SINTEF RAPPORT TITTEL SINTEF NBL as Postadresse: 7465 Trondheim Besøksadresse: Tiller Bru, Tiller Telefon: 73 59 1 78 Telefaks: 73 59 1 44 E-post: nbl@nbl.sintef.no Internet: nbl.sintef.no Foretaksregisteret: NO 982 93 57 MVA Brann i omsorgsbolig i Trondheim 6. desember 25 FORFATTER(E) Jan P. Stensaas OPPDRAGSGIVER(E) Statens bygningstekniske etat RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. NBL A611 Åpen Lisbeth Landfald GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG ISBN 82-14-2459-5 17171.1 21 + 7 ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) i:\pro\17171\25\ulmebrann i omsorgsbolig på Buran \Rapport\RAPPORT-BrannOmsorgsboligBuran_Endelig.doc Jan P. Stensaas ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) SAMMENDRAG 26-2-1 Kjell Schmidt Pedersen Kjell Schmidt Pedersen 6. desember 25 oppstod det en brann i en omsorgsbolig ved Buran sykehjem i Trondheim, hvor en beboer i en av omsorgsboligene omkom. I pressen stod det at brannen var en ulmebrann. Dette til tross for at både rullestolen, salongbordet og deler av en sofa i stua hadde store brannskader. Leiligheten var helt nedsotet da brannvesenet tok seg inn i leiligheten, men brannen hadde slokket på grunn av oksygenmangel. Det var ingen sentral brannvarsling i leiligheten, kun en røykvarsler uten batteri. Denne rapporten beskriver brannskadebildet, arnestedet for brannen, samt sannsynlig brannårsak, brannutvikling, varighet av brannen, sannsynlig tidspunkt for brannens start og når den slokket av seg selv. Rapporten beskriver også beregninger av brannen ved hjelp av programmet CFAST 6.. I disse beregningene er det inkludert sikringstiltak, slik som røykvarsler med sentral varsling og boligsprinkler. Rapporten vurderer til slutt, på grunnlag av disse beregningene, hvorvidt livet til den omkomne kunne ha vært reddet, dersom ett av disse to sikringstiltakene hadde vært installert i omsorgsboligen. Det konkluderes på grunnlag av beregningene at røykvarsler i stua med sentral varsling antakelig ikke ville ha reddet livet til den omkomne. Dette på grunn av for kort tilgjengelig tid for redning, og at brannen startet i rullestolen hun satt i. Dessuten var kvinnen 1 % bevegelseshemmet. Boligsprinkler ville derimot sannsynligvis ha reddet livet til kvinnen. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 Brann Fire GRUPPE 2 Analyse Analysis EGENVALGTE Omsorgsbolig Private care home Norges branntekniske laboratorium
2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INNLEDNING...3 1.1 Bakgrunn...3 1.2 Røykvarsler...3 1.3 Boligsprinkler...4 2 SINTEF NBLs ÅSTEDSBEFARING...5 2.1 Generelt...5 2.2 Opplysninger fra politiet under åstedsbefaringen...5 2.3 Bilder fra åstedet...6 2.4 Brannskadebildet...1 2.5 Arnestedet for brannen...11 2.6 Brannårsaken...11 2.7 Brannens utvikling og varighet...11 2.7.1 Utvikling...11 2.7.2 Varighet...12 3 BRANNSIMULERINGER...13 3.1 Brannberegningsprogram...13 3.1.1 Generelt...13 3.1.2 Begrensninger...13 3.2 Beregnede brannscenarier...14 3.3 Beregningsresultater...14 3.3.1 Tidspunkter for aktivering av røykvarsler og sprinkler...14 3.3.2 Tidspunkt for død på grunn av giftige gasser...15 3.3.3 Tidspunkter for udyktiggjøring og død på grunn av røykgasstemperaturen...16 4 VURDERING AV BETYDNINGEN AV SIKRINGSTILTAKENE...18 4.1 Alternative sikringstiltak...18 4.2 Vurderinger av effekten av tiltak...18 4.2.1 Røykvarsler i gang eller i stue med direkte kobling til vaktsentral...18 4.3 Boligsprinkling i stua...19 5 KONKLUSJONER...2 REFERANSER...21 VEDLEGG A: Brannberegninger med programmet CFAST...22 A.1 Brann i lenestol...23 A.2 Brann i trevegg...25 A.3 Brann i TV-apparat...27
3 1 INNLEDNING 1.1 Bakgrunn 6. desember 25 oppstod det en brann i en omsorgsbolig på Buran i Trondheim. Dagen etter stod følgende i Adresseavisen vedrørende denne brannen: En beboer i en av omsorgsboligene i Buran sykehjem omkom i går kveld i en ulmebrann. Leiligheten var helt nedsotet da brannvesenet tok seg inn i leiligheten. Det var ingen brannvarsling i leiligheten. Statistikken viser at dødshyppigheten er fire ganger høyere hos eldre sammenlignet med de under 7 år. Derfor har det fra myndighetenes side idet siste vært fokusert mye på sikkerheten i forbindelse med omsorgsboliger. SINTEF NBL har også gjennomført prosjekter vedrørende brannsikkerheten i slike omsorgsboliger, spesielt i forbindelse med effekten og nytten av boligsprinkler (Mostue, 22). Det konkluderes i en rapport fra SINTEF NBL (Mostue, 22) at eldre mennesker tilhører en risikogruppe med hensyn til brann. Dersom brannsikkerheten skal være den samme i omsorgsboliger som for andre boliger, må det iverksettes flere brannverntiltak i disse boligene enn i boliger generelt. En nærmere analyse av akkurat denne brannen kan derfor være av stor interesse både for SINTEF NBLs arbeid på dette feltet, og for myndighetene, i forbindelse med arbeidet med å øke sikkerheten i omsorgsboliger. SINTEF NBL er i første rekke interessert i å finne ut om følgende sikringstiltak ville ha reddet livet til den omkomne kvinnen, som var både bundet til rullestolen og avhengig av hjelp fra andre for å forflytte seg i rommet: Røykvarsler med varsling til: o vaktsentral i bygget o brannvesenet Boligsprinkler 1.2 Røykvarsler Det finnes to typer røykvarslere i handelen, nemlig ioniske og optiske røykvarslere. Ioniske røykvarslere er relativt følsomme i tilfelle flammebrann, men kan være svært trege dersom brannen starter som en ulmebrann. Ved ulmebranner har optiske røykvarslere vist seg å være vesentlig raskere enn ioniske røykvarslere. En omfattende studie i USA med testing av aktiveringstidspunktet for ioniske og optiske røykvarslere, samt sprinkler, fant man at de ioniske røykvarslerne ble aktivert mellom 232-377 sekunder før sprinkler. Brannen ble antent som en flammebrann i alle forsøkene. De optiske aktiverte alltid senere enn de ioniske, og de optiske røykvarslerne aktiverte heller ikke alltid før sprinklerhodene (Notarianni, 1993). Ved forespørsel fra SINTEF NBL kan ikke politiet opplyse om røykvarsleren, som var plassert i gangen i omsorgsboligen, var av typen ionisk eller optisk røykvarsler. I analysen av alternative sikringstiltak forutsettes det at leiligheten hadde en ionisk røykvarsler.
4 Fra ovennevnte forsøksserie fant man også at temperaturen til røykgassene i ioniske røykvarslere ved aktivering (både i små og store rom) bare var 3-7 C over starttemperaturen i rommet. I brukerveiledningen til brannsimuleringsprogrammet CFAST 6. (Peacock, 25), anbefales et temperaturbasert kriterium for aktivisering av en ionisk røykdetektor. Dette kriteriet sier at en ionisk røykdetektor vil aktiviseres ved en temperaturstigning på 5 C i røykkassene i detektoren. I beregningene forutsettes det at en ionisk røykdetektor aktiveres når temperaturen i røykvarsleren er 27 C, det vil si 5 grader over en romtemperatur på 22 C. 1.3 Boligsprinkler Et sprinkleranlegg består av et rørfordelingsnett med sprinklerhoder, som er forbundet til et vannforsyningssystem, via en sprinklerventil. Rørsystemet står vanligvis under trykk, men vannet holdes tilbake av en sikringsplugg i hvert enkelt sprinklerhode. Sikringen smelter ved en bestemt temperatur, vanligvis i området 57-75 C. Når sikringen smelter, vil vannet strømme ut gjennom sprederen i sprinklerhodet, og vannet utløses dermed bare over selve brannen. Boligsprinkler er et hurtigvirkende sprinkleranlegg med betydelig mindre vannmengder sammenlignet med konvensjonelle anlegg. Sprinklerhodene i boligsprinkler har høy følsomhet og dermed rask utløsning sammenlignet med standard sprinklerhoder. Hurtigvirkende sprinkler har til hensikt å begrense brannskadene ved at sikringspluggens reaksjonstid senkes. Virkningen av dette er meget avhengig av brannens utviklingshastighet. For en relativt treg brannutvikling, vil det ikke være noen særlig forskjell mellom dette systemet i forhold til mer tradisjonelle systemer. Hvor raskt et sprinklerhode løser ut, uttrykkes ved hjelp av RTI-faktoren. Jo lavere RTI-faktoren er, jo raskere løser sprinklerhodet ut. Mens standard sprinklere har en RTI-faktor (tidsforsinkelse for utløsning) i området 11-39 m 1/2 s 1/2, har hurtigvirkende sprinkler en RTI-faktoren i området 3-5 m 1/2 s 1/2 (Stensaas, 1996). En RTI-faktor tilsvarende boligsprinkler lik 3 m 1/2 s 1/2 og en vanntetthet på 4,2 mm/min (7 1-5 m/s) forutsettes i beregningene. Videre forutsettes at sprinkleren løses ut når temperaturen på sikringspluggen i sprinkleren er 65 C.
5 2 SINTEF NBLs ÅSTEDSBEFARING 2.1 Generelt SINTEF NBL ved forsker Jan P. Stensaas var på åstedsbefaring i leiligheten dagen etter brannen, det vil si på formiddagen onsdag 7. desember 25. Åstedsbefaringen ble foretatt sammen med to politibetjenter fra teknisk avsnitt ved Sør-Trøndelag politidistrikt. 2.2 Opplysninger fra politiet under åstedsbefaringen Brann ble meldt på tirsdag kveld kl 18.4 den 6.12.25. En ansatt oppdaget brannen etter å ha vært inne i naboleiligheten i tredje etasje fra ca kl 18.-18.4. Pleieren merket ikke lukt eller hørte ikke noen røykvarsler da hun gikk inn i leieligheten til naboen, men pleieren kjente røyklukt da vedkommende kom ut av leiligheten. Pleieren sprang deretter ned i første etasje og varslet politiet. En pleier hadde sist vært inne hos den omkomne ca mellom 16.15 og 16.3. Den omkomne kvinnen var lam i venstre side og hun var bundet til rullestolen. Hun skulle visstnok også være avhengig av andre for å flytte på rullestolen. Rullestolen ble satt i låst posisjon ved salongbordet i stua før pleieren forlot kvinnen. Kvinnen var, ifølge opplysninger gitt til politiet, svært påpasselig med å ikke røyke når hun var alene. Da brannvesenet tok seg inn i leiligheten veltet røyken ut, og leiligheten var full av røyk, men brannen var slokket. Brannen hadde slokket på grunn av oksygenmangel, slik at det ikke ble brukt vann. Figur 2.1 viser en grovskisse av leiligheten til den omkomne (avgrenset med tykk, blå strek). Figur 2.1: Plantegning av leiligheten der brannen fant sted. Pilen viser inngangsdøra til leiligheten. Krysset i gangen viser plasseringen av detektoren, og krysset i stua viser omtrentlig plassering av rullestolen, som kvinnen satt i.
6 2.3 Bilder fra åstedet Figur 2.1-2.9 viser fotografier av brann- og røykskadene i omsorgsboligen (SINTEF NBL har fått tillatelse fra de etterlatte (Lønnum, 26) til å vise bildene i rapporten). Figur 2.2: Inngangsdøra til brannleiligheten (med åpen dør) hadde inngang sammen med to andre leiligheter (til høyre og venstre for brannleiligheten) fra et felles rom (ca 2 m x 2 m). Figur 2.3: en i leiligheten var noe sotskadet. I taket rett foran den høyre karmen til den lukkede døren rett fram i bildet, var det en røykvarsler. Denne røykvarsleren var den eneste i leiligheten. Den var plassert i gangen ca 7-8 m fra der brannen hadde startet. Dekselet til røykvarsleren lå, som det fremgår av bildet over, på golvet. Det åpne dørbladet (bak dekselet på golvet), er døra til soverommet.
7 Figur 2.4: Røykvarsleren i taket i gangen, rett utenfor soverommet. Røykvarsleren hadde ikke direkte kobling til vaktsentral i bygget eller til brannvesenet, og den manglet batteri. Figur artet, stod foran 2.5: Bildet er tatt fra døra mellom gang og stue. Innerst inne i stua var det en sofakrok med et salongbord. Rullestolen, hvor brannen sannsynligvis hadde st salongbordet. Her hadde den omkomne kvinnen sittet foran TV-en til venstre i bildet (Foto: Sør-Trøndelag Politidistrikt).
8. Figur 2.6: Bildet er tatt foran TV-en (jf bildet i figur 2.5) og mot spisebord med to stoler og kjøkkenet. Det var askebeger og en pakke sigaretter på spisebordet i stua. Den omkomne var røyker (Foto: Sør-Trøndelag Politidistrikt). Figur 2.7: Bildet viser brannskadene i bord, sofa og på golvet der rullestolen hadde stått. Rullestol og deler av salongbord og sofa nærmest rullestolen hadde store brannskader. Resten av leiligheten hadde bare sotskader (Foto: Sør-Trøndelag Politidistrikt).
9 Figur 2.8: Brannskadene på undersiden av salongbordet. Det faktum at bordet var relativt lite brannskadet under i forhold til på siden og på bordplaten, og at golvet under rullestolen ikke var særlig brannskadet (se figur 2.8), skulle tyde på at brannen ikke har startet på golvet. På grunnlag av brannskadene på salongbordet og rullestolen er det mye som tyder på at brannen har startet ved setenivået i rullestolen (Foto: Sør- Trøndelag Politidistrikt). Figur 2.9: Rullestolen som den omkomne kvinnen satt i. Den delen av bordet som var nærmest rullestolen var relativt mye brannskadet. Det høyre hjulet i rullestolen var vesentlig mer brannskadet enn venstre hjul.
1 Figur 2.1: Det ble funnet rester (metallskjoldet) etter en lighter i restene på golvet under rullestolen. Ifølge Adresseavisen av 6.1.26 hadde den omkomne kvinnen heller ikke trygghetsalarm. 2.4 Brannskadebildet Brannskadene i leiligheten, bortsett fra sotskader, var stort sett begrenset til rullestolen, og deler av salongbordet og sofa nærmest rullestolen. I tillegg hadde klærne til den omkomne kvinnen og kvinnens kropp betydelige brannskader. Det fremgår av bildet i figur 2.9 foran at setet og rygg i rullestolen var mer eller mindre gjennombrent, bortsett fra i forkant av setet. Av figur 2.9 kan man så vidt se at det høyre hjulet, som var nærmest bordet, var betydelig mer brannskadet enn venstre hjul. Kvinnen var lam i venstre side. Salongbordet var, som det fremgår av figur 2.7-2.9, også brannskadet. Deler av bordet nærmest rullestolen var forkullet. Brannskadene i bordet var avtakende i retning fra rullestolen. Av figur 2.8 fremgår det at bordet var relativt lite brannskadet under i forhold til på siden og på bordplaten, og at brannskadene på golvet under rullestolen heller ikke var særlig store. Dette skulle tyde på at brannen ikke har startet på golvet. På golvet mellom og delvis under lenestol og bordet var det imidlertid en del forkullede rester, samt rester etter en lighter, som sannsynligvis har falt ned fra rullestolen. Golvbelegget av vinyl og veggene var sotskadet. Dette skulle tyde på at røyken ikke hadde sjiktet seg i særlig grad, eller at røyksjiktet hadde gått mer eller mindre helt ned til golvet. Det var heller ingen tegn på veggene som tilsa at det hadde vært noen klar sjiktning av røyken i leiligheten.
11 2.5 Arnestedet for brannen På grunnlag av brannskadene på salongbordet og rullestolen er det mye som tyder på at brannen har startet ved setenivået i rullestolen. Det ble også funnet rester etter en lighter i brannrestene på golvet under rullestolen (jf. figur 2.1). Man kan konkludere med at arnestedet for denne brannen etter all sannsynlighet er et sted i rullestolen, eller i klærne til den omkomne kvinnen. 2.6 Brannårsaken Pleieren, som hadde vært inne i leiligheten til den omkomne kvinnen mellom 16.15 og 16.3, kunne opplyse at hun røkte mens pleieren var inne i leiligheten. For ett år siden startet en sigarettglo en brann i stolen hun satt i. Kvinnen fikk da slokket brannen med et vannglass hun hadde foran seg (Adresseavisen, 6.1.26). Den omkomne kvinnen var derfor svært påpasselig med å ikke røyke når hun vare alene (Sør-Trøndelag Politidistrikt, 25). En sigarettglo eller en delvis slokket sigarett kan ha falt ned i rullestolen/klærne til kvinnen, mens pleieren var inne hos henne. Denne kan ha blitt liggende å ulme, og senere utviklet seg til en flammebrann. Ifølge politiet var både klærne og den omkomne kvinnen relativt sterkt brannskadet (Sør-Trøndelag Politidistrikt, 25). Det ble funnet rester etter en lighter (metallskjoldet) på gulvet mellom salongbordet og rullestolen (se figur 2.1). En annen mulig brannårsak kan være at lighteren fortsatt kan ha brent med en liten flamme, etter at den ble brukt siste gang. Dette kan skje ved at en partikkel har kilt seg fast i lukkemekanismen til lighteren. Det kan dermed fortsatt ha vært en liten gasslekkasje i lighteren, som har brent med en svak flamme. Lighteren kan ha blitt liggende i rullestolen, og den kan dermed relativt lett ha antent rullestolen eller klærne til kvinnen, like etter at pleieren forlot leiligheten kl 16.3. Tidsrommet mellom pleieren forlot leiligheten (kl 16.3), og tidspunktet for når brannen ble meldt (kl 18.4), det vil si 2 timer og 1 minutter, er imidlertid trolig for langt til at etterbrenning i lighteren kan være årsaken til denne brannen. Dette fordi en slik tennkilde vanligvis vil medføre en temmelig rask brannstart og brannutvikling. Det kan konkluderes med at brannårsaken er etter all sannsynlighet er bar ild i form av en sigarettglo, tent sigarett eller at lighteren ble tent ved et uhell av den omkomne kvinnen. 2.7 Brannens utvikling og varighet 2.7.1 Utvikling På grunnlag av de omfattende brannskadene i bord, sofa og rullestol vist i figur 2.7 og 2.9, kan man konkludere med at denne brannen på ingen måte har vært en ulmebrann. Brannen har en viss tid etter antennelsen, avhengig av om brannen startet som en innledende ulmebrann eller ikke, utviklet seg til en relativt kraftig flammebrann, som har forårsaket de betydelige brannskadene i rullestol, salongbord og safa.
12 Etter ytterligere noe tid, når flammebrannen har konsumert det meste av det tilgjengelige oksygenet i leiligheten, har flammebrannen gradvis avtatt i intensitet, og til slutt dødd helt ut. Alle vinduer har vært lukket under brannen. Ved den relativt lave temperaturen som tydeligvis har vært i brannrommet (maksimalt 2-3 C i røyksjiktet i stua), har ikke brannen vært i stand til å opprettholde seg selv, da oksygenkonsentrasjonen i stua ble redusert fra ca 21 % (oksygenkonsentrasjonen i lufta) ned til 1-12 %. Dette er nok et eksempel på at journalister har en tendens til å benevne underventilerte branner, som etter en tid slokker av seg selv, som ulmebrann (Adresseavisen, 7.12.25). Denne aktuelle brannen var en flammebrann i startfasen, med betydelig varmeutvikling og relativt store brannskader ved arnestedet. 2.7.2 Varighet Varigheten til brannen er i stor grad avhengig av om det har vært en forutgående ulmebrann i klærne til den omkomne eller ikke. Det er umulig på grunnlag av brannrestene og fastslå om brannen har startet med en slik innledende ulmebrann. Brannens varighet vil derfor her bli definert som varigheten av den fullt utviklete flammebrannen. Dersom lighteren var årsaken til brannen, er det lite trolig at den innledende fasen av brannen har vært særlig lang, før en flammebrann utviklet seg i leiligheten. En ikke skikkelig slokket sigarett kan imidlertid ha ligget og ulmet lenge, før en flammebrann oppstod i leiligheten. Da en flammebrann etter all sannsynlighet startet i klærne til kvinnen eller i rullestolen, er det grunne til å anta at brannen har utviklet seg raskt. Den videre brannspredning til og brannutvikling i salongbordet og sofa har også trolig skjedd raskt. Som tidligere nevnt hadde en ansatt oppdaget brannen da hun kom ut av naboleiligheten ca kl. 18.4. Hun merket ikke noe da hun gikk inn i leiligheten ca kl 18.. Beregninger av en tilsvarende brann ved hjelp av brannsimuleringsprogrammet CFAST 6. viser at brannen varte i maksimalt 3-4 minutter, før brannen døde ut på grunn av oksygenmangel. En flammebrann kan ha startet relativt kort tid før eller etter den ansatte ved sykehjemmet hadde gått inn i naboleieligheten kl 18.. Den ansatte merket ikke røyklukt da hun gikk inn i naboleiligheten, noe hun gjorde da hun kom ut kl 18.4. Ettersom brannen i leiligheten sannsynligvis har vart i ca en halv time (ifølge beregninger med programmet CFAST og brannskadebildet), har flammebrannen sannsynligvis startet mellom kl. 17.5 og 18.1, og brannen døde ut trolig mellom 18.2 og 18.4. Brannen ble meldt kl. 18.4, og brannvesenet hadde en utrykningstid på 4 minutter. Det tok ytterligere noen minutter før brannvesenet tok seg inn i omsorgsboligen.
13 3 BRANNSIMULERINGER 3.1 Brannberegningsprogram 3.1.1 Generelt For å kunne vurdere effekten av tiltakene, må brannutviklingen beregnes, både i tilfelle av røykvarsler med sentral varsling, eller ved at boligsprinkler er installert. Dette krever at man anvender et beregningsprogram som er i stand til å beregne brannutviklingen, aktiveringstiden til røykvarsler og boligsprinkler, samt effekten av boligsprinkler på brannen. CFAST 1 er et program, som på en relativt enkel måte, og med tilstrekkelig nøyaktighet, er i stand til å utføre slike beregninger. Disse beregningene er nærmere beskrevet og dokumentert i vedlegg A. 3.1.2 Begrensninger Ettersom CFAST ikke er i stand til å beregne flammespredning og brannutviklingen i selve startbrannobjektet, må denne brannutviklingen spesifiseres av brukeren av programmet. Det er imidlertid lagt inn verdier for brannutviklingen i CFAST. Disse verdiene baserer seg på fullskala forsøk med vanlige møbler og elektriske apparater. Her er viktige brannparametere, slik som energiutviklingen (i kw), brannhastigheter og utviklingen av giftige gasser (i g/s), målt med jevne tidsintervaller i forsøket. Eksempler på slike objekter er lenestol, sofa, seng, TV-apparat, etc. På grunnlag av angitt brannhastighet og energiutvikling beregner programmet den mulige brannutviklingen på grunnlag av spesifiserte ventilasjonsforhold i leiligheten, enten i form av forsert eller naturlig (brannindusert) ventilasjon. Dersom brannen er godt ventilert, vil brannutviklingen (i kw utviklet varmeeffekt) bli stort sett den samme som målt i fullskalaforsøkene. Blir brannen derimot underventilert, blir brannutviklingen bestemt av tilgjengelig mengde oksygen i brannrommet. I denne fasen av brannen vil brannutvikling være uavhengig av det valgte brannobjektet. CFAST beregner også varmestrålingen til vegger, tak og gulv, samt til spesifiserte objekter (møbler) i rommene. Blir strålingen over en viss angitt kritisk verdi, antennes objektet, veggene, tak og gulv. Programmet beregner også brannspredning og om overtenning skjer i leiligheten eller ikke. I beregningene beskrevet i denne rapporten har vi kun konsentrert oss om selve startbrannen. Brennbare møbler, bortsett fra startbrannobjektet, tak, golv og vegger er ikke inkludert. Dette er gjort fordi brannen på et tidlig tidspunkt ble underventilert, og brannen døde ut av seg selv på grunn av oksygenmangel. Den beregnede brannutviklingen uttrykkes ved varmeeffekten, temperaturen og konsentrasjonen av giftige gasser i brannrøyken i øvre røykgassjikt, sikten i røyken og røyksjikthøyden over golvet. Dette beregnes både i selve brannrommet og tilknyttede rom i brannleiligheten. Disse parametrene beregnes ved angitte tidsintervaller fra brannstart. 1 CFAST er en tosonemodell som er utviklet ved National Institute of Standards and Technolgy (NIST) i USA. CFAST brukes til å beregne bl.a. utviklingen av røyk, branngasser og temperatur i løpet av en brann i en bygning med flere rom. Beregningsprogrammet CFAST bruker ligninger som baserer seg på bevaring av masse, energi, den ideelle gassloven og ligninger for tetthet og indre energi. Disse ligningene beregner som funksjon av tiden viktige parametere, slik som trykk, røyksjikthøyde og temperaturer gitt av akkumulering av masse og entalpi i to sjikt. CFAST Versjon 6., som er benyttet i denne rapporten, inkluderer en nytt brukergrensesnitt beregnet for bruk i Microsoft Windows XP (Peacock, 25).
14 3.2 Beregnede brannscenarier Som allerede nevnt har klærne til kvinnen og lenestolen sannsynligvis blitt antent og begynt å brenne først, eventuelt samtidig med rullestolen. Brannen har deretter spredd seg til deler av salongbordet og sofaen bak rullestolen, før brannen gradvis har død ut pga oksygenmangel. Som nevnt over kan ikke programmet CFAST beregne denne brannutviklingen, men vi kan angi branner i møbler og utstyr som har en brannutvikling som trolig er nokså lik den aktuelle brannen i rullestolen og deler av salongbordet og sofaen. Denne brannutviklingen gjelder imidlertid inntil brannen eventuelt underventilert. Deretter blir varmeutviklingen styrt av lufttilførselen. De valgte brannobjektene gitt i CFAST, som antas å ha hatt en lignende brannutvikling som den virkelig brannen, er vist i tabell 3.1. En brannberegning er gjennomført med hver av de tre objektene (se vedlegg A). Brann i lenestol er tatt med for finne ut om tiltakene hadde hjulpet ved en ekstrem rask brannutvikling. Tabell 3.1: Valgte brannobjekter i CFAST, med tilhørende brannutviklingshastigheter. Maksimal Tidspunkt Brannobjekt Brannutvikling varmeeffekt for maks. Kommentarer i CFAST i det fri i det fri varmeeffekt (kw) (min.) Stoppet lenestol Trepanel eller trevegg TV-apparat Meget rask brannutvikling En middels rask og jevn brannutvikling Meget langsom brannutvikling i de første 8 min. 21 3 min. 2 sek. 45 6 28 12 Brannen avtar like raskt som den vokser, og varmeeffekten er nede i 145 kw etter ytterligere vel 3 min, dvs. etter 6,5 min. Jevn økning i brannintensiteten i 6 min. Etter 12 min. er varmeeffekten 9 kw. Etter 8 min er varmeeffekten bare på 5 kw, men i løpet av de neste 4 minutter vokser varmeeffekten fra 5 til 28 MW. Av disse tre brannobjektene ligger brannutviklingen til den virkelige brannen trolig et sted mellom ytterpunktene brann i trevegg og brann i lenestol. Trolig ligger den virkelige brannen nærmest brann i TV-apparat, eller noe raskere, i hvert fall i løpet av de første 8 minuttene av brannen. På grunnlag av disse beregningene, kan man vurdere effekten av ovennevnte tiltak. 3.3 Beregningsresultater 3.3.1 Tidspunkter for aktivering av røykvarsler og sprinkler Tabell 3.2 og figurer i vedlegg A viser viktige resultater fra brannberegningene med hensyn til varmeutvikling og aktiveringstidspunkter for a) røykvarsler plassert i gang eller midt i stua eller b) aktivering av ett sprinklerhode plassert ca 1 m horisontal avstand fra rullestolen. Videre vises også temperaturen og konsentrasjonen av oksygen og kullos (CO) i øvre røyksjikt i rommene og røyksjikthøyden over golvet Tabell 3.2 viser også disse brannparametrene både med og uten aktivering av boligsprinkler i stua, det vil si med røykvarsler som det eneste brannsikringstiltak. a) Aktivering av røykvarsler i gangen og i stua En ionisk røykvarsler i stua vil aktiviseres og gi alarm før det har gått 3 sekunder etter brannstart, i alle de tre brannobjektene. Ved røykvarsler i gangen vil dette skje først etter 8 minutter ved brann i TV, etter 3 min ved brann i trevegg og 1.5 minutter ved brann i lenestol.
15 Tabell 3.2: Aktiveringstidspunkt for røykvarsler og sprinkler, samt utviklet varmeeffekt og temperatur i øvre røykgassjikt ved aktivering, og maksimalt i løpet av brannen, enten ved at røykvarsler (i stue eller gang) eller sprinkler (i stue) er installert. Lenestol Trevegg TV Brannobjekt Akti- Varmeeffekratur i Maksimal Tempe- Maksiverings- Tiltak tids- punkt detekte- detekteperatueffekt ved stue ved maltem- varme- (kun ett av tiltakene) ring ring 1 (min.) (kw) ( C) ( C) (kw) Røykvarsler 2 1.5 ca. 1 114 Røykvarsler 3 577 1578 3 <<,5 <15 <4 Sprinkler 3 1 ca. 45 8-1 99 51 1.5 Røykvarsler 2 3 18 48 Røykvarsler 3 189 187 25 <,5 <4 <3 Sprinkler 3 3 22 53 56 22 3-4 Røykvarsler 2 8 4 5 Røykvarsler 3 21 279 12-13 <,5 <3 <3 Sprinkler 3 8 4 5 55 48 8-9 Tidspunkt for maksimal varmeeffekt/ temperatur (min.) Ved bare bruk av røykvarsler som eneste tiltak ved brann i en lenestol, medfører at temperaturen og varmeeffektutviklingen i brannrommet blir nærmere 6 C og 16 kw, etter bare 3 minutter. 6 C er en temperatur som ville ha medført overtenning i brannrommet. Dette skjer imidlertid ikke i beregningene, fordi andre brennbare objekter, vegger og tak ikke er inkludert i beregningene. Det forutsettes her ingen innsats, verken internt eller fra brannvesenet. Det fremgår av tabellen at ved bruk av sprinkler og brann i lenestol, reduseres maksimal varmeeffekt med en faktor lik 1/3, fra 1578 til 51 kw, mens temperaturen i røyksjiktet reduseres fra 577 til 99 C. For brann i trevegg og TV er disse reduksjonene imidlertid betydelig mindre. Dette skulle indikere at boligsprinkler er et meget effektivt tiltak ved meget rask brannutvikling. 3.3.2 Tidspunkt for død på grunn av giftige gasser Tabell 3.3, samt figurer i vedlegg A, viser viktige resultater fra brannberegningene. Tabell 3.3: Tidspunkter for død på grunn av giftige gasser ved røykvarsler i gangen eller i stua, eventuelt ved boligsprinkler i stua. Tabellen viser også tidspunktene for aktivering av røykvarsler og sprinkler. Røykvarsler i stue og gang Boligsprinkler i stue Brannobjekt Aktiveringstidspunkt Tidspunkt Aktiveringstidspunkt (min.) for død (min.) (min.) Lenestol <<,5 1,5 5,5 1 16 Trevegg <,5 3 15,5 3 23,5 TV <,5 8 19 8 37,5 Tidspunkt for Død kritisk tilstand (min.) 1 Gjennomsnittlig temperatur i røykgassjiktet i stua. 2 Med plassering i gangen der røykvarsleren i figur 2.4 var montert under brannen. 3 Med plassering taket omtrent midt i stua, det vil si ca 1 m horisontal avstand fra senter av rullestolen, mot kjøkken/gang.
16 Bare røykvarsler i stua eller gangen Av tabell 3.3 ser man tidspunktene for død av giftige gasser varierer mellom 5 og 19 minutter for henholdsvis brann i lenestol og brann i TV. Ved brann i trevegg er tidspunktet for død 15,5 min. etter brannstart. Boligsprinkler i stue Tidspunktene for død av giftige gasser varierer mellom 16, 23,5 og 37,5 min. for henholdsvis brann i lenestol, trevegg og TV. Sprinkler forlenger altså tidspunket for død av giftige gasser med henholdsvis 11, 8 og 18,5 min for de tre brannobjektene. Tidspunktet for når sprinkleren løser ut, er svært avgjørende for om død på grunn av giftige gasser inntreffer. Dersom boligsprinkleren løser ut før de beregnete verdiene i tabell 3.3, kan brannen og produksjonen av giftige gasser dempes på et såpass lavt nivå, at død ikke inntreffer i det hele tatt. Det må bemerkes at i beregningen er sprinklerhodenes følsomhet høy, uttrykt ved lav RTI-verdi (se vedlegg A). Dette skulle tilsi rask aktivering i beregningene. 3.3.3 Tidspunkter for udyktiggjøring og død på grunn av røykgasstemperaturen Det antas her at udyktiggjøring og død av personer inntreffer når de blir omhyllet av branngassene i øvre røykgassjikt med temperaturer på henholdsvis 6 C (NS 391, 1998) og 1 C (Notarianni, 1993). Tabell 3.4 viser tidspunktene for når udyktiggjøring og død inntreffer i stua på grunn av varmepåkjenning, ved brann i de tre brannobjektene. Disse temperaturgrensene kan virke svært konservative dersom man betrakter temperatureksponeringen isolert. I branner derimot, hvor varmeksponeringen skjer samtidig med eksponering av giftige gasser og nedsatt sikt, vil samvirket mellom disse effektene nærmest virke additative. I tillegg er det viktig å fremheve at det forutsettes at personer blir eksponert for disse temperaturene i betydelig tid, det vil si i flere minutter. Det må her understrekes at tidspunktene for død på grunn av temperatur baserer seg på gjennomsnittlig røykgasstemperatur i øvre røykgassjikt. Det må bemerkes at eventuell død på grunn av direkte brannskader ikke er inkludert i disse tallene. Temperaturbelastningen har trolig vært høyere i lenestolen der kvinnen satt. Brannskadene kan ha ført til sirkulasjonssvikt og død på et tidligere tidspunkt enn på grunn av varmepåkjenningen fra røykgassene og giftige gasser. Et sprinklerhode like ved der kvinnen satt, ville imidlertid trolig rask slokket brannen, eller i hvert fall dempet brannen i klærne i betydelig grad. Dermed vil ikke de direkte brannskadene på grunn av brannen i klærne og rullestolen på langt nær blitt så store som dersom kun røykvarsler var installert. Ved bare bruk av røykvarsler kan kvinnen ha omkommet før tidene angitt i tabell 3.4, på grunn av de direkte brannskadene hun fikk. SINTEF NBL har imidlertid ikke opplysninger om omfanget av disse skadene. Tabell 3.4: Tidspunkter for død på grunn av for høye temperaturer i øvre røykgassjikt. Røykvarsler i stue og gang Boligsprinkler i stue Brannobjekt Aktiveringstidspunkt (min.) Tidspunkt for død Aktiveringstidspunkt Tidspunkt for Død kritisk (min.) (min.) tilstand (min.) Lenestol <,5 1.5 3 1 Aldri 1 Trevegg <,5 3 12 3 Aldri TV <,5 8 1,5 8 Aldri 1 Temperaturen i røykgassene er 98,9 C etter 2 min., men temperaturen faller deretter raskt
17 Røykvarsler i stue og gang Det fremgår av tabell 3.4 at tidspunktene for død varierer mellom 3 og 12 minutter. Her oppnås død også først i forbindelse med brann lenestol, mens en person i rommet omkommer sist ved en brann i trevegg. Ved å sammenligne med de tilvarende tidspunkter for udyktiggjøring og død i tabell 3.3 og 3.4, virker det som om tilstanden i stua blir kritisk med hensyn til temperaturen før de blir kritiske med hensyn til giftige gasser. Dette gjelder for alle de tre valgte brannobjektene. Mens tidspunktene for død ligger i området 3-12 minutter med hensyn til temperatur, er tilsvarende intervall med hensyn til giftige gasser 5-19 minutter. Boligsprinkler i stue Ved bruk av boligsprinkler i stua omkommer ikke personer i stua ved noen av brannobjektene, selv om temperaturen i brannrommet er svært nær den kritiske grensen på 1 C etter 2 minutter ved brann i lenestol. Ettersom temperaturen faller raskt etter dette, blir denne eksponeringen kritisk. Røyksjiktet når imidlertid ned til rullestolen (1-1,5 m over golver) først etter 3-5 minutter. Temperaturen i røyksjiktet har da falt ned til 75-9 C, og til 5 C etter 1 minutter på grunn av nedkjølingen forårsaket av sprinkleren. Som nevnt tidligere er det lite trolig at røyksjiktet opprettholdes etter utløsning av sprinkleren. Dette vil medføre at det øvre røyksjiktet vil blande seg med det kaldere sjiktet under, og temperaturbelastningen blir dermed noe lavere enn angitt over. Det kan konkluderes med på grunnlag av brannsimuleringene at boligsprinkler i første rekke er gunstig med hensyn til å unngå at personer i brannrommet ikke omkommer av for høye temperaturer, men at problemet med giftige gasser ikke er eliminert ved anvendelse av boligsprinkler. Boligsprinkler forlenger tilgjengelig redningstid med mellom 5 og 1 %.
18 4 VURDERING AV BETYDNINGEN AV SIKRINGSTILTAKENE 4.1 Alternative sikringstiltak SINTEF NBL er i første rekke interessert i å finne ut om følgende sikringstiltak kunne ha reddet livet til den omkomne kvinnen: 1. Røykvarsler og automatisk varsling til vaktsentral (i bygget eller brannvesenet) a. Vaktsentral i bygget b. Varsling til brannvesenet 2. Sprinkleranlegg (det vil si boligsprinkler) 4.2 Vurderinger av effekten av tiltak 4.2.1 Røykvarsler i gang eller i stue med direkte kobling til vaktsentral Tabell 4.1 viser maksimal tilgjengelig tid for redning beregnet på grunnlag av verdiene i tabell 3.3 og 3.4, med røykvarsler i gang og stue, eller boligsprinkler i stua.. Tabell 4.1: Tilgjengelig, maksimal tid for redning ved røykvarsler i gang eller stue, eventuelt boligsprinkler i stua Tilgjengelig maksimal redningstid 1 (minutter) Brannobjekt Røykvarsler Boligsprinkler Lenestol 1,5 2,5 15 Trevegg 9 11,5 2,5 TV 2,5 1 29,5 Det fremgår av tabell 3.4 at ved å ha røykvarsler i stua i stedet for i gangen, vil tilgjengelig redningstid øke fra mellom 1 minutt ved brann i lenestol, 2,5 minutter ved brann i trevegg og 7,5 minutter ved brann i TV. Økningen i den realistiske, tilgjengelig redningstiden ville i den virkelig brannen sannsynligvis ha ligget et sted mellom disse ytterpunktene, trolig i området 5-1 minutter. Det kan hevdes at det er et samvirke mellom virkningene av giftige gasser og varmepåkjenning, og at disse effektene nærmest kan være additative. Dette vil bety at tilgjengelig redningstid blir nesten halvert i forhold til verdiene i tabell 4.1. Tilgjengelig redningstid på maksimalt 5 minutter vil i hvert fall være for kort tid for brannvesenet, når mann vet at utrykningstiden for brannvesenet i Trondheim i dette tilfelle var 4 minutter (Noteng, 25). 1 Her definert som tidsintervallet mellom aktivering av røykvarsler med automatisk varsling til vaktsentral og til kvinnen dør, enten på grunn av røykforgiftning eller varmepåkjenning. De angitte verdier utgjør den maksimale redningstiden tilgjengelig for redning. Egentlig er tilgjengelig redningstid en god del kortere en dette, dersom man skal ha håp om å berge livet til kvinnen. For eksempel 6-8 % av dette tidsintervallet kan være en fornuftig verdi for den egentlige tilgjengelige redningstiden. Dessuten kommer samvirke mellom temperatur og giftige gasser, samt også andre giftige gasser inn enn CO og redusert oksygen, som vil forkorte tilgjengelig redningstid ytterligere. Effektiv tilgjengelig redningstid er trolig bare halvparten av de maksimale redningstider vist i tabell 4.1. Man kan dermed grovt anslå at effektiv, tilgjengelig rømningstid er ca halvparten av tidspunktene angitt over.
19 Personer i vaktsentral i bygningen spesielt trenet for innsats i tilfelle brann, med egnet bekledning og utstyr, ville antakelig ha vært i stand til å ta seg inn i leiligheten for å redde kvinnen i rullestolen. Slike personer ville trolig være oppe i leiligheten i 3. etasje tidligst etter 2-3 minutter, etter å ha lokalisert brannen og tatt på seg og med seg nødvendig utstyr. Røyksjiktet i leiligheten vil da være 1,8-2, m over golvet, og røyk ville strømme ut av leiligheten dersom ansatte i vaktsentralen prøver å ta seg inn i leiligheten. I tillegg ville det ha vært en relativt kraftig brann i leiligheten. På dette tidspunktet ville også brannvesenet ha ankommet brannstedet. Ettersom utrykningstiden for brannvesenet er såpass kort (4 minutter), vil personalet i slike tilfeller, ifølge bestyrer Eva Sæterli ved Buran sykehjem, heller prøve å lokalisere brannen og forberede seg på å gi brannvesenet de nødvendige opplysninger når de ankommer brannstedet, fremfor å gjennomføre redningsinnsats. Det kan konkluderes med at en røykvarsler plassert i stua i akkurat dette tilfelle, hvor brannen startet i klærne til kvinnen, kanskje (ifølge beregningene) ikke ville ha reddet kvinnen på grunn av for kort tid for redningsinnsats. SINTEF NBL har imidlertid bred erfaring med at personell trenet for slik innsats, som regel effektivt vil slokke de fleste branner før brannen får utvikle seg, slik at eventuelle pasienter blir reddet i tide. 4.3 Boligsprinkling i stua Av tabell 4.1 fremgår det at med boligsprinkler i stua ville det ikke oppstått kritiske tilstander med hensyn til varmepåkjenning, men giftige branngasser vil fortsatt være et problem. Ved en meget rask brannvekst (lenestol), vil tilgjengelig, maksimal redningstid være 15 minutter, og vel 2 og knapt 3 minutter ved brann i henholdsvis trevegg og TV. Realistisk, effektiv tilgjengelig redningstid med boligsprinkler i stua ville trolig vært bare halvparten av dette, det vil si i området 7-15 minutter. Brannvesenet kunne ha reddet kvinnen før hun omkom av røykforgiftning, i hvert fall ved brann i trevegg og TV (tilgjengelig redningstid på 1-15 minutter). Dette gjelder etter all sannsynlighet også den aktuelle brannen, som trolig ville ha hatt en effektiv tilgjengelig redningstid i området 1-2 minutter. Ved en utrykningstid på bare 4 min. (Noteng, 25), vil brannvesenet fortsatt ha 5-15 minutter tilgjengelig på å redde kvinnen ut av leiligheten, før kvinnen ville ha omkommet av røykforgiftning. I tillegg vil boligsprinkler i stor grad redusere branneksponeringen.. Utløsningen av sprinkleren ville nærmest ha slokket brannen i løpet av få minutter. Vanndråpene ville ha kjølt den brannskadde kvinnen på en effektiv måte. Man kan imidlertid ikke forvente at brannen slokkes helt ved hjelp av boligsprinkler, men den dempes i betydelig grad og holdes nede på et lavt nivå (jf. figur A.1 i vedlegg A).
2 5 KONKLUSJONER Brannårsaken er trolig bar ild i en eller annen form. En sigarett eller glør fra en sigarett, eventuelt lighteren, som ble mistet mens pleieren var i leiligheten, er trolig årsaken til brannen. Brannen i leiligheten, som medførte at kvinnen omkom, vart ikke en ulmebrann, men brannen kan ha startet som en innledende ulmebrann. På tidspunktet da brannen ble en flammebrann, har trolig brannutviklingen vært relativt rask, inntil den gradvis avtok i styrke. Brannen slokket til slutt av seg selv på grunn av oksygenmangel. Flammebrannen i omsorgsboligen har trolig startet mellom kl. 17.5 og 18.1, og brannen døde ut trolig mellom 18.2 og 18.4. Beregningene viser at tilgjengelig tid for redning er maksimalt 5 minutter. Tiden det hadde tatt for brannvesenet å nå frem til kvinnen ved direkte varsling, ville trolig være for lang i forhold til tilgjengelig tid. Man kan imidlertid ikke se bort fra at trenet betjening på vakt likevel kunne ha reddet kvinnen, dersom de hadde gått til aksjon umiddelbart etter brannvarsling. Dessuten kan beregningene være for konservative i forhold til den virkelige brannutviklingen i leiligheten. Boligsprinkler er i første rekke gunstig med hensyn til å hindre at personer i brannrommet omkommer av for høye temperaturer. Problemet med giftige gasser er derimot ikke eliminert med boligsprinkler. Boligsprinkler forlenger tilgjengelig redningstid, i dette tilfellet med mellom 5 og 1 %. Ved boligsprinkler i stua kunne brannvesenet i Trondheim (med utrykningstid på bare 4 min.) eller trenet personell ved sykehjemmet sannsynligvis ha reddet livet til kvinnen, før hun omkom av røykforgiftning. Ettersom boligsprinkler ofte ikke er i stand til å slokke branner fullstendig, og det faktum at brannen etter all sannsynlighet oppsto i klærne til kvinnen og/eller i rullestolen, kan man ikke helt utelukke at kvinnen likevel kunne ha omkommet på grunn av forbrenningsskadene, før brannvesenet rakk å redde henne ut, selv med boligsprinkler i stua.