Brannteknisk vurdering av ventilasjonsløsning - E-fløyen på UiT Campus Narvik

Abstract

Sammendrag

E-fløyen ved UiT Campus Narvik ble i perioden 2019-2020 totalrenovert og ombygget etter NS 3701 Kriterier for passivhus og lavenergibygninger - Yrkesbygninger. Det ble installert flere nye ventilasjonsanlegg i det nye og moderne skolebygget, samtlige ventilasjonsanlegg omfattet av ombyggingen ble utstyrt med balansert ventilasjon, lokal kjøling og behovsstyrt ventilasjon. Det ble utarbeidet et komplett overordnet brannkonsept for UiT Campus Narvik og ventilasjonsanleggene omfattet av ombygging er prosjektert etter trekk ut-prinsippet.

Bravent – Storskala branntester (del 2) [9] viser en rekke svakheter ved behovsstyrt ventilasjon kombinert med trekk ut-prinsippet, noe som også støttes etter forsøk og undersøkelser i denne studien.

Undersøkelser av FDV dokumentasjonen viser at prosjektering og leveranser er i tråd med myndighetskrav og beskrivelser. Det er levert energieffektive balanserte ventilasjonsanlegg med behovsstyring på romnivå, et DCV-anlegg. Ventilasjonsanlegget er levert med uisolerte kanaler og trekk ut-strategi som beskrevet i brannkonsept. E-fløyen omfattet av ombyggingen er sprinklet.

Overordnet mål med studien var å «stressteste» prosjektering og utførelse av et moderne behovsstyrt ventilasjonsanlegg kombinert med trekk ut-prinsippet i sprinklet bygg. For så å vurdere dette opp mot ny prosjekteringsveileder [1] og se hvilke konsekvenser dette kan ha i praksis for utvalgte rom på UiT Campus Narvik. For å undersøke funksjonen til ikke-brannklassifiserte DCV-spjeld ved tidlig fase av et brannforløp, altså ved temperaturer som oppnås før sprinkleranlegg løses ut, er det utført tester i lab der det ble kartlagt temperatur og tiden det tar før det registreres funksjonssvikt. Det ble også utført fullskala brannøvelse der anleggenes funksjon kontrolleres mot beskrivelser i funksjonsbeskrivelse og brannkonsept. Til kartlegging og avviksregistrering ble «Kontrollplan – Ventilasjonsanleggets funksjon under brann» benyttet [5].

Tester og funn i studien tilsier at anbefalinger i Veileder for brannteknisk prosjektering av ventilasjonsanlegg i skolebygg [1] bør følges og at behovsstyrt ventilasjonsanlegg sammen med trekk ut-strategi bør unngås. Det avdekkes en rekke feilkilder og mulige uheldige følger grunnet funksjonssvikt der VAV-spjeldet leverer feil luftmengder og man mister kontrollen på ventilasjonen i rommet. Det kan oppstå ubalanse og dertil spredning av røyk samt over-/undertrykk som kan hindre rømning og redning.

Det gjøres også oppmerksom på mulige følgefeil av svikt i øvrige komponenter som tilsvarende funn i Bravent rapporter viser. Det kan teoretisk sett være tilsvarende temperaturer og brannforløp i usprinklet område/utkant av dekningsområdet for sprinkler. Et eksempel er over himling, der VAV-spjeld, trafoer, regulatorer og annet kommunikasjonsutstyr er montert.

Erfaringer og funn i studien understreker viktigheten av et godt tverrfaglig samarbeid, både i tidlig fase, tidlig i prosjektering og til slutt i utførelsen. Etter søk i FDV databasen til byggeier ble det avdekket enkelte mangler, som gjør det vanskelig å kontrollere eksempelvis prosjektering. Dette viser viktigheten av at all dokumentasjon leveres og systematiseres.

Dersom prosjektering av UiT Campus Narvik hadde blitt utført i dag hadde kanskje løsningene sett noe annerledes ut. Funn beskrevet i studien viser at det kan oppstå en rekke utfordringer under et brannforløp, også i sprinklet bygg. Konsekvensene for tester og forsøk i studie avdekker ikke akutte kritiske feil for UiT Campus Narvik utover at det teoretisk kan oppstå uheldige situasjoner, selv om dette krever flere uheldige hendelser. Resultater fra studiet er overførbar til andre bygg med samme løsninger, der forutsetningene kan være annerledes og konsekvenser kan være atskillig større. Konklusjonen er at kombinasjonen av trekk ut-strategi sammen med behovsstyrt ventilasjon, slik som er etablert på UiT Campus Narvik, på generell basis frarådes. Et system er ikke tryggere enn sitt svakeste ledd.

Abstract

The E-wing at UiT Campus Narvik was completely renovated and rebuilt during the period 2019-2020 according to NS 3701 “Kriterier for passivhus og lavenergibygninger – Yrkesbygninger”. Several new ventilation systems were installed in this modern school building, all equipped with balanced ventilation, local cooling, and demand-controlled ventilation. A comprehensive overall fire safety concept was developed for UiT Campus Narvik, and the ventilation systems included in the renovation were designed according to the exhaust-principle. Bravent – Storskala branntester (del 2) [9] revealed several weaknesses in demand-controlled ventilation combined with the exhaust-principle, which is also supported by experiments and investigations in this study.

Investigations of the O&M documentation show that the design and deliveries comply with regulatory requirements and descriptions. Energy-efficient balanced ventilation systems with room-level demand control (DCV) were delivered. The ventilation system was provided with uninsulated ducts and an exhaust-strategy, as described in the fire concept. The E-wing involved in the renovation is fully sprinklered.

The main goal was to "stress-test" the design and execution of a modern demand-controlled ventilation system combined with the exhaust-principle and sprinkler system. And then evaluate this against the new design guide [1] to see the practical consequences for a few selected rooms at UiT Campus Narvik. To investigate the function of non-fire-rated DCV dampers at the early stage of a fire, i.e., at temperatures reached before the sprinkler system is activated, lab tests were conducted to map temperature and the time it takes before functional failure is detected. A full-scale fire drill was also conducted to check the systems' functions against the descriptions in the functional description and fire concept. «Kontrollplan – Ventilasjonsanleggets funksjon under brann» [5] was used for mapping and deviation registration.

Tests and findings in the study suggest that the recommendations in the Veileder for brannteknisk prosjektering av ventilasjonsanlegg i skolebygg [1] should be followed and that demand-controlled ventilation systems combined with the exhaust-strategy should be avoided. Numerous sources of error and potential adverse effects due to malfunction are identified, where the VAV damper delivers incorrect air volumes, resulting in a loss of control over the room's ventilation. This can lead to imbalances and the subsequent spread of smoke, as well as overpressure or underpressure that can impede evacuation and rescue efforts.

Additionally, attention is drawn to possible consequential failures of other components, as similar findings in Bravent reports indicate. Theoretically, comparable temperatures and fire progressions can occur in unsprinklered areas or at the periphery of the sprinkler coverage zone. For instance, this includes areas above the ceiling where VAV dampers, transformers, regulators, and other communication equipment are installed.

Experiences and findings in the study emphasize the importance of good interdisciplinary collaboration, both in the early phase, early in design, and finally in execution. Searches in the O&M database of the building owner revealed some deficiencies, making it difficult to check, for example, the design. This highlights the importance of delivering and systematizing all documentation.

If the design of UiT Campus Narvik were to be carried out today, the solutions might look somewhat different. The findings described in the study indicate that a number of challenges can arise during a fire event, even in a sprinklered building. The consequences of the tests and experiments in the study do not reveal any acute critical errors for UiT Campus Narvik, beyond the theoretical possibility of adverse situations, although this would require multiple unfortunate events. The results of the study are transferable to other buildings with the same solutions, where the conditions may differ and the consequences could be significantly greater. The conclusion is that the combination of the exhaust-strategy with demand-controlled ventilation, as established at UiT Campus Narvik, is generally discouraged. A system is only as safe as its weakest link.