Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied

Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied
In de 19e eeuw werden sprinklers uitgevonden als middel om desastreuze branden in
katoenfabrieken te voorkomen. In de eeuw die volgde werd het concept wereldwijd
door de fabrieken en hun verzekeraars overgenomen om zo de blootstelling aan brand
te beperken. Inmiddels hebben ruim honderd jaar aan statistische analyses
aangetoond dat sprinklers bewezen hebben over een unieke doeltreffendheid te
beschikken in het voorkomen van verlies van eigendommen.
Minder Brandschade
De brandschade van bedrijven die met een sprinklerinstallatie zijn uitgerust ligt
gemiddeld meer dan 80% lager dan die van bedrijven zonder sprinklerinstallatie. Niet
alleen
werden
verliezen
in
eigendommen teruggebracht, er vonden
ook minder dodelijke ongevallen, als
gevolg van brand plaats, in gebouwen
die met sprinklers beschermd werden.
Hoewel het basisconcept niet veranderd
is, zijn er in de loop der tijd veel
verbeteringen
aangebracht
zodat
sprinklerinstallaties nu betrouwbaarder
en efficiënter zijn dan ooit tevoren. Dit
artikel beschrijft hoe sprinklers werken,
de prestaties die ze leveren en de
normen voor sprinklerinstallaties en -componenten. Het biedt informatie over
woonhuissprinklers en eindigt met de aanbeveling om voor alle soorten systemen
alleen gekwalificeerde installateurs gebruiken.
De werking van sprinklers
De meeste sprinklerinstallaties zijn natte leidingsystemen. De sprinklers,
die op regelmatige afstand van elkaar aan het plafond van het te
beschermen gebouw bevestigd zijn, worden gevoed door leidingen met
water onder een lage druk (meestal 6-8 bar). De leidingen worden van
water voorzien door een pomp die het water uit een sprinklertank pompt.
Elke sprinkler beschikt over een thermisch element dat op warmte
reageert. In het verleden bestond dit thermisch element uit een
gesoldeerde verbinding die onder spanning stond. Voor bepaalde grote industriële
sprinklers wordt deze technologie nog steeds toegepast. Wanneer de soldering wordt
verwarmd tot zijn smeltpunt, laat de verbinding los en valt de afdichting van de
sprinkler weg. In plaats van een soldeerverbinding gebruikt men tegenwoordig in de
meeste sprinklers een glaspatroon. Dit patroon is gevuld met een vloeistof die uitzet
en werkt volgens het principe van een thermometer. Op een bepaalde temperatuur
Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied
1-6
heeft de vloeistof geen ruimte meer om verder uit te zetten en breekt het
glaspatroon. De activeringstemperatuur van een sprinkler zou 30 °C boven de
maximaal verwachte omgevingstemperatuur moeten liggen. Voor sprinklers met een
glaspatroon ligt deze temperatuur normaal gesproken op 68 °C. De kleur van het
glaspatroon geeft de activeringstemperatuur aan. Voor een temperatuur van 68 °C is
deze kleur rood.
Elke sprinkler reageert mechanisch en afzonderlijk op warmte zodat alleen sprinklers
die opgewarmd worden, omdat ze zich dicht bij de brand bevinden, in werking zullen
treden. Bij de meeste branden treden slechts een of twee sprinklers in werking. Als de
massa van het materiaal dat moet verwarmd worden voordat de sprinkler activeert
kleiner wordt, reageert de sprinkler eerder op een brandhaard. In de jaren tachtig
waren sprinklers, die door een glaspatroon worden geactiveerd, voorzien van een
glaspatroon met een diameter van 8 mm of meer. Tegenwoordig is de standaard
response-sprinkler uitgerust met een glaspatroon met een diameter van 5 mm en de
gevoeligere, snelle response-sprinklers met een glaspatroon met een diameter van 3
mm.
In ruimten waar de leidingen zouden kunnen bevriezen, wordt
het leidingnet met perslucht gevuld. Wanneer een sprinkler in
werking treedt als gevolg van een brand, vindt er een
drukverlaging plaats en opent een klep waardoor het water in
de leidingen en uit de geopende sprinkler stroomt. Dit wordt
een droog leidingsysteem genoemd. Een andere manier om
met vorst om te gaan is het gebruik van droge
leidingsprinklers. Dit systeem heeft een sprinkler die aan het
ene uiteinde van een korte lengte leiding intern verbonden is aan een waterafdichting
en aan het andere uiteinde op de sprinklerleidingen is geschroefd. De sprinklerleiding
wordt zoals gewoonlijk met water gevuld en loopt door een vorstvrije ruimte.. Deze is
geïsoleerd van de ruimte waar wel kans op bevriezing bestaat. De lengte van een lege
(droge) leiding van de droge leidingsprinkler loopt door de isolatie naar de koude
ruimte.
Als zich in de te beschermen ruimte een brand ontwikkelt die zeer snel groeit,
bijvoorbeeld in het geval van ontvlambare vloeistoffen, is activering van één sprinkler
tegelijk te langzaam. Daarom zijn in dit geval alle glaspatronen uit de sprinklers
verwijderd en zijnde leidingen open naar de lucht. De brand wordt gedetecteerd door
middel van warmte-, rook- of vlamdetectors en een klep wordt geopend om het water
naar alle sprinklers tegelijkertijd uit te stoten. Dit systeem staat bekend als een
deluge-systeem. Dit type sprinklerinstallatie is de favoriet in Hollywood-films, maar
wordt in werkelijkheid alleen geplaatst om met olie gevulde transformatoren,
Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied
2-6
vliegtuighangars en industriële ruimten met groot risico te beschermen en zeker geen
luchthaventerminals, kantoren of ziekenhuizen.
Wanneer een sprinkler in werking treedt, daalt de
druk in de leiding, waardoor de pomp start. Dit kan
vervolgens een alarm signaleren. Het water dat in de
sprinklerleiding stroomt, activeert een schakelaar.
Deze stuurt een alarm dat vervolgens op een paneel
kan weergeven waar in het gebouw de sprinkler is
geopend. Een stijging van de waterdruk in de leiding
als gevolg van de inwerkingtreding van een pomp
kan ook een schakelaar voor een alarmsignalering activeren. Hoewel sprinklers de
gevaren van brand enorm doen afnemen, moet ieder in de ruimte waar de brand
begonnen deze ruimte altijd verlaten en moet altijd de brandweer worden gebeld.
Prestaties van sprinklers
Sprinklers reageren op warmte en sproeien water op de brand die onder de sprinklers
woedt. Statistische gegevens uit Denemarken en Duitsland tonen dat sprinklers in
98% van de gevallen de brand onder controle krijgen of blussen. Wanneer een
sprinklerinstallatie een brand onder controle heeft, wordt verdere verspreiding van de
brand voorkomen. In dat geval voltooit de brandweer het bluswerk of de brand dooft
omdat de brandstof is uitgeput. Uiteraard, wanneer de brand is geblust is het gevaar
geweken. Zelfs als de brand onder controle is maar nog niet volledig werd geblust,
vermindert dit het levensgevaar aanzienlijk.
Brandproeven die werden uitgevoerd door onafhankelijke laboratoria in verschillende
Europese landen en in de Verenigde Staten hebben aangetoond dat temperaturen en
de ontwikkeling van giftige gassen zoals koolmonoxide in de kamer waar de brand is
ontstaan snel afnemen. In de meeste gevallen blijven de condities, hoewel
onaangenaam, zonder levensgevaar in de kamer waar de brand is ontstaan en blijven
deze in alle gevallen zonder levensgevaar in de
andere ruimtes in het gebouw. Daarom worden
sprinklers vaak door brandveiligheidsautoriteiten
aanvaard als een alternatieve maatregel voor
compartimentering van een gebouw, zodat de
compartimenten groter en de vluchtroutes langer
kunnen zijn. Ze worden tevens aanvaard als
compensatie wanneer de toegang voor de
brandweer onvoldoende is, bijvoorbeeld in een stad
waar een gebouw recht achter een ander gebouw wordt geplaatst en de toegang voor
de brandweer beperkt is.
Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied
3-6
Normen voor sprinklerinstallatie
Industriële en commerciële sprinklerinstallaties worden ontworpen volgens ofwel de
Europese norm, NBN EN 12845 (*), of de Amerikaanse norm, NFPA 13 (*). FM Global,
een grote verzekeraar van commerciële gebouwen in de Verenigde Staten, publiceert
zijn richtlijnen voor het ontwerp van een sprinklerinstallatie op zijn website als
datasheet 2-0, die ook door veel andere verzekeraars worden geaccepteerd.
Veel van de belangrijkste onderdelen van een sprinklerinstallatie, zoals kleppen,
sprinklers en schakelaars moeten worden getest in overeenstemming met de
verschillende delen van
en van CE-markering worden voorzien. Verzekeraars staan
er vaak op dat deze onderdelen ook worden getest, goedgekeurd en gemarkeerd met
het logo van een internationaal erkend laboratorium, zoals FM Approvals of
Underwriters Laboratories in de Verenigde Staten, LPC in het Verenigd Koninkrijk of
VdS in Duitsland. Niet alle sprinklers en kleppen op de markt beschikken reeds over
een geharmoniseerd Europees testprotocol waarop zij getest kunnen worden. Ze
zouden echter zeker allemaal het logo van een van deze laboratoria moeten dragen.
De huidige editie van NBN EN 12845 dateert uit 2004. Binnenkort komt een
herziening van deze norm beschikbaar waarin veel van de algemeen gebruikte
technologieën, sinds lange tijd erkend door NFPA 13, FM Global, UL, LPC en VdS,
worden opgenomen. Dit is het bijzonder van toepassing op installaties die gebruik
maken van sprinklers met een hogere stromingssnelheid zoals voor bescherming van
magazijnen en opslagrisico's in fabrieken. Deze sprinklers zijn voorzien van snelle
response-thermische elementen en stoten een grote waterstroming uit om snel
groeiende branden in grote gebouwen en waar alleen op het plafond gemonteerde
sprinklers worden gebruikt onder controle te kunnen krijgen of te blussen. Deze
herziening biedt tevens informatie voor aanscherping van de norm op een aantal
andere gebieden zoals het testen van pompen.
(*) Belangrijkste gebruikte installatie voorschriften in België
Europese
normen
NBN EN 12845: Installatieregels sprinklerinstallatie
NBN EN 12259: Productspecificaties (sprinklers, kleppen etc.…
Internationale
NFPA 13: Installatieregels sprinklersystemen
NFPA 13D & 13R: Sprinklerinstallaties
residentiele gebouwen
NFPA 20: Installatie stationaire pompen
Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied
in
woningen
en
4-6
Woningsprinklers
De meeste dodelijke slachtoffers door brand vinden thuis plaats. In de jaren zeventig
werden in de Verenigde Staten brandproeven uitgevoerd om te bepalen of een
sprinklerinstallatie direct gevoed via de waterleiding het risico op letsel en overlijden
als gevolg van brand aanzienlijk zou verminderen. De onderzoekers toonden aan dat
sprinklers konden worden ontworpen om tijdens een brand in werking te treden
voordat de omstandigheden levensbedreigend zouden worden. De brand zou
vervolgens worden geblust of tot geringe omvang worden gehouden zodat de
temperatuur op plafond- en ooghoogte en de concentratie koolmonoxide in de ruimte,
de veiligheidsbeperkingen niet zouden overschrijden. Dit leidde tot de ontwikkeling
van woningsprinklers met enkele unieke kenmerken:



Thermische elementen met een snelle
respons die ervoor zorgen dat deze
sprinklers zo snel mogelijk in werking treden
Een sproeipatroon dat is ontworpen om
zowel muren, gordijnen als de vloer nat te
maken
Kleine
openingen
voor
een
matige
stromingssnelheid
Underwriters Laboratories ontwikkelde een gestandaardiseerd brandproefprotocol
voor de sprinklers en NFPA schreef twee ontwerpnormen voor deze systemen: NFPA
13D voor sprinklerinstallaties in een- en tweegezinswoningen en NFPA 13R voor
sprinklerinstallaties in woongebouwen met maximaal vier bouwlagen. Beide normen
passen een waterstroming van 2.05mm/min toe. NFPA 13D stelt voor de afmetingen
van de pijpleidingen te voorzien voor de nodige waterstroom voor twee
sprinklerkoppen; NFPA 13R stelt de afmeting van het leidingnet voor een waterstroom
van vier sprinklerkoppen voor. De ruimte die per sprinklerkop gedekt wordt is net zo
groot als door de fabrikant wordt bereikt wanneer deze volgens UL 1626 getest wordt.
In de praktijk kan dit neerkomen op zelfs 36m2, hetgeen betekent dat voor de meeste
Europese kamers slechts één sprinkler nodig is. Onder NBN EN 12845 daarentegen
wordt voor een commerciële sprinklerinstallatie een ontwerpdichtheid van 5 mm/min
voor zes sprinklers toegepast.
Voor de nieuwe sprinklers en normen, werden nieuwe leidingsystemen ontwikkeld met
CPVC, een niet brandbare kunststof leiding die schoner en lichter is en eenvoudiger in
huis te installeren dan een leiding van staal.
De Europese normen voor woonhuissprinklers zijn in ontwikkeling: prEN 12259-14 is
de conceptnorm voor de onderdelen van woningsprinklers, met dezelfde
brandproeven als in UL 1626. Een concept voor de ontwerpnormen van
woninghuissprinklers dekt de omvang van zowel NFPA 13D als NFPA 13R en maakt
gebruik van zeer vergelijkbare ontwerpcriteria.
Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied
5-6
Kwaliteit
Sprinklerinstallaties worden in nieuwe gebouwen geïnstalleerd en het duurt vaak jaren
voordat ze in werking moeten treden. In geval van brand, moet de installatie direct,
zonder enige hapering, werken.
Het is daarom van essentieel belang dat de installatie correct ontworpen,
geïnstalleerd en onderhouden wordt. Dit alles wordt het best bereikt door het gebruik
van onderdelen die onafhankelijk getest en goedgekeurd zijn en door de
sprinklerinstallatie geleverd te krijgen door een installateur die op grond van zijn
vakbekwaamheid is erkend door een afzonderlijke certificeringsinstantie.
Deze vakbekwaamheid wordt bevestigd door de BOSEC certificatie als onderneming
gespecialiseerd in vast opgestelde blussystemen.
Het BOSEC-merk wordt unaniem erkend in zijn toepassingsgebied als de Belgische
kwaliteitsreferentie bij uitstek door de sectoren van de verzekering, de industrie, de
gebruikers en de interventiediensten.
François Asselman
Voorzitter Belgian Fire sprinkler Network
Sprinklersystemen: Werking en toepassingsgebied
6-6

Download Report