Teori

Teori

Teori brannisolering

Brann er en forbrenningsprosess som for å kunne oppstå, krever at et brennbart materiale får tilstekkelig høy temperatur og samtidig har tilgang på nok oksygen (O2).

Brann er en forbrenningsprosess som for å kunne oppstå, krever at et brennbart materiale får tilstekkelig høy temperatur og samtidig har tilgang på nok oksygen (O2). Alle disse tre faktorene må være oppfylt for at en brann skal starte og kunne opprettholdes:

  • brennbart materiale
  • høy temperatur
  • oksygen

Hvis det tilføres nok energi til å heve temperaturen over antennelsestemperaturen for materialet, vil brann oppstå. Med selvantennelsestemperatur mener vi den temperatur som materialet må varmes opp til, for å kunne selvantennes, det vil si uten ytre tennkilde. Forutsatt ytre tennkilde kan antennelsestemperaturen være noe lavere enn selvantennelsestemperaturen. For f.eks. trevirke vil antennelsestemperaturen ligge rundt 300 °C ved korttidseksponering (spontant), mens ved langtidseksponering kan materialet antennes ved rundt 200 °C.

Brannforløp

Brann kan deles inn i tre faser:

  • antenningsfasen
  • flammefasen
  • avkjølingsfasen

Antenningsfasen

Antenningsfasen vil i de fleste tilfeller være over i løpet av 5 til 10 minutter. I antenningsfasen sprer brannen seg fra antennelsesstedet via brennbare materiale gjennom flammespredning. Antennelsen kan skyldes uforsiktig omgang med ild, ved feil på det elektriske anlegget, ved selvantennelse, lynnedslag eller f.eks. ved bevisst ildspåsetting. I antennelsesfasen kan brannen stoppes relativt enkelt ved å begrense tilgangen på oksygen (f.eks. brann-slokningsutstyr med skum eller gasser som fortrenger oksygenet) eller man kan nedkjøle brannen (f.eks. med vann). Man kan også rekke å rømme rommet eller bygningen. Faren for tap av mennskeliv er ikke særlig stor på dette stadiet (om ikke glødebrann forårsaker forgiftning).

Flammefasen

En forutsetning for at brannen skal få utvikle seg er tilstrekkelig tilgang på oksygen. Under forbrenningsprosessen forbrukes oksygen, og oksygeninnholdet i et lukket rom vil derfor synke. Flammereaksjonen vil dermed avta og rommet vil gradvis anrikes med brennbare gasser. En rask tilførsel av luft (oksygen) kan da føre til at brannen utvikler seg eksplosjonsartet og går over i full brann. Full brann vil si at hele rommet fylles med flammer, og vi har fått det vi kaller overtenning. Denne fasen av brannen kalles flammefasen og nå er brannen vanskelig eller umulig å slokke. Til nød kan man klare å hindre brannen å spre seg til andre rom eller bygninger. Personer som befinner seg i rommet har små sjanser til å komme seg levende ut. På dette stadiet av brannen brenner alt brennbart materiale under stor flammedannelse i et raskt akselerende reaksjonsforløp. Synker oksygeninnholdet derimot under ca. 10 % vil ikke forbrenningsprosessen kunne opprettholdes og brannen vil derfor dø ut. Det er dermed av avgjørende betydning at dører og vinduer holdes lukket under brann i et rom.

Avkjølingsfasen

Avkjølingsfasen starter når det ikke mer brennbart materiale igjen. Kull og rester av materialer gløder og ulmer, og temperaturen synker langsomt.


Fasene i et brannforløp

Brannspredning

Brannspredning kan skje på tre måter, eller ved en kombinasjon av dem.

  • ledning
  • stråling
  • konveksjon

Brannspredning ved varmeledning

Varmeledning via bygningsdeler/komponenter som leder varme godt (f.eks metaller), kan øke temperaturen i andre deler av bygget så mye at materialer som er i direkte kontakt kan antennes.

Brannspredning ved varmestråling

Ved varmestråling kan brann spre seg til andre bygninger hvis de ligger så nær at temperaturen på overflaten av det strålingsutsatte bygget overstiger antennelsestemperaturen.

Brannspredning ved konveksjon

Ved konveksjon sprer brannen seg ved at varme branngasser strømmer til andre deler av rommet eller bygningen via ventilasjonskanaler eller utettheter i konstruksjoner.

Røykutvikling

Det farligste under et brannforløp er ikke flammene og varmen, men derimot røykutviklingen. De fleste dødsfallene skjer på grunn av røykforgiftning allerede i antenningsfasen. Tettheten mot røykgjennomtrengning er derfor viktigere for personsikkerheten enn gjennombrenningstiden for en konstruksjon.

Branntetting

Det hjelper lite med brannklassifiserte konstruksjoner hvis det ellers i veggen er utette installasjonsgjennomføringer eller fuger. Et lite hull er nok til at røyk og gasser sprer seg. Vår spesialbrosjyre “Branntetting” vil hjelpe deg slik at du unngår de små hullene som ofte skaper de store brannene.

Slokkemetoder

En brann kan slokkes på fire metoder:

  • fjerne det brennbare materiale
  • senke temperaturen til under materialets antennelsestemperatur,ved f. eks. bruk av vann
  • redusere tilgangen på oksygen (til under materialets  oksygenindeks)
  • tilføre kjemiske stoffer som virker antikatalytiske (“forgiftende”) på forbrenningsprosessen

Brannprøvning/ISO-kurven

Man kan dokumentere at bygningskonstruksjoner tilfredsstiller brannklassene ved å teste etter en bestemt prøvemetode, en såkalt standardbrann. Testen foregår ved at man bygger opp den aktuelle konstruksjonen i laboratorium, med den ene siden av konstruksjonen inn mot et “brannkammer”. Man øker så temperaturen i kammeret i henhold til en standard tid / temperatur-kurve. Det finnes ikke noen virkelig standardbrann, men for å kunne sammenligne resultater er derfor denne prøvemetoden en internasjonal overenskomst. Standardbrannen er beskrevet i Norsk Standard NS 3904, og de internasjonale standardene ISO 834 og NS-EN 1363-1.

Viser standard tid-temperaturkurve NS 3904

Det er viktig å være oppmerksom på at denne temperaturutviklingen påføres en sammensatt konstruksjonsoppbygning (platelag + stender + isolasjon osv.) og ikke må sammenblandes med enkeltmaterialers evne til å motstå brann. Vi ser at enkelte blander sammen kortene, en slik fremstilling har lite relevans til virkeligheten.

Brannsikkerhet

De enkelte konstruksjoners brannmotstand er faktisk ikke det som er mest avgjørende under et brannforløp. Brannspredningen skjer ikke gjennom selve veggen eller etasjeskilleren. Det hjelper lite å bygge selve brannskillet i EI 30 eller REIM 120, når det opptrer uheldige svakheter på detaljnivå, som ikke klarer å stoppe brannen tilsvarende lenge. Erfaringene viser at brannspredningen skjer i overganger mellom vegg / vegg, tak / vegg osv., via raftekasser, hjørneløsninger, svalganger, lufteluker og blant annet useksjonerte loft. For å kunne øke brannsikkerheten må vi først og fremst forbedre oss på detaljnivå, som er kjedens “svake ledd”. Her har planleggerne og de utførende en meget viktig jobb å gjøre. Det er innsiktsfull prosjektering, riktig teknisk og faglig utførelse, samt holdninger til forebyggende tiltak som er og vil være det som avgjør den totale brannsikkerheten i et bygg. Valget av ubrennbart isolasjonsmateriale påvirker i de aller fleste tilfeller ikke brannsikkerheten. En påstand om det motsatte kan bidra til å gi folk en falsk trygghetsfølelse.

Bildet viser situasjonen 1 min. 15 sek. etter antennelse

Bildet viser situasjonen 1 min. 15 sek. etter antennelse

3 min. etter antennelse

Overtenning. 3 min. 20 sek. etter antennelse
Bildeserieav brannforløp, tatt i forsøkshall. En vegg mangler, dette gir god lufttilførsel

Kombinasjon lyd- og brannkrav

For vegger og etasjeskillere mellom separate boenheter stilles det både lyd- og brannkrav. Det betyr at man ved prosjektering må velge konstruksjoner som har tilstrekkelig brannmotstand og lydreduksjonstall. For etasjeskillere må det også undersøkes trinnlydegenskaper til konstruksjonen. Lydkravene i NS 8175 er såpass strenge at det i de aller fleste tilfeller er lydkravet som blir avgjørende for valg av konstruksjon.

Nedenfor er det vist eksempler på dimensjonering av vegg og etasjeskiller med hensyn på lyd og brann.

I oversikten under står det oppgitt forskriftens krav til brannmotstand, standardens krav til lydreduksjon og trinnlydnivå, og det er vist konstruksjoner som tilfredsstiller disse kravene. Av eksemplet ser vi at man kan benytte meget enkle konstruksjoner for å tilfredsstille brannkravene. For å tilfredsstille lydkravene må derimot konstruksjonen bygges opp av flere lag og man ender opp med forholdsvis komplekse konstruksjoner.

Forskriftskrav:    

Lydreduksjonstall: R'w ≥ 55 dB
Trinnlydnivå: L'n,w <   53 dB
Brannmotstand: EI 30 / REI 30

Veggkonstruksjon 1

For å tilfredsstille brannkravet kan veggen bygges opp med enkelt stenderverk (73 mm) og ett lag med platekledning på hver side

 R'w = 38 dB
 EI 30

Veggkonstruksjon 2

For også å tilfredsstille lydkravet må det benyttes dobbelt stenderverk med to platelag på hver side. To lag 70 mm isolasjon og en hulromstykkelse på 170 mm.

R'w  = 55 dB
EI 60

For å tilfredsstille det strenge lydkravet ser vi at vi faktisk oppnår en konstruksjon som brannmessig holder i 60 minutter.

Etasjeskiller 1

For å tilfredsstille brannkrav kan etasjeskilleren bygges opp med himling av gipsplater, fastholdt isolasjon og undergulv direkte på bjelkene.

R'w = 35 dB
L'n,w = 80 dB    
REI  30

Etasjeskiller 2

For også å tilfredsstille lydkrav må det benyttes omfattende konstruksjonsoppbygging med blant annet trinnlydplate og lydhimling (12.5 + 15 mm gipsplater).

R'w = 59 dB
L'n,w = 50 dB    
REI  60

For å tilfredsstille det strenge lydkravet ser vi at vi faktisk oppnår en konstruksjon som brannmessig holder i 60 minutter.