Wat is brandveilige isolatie? De thermische belasting van scheidingsconstructies door een natuurlijke brand
Ir. Ruud van Herpen
Technisch directeur Adviesburo Nieman BV 25 mei 2010 1
Is brandbare isolatie gevaarlijk?
FLV-bestand
2
1
Is brandbare isolatie gevaarlijk?
• Onderzoeksrapporten Scheepswerf De Punt: – – – – –
Cie. Helsloot DGMR OVV (UGent) Reactie Nieman Reactie Fred Vos
• De kunststof dak- en gevelisolatie is niet verantwoordelijk de oorzaak van het opgetreden brandscenario en de rookgasexplosie • Betekent dit dat brandbare dak- en gevelisolatie niet risicoverhogend is?
3
Is brandbare isolatie gevaarlijk?
• Volgens de regelgeving is brandbare isolatie niet gevaarlijk mits de constructie waarin het wordt toegepast een voldoende lage branduitbreidingssnelheid bezit. • De regelgeving gaat voorbij aan projectspecifieke kenmerken. • Met FSE kunnen projectspecifieke risico’s van brandbare isolatiematerialen inzichtelijk gemaakt worden. • Reden voor een verkennend onderzoek. 4
2
Fire Safety Engineering bron Gedrag van brand en rook: CFD, vultijdmodel, fysisch brandmodel, meerzonemodel,...
Gedrag van constructies (B): thermodynamische simulaties, materiaalgedrag, mechanische consequenties,...
Actieve brandbeveiliging (I): brandbeveiligingsinstallaties, rookbeheersingsinstallaties, activeringsniveaus,...
Gedrag van mensen (O): doorstroom-/opvangcapaciteit, evacuatieberekeningen,...
respons 5
Fire Safety Engineering: Bron
• Fysisch brandmodel NEN 6055, toegepast op een brandcompartiment • Temperatuurontwikkeling afhankelijk van – Brandstof (vuurlast, referentie vermogensdichtheid, tijdconstante, stoichiometrische constante,…) • Cellulose-achtige brandstof
– Brandruimte (afmetingen, openingen, vorm, warmteaccumulatie in constructies,…) • Brandcompartiment van 100 m2 • Brandcompartiment van 1000 m2
6
3
Fire Safety Engineering: Respons
• Geisoleerde scheidingsconstructies: Thermisch dun
Thermisch dik
dak
wand
7
De bron: thermische consequenties
In plaats van genormeerde temperatuurkrommen… Nominal temperature-time curves 1400,0
1200,0
temperature [C]
1000,0
800,0
600,0
400,0
200,0
0,0 0
15
30
45
60
75
90
105
120
time [min] standard curve
external curve
hydrocarbon curve
8
4
De bron: thermische consequenties
…een meer realistisch brandvermogenscenario !
9
De bron: thermische consequenties
Zonemodel als basis Vóór flashover: twee zones
Ná flashover: één gemengde zone
10
5
De bron: thermische consequenties
11
Respons: Gedrag van constructies
• Na flash-over speelt alleen de vuurlast een rol, tenzij de constructie een inwendige compartimentsgrens is • Voor flash-over kan een constructie lange tijd worden belast door de hete zone: – Belasting door straling en convectie (groter dan de belasting door straling op de inventaris) – Kunststof isolatiemateriaal in thermisch dunne constructies kan gaan smelten (thermoplasten) of vergassen (thermoharders) – Risico voor kunststof isolatie in stalen daken en wanden
12
6
Respons: Gedrag van constructies
• Dakconstructie: – – – – –
Stalen dakplaat PUR of PIR isolatie PVC of bitumen dakbedekking, luchtdicht Pyrolyseren PUR bij T>200 oC en PIR bij T>300 oC Pyrolyseproduct wordt opgenomen in de hete zone
13
Respons: Gedrag van constructies
Snelheid van het pyrolysefront in PIR bij een temperatuur van de hete zone van 350 oC en 400 oC
14
7
Respons: Consequentie hete zone
• Pyrolyseproduct (gasvormige urethaanverbindingen) wordt opgenomen in de hete zone • Concentratie van pyrolyseproducten afhankelijk van: – Pyrolysesnelheid – Volume(toename) van de hete zone
• Explosief mengsel bij concentratie van pyrolyseproducten tussen LFL en UFL
15
Respons: Consequenties hete zone
De hete zone wordt een ‘premixed flame’ Rookgasexplosie
16
8
Respons: Consequentie hete zone
Brandruimte 1000 m2, 10 m hoog, 1 MW/m2 met tc=600 s Pyrolysetemperatuur 200 oC (PUR)
17
Respons: Consequentie hete zone
• Risico rookgasexplosie bij pyrolyserende kunstof dakisolatie tijdens hulpverleningsfase en repressieve inzet • Risico rookgasexplosie scenario-afhankelijk en projectafhankelijk • Rookgasexplosie leidt tot vervroeging van flashover
18
9
Was dit nu Fire Safety Engineering?
FSE: niet alleen effecten beschouwen maar ook kansen beschouwen! – Werkzaamheden aan dakbedekking zijn een belangrijke brandoorzaak, de kans hierop wordt mede bepaald door het type isolatiemateriaal.
19
Conclusie
• PUR- en PIR-isolatie in thermisch dunne dakconstructies vergroten het effect van een brand in grotere hoge brandcompartimenten • PUR- en PIR-isolatie in thermisch dunne dakconstructies vergroten de kans op het ontstaan van een brand Er is dus een groter brandveiligheidsrisico bij PUR- en PIR-isolatie in thermisch dunne constructies, maar moeilijk kwantificeerbaar. 20
10
