Tekniska system för att förhindra och begränsa anlagda bränder Detektering av utvändig brand Nils Johansson Lunds Tekniska Högskola
Innehåll Problemet Möjliga tekniska lösningar Utvärdering Resultaten
Bakgrund Anlagd brand ligger bakom åtminstone 25% (ev. upp till 40 %) av alla bränder årligen. Totalt anläggs över 10 000 bränder i Sverige per år. Minst hälften av dessa är verk av barn och ungdomar under 18 år. Hälften av alla skolbränder är anlagda (200-300 stycken) Dessa bränder uppskattas kosta samhället runt 300-500 MSEK/år Framförallt ett egendomsproblem
Mål och syfte med projektet Utveckla och utvärdera tekniska system och byggnadstekniska lösningar för att förhindra och minska konsekvenserna av anlagd brand i byggnader Kvantifiera olika tekniska systems och byggnadstekniska lösningars bidrag till att minska uppkomsten samt skadorna från anlagda bränder
1% 50%
Exempel: anlagd brand 2009 Killebäcksskolan, Lund, 70 miljoner Lomboloskolan, Kiruna, 100 miljoner Lekenskolan, Älvsbyn, 60 miljoner Gardaskolan, Gotland, 35 miljoner Hovsjöskolan, Södertälje, 50 miljoner Torslandaskolan, Göteborg, 120 miljoner 1-2% Total: 435 miljoner SEK
1% 50%
<1 % 50%
1% 50% <1 % <50% Minskad kostnad för bränder
Allvarliga bränder Analyser av statistik och verkliga bränder har visat att de mest allvarliga bränderna: startar utanför skolbyggnaden ofta i en plans byggnader efter skoltid
Inventering
Vad vet vi? Nyttan av systemen: Tidig detektion Hur tidig? Begränsad brandspridning Omfattning på brandspridning? Lite experimentell data tillgänglig Experiment i verklig skala och i en verklig miljö
Genomförda experiment Småskaliga experiment för att studera maximal värmekabeln Brännare mot en vägg Beräknade kabel i FDS Fullskaliga experiment utomhus Maximal värmekabeln Differential värmekabeln Rök detektering på vinden
Småskaliga experiment Test Time to detection (s) 1.0 m 1.5 m cable1 43 245 cable2 38 No activation cable3 51 No activation FDS simulation 43 No activation
Fullskaliga experiment Jämföra olika system: Värmekablar (2 typer) Rökdetektorer (2 typer) Brandventiler Totalt 24 experiment: Brandeffekter, baserade på studien av typiska bränder Fasadmaterial (brännbart/obrännbart) Öppning i takfot (varierande storlek) Mätningar: Temperatur Detektionstid Siktnedsättning
Beskrivning av de olika test serierna. Test Effekt (kw) Fasad typ Ventilationsöppning (mm) Antal test 1 140 Obrännbar 30 4 2 65 Obrännbar 30 3 3 140 Brännbar 30 2 4 65 Brännbar 30 2 5 140 Obrännbar 60 3 6 65 Obrännbar 60 4 7 8 Obrännbar 30 2 8 260 Obrännbar 30 1
Fullskaliga experiment Resultat
Fullskaliga experiment Resultat Uppmätta detektionstider i de genomförda experimenten. Tekniskt system Detektionstid (s) Test serie Antal test Min Max Medel Maximalvärmekabel 64 400 179 1,3,4,5,6,8 9 Differentialvärmekabel 16 27 22 3,5,8 4 Rökdetektor 1 88 478 162 1,2,3,4,5,6,7,8 21 Rökdetektor 2 77 316 168 1,2,3,4,5,6,8 18 Uppskattad detektionstid och detektionsfrekvens i försöken. Tekniskt system Detektions tid (s) Detektionsfrekvens Maximalvärmekabel 180 43% Differentialvärmekabel 30 19% Rökdetektor 180 100%
Detektionstid och detektionsfrekvens 100% 90% 20% 50%
Kostnad-nytta analys Undersöka kostnader och uppskatta nytta Underlag för beslutsfattare Uppskattning av nytta är traditionellt svårt Uppgifter från försäkringsbolag Antagande Konservativt Kostnad-nytta kvot Högre kvot mer lönsam
Metod Dimensionerande bränder Utomhus Inomhus Referens skolbyggnader Mindre Större Olika brandfrekvenser baserat på olika städer Exempel: detektionssystem för utvändig brand
Referensfall Två stycken envåningsbyggnader med en oisolerad vind under ett sadeltak. 20 år livslängd av de tekniska systemen och ränta på 4% 5 och 3 min detekterings tid för utvändiga resp. invändiga bränder. Referensfall 1: 1200 m 2 Total fasadlängd på 180 m Referensfall 2: 5000 m 2 Total fasadlängd på 320 m. Befintlig brandlarmscentral med detektorer i korridorer Källa: www.lund.se
Uppskattning av kostnader Information från leverantörer, konsulter och företag Materialkostnader Installationskostnader Driftskostnader Nuvärdesmetoden, kostnader flyttas i tiden Annuiteten, den årliga kostnaden
Uppskattning av nyttan Kostnadsminskning till följd av kortare responstid Detektionstid uppskattad från experiment
Resultat detektion utomhus, referensfall 1
Resultat detektion utomhus, referensfall 2
Osäkerheter Flera grova uppskattningar har gjorts: Kostnadsminskning av t.e.x kortare detektionstid Fler nyttor? Ränta Referensfall (livslängd + detektionstid) Kostnader Brandfrekvenser Resultatet styrs av referensfallet Dock väljs representativa referensfall Osäkerhet i resultat
Sammanfattningsvis Omfattande forskningsprojekt om tekniska system mot anlagd brand i skolor Relativ jämförelse mellan systemen Osäkerheter i bedömningar, men genomgående konservativt Vissa system har flera nyttor Vissa system har tydliga fördelar ur ett kostnads-nytta perspektiv i högriskområden
Mer information: nils.johansson@brand.lth.se www.brand.lth.se Brandteknik, Lunds Tekniska Högskola
Tack! Patrick van Hees, LTH Michael Strömgren, SP Margaret Simonson McNamee, SP