Het gevaar van rook
Sinds de jaren 1980 staat vast dat 80 % van de dodelijke slachtoffers van een brand valt door het inademen van giftige rook. Er worden drie grote gevaren onderscheiden: de ondoorzichtigheid, de toxiciteit en de temperatuur.
Gevaren voor personen
Ondoorzichtigheid
- Zicht teruggebracht tot minder dan 4 m
- Verlies van herkenningspunten & oriëntatie
- Nooduitgangen niet te vinden
Toxiciteit
- ≈ 140 gevaarlijke stoffen vrijgekomen
- Verstikkende gassen (CO, cyaniden)
- Irriterende gassen (chloor en derivaten)
Temperatuur
- Dodelijk voor de longalveolen > 120 °C
- Stratificatie van de warme rook
- Dicht bij de grond blijven om te overleven
Ondoorzichtigheid. Wanneer het zicht onder 4 meter zakt, wordt het vrijwel onmogelijk zich te oriënteren en de nooduitgangen te vinden. In paniek verliest de gebruiker zijn herkenningspunten en gedraagt hij zich alsof hij in een ingesloten ruimte vastzit, waarbij hij elk richtingsgevoel verliest; als de persoon niet snel wordt weggehaald, kan de situatie fataal worden.
Toxiciteit. Bij een brand komen ongeveer 140 gevaarlijke stoffen vrij, soms dodelijk zelfs na een korte blootstelling — de slachtoffers moeten binnen 30 minuten worden geholpen. De giftige gassen vallen uiteen in verstikkende gassen (cyaniden, koolstofoxiden) die het centrale zenuwstelsel onderdrukken, en irriterende gassen (chloor en derivaten) die de slijmvliezen van de luchtwegen aantasten — tot de gevaarlijkste behoren koolstofdioxide, koolstofmonoxide en stikstofoxiden. Bij een brand daalt de hoeveelheid zuurstof: onder 6 % treedt bewusteloosheid of zelfs de dood op. De afname van de zuurstof tast de motorische coördinatie en het vermogen om zich te verplaatsen aan.
Temperatuur. De temperatuur kan zeer snel stijgen en niveaus bereiken die dodelijk zijn voor de longalveolen, boven 120 °C. De rook, met een lage dichtheid, stijgt naar het plafond en hoopt zich op in lagen met afnemende temperatuur — de stratificatie. Gezien de convectieverschijnselen wordt aanbevolen dicht bij de grond te blijven, waar de temperaturen lager zijn, de giftige stoffen minder geconcentreerd en de zuurstof ruimer aanwezig.
Gevaren voor goederen
Rook speelt een belangrijke rol bij de uitbreiding van de brand. Blootgesteld aan hoge temperaturen in een zuurstofarme omgeving ontleden brandbare materialen en produceren zij brandbare gassen die de vlammen voeden: dat is pyrolyse. Rook is bovendien corrosief — zij bevat onder meer zoutzuur, gevaarlijk voor de constructie van het gebouw en voor de goederen in de getroffen zone.
De functies en doelen van rookbeheersing
Rook afvoeren om levens te redden
De grootste bedreiging voor iemand die in een brand verzeild raakt is rookvergiftiging. Het is dus cruciaal de rook uit het getroffen gebouw af te voeren: dat is de rol van de rook- en warmteafvoer. Tijdens een brand blijven de rook en de warmte in het gebouw opgesloten, waardoor de gebruikers niet veilig naar buiten kunnen. Rook- en warmteafvoer beoogt een deel van de rook af te voeren om een rookvrije luchtzone onder de rooklaag te creëren.
De voordelen zijn talrijk: zij vergemakkelijkt de ontruiming van de gebruikers door de zichtbaarheid en de verse lucht te behouden; zij beperkt de uitbreiding van de brand door warme gassen en deeltjes af te voeren; zij geeft de brandweer toegang tot de brandhaard; en zij verkleint het instortingsrisico van het gebouw door de temperatuurstijging te beperken.
De randvoorwaarden van rookbeheersing
De volumes beperken en de stratificatie beheersen
Om deze doelen te bereiken moet aan verschillende randvoorwaarden worden voldaan. De eerste bestaat erin de te ontroken volumes te beperken met compartimentering — brandwerende wanden en deuren — om de uitbreiding te beperken. Grote verkoopruimtes, die niet te compartimenteren zijn, worden behandeld met rookschermen die de rook naar de afvoersystemen geleiden.
Vervolgens moet de stratificatie worden gerespecteerd, door turbulentie te vermijden die de warme rook naar de grond zou terugsturen: de inblaassnelheden mogen nooit meer bedragen dan 5 m/s. Voor een doeltreffende doorspoeling liggen de verseluchtinlaten laag en de rookafvoeren hoog, waarbij elke dode zone waar een rookprop zou kunnen blijven hangen wordt vermeden. Tot slot is het van belang de thermische regelgeving na te leven, om het comfort te waarborgen zonder permanente openingen naar buiten.
De principes van rookbeheersing
Er zijn twee grote principes:
- De doorspoeling: verse lucht laten stromen in het onderste deel van het te ontroken volume en de rook bovenaan afzuigen — natuurlijk of mechanisch naar gelang het type afvoer;
- De drukhiërarchie: een lagere druk instellen in het getroffen volume dan in de aangrenzende ruimtes, wat een evenwicht schept dat de verspreiding van de rook verhindert. Deze methode, vaak toegepast in hoogbouw, vereist mechanische rook- en warmteafvoer.
De verschillende vormen van rook- en warmteafvoer
Natuurlijke rook- en warmteafvoer
Dit is de meest voorkomende vorm: er worden dakkoepels of op afstand bediende gevelopeningen gebruikt om de rook af te voeren, en deuren of openingen om de lucht toe te voeren. De bedieningen moeten gelijktijdig op de afvoeren en de luchttoevoeren werken.
Mechanische / natuurlijke rook- en warmteafvoer
Minder gangbare opzet, waarbij een ventilator voor de luchttoevoer wordt ingezet wanneer het te ontroken volume half verdiept of moeilijk bereikbaar is. De luchttoevoerroosters houden een snelheid lager dan 5 m/s aan en de rookafvoer gebeurt via dakkoepels.
Natuurlijke / mechanische rook- en warmteafvoer
Hier wordt de afzuiging verzorgd door een of meer ventilatoren, terwijl de luchttoevoer via deuren of op afstand bediende openingen verloopt. De afmetingen van de luchttoevoeren worden berekend uit het totale afzuigdebiet.
Mechanische / mechanische rook- en warmteafvoer
Deze vorm vereist zowel inblaas- als afzuigventilatoren. De snelheid aan de inblaasroosters mag niet boven 5 m/s komen om destratificatie van de rook te vermijden, en het inblaasdebiet blijft lager dan het afzuigdebiet — doorgaans in de orde van 0,6 maal het afgezogen debiet — om de drukhiërarchie te respecteren.
Het begrip RWA-engineering
De besluit van 22 maart 2004 heeft de RWA-engineering ingevoerd, die wordt gebruikt wanneer de strikte toepassing van de regelgeving niet mogelijk is — bijvoorbeeld in als monument beschermde gebouwen, waar bepaalde wijzigingen onmogelijk zijn. Deze aanpak beoogt het verloop van de rook te simuleren bij een brand, en de beheersing ervan met natuurlijke en/of mechanische RWA-systemen.
Deze studies moeten worden uitgevoerd door als bekwaam erkende instanties van het Franse ministerie van Binnenlandse Zaken. Zij omvatten een volledige presentatie van de aangehouden aannames, simulaties die een bevredigende beheersing van de rook aantonen, en een presentatie van de resultaten en de conclusies over de doeltreffendheid van de aanbevolen systemen.
In 2017 is de Guide de bonnes pratiques pour les études d'ingénierie du désenfumage gepubliceerd door het centrale laboratorium van de prefectuur van Parijs. Hij verduidelijkt de rollen en verantwoordelijkheden van de betrokkenen, harmoniseert de definities, formaliseert het proces, legt opgelegde brandscenario's vast, harmoniseert de aanvaardbaarheidscriteria en bepaalt de methoden voor RWA-proeven op locatie.