1. LES BAERT
MSc EE MSc FSE M SFPE
Technical Manager Projects

2. • Regelgeving in BE, NL, UK
• Statistiek branden in
parkeergebouwen
• Ontwerp brandhaard
• Detectie tijden en invloed dagventilatie
• Terugstroom van rookgassen
(backlayering)

3. Regelgeving BE
• Federaal:
– KB 94 en latere wijzigingen mbt parkeergarages
• Oppervlakte (brand) compartiment niet beperkt
• Rookverspreiding voorkomen als A>2500m²
• (vlucht)trap bereikbaar op < 45m
– Norm NBN-S21-208-2 (mbt rook)
• Gesloten parkeergarages
• Focus op beperking warmte + rookverspreiding en veilige interventie
• Terugstroom rookgassen < 15m
• Vertraging na detectie 2min
• Deemed to satisfy oplossing door prescriptieve regels voor ventilatie snelheden aan
ingang van een ‘RWA zone’ van maximum 1000m²
– Concept norm NBN-S21-208-2:2011
• Handvat voor toepassing en beoordeling van CFD
• Wijzigingen bestaande norm prescriptieve snelheden
• Locaal:
– Diverse ‘richtlijnen’ uitgaande van de grote stedelijke korpsen

4. Regelgeving BE
- RWA installeren ?
• Bijlage 2 KB : gesloten parkeergarages met oppervlakte > 2500m²
voorzien van maatregelen noodzakelijk voor verspreiding van rook
te voorkomen.
• NBN: kan toegepast worden vanaf 1000m²
- Gesloten of open parkeergarage?
“ open parkeergebouw”= een parkeergebouw waarvoor op elke
bouwlaag de verluchtingsopeningen gelegen zijn in tenminste twee
tegenovergestelde gevels en groter of gelijk zijn aan 1/3 van de
totale oppervlakte van al de verticale wanden en groter of gelijk aan
5% van de vloeroppervlakte van een bouwlaag.
4

5. Regelgeving NL
• Bouwbesluit en gebruiksbesluit 2003
– Brandcompartiment < 1000m²
– >1000m² => gelijkwaardige veiligheid aantonen ter voldoening van
burgemeester en wethouders
– Technische oplossingen: SPR, RWA, FEI
• Landelijke richtlijnen brandweer
– Publicatie beheersbaarheid van brand
– NVBR: Richtlijn voor mechanisch geventileerde parkeergarages >1000m²
• Concept norm NEN6098:2010
– einde stellen aan verschillen per regio
– Normatief brandverloop => blussen 17 minuten na detectie
– Referentiebrand 3 voertuigen (overslag na resp 10min en 15min)
– maximale rookverspreiding 10000m²
– zicht op brand op 30m afstand ( ≠ rookvrij)
– Deemed to satisfy solutions met prescriptieve snelheden
– Eisen aan brandmeldsysteem via bijlage E

6. Regelgeving UK
Building Act 1984
⇒ Building Regulations 2000
⇒ Technical requirements
Approved document B to the Building Regulations (England and
Wales)
– Speciale voorwaarden voor parkeergarages
– Deemed to satisfy solutions
– verwijst naar Britse normen (geen verplichting)
– Gelijkwaardigheid aantonen mogelijk
– Gebruik gebouw parkeergarage:
• Grootte compartiment onbeperkt (niet residentieel)
• Eisen voor dag- en brandventilatie
• Brand: 10 luchtwisselingen per uur

7. Statistiek
• Statistieken UK 1994-2005
BRE (2010) “Fire spread in car parks”
– 2138 branden in parkeergebouwen
gerapporteerd
< 0.1% alle branden
– 2 doden en 39 gewonden
– 51% ontstaan in voertuig
– Brandverspreiding
• Voertuig naar ander voertuig 0.6%
• Externe bron naar (eerste) voertuig 0.4%

8. Statistiek
• Statistieken NL 2006-2008
Wijnhoven (2008) “invloedsfactoren en risico’s bij brand in parkeergarages”
– 32 branden in parkeergebouwen
– geen doden, enkel gewonden
• Statistieken NZ 1995-2003
Li and Spearpoint (2004) “Assessment of vehicle fires in parking buildings”
– 101 branden in parkeergebouwen
– geen doden, enkel gewonden
• Statistieken US
D. Denda (1993) “What About Parking Garage Fires”
– 400 branden in parkeergebouwen onderzocht
– geen doden, 8 gewonden (5 BW)

9. Frequentie brand in PG
• Studie NZ
(Li & Spearpoint, 2007, Analysis of vehicle fire statistics in New Zealand car park buildings)
– Frequentie voertuigbrand: 1.71 x 10-7/bezoek
(stijgt met toename frequentie van gebruik)
– Op basis van:
• Frequentie gebruik van een parkeerplaats per jaar (R)
• Oppervlakte parkeergebouw (A)
• Aanname: efficiëntie van 29m² gebouwoppervlakte/parkeerplaats
– Voorbeeld: A=10.000m²
• R=350: 0.02/jaar of 1 brand in 50 jaar
• R=1000: 0.05/jaar of 1 brand in 20 jaar
• R=10000: 0.6 /jaar of 1 brand in 1.7 jaar
– Probabiliteit stijgt met gemiddelde leeftijd voertuig

10. Frequentie brand in PG
©Fire Technology, 43, 93–106, 2007
C 2007 Springer Science + Business Media, LLC. Manufactured in The United States
DOI: 10.1007/s10694-006-0004-2

11. Survey full scale experimenten
• HRR bepalen tijdens een experiment
– Calorimeter methode (zuurstof depletie)
• meest nauwkeurige methode
• aanname dat materialen eenzelfde hoeveelheid energie vrijstellen
per massa eenheid verbruikte zuurstof [MJ/kg O2]
– Warmtestroom + gewichtsafname (real time)
• Temperatuur- en debietmeting aan ingang en uitgang van
domein
• Aanname verbrandingswaarde [MJ/kg ‘auto’]
• Aanname warmteverliezen naar de wanden
• Aanname fractie straling
– Gewichtsafname (real time)
• Aanname verbrandingswaarde [MJ/kg ‘auto’]

12. Institute,
Building Research Institute, Department Fire Engineering (Japan)
0 min 20 min

13. 20 min

14. 30 min

15. 30 min

16. 80 min

17. 80 min

18. Survey full scale experimenten
Overzicht piekwaarden HRR en tijd tot piek
12000 50
45
10000
40
tijd tot piekwaarde [min]
35
8000
30
HRR [kW]
[kW
6000 25
20
4000
15
10
2000
5
0 0
experimenten
Test
Series Number Peak HRR Time to Peak HRR
4 7 8188 25,2
9 2 8283 36,9
5 1 8872 20,8
9 1 9854 37,8

19. Survey full scale experimenten
verbrandingswaarde & brand duur
30
Verbrandingswaarde [MJ/kg]
28
26
y = 0,9597x - 1892,6
24
22
20
18
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Publicatie jaar Duur van de brand
120
100
80
Duur [min]
60
40
20
0
Experimenten

20. Survey full scale experimenten
1997 CTICM European research project
5000
Series 4 4 4
Heat Release Rate (kW)
4000
Test Number 3 7 8
3000 Open Calorimeter Open Calorimeter
Type of Facility Corner Calorimeter
one wall one wall
2000
Ventilation
1000 Conditions
0
Ignition Location Under left front seat Under left front seat Under gear box
0 10 20 30 40 50 60
Time (min) 1.5 L gasoline in 1.5 L gasoline in 1 L gasoline in open
10000 Ignition Source
open tray open tray tray
Heat Release Rate (kW)
8000 HRR Measuring Oxygen Oxygen Oxygen
6000 Method Consumption Consumption Consumption
Time to Peak HRR 10 25,20000076 24,10000038
4000
Peak HRR 3439 8188 4063
2000
Total Heat Released 2100 6670 4090
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Make Renault Renault small car
Time (min) Model 5 Laguna Unknown
5000 Year 1995 1996
4000
Heat Release Rate (kW)
3000
2000
1000
0
0 10 20 30 40 50 60
Time (min)

21. Survey full scale experimenten
10000
1999 TNO NL
Heat Release Rate (kW)
8000
6000
4000
2000
0
0 10 20 30 40 50 60
Time (min)
5000
Heat Release Rate (kW)
4000
3000 Series 5 5 5
Test Number 1 11 12
2000
Type of Facility Parking Garage Parking Garage Parking Garage
Ventilation
1000 Forced horizontal Forced horizontal Forced horizontal
Conditions
0 Ignition Location
0 10 20 30 40 50 60 Ignition Source
Time (min) HRR Measuring
Mass Loss Mass Loss Mass Loss
Method
5000
Time to Peak HRR 20,79999924 15,80000019 15,39999962
Peak HRR 8872 4270 4549
Heat Release Rate (kW)
4000
Total Heat Released 4134 5028 3466
3000
Make Peugeot Renault Opel
2000 Model 309 Espace Kadett
Year
1000
0
0 10 20 30 40 50 60
Time (min)

22. Survey full scale experimenten
2010 BRE Fire spread in car parks

23. Referentie curven HRR
CTICM, Joyeux et al.

24. Referentie curven HRR
TNO, van Oerle et al.

25. Referentie curven HRR
Overzicht normen en literatuur
Ontwerp brandhaard: vermogen
10
9
8
7
6 Joyeux 1 auto
HRRt [MW]
Joyeux 1 auto (meerdere)
5
TNO 1 auto
4 NBN 1 auto
3 NBN 2 auto's
NEN 3 auto's
2
1
0
0 10 20 30 40 50 60
tijd [min]

26. Ontwerp brandhaard: energie
16000
14000
12000
10000
Joyeux 1 auto
Energie [MJ]
Joyeux 1 auto (meerdere)
8000
TNO 1 auto
6000 NBN 1 auto
NBN 2 auto's
4000 NEN 3 auto's
2000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
tijd [min]

27. Detectie van brand in een PG
• Onderzoek naar reactie tijden van rook- en warmte detectoren onder
invloed van dagventilatie in een typische geometrie van een
parkeergarage
• Afmetingen domein: 62.5m x 16m x 3m = 1000m²
• Ventilatie berekend op basis van:
– NEN 2443:2000, “Parkeren en stallen van personenauto’s op terreinen en in
garages”
• zonder CO detectie: min 3m³/s
• met CO detectie: min 1.8m³/s
– VDI 2053:2004, “Air treatment systems for car parks”
• Zonder CO detectie: min 3.33m³/s
• Met CO detectie: min 1.8 m³/s
• Rook detectoren zijn meetpunten van densiteit van rook met een
vertraging voor intrede in de meetkamer
• Thermische detectoren zijn meetpunten van temperatuur met een
vertraging voor opwarming van het element

28. Detectie van brand in een PG
roetpartikel 6 m,
agglomeraat van
bolletjes 0.03 m (beeld
elektronenmicroscoop
distributie afmetingen partikels diesel uitlaatgassen
• Naar schatting 90% van de stofdeeltjes van moderne dieselmotoren
zijn < 1 m
• Voor partikels >0.3 m is de respons van rookdetectoren
proportioneel aan de massa concentratie van de rook

29. Rekendomein (overzicht)

30. 1%/ft =
Rook detector 3.28%/m
Thermische detector 57°C
Rekendomein: Locatie detectoren

31. Rekendomein: activatie rook detector

32. Rekendomein

33. Detectie van brand in een PG
• Rookbeweging modelleren voor brandvermogen volgens referentie curve NBN S21-208
S21-
• Vultijden voor rookdetectoren volgens Heskestad model (L=1.8m)
• Thermische reactie detectoren volgens RTI model
• Resultaten voor garage met hoogte 3m
• Detectoren geplaatst volgens norm op detectie installaties NBN S21-100
S21-
• worst-
Brandhaard worst-case gepositioneerd tov detectoren
• Resultaten model gevalideerd met experimenten (Gottuk et al)

34. Detectie van brand: rookdetectie
Ontwerp brandhaard
7 Ontwerp brandhaard:eerste minuut
6
HRRt [MW]
5 1
HRRt [MW]
4
3 0,5
2
1 0
0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
0 10 20 30 40 50 60
tijd [min]
tijd [min]

35. Invloed ventilatie
dagventilatie
Af [m²] debiet [m³/s] debiet [m³/h] ∆t [s]
0,811 2920 20,6
25 1,8 6480 19,8
3,6 12960 19,2
0,811 2920 13,9
1 1,8 6480 13,3
3,6 12960 12,4

36. Thermische detectie
75
Temperatuur meetelement [°C]
C HD_04
65
C HD_05
55
C HD_06
45
C HD_07
35 C HD_08
25 C HD_21
15 C HD_22
20 70 120 170 220 C HD_23
250 C HD_24
Simulatietijd [s]
Tijd tot dubbele detectie [s]
200
75
Temperatuur meetelement [°C]
C HD_04
65
150
C HD_05
RTI=25,Af=25 55
C HD_06
RTI=3,Af=25 45
100 C HD_07
RTI=25,Af=1
35 C HD_08
RTI=3,Af=1
50 25 C HD_21
15 C HD_22
0 20 70 120 170 220 C HD_23
0 1 2 3 4 C HD_24
Simulatietijd [s]
Vex [m³/s]

37. Backlayering
Cellen 25x25x12.5 cm
457 000 cellen

38. Meting van de terugstroom

39. Lineaire regressie
HRRt=1MW HRRt=2MW HRRt=3MW HRRt=4MW
30 40 50 50
25 40 40
30
20 30 30
d [m]
d [m]
d [m]
d [m]
15 20
10 20 20
10 10 10
5
0 0 0 0
20,00 30,00 40,00 50,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00
Vex [m³/s] Vex [m³/s] Vex [m³/s] Vex [m³/s]
y = -0,9137x + 44,571 y = -1,1152x + 65 y = -1,0084x + 69,048 y = -1,2667x + 96,638
d* Lineair (h 1.75) d* Lineair (h 1.75) d* Lineair (h 1.75) d* Lineair (h 1.75)
HRRt=5MW HRRt=6MW HRRt=7MW HRRt=8 MW
40 40 50 40
30 30 40 30
30
d [m]
d [m]
d [m]
d [m]
20 20 20
20
10 10 10 10
0 0 0 0
50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 60,00 70,00 80,00 90,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 70,00 80,00 90,00 100,00
Vex [m³/s] Vex [m³/s] Vex [m³/s] Vex [m³/s]
y = -1,5062x + 121,14 y = -1,4512x + 124,71 y = -1,373x + 126,38 y = -1,4832x + 143,67
d* Lineair (h 1.75) d* Lineair (h 1.75) d* Lineair (h 1.75) d* Lineair (h 1.75)

40. Kritisch extractiedebiet
120
100
y = 55,831x0,317
R² = 0,9944
80
Vex [m³/s]
y = 41,126x0,4416 0
60
R² = 0,9984 5
40 10
15
20
0
0 1 2 3 4 5 6
HRRc [MW]

41. Kritische snelheid
6.000 100 y = 1,11x0,2417
d=0
90 R² = 0,9979
5.000 1,8
80
ventilatie debiet [m³/s]
70 1,6
4.000
60 HRR
vin [m/s]
HRR [kW]
1,4
3.000 50
CONV_LOSS 1,2
40
2.000 V_in 1
30
20 0,8
1.000 V_out
10 0 1 2 3 4 5 6
0 0
HRRc [MW]
0 50 100 150
simulatietijd [s]
1,80
35 1,70
0,66 1,60
30 1,50
v_in,cr [m/s]
1,32
25 1,40
y = 1,0686x0,28
1,98 1,30
20
d [m]
1,20 vin,cr vrij (Tilley)
15 2,64 1,10 vin,cr muur
1,00
10 3,3 y = 1,11x0,2417
0,90
5 3,96 0,80
0 0 2 4 6
4,62
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 HRRc
5,28
vcr-vin [m/s]

42. Dwarse balken

43. Longitudinale balken

44. Synthese kritische snelheden
2,10 geen balken y = 1,0962x0,2522
R² = 0,9997
2,00
balken 0.5m y = 1,0099e0,0832x
1,90
dwars hart 7.5 R² = 0,9992
kritische snelheid [m/s]
1,80
balken 0.5m y = 1,0062e0,0746x
1,70 dwars hart 2.5 R² = 0,9998
1,60 balken 0.25m y = 0,9347e0,1281x
dwars hart 7.5 R² = 0,9992
1,50
balken 0.25m
y = 1,0948e0,0726x
1,40 dwars hart 2.5
R² = 0,9999
1,30 balken langs y = 1,5547e0,0489x
0.5m R² = 0,9998
1,20
balken y = 1,2055e0,0485x
2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5
langs/dwars R² = 0,9998
HRRc [MW] 0.5m

45. Synthese deficit tov kritische snelheid
a
90
80
70 geen balken
balken 0.5m dwars hart 7.5
a [s]
60 balken 0.5m dwars hart 2.5
balken 0.25m dwars hart 7.5
50 balken 0.25m dwars hart 2.5
balken langs/dwars 0.5m
40 balken langs 0.5m
30
2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5
HRRc [MW]
d= a (vcr-vin)

46. Invloed van vernauwingen

47. Invloed van vernauwingen

48. Synthese terugstroom 15m
Terugstroom 15m
• Vergelijking ventilatie 1,60
no beams
snelheid met de 1,50
prescriptieve waarden height 50cm, spacing
in NBN 1,40 7.5m, transv.
6MW => 1.3m/s height 50cm, spacing
1,30 2.5m, transv.
v_in [m/s]
4MW => 1.2m/s
heigth 25cm, spacing
1,20 7.5m, transversal
height 25cm, spacing
1,10 2.5m, transversal
height 50cm,
1,00
longitudinal
0,90 height 50cm, cross
pattern
2 3 4 5 6
HRRc [MW]

49. Tot slot
• RWA biedt verhoogd veiligheidsniveau aan de brandweer
– 8MW brand:
• Vlak plafond configuratie: 120°C in de rooklaag op 2m hoogte
• Balken configuratie: 200°C op 2m (3kW/m² zwarte straler)
– Hoogte rooklaag interface minimum 1m voor onderzochte
configuraties
• Zicht op de brand bij lage aanvalspositie
• RWA biedt bescherming van de constructie
– 8MW brand:
• Temperaturen aan plafond stroomafwaarts maximum 250°C