Reading time 15 minutes

Dit blog over ventilatie tijdens repressie was eerst met z’n drieën. Tijdens de grote schoonmaak voor tien jaar Rizoomes heb ik er echter eentje van gemaakt, met twee delen. Deel één betreft het verslag van een mini-congres over repressieve ventilatie uit 2013. Deel twee is een korte inleiding op Wind Driven Fires, als je niet zelf ventileert maar de wind het voor je doet. En deel 3 is een oude column over de Rookweer.

Ik ben me ervan bewust dat de techniek op het gebied van ventilatie en rookverspreiding inmiddels misschien wel verder is ontwikkeld. Maar het geeft wel het tijdsbeeld weer van dat moment: de eerste stappen op weg naar een wetenschappelijke benadering van de brandweer, naar een brandweerdoctrine. Dat vond ik eigenlijk al reden genoeg om het hier, redactioneel opgeknapt, te herplaatsen.

1. Van het mini-congres Repressieve Ventilatie

Op 6 november 2013 organiseerde Brandweer Amsterdam Amstelland een mini-congres over repressieve ventilatie, ook wel aangeduid als Positive Pressure Ventilation (PPV) en Positive Pressure Attack (PPA).  Ondanks mijn kwalificatie mini-congres was de lijst sprekers zeer internationaal.

Uit Zweden was Lars Agerstrand overgekomen en de founding father van de PPV, Kriss Garcia, was uit Amerika komen over vliegen. Verder was Chris Potma van Flow Motion aanwezig, gespecialiseerd in stromingsleer. En ikzelf ging iets vertellen over human factors.

Ziehier mijn lezing van het congres over repressieve ventilatie in 2013

Voor mij was het verhaal van Potma het hoogtepunt. Met name omdat hij haarfijn demonstreerde hoe allerlei intuïtieve aannames over drukopbouw en ventilatie wetenschappelijk beschouwd heel anders bleken te zijn. Sowieso bleek zijn vraag of we het hadden over dynamische druk, statische druk of totale druk al tot verwarring te leiden.

Intuïtie

Daarna liet hij allerlei voorbeelden zien, gebaseerd op Computational Fluid Dynamics (CFD), waarbij je ziet dat PPV en PPA, zeker in grote compartimenten, anders werken dan je denkt. Er ontstaan allerlei wervelingen tussen stromingen van verschillende temperaturen, koude stromingen vallen in hete lucht omlaag en mengen niet, en in grote compartimenten ontstaan er subwervelingen van verschillende omvang die zich serieel gaan ontwikkelen achter elkaar, in plaats van dat er één grote werveling door het hele compartiment ontstaat.

En zo waren er nog een paar voorbeelden, die eigenlijk heel mooi aansloten op de vorige twee blogs over intuïtie en de intuïtiepomp: ervaring door intuïtie is mooi, maar challenge het wel met wetenschappelijke feiten. Vandaar de titel van deze blog, een samentrekking van ventilatie en intuïtie: wees voorzichtig met ventuïtie, zeker onder tijdsdruk.

Citaten

Een paar citaten uit het congres:

  • Ventilation is part of a system where it cannot be treated independently.  It’s also about fire behavior and fire suppression.
  • Een PPA past prima bij de defensieve binneninzet. En als dat goed gaat, kun je door naar offensief binnen.
  • Key factor voor PPA is dat je de locatie van de brand weet. Is dus lastig te gebruiken bij gebouw in brand, maar brand in gebouw kan wel met PPA.
  • Vanuit Zweden komt de waarschuwing om PPA niet te gebruiken in grote compartimenten. Te ingewikkeld en te gevaarlijk.
  • Vertrouw niet op je intuïtie waar het gaat om drukken en stroming. Helemaal onder tijdsdruk, want dan werk je op basis van herkenning en het is dan de vraag of je waarneming en intuïtie passen bij de feitelijke situatie ter plekke.

Dat laatste sloot nauw aan bij mijn key note over human factors en ventilatie. Wees voorzichtig met het opnemen van gereedschappen en technieken die je niet vaak inzet en die een groot effect op het incident kunnen hebben omdat hun invloed op de situatie ter plekke eigenlijk onvoorspelbaar is. 

2. Wind driven fires

Op 18 december 1998 woedde er een grote brand op de tiende verdieping van een flatgebouw aan de Vandalia Avenue, New York. Een van de bewoners zou nog vermist zijn, en zodoende besloot men tot een binnenaanval.

Drie brandweermannen doorzochten diverse verdiepingen, tot duidelijk werd dat de bewoner al buiten stond. Net toen de drie weer naar beneden wilden gaan brak de hel los. Uit de openstaande deur van een appartement explodeerde een gitzwarte rookkolom de gang in. De hitte was zo groot dat de gelaatstukken direct wegsmolten.

Voor de brandweermannen was er geen redden meer aan. Ter plekke lieten ze het leven. Alle reden voor Brandweer New York om onderzoek te doen. Het was namelijk niet de eerste fatale brand in een high-rise building, zoals de Amerikanen hun flatgebouwen noemen. En gezien het verzorgingsgebied zou het ook niet het laatste ongeval zijn als er niet wat zou worden veranderd aan de inzetprocedures.

Maar eerst moest worden uitgezocht wat er gebeurd was. Waarom sprong die rookgasexplosie nu opeens de gang in waar net die drie brandweermannen liepen, een gang waar het zicht en de temperatuur tot voor kort acceptabel waren geweest?

Onderzoek

Uit het onderzoek bleek dat de ramen van het appartement waar de brand woedde net waren gesprongen op het moment dat de brandweer daar voorbij kwam. De wind raasde door het open raam naar binnen en dreef de gassen en hitte met een noodgang de overloop en het trappengat in. De vuurhaard, die al die tijd onvoldoende zuurstof had gehad om tot volledige ontwikkeling te komen, explodeerde in een mum van tijd.

Wind driven fires, zo werd dit fenomeen gedoopt.

En hoewel de kans op een rookgasexplosie het grootste is in hoogbouw, zijn er ook gevallen in laagbouw bekend waarbij harde wind een explosieve branduitbreiding tot gevolg had. Kerber en Madrzykowsky (K&M), twee onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST), ontdekten dat het alles te maken had met luchtdruk.

De windcondities rond hoge gebouwen zijn ook op windstille dagen tot stormachtig aan toe. Zodra ergens boven in de flat een raam open staat die via andere open deuren en ramen rechtstreeks in contact staat met een open deur beneden, trekt de vuurhaard binnen enkele seconden van boven naar beneden. Recht door de aanvalsweg waar wij net bezig zijn mogelijke slachtoffers te zoeken, met een snelheid en een kracht die volkomen onverwacht is gezien de eerste verkenningen op de verdiepingen beneden de vuurhaard.

Deur dicht houden, dus, daar beneden.

Laboratorium

K&M begonnen met enkele laboratorium experimenten om de wind driven fires te onderzoeken. Daaruit concludeerden zij het volgende:

Hier zie je experimenten met een Wind Control Device. Omdat de wind werd gehinderd, nam de brand in omvang af. Foto van Fire Engineering.
  • Rook is brandstof; vuurlast dus
  • Ventileren leidt niet altijd tot koeling, soms zelfs tot temperatuurverhoging.
  • Let op de luchtstroom die door de vuurhaard zelf wordt veroorzaakt
  • Blijf buiten elke luchtstroom als je toch naar binnen gaat
  • Wind Control Devices (WCD, een soort gordijnen om openstaande ramen van buiten af te dekken) stoppen de luchtstroom en verlagen de temperatuur.
  • Extern opgebracht LD stralen verlagen de temperatuur aanzienlijk. Daarvoor ontwikkelde men in New York de Floor Below Nozzle; een gebogen buis, die in een hoek van onder de brandvloer via de ramen naar binnen kan spuiten.
  • Overdrukventilatie (PPV) kan de luchtstroom omkeren, dus weer naar buiten in plaats van de gang op. Maar dat moet wel zorgvuldig gebeuren, sowieso met straal en verder kan pas na enkele (5 tot 10) minuten worden binnengetreden in verband met flashovergevaar door de PPV.

Deze bevindingen waren zo interessant, dat K&M uiteindelijk toestemming kregen voor live fire experimenten in een leegstaand flatgebouw. Ik heb te weinig ruimte om die experimenten hier verder te beschrijven, daarom alleen de aanvullende conclusies op de labexperimenten.

  • Wind driven fires vragen om een zwaar opgeschaalde inzet als je toch moet besluiten tot een binnenaanval. Inzetmodel is dan dus een defensieve binnenaanval.
  • Flow path awareness (‘Luchtstroombewustzijn’) ; verken op openstaande deuren en ramen en breng mogelijke luchtstromen in kaart voor je aanvalsweg.
  • Gelijktijdige inzet van WCD, PPV en Floor Below Nozzles werkt het best maar kost wel veel tijd. De WBDBO van het gebouw wordt dan dus relevant voor de juiste inzet.

Inmiddels zijn deze tactieken ten dele geïmplementeerd bij brandweer New York. Uitrol vindt nog steeds plaats anno 2010 in de ventilerende organisatie

3. Rookweer

Dit blog over de rookweer stamt uit 2008. Op dat moment was ik nog lector Brandweerkunde en deden we onderzoek naar de brandkromme. De belangrijke rol die rook had en heeft werd daarbij al snel duidelijk. Vlak na dit eerste onderzoek moest ik wegens reorganisaties stoppen met het lectoraat. Gelukkig is mijn opvolger met dezelfde vraagstukken door gegaan.

Na alle discussie over de buitenaanval deze keer weer eens een ouderwets gezellige column over de binnenaanval. Want men moet niet denken dat ik daar opeens tegen ben. De binnenaanval is net zo goed een stuk gereedschap dat de brandweer ten dienste staat als de buitenaanval, of de repressieve ventilatie, of het gecontroleerd laten uitbranden.

Als je maar weet waarvoor je het doet, en als er maar een duidelijke afweging is gemaakt tussen het doel van de inzet en het eigen risico.

Een goede reden voor een binnenaanval is een redding. De vraag is welke manier van optreden de overlevingskans van slachtoffers zo groot mogelijk maakt. Bij de beantwoording van die vraag speelt het brandgedrag een grote rol.

Standaard Brandkromme

In Nederland wordt daarvoor gebruik gemaakt van de standaard brandkromme. Deze standaard is rond 1949 in Nederland geïntroduceerd, maar is eigenlijk nooit formeel geverifieerd. Op dit moment gaan we er van uit dat een brand zich ongeveer 13 minuten ontwikkeld heeft voordat hij wordt ontdekt. Daarna zijn er 2 minuten voor alarmering, 7 minuten voor opkomst en 7 minuten voor een inzet genormeerd. Dan is het brandproces dus een half uur onderweg, precies het moment vòòr de flash-over.

Daarna staat er nog een half uur gereserveerd voor de blussing. Binnen het uur moet de brand onder controle zijn. De nablustijd is verder niet meer in tijd gedefinieerd.

Tot zover de theorie.

De praktijk laat echter een ander beeld zien. Vanuit mijn eigen ervaring kan ik stellen dat er een grote variatie bestaat in brandontwikkeling, met name in het tijdsbestek vòòr een flash-over. De huidige inventaris van woningen, tot de nok toe vol gestouwd met gestolde aardolieproducten, zorgt voor een veel snellere brandontwikkeling dan de standaard aangeeft.

Bovendien verstoren allerlei milieumaatregelen op het gebied van energiebeheer de natuurlijke ventilatie in gebouwen. Reden genoeg dus voor het Lectoraat Brandweerkunde om de brandkromme wetenschappelijk te toetsen. Ik licht een eerste tipje van de sluier op:

Eerste resultaten

  • Het blijkt dat in de ruimte van ontstaan van de brand al binnen anderhalve tot 3 minuten een onoverleefbare situatie ontstaat, veroorzaakt door gassen en rook. Daar valt repressief niets te winnen. De enige methode om winst te boeken is het verplichten van rookmelders, ook in bestaande bouw. Preventieve maatregelen zijn denkbaar op het verkleinen van de kans op brand, bijvoorbeeld door het verplichten van brandvertragers in inventaris (zoals in Engeland al verplicht is) en het beperken van ontstekingsbronnen.
  • De overlevingskansen in de overige vertrekken zijn sterk afhankelijk van rookverspreiding. Preventieve voorzieningen in woningen moeten dus zowel afgestemd worden op branddoorslag en brandoverslag als op rookontwikkeling. Dat geldt niet alleen in het betreffende pand zelf, maar ook naar de buurpanden toe. Zo mag je verwachten dat een gezamenlijk dak over woningen rook- en brandwerend wordt uitgevoerd. Dat is niet altijd het geval, getuige de brand in de Koning Willem I laan onlangs in Hoofddorp.
  • Een repressieve inzet van de brandweer gericht op een redding is dus alleen maar zinvol in aanpalende vertrekken en bij buurpanden. Dat werpt een ander licht op de opkomsttijden. Die moeten niet gebaseerd worden op een standaard brandkromme, maar moeten het resultaat zijn van een risico-inschatting waarbij preventieve en repressieve maatregelen tegen elkaar worden afgewogen. In die zin is een wettelijke verplichting van 8 minuten een zinloze maatregel die veel geld kost en geen veiligheidswinst oplevert.
  • Tot slot de binnenaanval. Die is gegeven deze onderzoeksresultaten ook aan vernieuwing toe. Een binnenaanval moet op één of andere manier de rookverspreiding managen. Ventileren dus, maar wel op een verantwoorde wijze. Bijvoorbeeld door tactisch sommige deuren wel te openen en andere niet. Door sommige ramen wel in te gooien en andere niet, door soms wel een overdrukventilator toe te passen en soms niet.

Het onderzoek naar de brandkromme is nog lang niet afgerond. Er blijft veel stof tot nadenken en bestudering over. Toch durf ik nu al te stellen dat de brandbeheersing aan een heroriëntatie toe is. Ik zeg expres brandbeheersing, omdat het zowel om preventieve als repressieve uitgangspunten gaat.

En de richting is ook duidelijk: van brandweer naar rookweer.


Meer lezen over repressieve ventilatie doe je in dit blog: De triomf van de ondergeventileerde brand.