en kritieke hoogten kunnen bereiken.

3.2 Kenmerken van een passiefhuis Een passiefhuis is ideaal op het gebied van energieprestaties. Dit type huis is beter geïsoleerd en afgedicht. Als gevolg van het laatstgenoemde kenmerk is het systematisch gebruik van een balansventilatiesysteem noodzakelijk, aangezien het ventileren van een bewoond gebouw een wettelijke verplichting is. In passieve gebouwen wordt dit ventilatiesysteem vaak gekoppeld aan een warmtewisselaar, om de warmte van de lucht die zal worden buitengedreven te recupereren en die te gebruiken om de binnenkomende lucht te verwarmen. Er zijn heel wat recente constructies die kenmerken vertonen die men in de passiefhuizen aantreft en bijgevolg zouden bepaalde resultaten/lessen van dit onderzoek ook voor deze constructies relevant kunnen zijn.

3.3 Voorstelling van het uitgevoerd werk voor het onderzoek In eerste instantie hebben de onderzoekers de kenmerken van dit type gebouw geïdentificeerd en een lijst opgemaakt van een reeks potentiële risico’s. Vervolgens wilden ze weten hoe het zat in buurlanden die verder staan met betrekking tot het aantal passieve gebouwen, in het bijzonder Duitsland en Oostenrijk. Vervolgens hebben de onderzoekers, met behulp van berekeningsmethodes, een reeks numerieke simulaties uitgevoerd op een concreet voorbeeld van een passiefhuis, om vervolgens te vergelijken met een traditionele constructie. Als gebouw hebben de onderzoekers een eengezinswoning met 2 verdiepingen gekozen, een gebouw waarop de geldende wetgeving (de basisnormen) niet moet worden toegepast. Er werd gekozen voor een bestaande passieve constructie. Het idee was om dit gebouw met een traditioneel huis te vergelijken. Wat is echter een traditioneel huis? Deze vraag wordt niet beantwoord en zal niet beantwoord worden. In het kader van dit werk is het huis dat een traditionele woning wordt genoemd, het gekozen passiefhuis, dat omgevormd werd om er een niet-passief

8

huis van te maken. Structureel gezien gaat het dus om hetzelfde huis, maar minder geïsoleerd, minder dicht, en zonder mechanische ventilatie.

4. Simulatie brand in de passiefhuizen en de traditionele huizen. 4.1 Inleiding In het kader van deze studie werd de uitvoering van brandtests op grote schaal of met behulp van kleinere modellen niet voorzien door de FOD Binnenlandse Zaken. De onderzoekers hebben een beroep gedaan op instrumenten die steeds vaker gebruikt worden in het kader van de engineering van branden, namelijk mathematische modellen. In eerste instantie heeft het team van onderzoekers zich beperkt tot het gebruik van een aangepast zonemodel voor eenvoudige geometrische vormen en waarvoor de berekeningstijden redelijk zijn. Zij hebben ervoor gekozen om CFAST (Consolidated model of Fire Growth And Smoke Transport) te gebruiken. Dit zonemodel werd ontwikkeld door het NIST (National Institute of Standards and Technology). De waarde van dit model werd reeds meermaals aangetoond. In tweede instantie werd een veldmodel, met de oplossing van de vergelijkingen van de dynamiek van de vloeistoffen (CFD), gebruikt om de resultaten die met behulp van de zonecode werden bekomen te verfijnen. Er werd gekozen voor de FDS (Fire Dynamics Simulator), die eveneens door het NIST werd ontwikkeld en waarvan de waarde eveneens werd aangetoond. Deze modellen vertoonden duidelijke kwaliteiten en konden door vergelijking met de experimentele gegevens geverifieerd worden, maar hun gebruik voor sterk ondergeventileerd vuur kan in vraag worden gesteld, des te meer daar «de modellering van de onvolledige verbranding en van het uitdoven van een sterk ondergeventileerd vuur een uitdaging blijft voor de brandsector » [Guygay].

9

4.2 Beschrijving van de gemodelleerde huizen en van de ontstekingsbron (brand) Het passiefhuis dat weerhouden werd voor de verwezenlijking van deze studie is een woning die onlangs werd gebouwd en gecertificeerd in België. Dit huis omvat een benedenverdieping die bestaat uit een inkomhal, een bureau, een washok, een living en een keuken (open ruimte) en een trap die het mogelijk maakt om de overloop op de eerste verdieping te bereiken en die toegang biedt tot vier kamers, een badkamer en een toilet (zie Figuur 1).

Wasplaats

Werkkamer Living Hal

Kamer 1

Keuken

Kamer 2

Toilet

Kamer 3

Kamer 4

Badkamer

Figuur 1 : Schema van het gemodelleerd huis

De natuurlijke ventilatie • Het passiefhuis werd gemodelleerd, door het huis bloot te stellen aan een luchtverplaatsing van 13 m/s en door gebruik te maken van kleine openingen in de muren (die het mogelijk maken om het niet dicht zijn van het huis te reproduceren), om zo een luchtverversingspercentage van 0.6 per uur te bereiken. De windsnelheid en de oppervlakte van de openingen werden aangepast, om een relatieve druk van 50 Pascal in het huis te meten. • Voor het traditioneel huis werden de oppervlakten van de openingen aangepast, om een luchtverversingspercentage van 7 per uur te bekomen.

10

De isolatie van de muren en van het dak • Voor het passiefhuis werd verondersteld dat de isolatielaag net achter een parement in pleisterwerk van 13 mm (interne isolatie, zoals het geval was voor het huis dat voor de studie werd weerhouden) was geplaatst. • Voor het traditioneel huis werd een externe isolatie overwogen, aangezien de bakstenen wand zich net achter het binnenparement in pleisterwerk bevindt. Het mechanisch ventilatiesysteem • In het passiefhuis heeft men zich gebaseerd op de NBN D50-001-norm, die de behoefte aan lucht in de verschillende vertrekken van het huis bepaalt. Een ventilatiesysteem van het type D werd gemodelleerd door rekening te houden met de typische werkingsgebieden van de ventilatoren die men in winkels vindt (het voorzien van lucht is niet meer mogelijk voor overdruk van 300 Pascal in de woning). In het traditioneel huis werd geen verluchting voorzien. De ontstekingsbron (brandhaard) • Er werd ervan uitgegaan dat er een brand ontstond op een sofa in de living. Om dit te doen werden experimentele resultaten gebruikt die door het NIST in een « industriële calorimeter » bekomen werden. Het werkingsgebied en de uitstootgraad van de chemische stoffen die tijdens deze test gemeten werden zijn geldig in de open lucht (goed geventileerd vuur). Er werd rekening gehouden met het effect van onderventilatie op de productie van chemische stoffen (CO, HCN), door rekening te houden met de resultaten van vuurtests die op kleine schaal door Purser werden uitgevoerd, op polyurethaanschuim (via de berekening van de PHI-parameter, Equivalence Ratio, die in de brandsector vaak gebruikt wordt om de onderventilatie van een brand te kenschetsen).

11

4.3 Vergelijking tussen een passiefhuis en een traditioneel huis Traditioneel huis Passiefhuis Temperatuur

Vermogen

Traditioneel huis Passiefhuis Opgelegde curve

Tijd

Druk (Pa)

Traditioneel huis Passiefhuis

salon TH overloop TH salon PH overloop PH

O2-concentratie (%)

Tijd

Tijd

salon TH overloop TH salon PH overloop PH

CO-concentratie (ppmv)

HCN-concentratie (ppmv)

Tijd

Tijd

salon TH overloop TH salon PH overloop PH

Tijd

Figuur 2 : Basisvergelijking tussen het passiefhuis en het traditioneel huis (binnenparement in pleisterwerk).

12

Invloed van het initieel verversingspercentage Het initieel verversingspercentage van de lucht heeft gedurende de fase van het krachtiger worden van de brand (zolang de zuurstofconcentratie niet de beperkende factor wordt) weinig invloed op de temperatuur van de rook en de CO- en HCNconcentraties. Het vuur fungeert als een convectiepomp, aangezien het luchtdebiet dat in de vlam wordt getrokken gelijkaardig is in de twee soorten huizen. In deze eerste fase van de brand is er een lichte overdruk in de woning (overdruk die des te groter is daar de woning dicht is) en slorpt de brand een deel van de zuurstof die oorspronkelijk aanwezig is in de woning op. In een tweede fase zal het vermogen van de brand als gevolg van een gebrek aan zuurstof verminderen. De druk in de woning zal iets kleiner worden en lucht zal opnieuw kunnen binnendringen in de woning en het vuur aanwakkeren. Naarmate de openingen groter zijn zal het luchtdebiet des te belangrijker zijn. De dichtheid zal dus een belangrijke rol spelen in deze tweede fase. De grootste dichtheid (passiefhuis) zal leiden tot een uitdoving van de brand. Aangezien het vermogen van het vuur kleiner is zal de temperatuur van de rook in het geval van het passiefhuis sneller dalen. Op dat moment zal men vaststellen dat er meer onverbrande gassen en koolstofmonoxide geproduceerd worden. De dichtheid van het passiefhuis zou door middel van de verhoging van de druk moeten worden gewijzigd, evenals door de stijging van de temperatuur van de rook en van de wanden. Uit de simulaties blijkt echter dat dit geen grote invloed zal hebben op de resultaten die bekomen worden tijdens de fase van het krachtiger worden van de brand (die betrekking heeft op de periode gedurende dewelke de bewoners geëvacueerd worden). En indien een ruit gebroken wordt in het traditioneel huis? Voor de brand in het traditioneel huis werd een aanvullend scenario voorzien, namelijk het breken van een venster, en dit drie minuten nadat de sofa in brand geschoten is (momenteel is de aanwezigheid van een venster dat uit één enkele ruit bestaat niet uitzonderlijk in de traditionele woningen). Aangezien de passiefhuizen met vensters met driedubbele beglazing uitgerust zijn, lijkt het breken van een ruit na een brand zeer onwaarschijnlijk te zijn (hoe meer lagen een venster heeft, hoe gemakkelijker het aan het vuur kan weerstaan). Dit wordt bevestigd door de brandweerdiensten.

13

Het breken van de ruit zal leiden tot een hogere piek van het vermogen van het vuur (3.4 in plaats van 2.6 MW), aangezien er meer verse lucht zal kunnen binnendringen in de living die de brand zal kunnen aanwakkeren. Ondanks deze belangrijke opening naar buiten zal de temperatuur van de rook hoger zijn, en dit staat in verband met het grotere vermogen van het vuur. Tijdens de fase van het krachtiger worden van de brand zullen de zuurstof- en koolstofdioxideconcentraties niet sterk gewijzigd worden. Deze opening zal het mogelijk maken om de rook gemakkelijker te laten ontsnappen en zal leiden tot een vermindering van de rooklaag in de living (waardoor een grotere zichtbaarheid mogelijk wordt gemaakt). Er moet echter worden opgemerkt dat er zich ook andere brandbare bronnen (zoals de sofa) in de living bevinden en dat het breken van de ruit zou kunnen leiden tot de uitbreiding van de brand naar andere materialen en tot het fenomeen van de flashover (volledig ontwikkelde brand) zou kunnen leiden.

Invloed van de isolatie op de woning Men mocht ervan uitgaan dat de isolatie van de woning een grote invloed zou hebben op de temperatuur van de rook. In het kader van dit project hebben de onderzoekers echter vooral aandacht besteed aan de tijd die beschikbaar is om de bewoners te evacueren, en dus aan de eerste fase van de brand. Voor eenzelfde binnenparement (pleisterwerk, bijvoorbeeld voor de muren) en eenzelfde type meubilair worden voor de twee soorten huizen gelijkaardige resultaten bekomen voor de temperatuur van de rook gedurende de fase van het ontwikkelen van de brand (zolang de zuurstof niet de beperkende factor is). Indien men ervan uitgaat dat het isolatiemateriaal zich net achter de afwerkingslaag in pleisterwerk bevindt (interne isolatie) zal het hittefront nauwelijks de tijd hebben gehad om deze isolatielaag te bereiken. De dikte van deze laag zal dus, op zijn minst toch tijdens de eerste fase van de brand, geen invloed hebben op de resultaten van de simulaties. Deze conclusies zullen in het kader van een externe isolatie (die vanuit energetisch standpunt trouwens aanbevolen wordt, zie trimestriel be.passive, nr. 4, 2009) nog duidelijker zijn. De conclusies zouden anders zijn indien het isolatiemateriaal rechtstreeks in het binnenparement werd ingebracht, en dit ongeacht het type huis. In dit geval zouden de hittestromen die naar de oppervlakte van de binnenwanden worden overgebracht kleiner zijn en zou de temperatuur van de rook veel sneller stijgen (de resultaten van de simulaties leiden tot een temperatuurpiek van 560° C, in plaats

14

van 350°C, voor een parement in pleisterwerk). Algemeen gezien zou het gebruik van isolatiemateriaal in een binnenparement, ongeacht het soort gebouw, moeten worden vermeden, des te meer daar dit een brandbaar materiaal is (zie bij wijze van voorbeeld de brand op 20 februari 2003 in de Station Nightclub, Rhode Island, USA. De muren van de Station Nightclub waren bedekt met een brandbaar akoestisch isolatiemateriaal).

Ventilatiesysteem Omwille van de conceptie van de passiefhuizen (luchtdichtheid) is de plaatsing van een mechanisch ventilatiesysteem noodzakelijk, om een goede luchtkwaliteit voor de bewoners te verzekeren. In geval van brand leidt de thermische (en chemische) expansie van de gassen tijdens de fase van het krachtiger worden tot een stijging van de druk in de woning. De ventilator, die voor frisse lucht zorgt, zou wel eens in de omgekeerde richting kunnen functioneren indien de ventilator er niet meer in slaagt om de interne druk te overwinnen. Gedurende deze fase van de werking kan de rook in het aanzuigkanaal belanden en andere kamers bezoedelen. In het kader van deze simulaties moet worden opgemerkt dat het rookdebiet in het ventilatienetwerk laag was, in vergelijking met het debiet van de rook die onder de deuren doordrong (dit zal moeten worden bevestigd in het kader van aanvullende studies, door gebruik te maken van instrumenten die specifieker zijn voor de luchtbewegingen). Er werd een simulatie van een elektrische kortsluiting uitgevoerd, twee minuten na het begin van de brand. In dit geval kon de rook zowel in de toevoerleidingen van het ventilatiesysteem als in de afvoerleidingen belanden en meer de andere vertrekken bezoedelen dan de plaats waar de brand ontstaan is.

4.4 Opening van een verluchtingsopening voor rook- en warmteafvoer Enkel de verluchtingsopening wordt geopend Wat zou er gebeuren indien een verluchtingsopening voor rook- en warmteafvoer met een oppervlakte van 1 vierkante meter in het passiefhuis geïnstalleerd werd en die opening kort na de inwerkingtreding van de branddetector geopend wordt? Al-

15

gemeen gezien worden tijdens de fase van de brandontwikkeling variabelen zoals de temperatuur van de rook, de hoogte van de rooklaag en de concentraties van chemische stoffen niet sterk gewijzigd als gevolg van de verluchtingopening. De convectiestroom in het huis blijft in feite vrij gematigd. Een duidelijker verschil kan daarentegen worden vastgesteld na de vermogenpiek van de brand, aangezien de brand tengevolge van de opening niet zo sterk gesmoord wordt. De temperatuur van de rook in de living zal dan hoger zijn. Een verluchtingsopening in het hoge deel van het huis (dak) is dus niet noodzakelijk een toereikende oplossing voor de tussenkomst van de brandweerdiensten. In dit verband kan men herinneren aan de brand in een supermarkt in Waterloo in 2002, toen de rook die via het dak ontsnapte het ontstaan van een backdraft niet verhinderde (de productie van onverbrande rookgassen was groter de rookafvoer).

De verluchtingsopening en de voordeur worden geopend Deze simulatie bestond in het openen van de verluchtingsopeningen en 30 seconden later in het openen van de voordeur (bijvoorbeeld door een persoon die de plaats verlaat). Na de opening van de voordeur ontstaat er meteen een zeer sterke convectiestroom in de living en het rookdebiet dat via de verluchtingsopening ontsnapt, wordt 100 keer groter. De rooklaag in de living daalt behoorlijk snel en de CO-concentraties dalen tot behoorlijke lage waarden (de verbranding vindt in omstandigheden met een goede ventilatie plaats). Dit fenomeen lijkt gunstig voor de evacuatie van de personen, maar men mag niet uit het oog verliezen dat er in de living andere stoffen aanwezig zijn, en dat deze kunnen ontbranden. Deze brand­ uitbreiding zal leiden tot een verdere stijging van de CO-concentraties en zal zelfs tot het fenomeen van de flashover kunnen leiden.

4.5 Brand in een klein vertrek (kamer) Door het kleine volume van de kamer wordt de zuurstofconcentratie bij deze simulatie behoorlijk snel de beperkende factor. Na slechts 160 seconden bereikt het vermogen van de brand een piekwaarde van 600 kW. De temperatuur in de kamer stijgt zeer snel, na 160 seconden wordt een piekwaarde van 370 °C bereikt (tegenover 350°C in de living, na 320 seconden). De rooklaag daalt zeer snel in de kamer en bereikt de grond na 95 seconden. Vanaf dit moment dringt de rook onder de

16

deur van de kamer door en bereikt de overloop. Indien enkel de overloop voorzien is van een branddetectiesysteem zal dit systeem pas twee minuten na het begin van de brand geactiveerd worden. Algemeen gezien kan men niet genoeg de nadruk leggen op het belang van de detectiemiddelen die een snellere evacuatie van de bewoners mogelijk maken, ongeacht of het huis al dan niet passief is! Enkel in het Waals Gewest zijn branddetectoren in alle woningen verplicht. Deze verplichting geldt in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest voor huurwoningen en in het Vlaams Gewest voor nieuwe woningen en renovaties waarvoor een bouwvergunning vereist is.

4.6 Interventie van de brandweerdiensten – Risico op backdraft Deze simulatie bestond erin dat de voordeur tien minuten na het begin van de brand wordt geopend. Dit scenario komt overeen met de aankomst van de brandweerdiensten op de plaats van de brand. Het is nuttig om te herinneren dat het gebrek aan zuurstof, net voor het openen van de deur, geleid heeft tot de uitdoving van de brand. De opgestapelde warmte (rook, muren) in het huis bestaat uit onverbrande gassen. Men wordt in dit geval geconfronteerd met warme onverbrande zuurstofarme gassen. Bij het openen van de voordeur zal verse lucht binnendringen in het huis. De rooklaag in de inkomhal zal zeer snel dalen. Het is mogelijk dat de brand van de sofa opnieuw opflakkert (aangezien de initiële brand door de aanvoer van lucht niet meer beperkt wordt) wat leidt tot opwarming van de rook en zijn thermische expansie. Daardoor worden de onverbrande gassen naar buiten gedrongen. Deze onverbrande gassen worden vermengd met de buitenlucht, wat tot het ontstaan van een vuurbal (backdraft) kan leiden. Er moet gewezen worden op het feit dat de concentratie van onverbrande gassen een van de belangrijkste parameters voor het ontstaan van een backdraft is (Gottuk, 1999). De zonemodellen (zoals CFAST) beschikken trouwens niet over pyrolysemodellen die het mogelijk maken om de concentratie van onverbrande gassen te schatten, en tegelijkertijd rekening te houden met de warmteoverdracht van de rook en de wanden op de verschillende brandbare materialen. Gelet op de tijd die aan het simulatieluik van dit project besteed werd kon de studie van de backdrafts met behulp van meer gesofistikeerde instrumenten (bijvoorbeeld FDS) niet uitgevoerd worden. Dit zou het voorwerp kunnen uitmaken van een volwaar-

17

dige studie. Het is nuttig om te herinneren aan het feit dat het backdraftfenomeen niet enkel met passiefhuizen zich voordoet. Bij wijze van voorbeeld kan de backdraft vermeld worden die op 28 maart 1994 in een gerenoveerd apprtementsgebouw in New York, ontstond. Als gevolg van deze backdraft kwamen drie brandweermannen om het leven. Een recenter voorbeeld, dichter bij huis, is de backdraft die op 7 februari 2007 in Rochefort ontstond, als gevolg van de ophoping van onverbrande gassen in een vals plafond van een winkel voor landbouw- en tuinbouwproducten. Dit leidde tot de dood van een brandweerman.

4.7 Schatting van de beschikbare tijd voor de evacuatie Een kwantitatieve vergelijking van de schatting van de beschikbare evacuatietijd in passiefhuizen met de traditionele huizen werd uitgevoerd op basis van de ISO 13571-norm. De tijd die beschikbaar is voor de evacuatie is het interval tussen het moment waarop de brand ontstaat en het moment waarop de bewoners zelf niet meer kunnen beslissen over de effectieve acties die hun evacuatie mogelijk maken. De blootstelling aan toxische gassen, zoals koolstofmonoxide en waterstofcyanide, en aan warmteoverdracht (convectie en straling) wordt door middel van de berekening van een FED-dosis (Fractional Effective Dose) in cijfers vertaald. Deze dosis vertegenwoordigt het verband tussen de dosis waaraan een mens, met een gemiddelde gevoeligheid, wordt blootgesteld en de dosis die een specifiek effect zou veroorzaken. Dit specifiek effect is het feit dat men de woning niet kan verlaten. Voor de berekening zijn de onderzoekers uitgegaan van het principe dat de bewoners het huis via de living verlaten (de deur via dewelke men het huis verlaat en het groot raam bevinden zich respectievelijk in de hal en de living). Voor de twee soorten huizen werd de tijd berekend die beschikbaar is voor de evacuatie van de personen en in beide gevallen is het resultaat gelijkaardig. Deze resultaten zijn niet verwonderlijk aangezien de toxische dosis sneller bereikt wordt dan de thermische dosis. In de living worden de omstandigheden ondraaglijk tijdens de fase van uitbreiden van de brand. Deze fase leidt in de twee soorten huizen tot gelijkaardige resultaten met betrekking tot de temperatuur en de concentratie van chemische stoffen.

18

5. Conclusies Betreffende de bewoners: Voor eenzelfde binnenparement (in pleisterwerk, bijvoorbeeld voor de muren) en eenzelfde type meubilair, hebben de isolatie en het percentage van de initiële luchtverversing weinig invloed op de temperatuur van de rook en de CO- en HCNconcentraties tijdens de fase van het branduitbreiding (zolang de zuurstofconcentratie niet de beperkende factor wordt). De berekening van de tijd die beschikbaar is voor de evacuatie levert eveneens gelijkaardige resultaten op voor passiefhuizen en traditionele huizen. Betreffende de brandweerdiensten: • Tijdens de pseudo-regimefase worden grote CO-concentraties en concentraties van onverbrande gassen en lagere rooktemperaturen vastgesteld in het passiefhuis, en dit omwille van de uitdoving van de brand. Het risico op een backdraft tijdens de interventie van de brandweerdiensten in een passiefhuis mag niet worden onderschat. Het openen van een verluchter in het bovenste deel van het huis (dak) lijkt niet noodzakelijk te volstaan om de veiligheid van de brandweerdiensten tijdens de interventie te garanderen. • Aangezien verondersteld werd dat de brand in een woonvertrek ontstaat, zal de rook binnendringen in het verluchtingssysteem waarmee de passiefhuizen uitgerust zijn. Het lijkt echter zo te zijn dat de stroom van stoffen die het verluchtingssysteem binnendringt relatief klein blijft, in vergelijking met het debiet van de rook die onder de deuren doordringt (behalve indien er sprake is van een kortsluiting die de ventilatoren uitschakelt). Algemene opmerkingen: • Een isolerend binnenparement zal leiden tot een zeer snelle stijging van de temperatuur van de rook, en dit ongeacht het type huis. • Het is nuttig om te herinneren aan het feit dat de resultaten van de simulaties die in het kader van dit project werden uitgevoerd beperkt zijn, en dit op verschillende niveaus : 3

Een enkel passiefhuis werd als model gebruikt (massief huis);

19

3

Een enkel werkingsgebied werd weerhouden voor de mechanische ventilatiesystemen voor de toe- en afvoer van lucht;

3

Een enkel werkingsgebied werd voorzien voor de brand. Veel resultaten en interpretaties hangen rechtstreeks of onrechtstreeks af van dit werkingsgebied.

6. Aanbevelingen • De huidige wetgeving met betrekking tot de installatie van rookmelders in (alle) woningen wijzigen, door op zijn minst een detector per vertrek op te leggen. De burger moet op zijn minst gesensibiliseerd worden over het belang van rookmelders in zijn huis. • In het kader van de renovatie van een woning vermijden om gebruik te maken van een isolerend binnenparement. Dit isolatiemateriaal zou achter een afwerkingslaag moeten worden « verborgen ». • De voorkeur geven aan externe isolatie, zowel vanuit energetisch standpunt als voor de brandveiligheid. • Bij de architecten/ondernemers de nadruk leggen op het belang, met het oog op de veiligheid, van het aanbrengen van vensters die kunnen worden geopend (eveneens op de verdieping), ongeacht het feit of het huis al dan niet passief is. Sommige eengezinswoningen hebben vensters die niet kunnen worden geopend op de verdieping, wat bij een evacuatie in geval van brand bijzonder nadelig kan zijn (evacuatieweg). • Bij de architecten/ondernemers de nadruk leggen op het voordeel, met het oog op de veiligheid, van het aanbrengen van terugslagkleppen in de toevoerleidingen van de lucht, om te vermijden dat rook terechtkomt in het verluchtings­ systeem (verplichte maatregel in de basisnormen die niet van toepassing is op de eengezinswoningen). • Tijdens de opleiding van de brandweermannen de nadruk leggen op de herkenning van de voortekenen van een plotselinge backdraft en op het toepassen van interventiestrategieën in dergelijke situaties. • Herinneren aan het belang van het bijhouden van statistieken. Dit is het enige middel om een bewezen risico te identificeren.

20

Nota’s

21

Publicaties wetenschappelijk onderzoek Veiligheid en Preventie

Nummer 1: Jongeren en openbaar vervoer Nummer 2: Gemeentelijke administratieve sancties Nummer 3: De nieuwe functies inzake veiligheid Nummer 4: Woninginbraken Nummer 5: Valse alarmen Nummer 6: Toolbox Deontologie Nummer 7: Inbraakpreventie en technopreventief advies Nummer 8: Versterkte besturen: het lokaal prisma Nummer 9: Brandveiligheid in passiefhuizen

22

Inhoudstafel Voorwoord

4

1. Inleiding

5

2. Definitie

5

3. Stand van zaken

6



3.1. Brandproblematiek

7



3.2. Kenmerken van een passiefhuis

8



3.3. Voorstelling van het uitgevoerd werk voor het onderzoek

8

4. Simulatie brand in de passiefhuizen en de traditionele huizen

9



4.1. Inleiding

9



4.2. Beschrijving van de gemodelleerde huizen en van de ontstekingsbron (brand)

9



4.3. Vergelijking tussen een passiefhuis en een ‘traditioneel’ huis

12



4.4. Opening van een verluchtingsopening voor rook-en warmteafvoer

15



4.5. Brand in een klein vertrek (kamer)

16



4.6. Interventie van de brandweerdiensten - Risico op backdraft

17



4.7. Schatting van de beschikbare tijd voor de evacuatie

18

5. Conclusies

19

6. Aanbevelingen

20

Nota’s

21

Inhoudstafel

23

23

Deze brochure is een samenvatting van het onderzoek. De integrale tekst is enkel in het Frans beschikbaar op www.besafe.be (rubriek : publicaties).

Wenst u extra exemplaren van de brochure, dan kunt u deze bestellen per mail [email protected] of fax 02/557.35.22. De brochure is ook beschikbaar op www.besafe.be (rubriek ‘publicaties’)

Algemene Directie Veiligheid en Preventie Waterloolaan 76 1000 Brussel

T 02 557 33 99 F 02 557 33 67

[email protected] www.besafe.be

V.U.: Jérôme Glorie, Waterloolaan 76, 1000 Brussel - 2011

Brand in een passiefhuis, is dat echt de hel? Om een antwoord te geven op deze vraag en dus om te weten of een brand van een passiefhuis meer gevaar oplevert, is er een wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd. Dit onderzoek vergelijkt aan de hand van mathematische modellen de simulatie van een brand in een passiefhuis en in een gewoon huis. Het trekt er conclusies en nuttige aanbevelingen uit voor iedereen die zich interesseert voor brandveiligheid in woningen.