Brandrisker i däckhotell Är samhällets krav på byggnadstekniskt brandskydd tillräckligt?

Brandrisker i däckhotell

Är samhällets krav på byggnadstekniskt brandskydd tillräckligt?

Emil Öhrling

Brandingenjör

2021

Luleå tekniska universitet

Titel

Brandrisker i däckhotell

Är samhällets krav på byggnadstekniskt brandskydd tillräckligt?

Examensarbete

15 hp

Brandingenjörsprogrammet, 210 hp

Författare

Emil Öhrling

Handledare

Joakim Sandström

Luleå tekniska universitet

Examinator

Michael Försth

Luleå tekniska universitet

Sökord

Däckhotell, Brandrisker, Brandbelastning, Byggnadstekniskt

brandskydd

I

Förord

Denna rapport är resultatet av det examensarbete som utfördes för den avslutande delen av

brandingenjörsutbildning vid Luleå tekniska universitet. Examensarbetet omfattar 15 högskolepoäng. Detta examensarbete har haft många år på sig att mogna och forma denna rapport, samt att de har varit flertalet personer som har hjälpt mig för att kunna färdigställa arbetet.

Jag vill rikta stort tack till Joakim Sandström som var intern handledare utsedd av Luleå tekniska universitet i början av examensarbetet. I mitten och slutet av processen med att färdigställa rapporten vill jag tacka alla som har hjälpt mig att strukturera upp, korrekturläsa och komma med

förbättringsförslag. Ni är flera personer, ingen nämnd ingen glömd.

Jag vill även tillägna ett stort tack alla däckverkstäder som gav mig möjligheten att besöka flertalet däckhotell i fallstudien, utan er hade inte de varit möjligt att skapa helhetsbilden och

verklighetsanknytningen i arbetet. Till följd av krav på anonymitet har jag inte möjlighet att nämna Er med namn.

Jag vill slutligen tacka de personer som jag intervjuade som hade erfarenhet till räddningsinsatser inom kommunal räddningstjänst. Er kunskap och insikt som gav mig möjligheten att kunna jämföra

byggreglerna mot troligt utförande av en släckinsats.

STORT TACK!

Luleå, januari 2021 Emil Öhrling

Sammanfattning

Syftet med studien är att undersöka de risker som finns i samband med brand i däckhotell, samt utvärdera om samhällets krav på byggnadstekniskt brandskydd är tillräckligt för att hantera risknivån. Samhällets krav i studien är Boverkets byggregler BFS 2011:6 med ändring till och med BFS 2020:4 (BBR) och den kravställning som sker i enlighet med förenklad dimensionering. Kraven i BBR har kvantifierats för att möjliggöra en jämförelse mellan BBR och de verkliga förutsättningar som återfinns på däckhotell. Studien behandlar enbart tre av de fem punkter som BBR baseras på. Utveckling och spridning av brand och rök inom byggnadsverket ska begränsas, spridning av brand till närliggande byggnadsverk ska begränsas och hänsyn ska tas till räddningsmanskapets säkerhet vid brand.

Det finns erfarenheter kring bränder i däcklager men ingen samlad bild av hur däckhotell bör hanteras i regelverken, eller om det är förenligt med byggreglernas intention och räddningstjänstens praktiska erfarenheter att utföra insats. Hur ska då brandskyddet utformas i däckhotell för att samhällets krav ska vara uppfyllt? I ett däcklager kan det handla om flera tusen däck som lagras samtidigt.

Metodval för att besvara frågeställningarna var att utifrån verkliga däckhotell tillsammans med forskning och studier inom området, genomföra en rad olika analyser. Detta för att kunna besvara frågorna kvantitativt och/eller kvalitativt. Alla frågeställningar krävde dock flera antaganden för att vara möjliga att besvara. För att erhålla något att basera antagandena mot, genomfördes en fallstudie på verkliga däckhotell. Därefter skapades fem olika geometriska modeller baserade på de verkliga byggnaderna av volym, konstruktionsmaterial och ventilationsmöjligheter.

Fallstudien visade även på stor variation på antalet däck som fanns placerade i däckhotell. Dock kan det konstateras att brandbelastningen i ett däckhotell överskrider 1600 MJ/m2 _golvarea.

Det konstruktionsmaterial byggnaden är uppförd med har stor inverkan på temperaturen i brandrummet. Däckhotell uppförda med en betongkonstruktion ger bättre förutsättningar för de brandavskiljande komponenterna att upprätthålla den brandbegränsande funktionen, detta i

jämförelse med ett däckhotell uppfört av plåt med isoleringskärna. En brandcellsgräns som utsätts för den temperaturutveckling som sker i byggnad med väggar och tak av plåt-/isoleringskonstruktion, kommer eventuellt inte att begränsa brandspridningen under avsedd tid.

De två skyddsbarriärerna som anges i BBR för att begränsa brandspridning mellan byggnader är skyddsavstånd eller att ytterväggen utformas som en brandcellsgräns, men där funktionen av en brandcellsgräns blir beroende av byggnadens konstruktionsmaterial. Fungerande skyddsavstånd är under förutsättning att öppningarna i fasad är begränsade och inte är större än en normal garageport. Syftet med att skydda närliggande byggnader uppfylls därmed inte. Skyddsavståndet bör vara i relation till arean på möjliga öppningar istället för ett fast värde. Ska skyddsavståndet vara fast bör det ske reglering av arean på möjliga öppningar och begränsa storleken eller kritisk strålningsnivå som får uppkomma på närliggande byggnad.

Granskning av räddningsmanskapets säkerhet var en jämförelse mellan BBR och intervjuer på hur en räddningsinsats skulle kunna genomföras. Det som diskuterades var vilka risker branden och

byggnaden utgör, samt hur dessa kan påverka genomförandet av insatsen. Brandtekniska åtgärder för att ta hänsyn till räddningsmanskapets säkerhet vid insats finns inte i erforderlig omfattning, vid brandteknisk projektering enligt förenklad dimensionering. Utan tidig detektion är risken överhängande att branden är för omfattande för att användning av invändiga brandposter för begränsning ska kunna vara möjlig. Dock är den enskilt viktigaste åtgärden för räddningsmanskapets säkerhet är att säkerställa tillgången till rätt mängd släckvatten vid byggnaden.

Däckhotell placerade i containers är den enda byggnadsgeometri vilken kan projekteras enligt förenklad dimensionering. Den lagringsmetoden ger bäst möjlighet till en lyckad räddningsinsats och låg riskbild, och de är den enda modellen där brandcellsgränser helt klart skulle uppfylla sitt syfte både i klass EI 30 och EI 60. Containers har normalt inga fönster eller andra likvärdiga öppningar.

III

Abstract

The aim of the thesis is mainly to investigate the risks that exist in case of fire in tire hotels and to evaluate whether society's requirements for fire protection in buildings are enough to manage this level of risk. Society's requirements in the study are Boverket's building regulations, BFS 2011:6 with amendments up to BFS 2020:4, (BBR) and the requirements that takes place in accordance with simplified design. The

requirements in BBR have been quantified to enable a comparison between BBR and the actual conditions found in tire hotels. The study only treats three of the five items which BBR is based on. Development and spread of fire and smoke within the construction works is limited, spread of fire to adjacent construction works is limited and consideration has been taken to the rescue team's safety in case of fire.

It exists some experience of fires in tire storage, but not a general picture of how a tire hotel should be design according to the building regulations, nor if it´s compatible with the building regulations' intention or the rescue team's practical experience of carrying out a rescue operation. The question is how the fire protection should be designed in tire hotels so that society's requirements can be fulfilled? When it can be thousands of tires which are stored at the same time in a tire hotel.

The method to answer the questions was to carry out a few different analyses based on real tire hotels, together with research and studies in this area, so the questions could be answered quantitatively and/or qualitatively. However, all questions required some assumptions to be answered. To obtain something to base the assumptions against, a case study on real tire hotels was conducted. Five different geometric models were therefore created based on the buildings in terms of volume, construction materials and ventilation openings.

The case study also showed a great variation in the number of tires that were stored in the hotels. Even with the variation, it can be stated that the fire load in a tire hotel exceeds 1600 MJ/m2 per floor area. The buildings construction material has a big impact on the fire temperature in the room. Tire hotels with a concrete construction provide better conditions for the fire-separation components to maintain the limiting function, in comparison with a construction of metal sheets with a core of insulation. A fire compartment boundary that is exposed to a temperature rise that occur in a metal structure, may not have the function over time it supposed to limit the spread of fire to other rooms during the intended time.

BBR specifies two protective barriers to limit the spread of fire to adjacent construction, which are safety distances or that an exterior wall is designed as a fire compartment boundary. The function to limited fire spread by a fire compartment boundary is dependent on the building's construction material to fulfill its purpose. For a safety distance to work, the openings in the facade must be limited and not larger than a normal garage door. The purpose of protecting adjacent construction is therefore not fulfilled. The safety distance should be in relation to the area of openings instead of a fixed value. If the safety distance is a fixed value, the areas of openings should be regulated, if not, the size of the critical radiation that occur on an adjacent construction should be limited.

Examination of the rescue team's safety was a comparison between BBR and interviews on how a rescue operation could be carried out. Under the interviews it was discussed what type of risks that are caused by the fire and the building, and how these risks can affect the implementation of the operation. The fire technical arrangements do not fulfill its purpose, to create the level of safety that are required for the rescue team when the fire technical design is according to a simplified design. Without early detection, the risk is imminent that the fire is too large for a person to use an indoor fire hydrant. The most important arrangements for the safety of the rescue team are however to ensure access to the right volume of water near the building.

Tire hotels placed in containers are the only type of building which can be projected according to simplified design. This storage method provides the best opportunity for a successful rescue operation with a low risk. Containers are also the only geometric model where fire compartment boundary would clearly fulfill its purpose, in both class EI 30 and EI 60. Containers have normally no windows or other equivalent openings.

Innehåll

Förord ... i Sammanfattning ... ii Abstract ... iii 1 Inledning ... 1 Bakgrund ... 1 Syfte och mål ... 2 Frågeställning ... 2 Avgränsningar ... 2 2 Metod ... 4

3 Gällande lagstiftning – Samhällets kravnivå ... 5

Boverkets byggregler ... 5

Skydd mot utveckling och spridning av brand och brandgaser inom byggnader ... 5

Skydd mot brandspridning mellan byggnader ... 7

Möjlighet till räddningsinsatser ... 8

4 Forskning vs BBR ... 10

Skydd mot utveckling och spridning av brand och brandgaser inom byggnader ... 10

Skydd mot brandspridning mellan byggnader ... 10

Möjlighet till räddningsinsatser ... 10

5 Metod för jämförelse mellan krav och verklighet ... 12

Risk för brandspridning inom byggnader ... 12

Handberäkningsmodell för temperatur i brandrummet ... 12

Datorberäkningsprogram för beräkning av temperatur i brandrummet ... 14

Beräkning för strålningsnivåer mot närliggande byggnad ... 14

Kvalitativ intervjumetodik för räddningsinsats ... 15

6 Teori om brand i däck ... 17

Effektutveckling vid brand i däck ... 18

Temperaturer vid brand i däck ... 19

7 Fallstudie ... 20

Kontrollvägning av personbilsdäck ... 20

Platsbesök på befintliga däckhotell ... 20

Däckverkstad Adam AB ... 21 Däckverkstad Bertil AB ... 21 Däckverkstad Cesar AB ... 22 Däckverkstad David AB ... 23 Bilföretaget Erik AB ... 24 Sammanställning av platsbesöken ... 25

Modelluppbyggnad ... 25

Geometriska modeller ... 25

Byggnadsmaterial i vägg- och takkonstruktion ... 26

Fasadöppningar vid strålning mot närliggande byggnad ... 27

8 Resultat ... 28

Skydd mot utveckling och spridning av brand och brandgaser inom byggnader ... 28

Temperatur i brandrummen för de geometriska modellerna ... 30

Skydd mot brandspridning mellan byggnader ... 34

Möjlighet till räddningsinsatser ... 35

9 Analys ... 37

Skydd mot utveckling och spridning av brand och brandgaser inom byggnader ... 37

Skydd mot brandspridning mellan byggnader ... 38

Möjlighet till räddningsinsatser ... 39

10 Diskussion ... 41

Felkällor ... 42

Arbetsmetodiken ... 42

11 Slutsatser ... 44

Förslag till byggnadsutformning för däckhotell utöver kraven i BBR ... 44

12 Fortsatta studier ... 45 Referenser ... 46 Bilaga A………. A - 1 Bilaga B………. B - 1 Bilaga C………. C - 1 Bilaga D………. D - 1 Bilaga E……….. E - 1 Bilaga F……….. F - 1

A

Teckenförklaring

•

A

Höjd på strålande yta

[m]

•

𝐴𝑂

Öppningsarea

[m

2

]

•

𝐴

_𝑇

Total omslutningsarea för brandrummet

[m

2

_]

•

∅

𝐴

Vinkelfaktor

[-]

•

B

Bredd på strålande yta

[m]

•

C

Avstånd mellan byggnader

[m]

•

D

´´

_Däcktäthet

_[däck/m

2

_]

•

H

D

Energivärde för personbilsdäck

[MJ/kg]

•

H

o

Viktat värde för ventilationsöppningarnas höjd

[m]

•

ℎ

𝑖,𝑐

Konvektionsövergångsmotstånd

[W/m

2

K]

•

ℎ

̇

_{𝑛𝑒𝑡,𝑟}

Infallande strålningsnivå

[W/m

2

_]

•

O

Öppningsfaktor

[m

½

_]

•

Q̇

_Max

Maximal effektutveckling

[MW]

•

Q

′′_f

Brandbelastning

[MJ/m

2

_]

•

𝑅

_𝑓,𝑐

Brandrummets övergångsmotstånd, konvektion

[m

2

_K/W]

•

𝑅

_{𝑓,𝑡𝑜𝑡}

Brandrummets totala övergångsmotstånd

[m

2

_K/W]

•

𝑅

𝑓,𝑟

Brandrummets övergångsmotstånd, strålning

[m

2

K/W]

•

𝑅

𝑖,𝑡𝑜𝑡

Omgivningens totala övergångsmotstånd

[m

2

K/W]

•

T

Aktuell temperatur i brandrummet

[ °C]

•

𝑇

_𝑓

Aktuell brandrumstemperatur

[ ̊C]

•

𝑇

_𝑖

Rumstemperatur vid brandensstart

[ ̊C]

•

t

min

Tid från brandens startpunkt

[min]

•

t

Tid från övertändning

[s]

•

t

p

Tid till värmegenomströmning sker genom vägg

[s]

•

x

Faktor mellan höjd strålande yta och avstånd till byggnad

[-]

•

y

Faktor mellan bredd strålande yta och avstånd till byggnad

[-]

•

α

Värmediffusivitet

[m

2

_/s]

B

•

𝑐

_𝑝

Specifik värmekapacitet luft

[Ws/kgK]

•

𝜀

𝑓

Emissivitet flammor

[-]

•

𝜀

_𝑚

Emissivitet på motstående fasad

[-]

•

𝛿

Väggen tjocklek

[m]

•

𝑘𝜌𝑐 Termisk tröghet

[W

2

_s/m

4

_K

2

_]

•

𝜏

_𝑓

Tidskonstant för brandutsatta rummet

[s]

•

𝜃

_𝑓

Brandens temperaturstegring

[K]

•

𝜃

𝑚

Aktuell temperatur på mottagande strålande yta

[ ̊C]

•

𝜃

_𝑟

Aktuell temperatur på utfallande strålande yta

[ ̊C]

•

𝜃

_𝑠

Temperatur på väggytan i brandrummet

[ ̊C]

•

𝜃

_𝑖,𝑠

Initial temperatur på väggytan i brandrummet

[ ̊C]

•

𝜃

_𝑢𝑙𝑡

Ultimata brandtemperatur

[ ̊C]

•

𝜃

_𝑚𝑎𝑥

Teoretisk maximal brandrumstemperatur

[ ̊C]

•

𝜎

Stefan-Boltzmanns konstant

[W/m

2

_K

4

_]

Förkortningar

• BBR Boverkets byggregler BFS 2011:6 med ändring till och med BFS 2020:4

• BBRAD 3 Boverkets allmänna råd om analytisk dimensionering av byggnaders brandskydd

• HRR Effektutveckling

• MSB Myndigheten för samhällsskydd och beredskap

• PBL Plan- och bygglagen

• PBF Plan- och byggförordningen

Definition

•

Däckhotell –

Förvaring av personbilsdäck från privatpersoner och företag i en förutbestämd lokal som har uppförts med detta syfte. Förvaringen sker i pallställage eller i

specialanpassade ställage för ändamålet. Förvaring sker året runt med förändringen att däckstyp förändras beroende på säsong. Ingen annan typ av verksamhet sker i

förrådsutrymmet, utan är anpassad för förvaring av däck.

•

Övertändning -

Vid en brand i ett slutet utrymme kan värmebelastningen bli så hög att allt brännbart material i rummet antänds. Detta sker när temperaturen i rummet uppnår 500– 600°C eller när strålningen mot golvet uppnår 15–20 kW/m2_{. [1]}

•

Begränsa –

”Att begränsa en fara eller en olägenhet innebär att åstadkomma att denna inte får ökad omfattning.” [2]

Att begränsa till exempel brandspridning innebär att fördröja/försena brandspridning. Spridning av en brand inom byggnaden får inte öka i omfattning/fler lokaler som de brandtekniska åtgärderna är avsedda att klara, dvs. att brandspridning inte får ske förbi brandcellsgränser under den tid den de är avsedd att försvåra brandspridningen till annan lokal. Begränsa är inte att förhindra brandspridning. Förhindra innebär att brandspridning inte får ske till annan brandcell.

Anonymitet

I rapporten är däckverkstäderna anonymiserade och har fått ett fingerat namn enbart för att kunna skilja dem åt. Bild och text i anslutning till bilden behöver inte vara sammankopplade utan bilden kan vara tagen vid ett annat sammanhang.

Beräkning av antalet personbilsdäck i varje enskilt däckhotell presenteras inte i rapporten efter kravställning från en av de besökta verksamheterna. Specifika antalet däck inom däckhotellen är enbart en angelägenhet för däckhotellens verksamhetsutövare.

1 Inledning

Rapporten presenterar olika risker vid brand i däckhotell och hur väl riskerna hanteras av Boverkets byggregler, vid projektering enligt förenklad dimensionering.

Bakgrund

Enligt svensk lag ska däck på personbilar anpassas efter sommar- respektive vinterväglag vilket medför att byte av däck sker för majoriteten av personbilarna efter rådande säsong. De flesta har därför en uppsättning sommarhjul och en uppsättning vinterhjul till sin bil. För att byta behöver man både plats att göra själva bytet samt en del verktyg. Det blir då också en uppsättning hjul som ska lagras hela året runt. Många upplever arbetet att byta som svårt och många har svårt att hitta en bra plats att göra arbetet på och för många tar fyra hjul en för stor del av det förrådsutrymme man har tillgång till hemma.

Därför har så kallade däckhotell vuxit fram, ett företag som byter hjulen på bilen och lagrar de hjul som inte används fram till nästa hjulbyte. Själva lagerlokalen är ofta en enkel byggnad med en plåtklädd stomme eller av betong. En typisk höjd kan vara 4 meter. Däcken lagras för varje kund i ett fack i hyllor. I ett lager kan det handla om flera tusen däck som lagras samtidigt. Normalt finns inga brandavskiljande gränser inom lagret utan hela byggnaden är en brandcell och eftersom däck är mycket brännbara [3] kan en brand bli förödande. Inte bara genom stora värden som går till spillo utan också stora mängder giftig rök som sprids i närområdet. Företagen vill finnas nära kunderna så lagret kan finnas i närheten av bostadsområden. Det finns utredningar som visar att vid brand på återvinningscentraler för uttjänta däck är brandbelastningen hög samt att miljöpåverkan vid brand blir stor [4].

Det finns erfarenheter [4] kring bränder i däcklager men ingen samlad bild av hur däckhotell bör hanteras i regelverken, eller om det är förenligt med byggreglernas intention och räddningstjänstens praktiska erfarenheter att utföra insats. Efter samtal med både Myndigheten för samhällsskydd och beredskap, MSB, och RISE har det framkommit kunskapsbrister avseende förvaring av personbilsdäck i begränsade utrymmen.

Vid bränder i bilar har räddningstjänsterna också upplevt problem, eftersom däcken innehåller mycket energi och är svårsläckta [4]. Det är även en säkerhetsrisk för räddningstjänstpersonal då däcken innehåller komprimerad luft som vid värmepåverkan skapar ännu högre tryck. När trycket slutligen blir för högt ger däcket vika vilket kan medföra en explosion som i sin tur kan skada räddningspersonal. Hjulen i däcklagret lagras normalt med fullt tryck i däcken.

Hur ska brandskyddet utformas i däckhotell för att samhällets krav ska vara uppfyllt? Är det genom att utforma det byggnadstekniska brandskyddet i enlighet med Boverkets byggregler och via förenklad dimensionering, eller krävs justering av dagens krav? Enligt Plan- och Bygglag (2010:900) (PBL) 8 kapitlet och §4 ”Ett byggnadsverk ska ha de tekniska egenskaperna som är väsentliga i fråga om säkerhet i händelse av brand”.

Syfte och mål

Syftet med studien är att undersöka de risker som finns i samband med brand i däckhotell, samt utvärdera om samhällets krav på byggnadstekniskt brandskydd är tillräckligt för att hantera risknivån. Samhällets krav i studien är Boverkets byggregler BFS 2011:6 med ändring till och med BFS 2020:4 (BBR) och den kravställning som sker i enlighet med förenklad dimensionering. Kraven i BBR har kvantifierats för att möjliggöra en jämförelse mellan BBR och det verkliga förutsättningar som återfinns på däckhotell i dagens samhälle.

Målet med studien är att identifiera olika typutformningar av däckhotell för att i en senare del av studien kvantifiera de brandrisker som uppkommer vid brand i däckhotell. Slutligen skall dessa brandrisker ställas mot samhällets kravnivå i enlighet med BBR.

Frågeställning

För att uppfylla krav på ”säkerhet vid brand” ska följande fem punkter uppfyllas enligt Plan- och Byggförordningen (2011:338) (PBF) 3 kap. 8§. I aktuell studie ligger fokus på punkterna 2, 3 och 5.

1. Byggnadsverkets bärförmåga vid brand ska kunna antas bestå under en bestämd tid, 2. Utveckling och spridning av brand och rök inom byggnadsverket ska begränsas, 3. Spridning av brand till närliggande byggnadsverk ska begränsas,

4. Personer som befinner sig i byggnadsverket vid brand ska kunna lämna det eller räddas på annat sätt, och

5. Hänsyn ska tas till räddningsmanskapets säkerhet vid brand. Dessa krav har omformulerats till följande frågeställningar:

• Har de brandcellsavskiljande byggnadskomponenter tillräcklig motståndskraft för att begränsa brandspridning mellan ett däckhotell och en annan brandcell, utifrån den skyddsnivå byggnadskomponenten är provad för?

• Är Boverkets byggregler tillräckliga för att begränsa brandspridning till närliggande byggnad vid brand i däckhotell?

• Tar kraven i Boverkets byggregler tillräcklig hänsyn till räddningsmanskapets säkerhet vid en räddningsinsats i däckhotell?

Avgränsningar

Denna rapport presenterar en övergripande studie med fokus på brand i förvaringsutrymme av personbilsdäck. Risker och/eller orsaker till uppkomst av brand studeras ej. Regelverken som använts för jämförelse i studien var avsnitt 5 Brandskydd, Boverkets Byggregler 29, Boverkets

författningssamling 2011:6 med ändringar till och med Boverkets författningssamling 2020:4, samt Boverkets allmänna råd (2011:27) om analytisk dimensionering av byggnadens brandskydd (BBRAD 3). Granskning mot regelverket var för byggnader utförda enbart i enlighet med förenklad

dimensionering, enligt de allmänna råd som finns i Boverkets byggregler.

Hänsyn till byggnadens bärförmåga vid brand tas inte upp i denna studie, inte heller

utrymningssäkerheten eller den ekonomiska aspekten på säkerhetshöjande åtgärder i förhållande till nyttan.

Rapporten begränsas till enplansbyggnader med verksamhet i form av däckverkstäder med däckhotell eller likvärdiga arbetsplatser, andra verksamheter kan även finnas i byggnaderna men omnämns inte i rapporten. Fallstudien genomfördes på ett begränsat antal platser i Luleå med däckhotell utan installation av automatisk vattensprinkleranläggning. Byggnaderna var indelade i

brandceller och inte brandsektion för skydd mot omfattande brandspridning, samt att uppvärmningen var via fjärrvärme. Under fallstudien framkom det två olika vägg- och takkonstruktionslösningar som byggnaderna var upprättade med och det är utifrån dessa utformningar som det gällande regelverkets målsättning granskas mot i denna studie.

BBR ställer endast krav på den fysiska utformningen och de byggnadstekniska delarna, inte på organisatoriskt brandskydd. Därmed ingår inte för verksamheten bedrivet systematiskt brandskyddsarbete i denna studie.

2 Metod

Metodval för att besvara frågeställningarna i inledningen var att utifrån verkliga däckhotell

tillsammans med forskning och studier inom området genomföra en rad olika analyser. Detta för att kunna besvara frågorna kvantitativt och/eller kvalitativt. För att utreda om begränsning av

brandspridning inom och mellan byggnader valdes kvalitativa beräkningsmetoder, vilket skedde genom att påvisa temperaturförändringar inom brandrummet och infallande strålningsnivåer mot närliggande byggnader. Beräkningsmetoderna var både handberäkningsmodeller och

datorberäkningsprogram för att visualisera temperaturförändringar inom flertalet brandrum, samt nivåer på den infallande strålningen. En litteraturstudie genomfördes med syftet att skapa en bild över den forskning och de försök som är utförda inom området. Utifrån den sammanställningen av rapporter kunna etablera gränsvärden med syfte att kvantifiera acceptabel risknivå, samt därefter jämföra beräknade värden med gränsvärden antagna i BBR. Studier i aktuella lagstiftningar krävdes för att besvara frågorna.

För frågeställningen om räddningsmanskapets säkerhet valdes intervjuer med befäl inom kommunal räddningstjänst, eftersom befälen är ansvariga för insatspersonalens säkerhet vid en

räddningsaktion. Befälen innehar beslutanderätt om vad som är en acceptabel risk för egen personal och därmed erhåller de en viktig kunskap om vilka byggnadsegenskaper som påverkar riskbilden. Diskussionerna/dialogerna utgick från hur en räddningsinsats genomförs vid brand i däckhotell, vilka risker branden och byggnaden utgör samt hur dessa risker kan påverka insatsens genomförande. Detta jämfördes sedan med den kravställning som anges i BBR. Även önskemål på byggnadstekniska installationer som skulle möjliggöra säkrare räddningsinsatser efterfrågades i intervjun.

Alla frågeställningar krävde dock flertalet antaganden för att vara möjliga att besvara. För att erhålla något att basera antagandena mot, genomfördes en fallstudie på verkliga däckhotell. Syftet med fallstudien var att skapa verkliga förutsättningar att basera hela denna studie på och inte enbart anta värden på ingenjörsmässiga grunder. Fallstudien genomfördes på flera olika platser, storlekar av verksamhet och typ av verksamhet för att skapa ett bredare underlag.

Tydligare och mer detaljerad metodik för varje enskild del i rapporten återfinns i inledningen av respektive avsnitt.

3 Gällande lagstiftning – Samhällets kravnivå

Lagar beslutas av Sveriges riksdag och tillhörande förordning av regeringen. Lagar och förordningar anger miniminivå för bland annat säkerheten i samhället, till exempel Trafikförordningen (1998:1276) vilken innehåller bestämmelser för trafik på väg där Sveriges riksdag tydligt visar på ett långsiktigt mål genom Nollvisionen ”att ingen ska dödas eller skadas allvarligt till följd av trafikolyckor i Sverige” [5].

Den 2 maj 2011 började en ny Plan- och bygglag gälla vilken ersatte föregångande Plan- och bygglag inrättad 1987 (Plan- och bygglag 1987:10). Införandet av en ny Plan- och bygglag hade till syfte att förenkla plan- och byggprocessen samt att kontrollen av byggnationerna skulle skärpas vilket bl.a. medför ökad säkerhet. Detta genom kravställning av de byggnadstekniska egenskaperna i en byggnad där produktkraven härrör ifrån krav i EU:s byggproduktförordning, samt att den tekniska egenskapen ska kunna uppfyllas under en rimlig ekonomisk livslängd. Definitioner av viktiga termer i lagen blev också införda samt att miljö- och klimataspekter blev antagna och ska därmed beaktas vid uppförande av byggnader. Till Plan- och bygglagen upprättades en förordning för att förtydliga och fördela lagkravet till fem punkter. Där återfinns egenskapskravet på byggnadsverk beskrivet i syfte att definiera vad det innebär att en byggnad ska vara ”säker i händelse av brand”. [6]

Boverkets byggregler

Plan- och bygglagen samt tillhörande förordning är inte detaljerad i kravställningen för hur byggnader ska uppföras för att uppfylla samhällets krav. Boverket har fått i uppdrag av regeringen att upprätta föreskrifter med tillhörande allmänna råd, vilka har en högre detaljeringsnivå och en tydligare kravbild på hur byggnader ska uppföras för att uppfylla samhällets krav. Till PBL har Boverkets byggregler (föreskrifter och allmänna råd), BFS 2011:6 med ändringar till och med BFS 2020:2 (BBR 29) upprättats. BBR gäller för nybyggnation, tillbyggnation, ombyggnation samt ändring av befintliga byggnader.

Uppfyllnad av BBR ska antingen ske genom analytisk verifiering eller genom förenklad

dimensionering. Vid utformning av en byggnad genom förenklad dimensionering ska byggherren säkerställa att byggnaden uppfyller föreskriftstexterna i BBR, detta genom att följa metoderna och de lösningar som anges i de allmänna råden. I denna studie är samhällets krav exemplifierat genom den kravställning som anges vid förenklad dimensionering. Oberoende av dimensioneringsmetodik är skyddsbehovet på byggnader olika. De parametrar angivna i BBR som påverkar skyddsbehovet är utformningen av byggnaderna och den verksamhet som pågår där. I denna studie är avgränsningen att endast behandla byggnader med lågt skyddsbehov, vilket innebär byggnadsklass Br3.

BBR är uppbyggd i olika avsnitt som behandlar de olika delarna som anges i PBF. I aktuell studie är följande avsnitt aktuella.

Skydd mot utveckling och spridning av brand och

brandgaser inom byggnader

BBR avsnittet handlar om att begränsa brandspridning inom byggnaden genom olika skyddslösningar och fysiska barriärer. Att begränsa brandspridning inom byggnader är bland annat nödvändigt för att minska samhällets kostnader och miljöpåverkan vid brand, samt att ta hänsyn till

räddningsmanskapets säkerhet och risk för brandspridning till närliggande byggnader. [7]

Att minska medverkan av byggnadsmaterial från väggar, golv och tak vid brand, är en metod för att minska spridningen av branden inom byggnaden. Minskad medverkan kan ge en lägre risk för övertändning inom byggnader, samt minskar mängden värme och brandgaser från lokalens

byggnadsmaterial. Sker endast en lokal brand i ett rum och branden är begränsad till startföremålet, sker ingen vidare brandspridning inom byggnaden. För byggnader med lågt skyddsbehov ska tak- och väggytor utformas med ytskikt av lägst brandteknisk klass D-s2,d0, vilket är jämförbart med ytskikt av

trämaterial. Ytskiktsklassen innebär en accepterad tillväxt i effektutveckling av maximalt 750 W/s. Ingen kravställning finns för ytskikt på golvbeläggningen i BBR för byggnader med lågt skyddsbehov. En fysisk barriär för att begränsa brandspridning från en del av bygganden till en intilliggande del är att uppdela byggnaden i separata enheter, brandceller, vilka är konstruerade för att avskilja branden under hela eller delar av ett brandförlopp (se Figur 1 nedan). Avskiljning mellan brandceller sker med hjälp av brandcellsgränser vilka har olika skyddsnivåer beroende på om de ska klara del eller hela brandförloppet. En brandcellsgräns går från golv till brandavskiljande bjälklag alternativt ända upp till yttertaket i vertikalled, samt mellan ytterväggarna alternativt och annan brandcellsavskiljande vägg i horisontalled. Samtliga byggnadsdelar och komponenter placerade i denna brandcellsgräns ska klara en viss brandpåverkan innan delen kollapsar och förlorar sin brandavskiljande förmåga.

Figur 1. Exempel på brandcellsindelning där däckhotell utgör egen brandcell och avskiljs mot intilliggande kontor med brandcellsgräns (Röd streckad linje).

Byggnader med lågt skyddsbehov och med verkstadsverksamhet ska uppdelas med brandcellsgränser i lägst brandteknisk klass EI 30. Detta innebär att ingående komponenter i en brandcellsgräns ska vara testade och godkända för att klara integritet och isolerande förmåga i minst 30 minuter vid provningstillfället. Komponenter och konstruktionslösningar är testade så att den testade delen utsätts för en viss brandpåverkan. Kontroller genomförs under hela försöket tills ett av kriterierna är uppnått, för hög temperatur eller om flamspridning sker och den begränsande förmågan är förlorad. Temperaturen på icke brandutsatt sida får inte öka med 140 °C i genomsnitt, eller 180 °C vid en enstaka punkt. Brandpåverkan på den provade komponenten sker med en brand- och

temperaturstegring enligt standardbrandkurvan och provningen sker med öppna lågor [8].

Standardbrandkurvan

Standardbrandkurvan är en matematisk ekvation som definierar temperaturutvecklingen vid en rumsbrand. Den har tagits fram för att kunna genomföra provningar enligt olika standarder. Enligt ekvationen beror temperaturen i brandrummet bara på vilken tid som har gått sedan branden startade. Ekvationen ser ut enligt följande:

𝑇 = 20 + 345 ∗ log(8 ∗ 𝑡_𝑚𝑖𝑛+ 1)

𝑇 är temperaturen i grader C i brandrummet och 𝑡𝑚𝑖𝑛 är tiden i minuter sedan brandens start.

Konstanten 20 i början av ekvationen är för att definiera temperaturen i brandrummet vid provningens/brandens start, dvs en temperatur på 20 ̊C [9]. Se temperaturutvecklingen över tid i enligt Figur 2 nedan.

Figur 2. Standardbrandkurvan enligt ISO 834 och EN 1363–1.

Vid tidpunkten 𝑡 = 0 är gastemperaturen 20°C och efter 30 minuter har temperaturen uppnått 842 ̊C, samt efter 60 minuters brandpåverkan är temperaturen 945 ̊C i brandrummet.

Att en komponent innehar godkänt testresultat och innehar brandteknisk klass EI 30 eller EI 60 innebär inte direkt att komponenten begränsar en rumsbrand i 30 minuter eller 60 minuter. Siffervärdet i beteckningen ska ses som en skyddsnivå istället för en fast tidsangivelse. En brandcellsgräns i brandteknisk klass EI 60 ska begränsa en brand under ett helt brandförlopp, inklusive avsvalningsfasen. EI 30 innebär att brandcellsgränsen ska begränsa brandspridning i del av ett brandförlopp i 30 minuter, utan att avsvalningsfasen påbörjas. [10] Med avsvalningsfas innebär att temperaturen i brandrummet börjar sjunka pga. att effektutveckling hos branden avtar. Detta kan ske till följd av att mängden brännbara material i rummet har minskat och börjar ta slut.

Standardbrandkurvan beror bara på tid efter brandens start. Ett naturligt brandförlopp har fler parametrar som påverkar temperaturstegringen i brandrummet. Variabler som t.ex.

ventilationsöppningar, brandbelastning, mängd och typ av brännbart material i lokalen m.m.

påverkar temperaturutvecklingen. Detta medför att vid ett naturligt brandförlopp kan temperaturen bli både högre och lägre än enligt standardbrandkurvan [11].

Skydd mot brandspridning mellan byggnader

Föreskriftstexten i BBR §5:61 som syftar till att minska risken för brandspridning mellan byggnader, lyder enligt följande:

”Byggnader ska utformas med tillfredsställande skydd mot brandspridning mellan byggnader.” [8] Enligt det tillhörande allmänna rådet till ovanstående är skyddet tillfredsställande när avståndet mellan två byggnader överstiger 8 meter. Då behöver inga andra brandtekniska åtgärder vidtas för att begränsa brandspridningen. Är avståndet under 8 meter mellan byggnader, skall en av

byggnaderna uppföras med en brandcellsgräns mot den närliggande byggnaden. Kravet på

brandteknisk avskiljning gäller för både ytterväggen och de delar som är placerade i ytterväggen t.ex. dörr eller fönster, se Figur 3. Kravet på brandcellsgränsens beständighet är ställt utifrån den högsta kravställning på respektive byggnad. [8]

0 200 400 600 800 1000 1200 0 10 20 30 40 50 60 Tem peratur [° C ] Tid [Min]

Standardbrandkurvan

Standardbrandkurva

Figur 3. Exempel på brandcellsgräns (Röd streckad linje) i yttervägg mot angränsande byggnad om avståndet mellan byggnaderna understiger 8 meter.

Skyddsavstånd på över 8 meter alternativt brandcellsgräns utgör skyddet för att begränsa brandspridning mellan byggnader. Vid analytisk dimensionering anses t.ex. en begränsad

strålningsnivå från den brinnande byggnaden, utgöra skyddet mot brandspridning mellan byggnader. Strålningsnivån ska inte överstiga 15 kW/m2 _{under brandens första 30 minuter, på den närliggande} byggnadens fasad [10]. Begränsningen av den utgivande strålningsnivån är i normalfallet att

ytterväggskonstruktionen erhåller erforderlig brandteknisk klass och en begränsad area på väggarna utförs utan brandteknisk klass, vilket är fönster och dörrar. Fönster och dörrarna är inte

brandcellsavskiljande men där övriga ytterväggen utgör brandcellsgräns. Detta förutsätter dock att fasadmaterialet är obrännbart och inte kan medverka i den utgivande strålningen. BBRAD 3 anger inte några andra parametrar eller förhållningssätt vilket kan utgöra en risk för brandspridning till annan byggnad. Högre krav på taktäckning tillkommer dock om skyddsavståndet är för kort enligt det allmänna rådet i BBR, för att minska risken för spridning via taket.

Att begränsa brandspridning till närliggande byggnad i inledningsskedet av en brand är viktigt utifrån att ge bland annat räddningstjänsten förbättrade möjligheter till släckinsats. Den kommunala

räddningstjänsten är en begränsad resurs och det kan ta tid från utalarmering till ankomst till skadeplatsen. Riskerar angränsande byggnad att antändas när räddningstjänsten kommit på plats finns ett behov av fördelning av resurserna utifrån behovet på skadeplatsen, vilket i förlängningen kan medföra ökade skadekostnader på byggnaderna och större miljöpåverkan.

Möjlighet till räddningsinsatser

Föreskriftstexten i BBR §5:71 lyder enligt följande:

”Byggnader ska utformas så att räddningsinsatser är möjliga att utföra med tillfredställande säkerhet.” [8]

Räddningsinsatser förutsätts inte enbart utföras av den kommunala räddningstjänsten, utan även av verksamhetens egen personal eller utomstående personer. PBF anger att hänsyn ska tas vid

uppförandet av byggnader så att räddningsinsatser från räddningstjänsten kan ske med tillfredsställande säkerhet vid brand.

För en byggnad med lågt skyddsbehov innebär kravnivån att räddningstjänsten har möjlighet till åtkomst och tillträde in i byggnaden, samt att det finns installationer för både släck- och

räddningsinsats. Krav på installation av släckutrustning uppkommer endast vid hög brandbelastning (>1600 MJ/ m2_{) och då i form av inomhusbrandpost, för bland annat industri eller lager. Övrig}

verksamheter än däckhotell. [8] Dock finns kravställningar i andra avsnitt i BBR som också kan ge bättre förutsättningar för räddningstjänsterna. Högre ytskiktskrav är positiva effekter på invändiga insatsmöjligheter eftersom de har brandbegränsande egenskaper, eller t.ex. begränsning av gångavstånd till närmaste utrymningsväg ger kortare invändiga insatsvägar. [7]

En förutsättning för att räddningstjänsten ska kunna begränsa en brand är tillgång till släckvatten. I BBR finns inget detaljerat krav för hur tillgång till släckvatten ska tillgodoses vid byggnader, om det ska finnas nät av markbrandposter eller om det är räddningstjänstens uppgift att säkra tillgång till släckvatten. Dock tolkar flertalet räddningstjänster skrivningen i BBR så att inom tätbebyggelse ska det finnas tillgång till släckvatten, t.ex. i form av markbrandposter eller annan alternativ lösning som branddamm/vattendrag.

En brinnande byggnad utgör en arbetsplats för räddningstjänstens personal och arbetsplatser ska vara utformade för att motverka skador på egen personal. Finns inte möjligheten till säker arbetsplats eller att räddningstjänsten kan arbeta utan för stora risker att skadas, har

räddningstjänsten begränsade möjligheter att utföra släck- eller räddningsinsats. Flertalet av de krav som finns i BBR förutsätter att räddningstjänsten utför någon form av insats, i syfte att begränsa skador på hälsa och miljö. Inget krav i BBR har som huvudsyfte att en byggnadsteknisk detalj ska eliminera en brand, utan endast begränsa omfattningen. En räddningsinsats krävs för att förändra skadeförloppet och avsluta brandförloppet, samt släcka branden. Utan möjlighet till räddningsinsats försämras byggnadens brandskydd.

4 Forskning vs BBR

Lagar och förordningar är beslutade av politiska organ och föreskrifter är framtagna utifrån

förordningen av ansvarig myndighet. Innan en ny lag instiftas sker förarbeten och remisser skickas till berörda parter för möjlighet till yttrande. Dock är lagar en politiskt styrd handling vilken kan vara framtagen och baserad på tidigare lagar och regler, vilka kan vara beslutade långt innan dagens forskningsnivå och kunskap fanns presenterade. Tidigare regelverk kan vara baserade på tidigare forskning och politiska agendor. Inom forskningen sker ständig utveckling och en sanning igår kan vara motsägelsefull jämfört med dagens kunskapsnivå.

Skydd mot utveckling och spridning av brand och

brandgaser inom byggnader

Begränsning av brandspridning inom byggnader sker bland annat genom fysiska barriärer i form av brandcellsgränser, vilka är konstruerade att klara en påfrestning enligt standardbrandkurvan. En brand i en byggnad är ett dynamiskt förlopp i vilket effektutvecklingen och temperaturen inte enbart är beroende av tiden. Utvecklingskurvan av en brand är beroende av flera parametrar till exempel syretillgång, typ av bränsle och möjligheten till temperaturstegring inom brandrummet. Blir komponenter/byggnadsdelar i en brandcellsgräns utsatta för en högre temperatur och

energipåverkan, än standardbrandkurvan, riskerar brandcellsgränsen att fallera tidigare än beräknat. Detta kan medföra att brandspridningen inom en byggnad kan bli omfattande och ge större

svårigheter för räddningstjänsten att utföra en effektiv räddningsinsats, vilket i förlängningen medför större skador på byggnaden och högre grad av miljöpåverkan. Risken för personskador kan också öka om brandförloppet blir kraftigare än standardbrandkurvan.

Skydd mot brandspridning mellan byggnader

Det finns en rad olika sätt en brand kan sprida sig från en byggnad till en närliggande, exempel kan vara genom direktkontakt med lågor från öppningar i den brinnande byggnaden. En annan typ av värmeöverföring kan även ske konvektivt via heta brandgaser eller genom så kallade flygbränder där gnistor hoppar mellan byggnader. Flygbränder kan antända material som befinner sig på ett större avstånd än själva lågornas längd. Största risken för brandspridning till en närliggande byggnad är vid infallande strålning från öppningar och fönster mot en närliggande byggnad, samt brinnande material som flyger och antänder den värmebestrålade väggen. [11] Trämaterial kan t.ex. antändas vid närvaro av en pilotlåga redan vid en infallande strålning 12 kW/m2 _{vid lång strålningsinverkan.} [12].

Möjlighet till räddningsinsatser

Räddningsinsats vid händelse av brand kan förenklat förklaras av två olika val av metoder för släckning. Antingen utförs insatsen utanför byggnaden genom att påföra vatten utifrån, vilket kallas att utföra en utvändig insats. Alternativet är att gå in i en rökfylld byggnad med rökdykare, vilket kallas att utföra en invändig insats. Att utföra rökdykning är det farligaste arbetsmomentet som tillåts inom svensk lagstiftning och innan en rökdykningsinsats kan göras måste riskbilden bedömas, inte bara för själva rökdykarinsatsen utan på hela insatsområdet. Därför är rökdykning primärt bara en livräddningsinsats och ska rökdykning användas med andra syften till exempel för att begränsa en brand, ska det prövas om inte utvändig bekämpning av branden är ett bättre alternativ. [13] BBR ger möjligheten att utrymning kan ske med hjälp av räddningstjänsten och dess utrustning. Byggnader får ha förutsättningen att räddningstjänsten är en del av utrymningssäkerheten, vilket ställer följdkrav på att byggnaderna ger räddningsmanskapet möjlighet att utföra uppgiften. Kan inte räddningsmanskapet genomföra arbetsuppgifterna med tillfredställande säkerhet och med en

acceptabel riskbild, begränsas handlingsutrymmet för räddningsmanskapet och därmed även utrymningssäkerheten.

Brandbekämpning med kommunal räddningstjänst sker till stor del med vatten som

bekämpningsmedel och är ofta en förutsättning för att genomföra en effektiv räddningsinsats, samt ett krav för att kunna genomföra en rökdykarinsats inom byggnaden. Andra tekniska eller

konstruktionsutformningar i byggnaden kan ge räddningstjänsten förbättrade möjligheter till arbete i riskmiljöer med riskbedömningar som medför större handlingsutrymme, utan att riskera säkerheten för räddningsmanskapet. Exempel kan vara brandgasventilation som minskar mängden brandgaser inom byggnaden som ger bättre sikt för rökdykare och minskar värmelasten från brandgaslagret. Andra åtgärder kan vara att utföra lokalerna/brandcellerna mindre än den accepterade arean, för att förbättra släckningsmöjligheterna inom byggnaden när räddningsmanskapet är placerad utomhus.

5 Metod för jämförelse mellan krav och verklighet

BBR innehåller krav för skydd mot brandspridning inom byggnad och brandspridning mellan byggnader. Dessa krav förutsätter vissa brandförlopp och temperaturförändringar i brandrummet. De flesta byggnadskomponenter är provade efter standardbrandkurvan där temperaturen enbart beror av tiden. I verkliga brandförlopp påverkas temperaturstegringen av ett stort antal parametrar. För att möjliggöra en kvantitativ analys jämfördes förutsättningarna enligt BBR, mot bränder med fler variabler för att studera huruvida provningsmetoderna/kraven är över- eller underdimensionerande. De olika typerna av kravställningar medför olika analysmetoder.

Risk för brandspridning inom byggnader

För att bestämma hur de avskiljande konstruktionerna i ett däckhotell klarar av att bibehålla sin funktion i händelse av brand, utfördes temperaturberäkningar i brandrummen. Särskilt studerades temperaturstegringen över tid. Temperaturberäkningarna sker i geometriska modeller antagna i denna studie. För att öka informationen om temperaturförändringarna genomfördes två olika typer av beräkningar med syftet att kunna jämföra resultaten och kunna dra slutsatser utifrån dessa. Beräkningsresultaten jämfördes sedan i förhållande till standardbrandkurvan som de

brandavskiljande komponenterna är typgodkända efter. Syftet med att jämföra beräknade temperaturstegringar i rumsmodellerna med standardbrandkurvan är för att kunna genomföra en kvalitativ bedömning, baserad på kvantitativa värden. Om de beräknade temperaturstegringar är större än standardbrandkurvan finns en risk och osäkerhet att de brandavskiljande konstruktionerna inte klarar att begränsa brand- och brandgasspridning inom byggnaden under antaget brandförlopp. Beräkningarna sker med en handberäkningsmetod och en datorberäkningsmodell för att öka det kvantitativa underlaget inför den kvalitativa bedömningen.

Handberäkningsmodell för temperatur i brandrummet

Den handberäkningsmodell som har använts är utvecklad av Professor Ulf Wickström och beskrivs i boken Temperature Calculation in Fire Safety Engineering [14]. Handberäkningsmodellen är en enzonsmodell vilket betyder att det antagits att övertändning har skett i rummet, samt att hela volymen inom brandrummets väggar har samma temperatur.

I beräkningsmodellen tas hänsyn till olika väggars olika förmåga att hindra värmetransport genom konstruktionen. Tunna väggar med dålig isoleringsförmåga medför stor energiflykt från

brandrummet till omgivningen utanför brandrummet. Vid tjocka väggar med god isoleringsförmåga fylls väggarna med energi från branden och energin kvarstannar i konstruktionen, ingen

värmegenomströmning sker till omgivningen. En sådan väggkonstruktion med tillräcklig isoleringsförmåga kan betraktas som halvoändlig.

För att utreda om värmegenomströmning sker genom en vägg eller om väggen kan betraktas som halvoändlig beräknas den tid som krävs innan en viss temperaturstegring uppstått på väggens icke brandexponerade sida. Denna tid jämförs sedan med undersökt tid i denna studie. Var tiden till värmegenomströmning större än undersökt tid, innebar detta att vägkonstruktionen ansågs vara halvoändlig.

Ekvationen för beräkning av karakteristiska tiden

𝑡

_𝑝 för värmegenomströmning är:

𝑡

_𝑝

=

𝛿

2

4𝛼

Ekvationens parametrar är väggens tjocklek 𝛿 och den termiska trögheten i väggkonstruktionen α. (2)

Beräkning av temperatur i brandrum vid halvoändliga väggar

Ekvationen för beräkning av temperaturen i brandrummet är beroende av rummets brandövergångsmotstånd 𝑅𝑓,𝑐, 𝑅𝑓,𝑟 och 𝑅𝑓,𝑡𝑜𝑡:

𝑅

_𝑓,𝑐

=

1

𝑐

_𝑝

𝛼

₁

𝑂

𝑅

𝑓,𝑟

=

1

𝐴

𝑂

𝐴

_𝑇𝜎

(𝜃

𝑚𝑎𝑥2 +

𝜃

𝑓2

)

∗

(𝜃

𝑚𝑎𝑥+

𝜃

𝑓

)

𝑅

_{𝑓,𝑡𝑜𝑡}

=

1

𝑐

𝑝

𝛼

1

𝑂 +

𝐴

_𝐴

𝑂 𝑇𝜎

(𝜃

𝑚𝑎𝑥 2 ₊

_𝜃

𝑓 2

₎

∗

(𝜃

_𝑚𝑎𝑥+

𝜃

_𝑓

)

Viktig faktor för beräkning av brandövergångsmotstånd för konvektion är det möjliga ventilationsflödet till och från brandrummet, vilket bestäms av rummets öppningsfaktor O.

𝑂 =

𝐴

𝑂

√𝐻

𝑂

𝐴

_𝑇

Ventilationsflödet till och från brandrummet beror på arean på samtliga öppningar 𝐴𝑂

,

ventilationsöppningarnas höjd𝐻_𝑂

,

samt brandrummets totala omslutningsarea 𝐴𝑇.

Brandövergångsmotstånd för strålning

𝑅

_𝑓,𝑟och det totala brandövergångsmotståndet

𝑅

_{𝑓,𝑡𝑜𝑡} är även dessa beroende på ovanstående parametrar.

För beräkning av brandövergångsmotstånden

𝑅

𝑓,𝑟och

𝑅

𝑓,𝑡𝑜𝑡 krävs också aktuell temperaturökning i

brandrummet 𝜃_𝑓 och den teoretiska maximala temperaturökningen som brandrummet kan erhålla 𝜃_𝑚𝑎𝑥. 𝜃𝑚𝑎𝑥 fås från nedanstående ekvation där

𝜃

𝑢𝑙𝑡är den ultimata temperaturen brandrummet

kan erhålla:

𝜃

_𝑚𝑎𝑥

=

𝑅

𝑓,𝑟

𝜃

𝑢𝑙𝑡

𝑅

_𝑓,𝑟

+ 𝑅

_𝑓,𝑐

Detta innebär att brandövergångsmotståndet som behövs för att beräkna temperaturen är en funktion av temperaturen och ändras under ett brandförlopp. Handberäkningarna av temperaturen i brandrummet vid denna studie tog hänsyn till denna förändring, genom att iterera samtliga

beräkningarna för att bestämma en teoretisk maximal temperatur. Därefter kunde brandövergångsmotstånden vid olika skeden i brandförloppet beräknas.

Temperaturen i brandrummet är också beroende av omgivningsövergångsmotståndet 𝑅_{𝑖,𝑡𝑜𝑡}, vilket baseras på konstanterna konvektionstalet ℎ𝑖,𝑐 och den aktuella temperaturen på väggytan 𝜃𝑖,𝑠 vid

brandens start.

𝑅

_{𝑖,𝑡𝑜𝑡}

=

1

ℎ

_𝑖,𝑐

+ 𝜀

_𝑠𝜎

(𝜃

𝑓2+

𝜃

𝑖,𝑠2

)

∗

(𝜃

𝑓 +

𝜃

𝑖,𝑠

)

Med övergångsmotstånden beräknade kan en tidskonstant

𝜏

_𝑓bestämmas.

𝜏

_𝑓

= 𝑘 ∗ 𝜌 ∗ 𝑐 ∗ (𝑅

_{𝑓,𝑡𝑜𝑡}

+ 𝑅

_{𝑖,𝑡𝑜𝑡}

)

2

Detta för att kunna beräkna väggytans temperaturökning i brandrummet

𝜃

_𝑠vid en specifik tidpunkt

.

(3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

𝜃

_𝑠

= 𝜃

_𝑚𝑎𝑥

∗ [1 − 𝑒

𝑡

𝜏_𝑓

_{∗ 𝑒𝑟𝑓𝑐 (√}

𝑡

𝜏

_𝑓

)]

Temperaturen på väggytan krävs för att beräkna temperaturstegringen i brandrummet

𝜃

_𝑓.

𝜃

_𝑓

=

𝜃

𝑠

𝑅

𝑓,𝑡𝑜𝑡

+ 𝜃

𝑚𝑎𝑥

𝑅

𝑖,𝑡𝑜𝑡

𝑅

_{𝑓,𝑡𝑜𝑡}

+ 𝑅

_{𝑖,𝑡𝑜𝑡}

Slutliga temperaturen i brandrummet 𝑇_𝑓 beräknades genom att summera den totala

temperaturstegringen av branden 𝜃_𝑓 med den initiala temperaturen i rummet vid brandens start 𝑇_𝑖

.

𝑇

_𝑓

= (𝜃

_𝑓

+ 𝑇

_𝑖

)

Sammanfattningsvis beror temperaturförändringen av många faktorer men de viktigaste är material och tjocklek i väggar och tak, storlek på brandrummet och ventilationsmöjligheterna. För fullständig beräkningsgång och resultat, se Bilaga D.

Datorberäkningsprogram för beräkning av temperatur i

brandrummet

Det datorberäkningsprogram som använts är Ozone version 3.0.4 framtaget av European Community for Coal and Steel [15]. Programmet genomför både en- och tvåzonsberäkningar av temperaturen i brandgaslagret med ett parametriskt brandförlopp inom ramen för standarden SS-EN 1991-1-2 och Bilaga E. Brandförloppet enligt standarden sker efter en förutbestämd värmeutveckling över tid för att beräkna temperaturförändringen i brandrummet. Tillväxtfasen av branden sker ända tills den maximala effektutveckling av branden uppkommer, vilket sker antingen när branden blir

bränslekontrollerad eller ventilationskontrollerad. När ett av kriterierna uppkommer

(bränslekontrollerad eller ventilationskontrollerad) sker ingen ökning av brandeffekten utan är konstant ända tills 70% av brandbelastningen inom rummet är förbrukat, vid denna tidpunkt börjar avsvalningsfasen och effektutvecklingen och temperaturen i rummet sjunker. Programmet använder sig även av tvåzonsmodell (vilket motsvararar skedet innan övertändning sker) men har möjlighet att övergå till enzonsmodell (vilket motsvarar att övertändning har skett). Tvåzonsmodell innebär att det finns två olika temperaturer i ett brandrum, ett övre brandgaslager samt ett undre lager med lägre temperatur. [15]

Vid uppbyggnaden av en geometri i datorprogrammet definieras olika mått, bredd, höjd, samt längd på brandrummet. Till denna geometri anges var öppningar i fasaden finns, samt storlekarna på dessa. Möjligheten finns att göra en öppning temperaturberoende, vilket användes för att simulera att fönsterrutor går sönder och skapar nya ventilationsmöjligheter så att evakuering av brandgaser samt mer tilluft till branden är möjlig.

Beräkningsprogrammet innehåller även fördefinierade byggnadsmaterial samt viktiga parametrar till dem, t.ex. materialets densitet, konduktivitet, specifik värmekapacitet m.m. Vid uppbyggnad av rummets geometri skall uppbyggnad av väggarna med tjocklek och material t.ex. betongkonstruktion vara definierade. Brandförloppsberäkningar enligt SS-EN 1991-1-2 kräver också vissa ingångsvärden vilka hämtades från litteratur- och fallstudien

Beräkning för strålningsnivåer mot närliggande

byggnad

Brandspridning mellan byggnader riskerar att ske när den infallande strålningen mot en närliggande fasad uppgår till ett kritiskt värde. Infallande strålning kan till exempel skapas från öppningar i fasad, vilka kan variera stort både i storlek och antal mellan byggnader. Avståndet mellan byggnaderna

(10)

(11)

varierar också mellan fastigheter. Om värdet på den infallande strålningen är för stort kan brandspridning ske mellan byggnader.

Beräkningsmodellen för att bestämma nivån på energi som går in i fasadmaterialet på den närliggande byggnaden, är följande ekvation som ge enligt Eurocode EN 1991-1-2 [9]:

ℎ

̇

_{𝑛𝑒𝑡,𝑟}

= 𝐴

∅

∗ 𝜀

𝑚

∗ 𝜀

𝑓

∗ 𝜎 ∗ [(𝜃

𝑟

+ 273)

4

− (𝜃

𝑚

+ 273)

4

]

Den ingående energin ℎ

̇

_{𝑛𝑒𝑡,𝑟}beror på temperaturen på branden

𝜃

_𝑟och temperaturen den

mottagande väggen har vid tidpunkten för instrålningen

𝜃

_𝑚, samt konstanterna Stefan Boltzmanns konstant

𝜎,

emissivitet på branden

𝜀

_𝑓samt emissivitet på den mottagande väggen

𝜀

_𝑚

.

Temperaturerna i ekvationenhar exponenten 4 vilket medför att högre brandtemperatur ökar stålningen markant och starttemperaturen på den motstående väggen blir relativt oviktig. Den sista variabeln ärvinkelfaktorn ∅

𝐴

,

vilken beräknas av följande ekvation hämtad ur [16]:

𝐴

∅

₌

1

360

[

𝑥

(1 + 𝑥

2

₎

½

∗ 𝑡𝑎𝑛

−1

(

𝑦

(1 + 𝑥

2

₎

½

+

𝑦

(1 + 𝑦

2

₎

½

) ∗ 𝑡𝑎𝑛

−1

(

𝑥

(1 + 𝑦

2

₎

½

)]

Vinkelfaktorn ∅

𝐴

på den närliggande byggnaden beror på en faktor x, 𝑥 =𝐴

𝐶

som är ett viktat värde mellan avståndet 𝐶 till den utsatta byggnaden och höjden 𝐴 på öppningen i fasaden på den brinnande byggnaden. Faktorn

𝑦

𝑦 =𝐵 𝐶

är ett viktat värde mellan avståndet 𝐶 till den utsatta byggnaden och bredden 𝐵 på öppningen. Vid sammanslagning av dessa två ekvationer beror den infallande strålningen till största delen på temperaturen av branden, storleken på öppningen som möjliggör utfallandestrålning samt avståndet mellan byggnaderna.

Kvalitativ intervjumetodik för räddningsinsats

Räddningsinsatser är dynamiska händelser med ständigt förändrade förutsättningar. Detta kräver ständig värdering av situationen vid olycksplatsen utifrån händelseförloppet och tillgängliga resurser, för att bedöma riskbilden för räddningspersonalen inom insatsområdet. Riskbedömning ska göras av alla men högsta befälet på platsen, räddningsledaren, har det yttersta ansvaret för

räddningsmanskapets säkerhet. För att bedöma om de brandtekniska åtgärder vilka kravställs utifrån BBR, tar hänsyn till de risker vilka uppkommer vid en brand i ett däckhotell, krävs en kartläggning hur genomförandet av en insats av räddningstjänsten påverkas av riskbilden. Detta för att skapa en kvalitativ kravnivå att jämföra mot. Metoden för kartläggningen var intervjuer av befäl från olika räddningstjänster för att diskutera riskbilderna.

Två personer med anknytning till kommunal räddningstjänst kontaktades för personliga intervjuer, vilka har erfarenhet som räddningsledare vid flertalet större räddningsinsatser. Intervjuerna

genomfördes med syfte att skapa en bild av hur en räddningsinsats skulle genomföras vid brand i ett däckhotell, vilket var baserat utifrån ett fabricerat scenario (se Bilaga F). Scenariot var framtaget utifrån resultaten från både fallstudien och studierna i litteratur/forskningsrapporter som behandlar området, vilket är delvis presenterat i kapitel 6 Teori om brand i däck.

Syftet med intervjuerna var att diskutera en räddningsinsats utifrån räddningsmanskapets säkerhet, vilka risker branden och byggnaden utgör samt hur dessa kan påverka genomförandet av insatsen. Kvantitativ jämförelse skedde sedan med den kravnivå som anges vid förenklad dimensionering, mot

(13)

de brandtekniska åtgärder intervjupersonerna ansåg skulle medföra minskade risker vid

räddningsinsatsen. Om skillnaden var för stor i jämförelsen och olika åtgärder presenteras i BBR mot intervjupersonernas åtgärder finns risk att BBR inte tar tillräcklig hänsyn till de brandrisker som uppkommer vid en brand i ett däckhotell.

6 Teori om brand i däck

Personbilsdäck består inte enbart av gummi, utan tillverkningen är en avancerad process i flera steg och innehåller 10 - 30 olika komponenter [17]. Grunden i ett personbilsdäck är en stomme tillverkad av stomtrådar i stål varvat med gummiskikt och ovan på denna bas läggs olika lager av bälten bestående av stål eller textilamaterial [18]. För att kunna täta mot fälgen finns en klinch som även den är tillverkad av stål och runt om detta är det flera lager av gummi, vilket kan ses i Figur 4. Över 80 % av däckets vikt består av olika gummiblandningar [17]. Generellt väger ett sommardäck 7,5 kg för en personbil och ett vinterdäck väger cirka 8,5 kg, detta är dock vid nytillverkning [19]. Vid användning av däcken gör slitaget att vikten minskar med en relativt stor andel [20].

Figur 4 Genomskärning av ett däck och dess beståndsdelar. Figur hämtad från [21].

Studier på brand i däck är genomförda på olika platser och institutioner runt om i världen med olika syften och försöksuppställningar. RISE har publicerat rapporter om brand i olika varianter av

gummidäck, både personbilsdäck och däck från entreprenadmaskiner.

Den rapport där huvuddelen av informationen till denna litteraturstudie kommer ifrån hade huvudsyftet att kontrollera emissioner från brand i däck. Studien genomfördes med fem försök, bestående av totalt 32 begagnade personbilsdäck med en sammanlagd vikt mellan 239,2 och 247,0 kg. Två olika försöksuppställningar där förvaringssättet för däcken varierades, antingen var däcken placerade i en hög eller sorterade i fyra staplar som var placerade intill varandra [3]. En slutsats från försöken med brand i personbilsdäck var att effektiva värmevärdet för

personbilsdäck uppgår till (HD) 27 MJ/kg [22], vilket kan jämföras med det effektiva värmevärdet på 32 MJ/kg [23] för gummidäck som anges i Boverkets allmänna råd (2013:11) om brandbelastning.

Effektutveckling vid brand i däck

Effektutvecklingen från ett försök är presenterat i Figur 5 nedan. Försöket pågår i 50 minuter tills effekten på branden hade avtagit och nästan upphört helt.

Figur 5. Effektutveckling av brand i 32 däck, staplade på höjden i fyra staplar. Den blå kurvan visar den beräknade effektutvecklingen utifrån temperatur och den röda kurvan visar den totala uppmätta effekten. Figur hämtad från [3].

5 minuter efter starten av försöket sker antändning av däcken och en kraftig effektutveckling sker i cirka 6 minuter. Vid starten av den kraftiga effektutvecklingen ökar den nästintill linjärt och det tar bara ca 150 sekunder att gå från nästan 0 kW till att nå effektutvecklingen på 1000 kW. Därefter fortsätter den att öka linjärt och det är inte förrän efter 4 minuter senare som effektkurvan planar och starta att pendlar mellan 2 600 kW och 3 000 kW. Efter 19 minuter från starten av försöket uppnår effektutvecklingen sitt maximala värde på 3 500 kW. Efter uppnått maximalt värde sjunker effektutvecklingen och upphör nästan helt vid 44 minuter.

En jämförelse med de andra försökuppställningarna i samma studie visar att utformningen på placeringen av däcken har liten betydelse på effektutvecklingen. Samma mängd däck erhåller liknande utformning av kurvan för effektutvecklingen, samt liknande maximalt värde på

effektutvecklingen på 3 500 kW för personbilsdäck. Det anmärkningsvärda var att uppställningen med staplade däck hade något försenad uppnådd maximal effekt, jämfört med försöksuppställningen med däck placerade i högar [3].

Temperaturer vid brand i däck

Vid provningen av däcken var tre termoelement placerade för att mäta temperaturer på olika höjder. Termoelementen var placerade på höjderna 0 cm, 40 cm och 65 cm ovanför översta däckraden. Mätresultaten finns att studera i Figur 6 nedan.

Figur 6 Uppmätta temperaturer med termoelement placerade på olika höjder. Figur hämtad från [3].

Jämförelse mot Figur 5 visar att temperaturökningen ovanför staplarna sker något före den kraftiga effektutvecklingen, toppen av den andra temperaturstegringen i Figur 6 sker samtidigt som starten av effektutvecklingsstegringen i Figur 5.

Vid tiden 20 minuter börjar temperaturen att minska ovanför däcken. En kraftig

temperaturminskning sker efter cirka 44 minuter i Figur 6 från starten av försöket, dvs när effektutvecklingen nästan upphör i Figur 5.

Den maximala temperaturen under försöket uppgår till ca 1300°̊C. Vid de övriga försöken i samma studie är den maximala temperaturen ca 1200–1300 ̊C [3].